Tiểu luân xây dựng mô hình chống sạt lở bờ biển

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN: XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT

Đề tài: Xây Dựng Mô Hình Chống Sạt Lở Bờ Biển
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện tượng sạt lở bờ sông, đường bờ ven biển ngày càng được xem
là một hiểm hoạ đe doạ đời sống và sự phát triển bền vững của xã
hội, không những chỉ xảy ra ở các ĐT - KDC Châu Á - một châu lục
được coi là nằm trong vùng có rủi ro vào loại lớn trên thế giới mà
còn xảy ra ở khắp các châu lục khác.
Việt Nam với hệ thống sông rạch dày đặc, đường bờ ven biển hàng
ngàn km, hiện tượng sạt lở bờ sông, bờ biển đã xảy ra nghiêm
trọng. Tuy nhiên, do đặc điểm địa lý, địa chất, thuỷ văn ở mỗi vùng
Bắc - Trung - Nam không giống nhau nên việc ứng dụng phương
pháp dự báo, giải pháp phòng chống sạt lở bờ sông và biển tại các
ĐT - KDC, ngoài các quy luật chung lại có những đặc điểm riêng.
Cần thiết phải soạn thảo một Quy phạm hay Tiêu chuẩn riêng dùng
cho công tác quy hoạch, xây dựng các ĐT - KDC ven sông, ven biển
chịu tác động của quá trình diễn biến lòng dẫn và đường bờ ven
biển.
Để công trình chống sạt lở phát huy tác dụng, cần thiết phải tổ chức
một cơ quan quản lý công trình chống sạt lở trực thuộc các cấp
chính quyền địa phương.
Trước tình đó và được sự giúp sự giúp đỡ của GsTS.KH Lê Huy Bá
Tôi đã chọn đề tài “ Xây Dựng Mô Hình Chống Sạt Lở Bờ Biển”


nhằm một phần nào đó giúp cho mọi người có thêm những kiến thức
về sạt lở bờ biển như: nguyên nhân, cơ chế, mô hình,giải pháp… để
áp dụng từ đó đưa ra những biện pháp cụ thể cho từng vùng.

MỤC LỤC

Lời nói đầu...................................................................................
Nội dung........................................................................................
A. Tổng quan về sạt lở bờ biển nước ta........................................
B. Xây dựng mô hình chống sạt lở............................................
1.Giới thiệu...............................................................................
2. Các mô hình kết hợp.............................................................
3. Áp dụng tính toán...............................................................10
4. Kết luận.............................................................................16
C. Ứng dụng mô hình để đưa ra những giải pháp cụ thể cho
từng vùng ..............................................................................................17
1. Công nghệ cứng...............................................................17
2. Công nghệ mềm...............................................................17
3. Biện pháp phổ biến..........................................................20
Tài liệu tham khảo................................................................21


NỘI DUNG
A.TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ BỜ BIỂN Ở NƯỚC TA:
Nước ta có bờ biển dài trên 3.260 km, với 144 cửa sông lớn
nhỏ. Dân số các huyện ven biển chiếm 24% dân số cả nước và có
nhiều cơ sở kinh tế quan trọng. Tuy nhiên, các vùng ven biển lại
luôn phải hứng chịu nhiều thiên tai như bão, lũ, triều cường... gây
xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông, phá huỷ nhiều công trình dân sinh
kinh tế ven bờ, gây khó khăn cho các hoạt động sản xuất, an ninh
quốc phòng, phát triển kinh tế của đất nước và đời sống của những
người dân ven biển. Hàng năm xói lở ở vùng ven biển đã làm mất
hàng trăm ha đất; chỉ tính riêng vùng ven biển Trung Bộ mỗi năm

mất gần 390ha đất.
Hiện nay, chúng ta đang sử dụng công nghệ mô hình toán,
giám sát, thống kê trong việc dự báo xói lở bờ biển. Bên cạnh đó,
còn rất nhiều các công trình nghiên cứu đề tài cấp Nhà nước ở nhiều
góc độ khác nhau, từ tìm hiểu hiện trạng, nguyên nhân, hậu quả xem
nó như là một loại tai biến thiên nhiên, từ đó đưa ra các giải pháp
giảm thiểu.
Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến việc xói, lở bờ biển: thứ nhất
là yếu tố nội sinh, thứ hai là ngoại sinh và thứ ba là yếu tố con
người. Tuy nhiên, để đầu tư cho việc này phải xem xét cụ thể bởi chi
phí rất lớn. Cụ thể, để chống xói lở bờ biển tại cảng Dung Quất phải
dùng đến 8 viên đá Terpot (đá phá sóng), 1 viên đá có giá
thànhlà120triệu.
- Trước hết chúng ta hiểu nguồn nhân lực nghiên cứu biển là
mảng rất rộng, trong đó nguồn nhân lực cho công tác chống xói lở là
một trong những việc làm cần thiết. Có thể nói, trước đây chúng ta
chỉ tập trung vào việc thuỷ lợi trong nội địa là chính. Về hải dương
học, về biển và bờ biển còn hạn chế, chưa mang tính cấp thiết. Bên
cạnh đó, hầu hết những người làm công việc chống sạt lở vùng ven
biển hiện nay đều xuất phát từ những ngành khác, thường làm theo


kinh nghiệm là chính, chưa có hệ thống đào tạo chính quy dẫn đến
nguồn
nhân
lực
thiếu
trầm
trọng.
Trước những thách thức và khó khăn như vậy, vào năm 2000

Chính phủ đã hợp tác với Hà Lan thực hiện dự án đào tạo ngành kỹ
thuật bờ biển. Hiện trường ĐH Thuỷ lợi là cơ sở đầu tiên đào tạo
chính quy ngành kỹ thuật bờ biển. Năm 2008, 50 kỹ sư ngành kỹ
thuật bờ biển khoá đầu tiên được ra trường. Dự kiến năm 2009 sẽ
mở rộng để đào tạo một số chuyên ngành liên quan biển, khắc phục
tình trạng thiếu nguồn lực như hiện nay.

-Phòng chống xói lở bờ biển cần được tiến hành đồng bộ và toàn
diện các giải pháp. Cần ưu tiên các giải pháp công trình kết hợp
nhiều lợi ích, chú trọng kết hợp phòng chống xói lở với chỉnh trị xa
bờ. Áp dụng các giải pháp hiện đại của thế giới, đồng thời xây dựng
các giải pháp phù hợp với điều kiện nước ta. Xây dựng các giải pháp
công trình cho từng của sông, tuyến luồng và từng đoạn bờ cụ thể,
kè lát mái bê tông, kè phá sóng...sau đó tổng kết thành mô hình.
Thành lập mạng lưới quan trắc, giám sát tai biến bồi, xói lở định kỳ
trên cơ sở phối hợp giữa các cơ quan khoa học Trung ương và các
đơn vị kỹ thuật địa phương. Bên cạnh đó, cần có một chương trình
đào tạo ngắn, bổ sung kiến thức cho những người làm công tác
phòng, chống thiên tai, chống xói lở các tỉnh ven biển. Đây là việc
làm cần thiết, chúng ta có thể thực hiện ngay được.
Việc khắc phục bồi lấp ở cửa sông hiện nay đang là việc cực kỳ


khó khăn và tốn kém, đặc biệt là các cửa sông miền Trung. Nguyên
nhân chính của việc này là do chúng ta khai thác trên lưu vực như
xây dựng các hồ chứa, chặt phá rừng trên thượng nguồn dẫn tới
không có dòng chảy, không có bùn cát về các cửa sông, biến đổi
theo mùa, mùa kiệt thì gây bồi, mùa lũ thì xói tại các cửa sông. Bộ
NN và PTNT đang phối hợp với một số chuyên gia nước ngoài
nghiên cứu tìm giải pháp khắc phục. Tuy nhiên, kinh phí để thực

hiện việc này cũng rất tốn kém, để điều chỉnh cho một cửa sông phải
mất đến hàng nghìn tỷ (120 tỷ đồng/1km cho việc làm đê kè). Do
vậy, phải xem xét sao cho phù hợp về mặt kinh tế, xã hội chứ không
phải thấy bồi, lở là chúng ta bỏ tiền vào đầu tư.
Cụ thể là ở huyện Lộc Hà:
Tại vùng ven biển huyện Lộc
Hà (Hà Tĩnh) đang xảy ra hiện
tượng biển xâm thực bất
thường, cuốn trôi nhiều tài sản
của nhân dân ven biển. Tình
trạng này kéo dài từ tháng 5
tới nay. Bình thường tại đây
triều cường chỉ xảy ra vào
tháng 10 âm lịch hàng năm,
nhưng trong tháng 5 và những
ngày đầu tháng 6 nước biển
lấn sâu vào đất liền khoảng
20m. Hai năm nay biển xâm
thực mạnh, mỗi năm từ 20 đến
30m, cuốn trôi hàng ha rừng
Biển "ngoạm" đất liền
phi lao phòng hộ. Tại xã
Thạch Bằng biển cũng xâm
thực mạnh, cuốn trôi nhiều
hàng quán, tường bao của các
hộ kinh doanh phục vụ ăn
uống xây dựng ven biển.
Đầu năm nay, một đoạn đất liền dài gần 1km dọc bờ biển Nam Ô
thuộc phường Hòa Hiệp Nam, quận Liên Chiểu (Đà Nẵng) bị biển

xâm thực gần 200m. Một số ngôi nhà bị xói lở đánh bật cả móng và
đổ tường nhà xuống biển. Nhiều gia đình đã phải đi nơi khác trước
sự tàn phá của sóng biển. Nhưng vẫn còn nhiều gia đình liều bám trụ
lại đây. Gần 300m đất liền dọc đường Sơn Trà - Điện Ngọc (phường
Phước Mỹ, quận Sơn Trà) cũng bị biển xâm thực đánh bật gốc
những trụ điện...
Thời gian gần đây, bờ biển Bình Thuận với tổng chiều dài khoảng
190 ki lô mét, nhiều nơi đang phải đối mặt với nạn triều cường xâm
thực. Nhiều bãi biển đẹp như Phan Rí Cửa, Mũi Né, La Gi... đã bị
nước biển xâm lấn sâu vào trong đất liền hàng chục mét, gây cản trở
lớn đến đời sống ngư dân và hoạt động của các doanh nghiệp du lịch
trên địa bàn tỉnh.
Năm trước, cũng khoảng thời gian này, bãi cát trải dài và rừng dừa
ven biển thành phố biển Phan Thiết (Bình Thuận) đứng trước nguy
cơ bị phá vỡ cảnh quan khi phải chịu liên tiếp những đợt triều cường
xâm thực. Một số nhà dân ven biển đứng trước nguy cơ bị sạt lở,
vùng dừa lớn nhất của phường Hàm Tiến cũng phập phồng sợ sóng
cuốn trôi.
Do bờ biển Hàm Tiến có kết cấu địa chất là cát, không có đá ngầm
nên giải pháp kè mềm bằng vật liệu địa kỹ thuật đã được chọn để
bảo vệ bờ biển du lịch.
Theo Sở TN&MT tỉnh Bình Thuận, hiện tượng xâm thực ngày một
ảnh hưởng nghiêm trọng đến tình hình kinh doanh ngành du lịch và
môi trường biển của địa phương. Trước đó, tỉnh đã quyết định lắp
đặt hệ thống kè mềm chắn sóng tại bãi biển Đồi Dương (Phan Thiết)
để chống hiện tượng xâm thực. Hệ thống kè mềm có tổng vốn đầu
tư khoảng 26 tỉ đồng do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
làm chủ đầu tư, được triển khai thí điểm tại khu vực biển Phan Thiết
theo chiều dài khoảng 1,6 km chạy dọc bờ biển từ Khách sạn

Novotel đến Kè C1, cảng cá Phan Thiết.
Nguyên liệu ở đây là những chiếc túi vải được sản xuất tại Hà Lan
và Thụy Điển, tuổi thọ khoảng 40 năm, chịu được mưa nắng và
nước biển. Những chiếc túi này được xếp dọc nối tiếp nhau theo
mép biển, cách bờ sạt lở chừng 20 mét. Trong túi là cát bị lèn chặt.
Túi cát này có khả năng ngăn không cho sóng biển đánh mạnh vào
bờ cát ven biển để hạn chế xói mòn.
Theo đánh giá của một cán bộ Sở TN&MT tỉnh Bình Thuận, trước


đây, nhiều kè cứng đã được đầu tư chắn sóng nhưng vẫn bị đánh trôi
và phương án kè mềm thí điểm này bước đầu đã phát huy được hiệu
quả ngăn chặn tình trạng biển xâm thực.
Tuy nhiên, không phải ở bờ biển nào, phương án kè mềm cũng khả
thi. Ở khu vực bờ biển Hòa Duân (Phú Thuận, Phú Vang, Thừa
Thiên - Huế), cuối năm ngoái, hệ thống mỏ hàn mềm Stabiplage
(công nghệ chống xói lở và xâm thực bờ biển) chỉ sau một năm sử
dụng đã bị sóng biển đập nát. Công ty Espace Pur (Pháp), đơn vị thi
công công trình xử lý khẩn cấp chống sạt lở bờ biển khu vực xã Phú
Thuận, cam kết bảo hành công trình hai năm, bảo vệ bờ biển an toàn
trong 40 năm. Thế nhưng, chỉ sau một năm "đối diện" với sóng biển,
"thành trì" này đã bị dập tan tành.
... Trở lại tình trạng nước biển xâm thực bất thường ở Hà Tĩnh, hiện
tượng biển xâm thực này xảy ra đã vài năm nay và năm nay xảy ra
mạnh nhất. Các cơ quan như khí tượng thủy văn, TN&MT, khoa học
công nghệ hiện chưa xác định được nguyên nhân biển xâm thực bất
thường. Người dân sống ven biển Lộc Hà hiện đang lo lắng và mong
chờ các cơ quan chức năng có biện pháp ngăn chặn, nhất là khi mùa
mưa bão đang đến.
Đây cũng là mối lo chung của những người dân ven biển khi mỗi

năm lại có hàng nghìn mét đất nằm sát bờ biển bị "hà bá" cướp đi.
B.XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SẠT LỞ BỜ BIỂN:
1.GIỚI THIỆU
Một trong những nguyên nhân gây sạt lở bờ biển là do tác động của
sóng .Sóng truyền từ miền nước sâu vào bờ .Khi tiến gần bờ độ sâu
của nước sẽ giảm làm cho chiều cao sóng tăng.Khi tăng đến một lúc
nào đó song sẽ mất ổn định và sẽ vỡ ra. Tại khu vực sóng vỡ, nước
dao động mạnh tác động trực tiếp lên mái dốc bờ biển gây sạt lở.
Để mô phỏng hiện tượng xói lở trong khuvực trong và ngoài sóng
vỡ đòi hỏi cần phảixác định các yếu tố sóng như chiều cao sóng,vị
trí sóng vỡ, dòng chảy do sóng vỡ, ứng suấtdo sóng tác dụng trên
đáy và từ đó xác định sựchuyển dịch bùn cát.Quá trình diễn biến xói
lở bờ biển là mộtqúa trình khá phức tạp nên đã cónhiều cáchtiếp cận
khác nhau. Trong nghiên cứu nầy, môhình hoá qúa trình xói lở
chỉxem xét trườnghợp sóng tác động thẳng góc với bờ là chính yếu.


Mô hình hóa qúa trình thay đổi mái dốcbờ biển được kết hợp trên 3
mô hình cơ bảnnhư sau :
+ Mô hình sóng khu vực nước nông cóxét đến sự phi tuyến của hằng
số sóng do ảnhhưởng độ sâu nước nông
+ Mô hình chuyển tải bùn cát khi sóngvỡ và lúc chưa vỡ
+ Mô hình mô phỏng sự diễn biến đáy
Ba mô hình trên được áp dụng luân phiênđể mô phỏng sự tương tác
giữa các yếu tố vớinhau. Mô hình được đánh giá bằng việc tínhtoán
diễn biến của một mô cát dưới tác độngcủa sóng và mô phỏng sự sạt
lở của một máidốc bờ biển dưới tác động của sóng trong phòng thí
nghiệm.
2.CÁC MÔ HÌNH KẾT HỢP :
2.1 Mô hình sóng :

Mô hình RefDif được phát triển bởi Kirbyvà Dalrymble (1994)
được sử dụng để môphỏng sự thay đổi chiều cao sóng và vị trí
sóngvỡ trong khu nước nông. Mô hình RefDif sửdụng phương trình
truyền sóng trên mái dốc lài380(mild slope equation) của Berkhoff
(1972) đãđược chuyển đổi dưới dạng parabol bởiKirby(1986) và số
tán xạ sóng (disperson relation)phi tuyến theoHudges(1976).Với sự
cải tiếnnầy mô hình cho phép xác định dược chiều caosóng khá
chính xác trong vùng nước nông khichiều sâu nước khá nhỏ làm cho
sóng khôngcòn là sóng tuyến tính nữa. Các chi tiết về môhình
RefDif cũng như các kiểm chứng mô hìnhcó thể xem trong [2], [4],
[6], [7].
2.2 Mô hình chuyển tải bùn cát:
Sự vận chuyển bùn cát là yếu tố quantrọng cho sự thay đổi mái dốc
bờ biển. Do cấutrúc dòng chảy trong khu vực sóng vỡ kháphức tạp,
nên để xác định sự chuyển tải bùncát trong khu vực nầy nhiều mô
hình vi mô đãđược nghiên cứu để xác định sức tải cát. Cácmô hình
tính tóan sức tải cát đã đượcMaruyama thống kê khá đầy đủ trong
[5].Trong bài báo nầy sử dụng mô hình củaWatanabe (1986) để xác
định sức tải cát trongvà ngòai vùng sóng vỡ. Mô hình của
Watanabedựa khái niệm năng lượng (energetic concept)và chấp
nhận rằng sức tải cát có thể được xácđịnh theo ứng suất đáy của
sóng khi giá trị củanó vượt qua một giá trị phân giới nào đó.
Sức tải cát tòan phần dưới tác dụng củasóng theo Watanabe và cải
tiến bởi Horikawa(1988) có thể được mô tả như sau:


QW = FD =

AW
( Tbw − Tcr ) uδ

ρg

Trong đó
qw : sức tải cát do sóng
ρ : Khối lượng riêng của nước biển
g : gia tốc trọng trường
δ uˆ : Vận tốc tại lớp biên sóng
Các thông số khác được xác định như sau:
- Thông số Aw :
Aw =

BwWs

(1 − λ )( S − 1) ( S − 1) gd

Fw
2

với:
Bw : hệ số vô thứ nguyên
λ : độ rỗng
ws : vận tốc lắng hạt bùn cát
d : đường kính hạt bùn cát
s : tỉ trọng hạt bùn cát s = ρs /ρ
ρs : khối lượng riêng bùn cát
• Hệ số ma sát (fw) ( Nielson, 1994)
  K s ,w
Fw = exp 5,5
  Ab





0, 2


− 6,3


với:
ks,w : Hệ số ma sát biểu kiến do sóng
δ Aˆ :Độ lệch của quỹ đạo sóng (bottom
peak orbital excursion),
Aδ =

H
2 sinh ( kh )

H : chiều cao sóng
k : số sóng
h : chiều sâu nước
- Ứng suất đáy do sóng (τb,w)
Ứng suất đáy do sóng trung bình theo thời
gian được xác định theo Van Rijn (1989)
Tb , w =

1
ρf w uδ2
4

uδ =

πh
T sinh ( kh )

Trong đó:
δ uˆ : Vận tốc tại lớp biên sóng (pick
orbital velocity)
T : Chu kỳ sóng

π −π
Fd = tanh K d c
πc






- Ứng suất đáy phân giới do sóng (τcr)
Trong nghiên cứu của Van Rijn (1993), cáckết qủa thí nghiệm ứng
suất phân giới củachuyển động sóng được so sánh với giá trị
củađường cong Shields cho thấy đường congShields cũng khá thích
hợp với chuyển độngsóng. Do đó trong mô hình nầy sử dụng chỉtiêu
phân giới của Shields để xác định ứng suấtđáy phân giới
- Hàm chỉ hướng (Fd):
Hàm chỉ hướng dựa trên thông sốUrsell chỉ mức độ phi tuyến của
chuyển động,

phụ thuộc vào vận tốc dao tuần hoàn của cácphần tử chất lỏng do
sóng và dòng chảy dosóng. Hàm Fđ được dùng để xác định
chiềuchuyển động và mức độ tậtrung của dòngbùn cát.
uδ2 h
π=
SgdLo

Với:
Fd : Hàm chỉ hướng
L0 : Chiều dài sóng nước sâu
Kd : Hệ số kiểm sóat mức đệ thay đổi
sức tải cát quanh điểm không ( null point)
Πc :giá trị phân giới của Π tại điểm
nơi sức tải cát bằng không. Giá trị của Πo cóthể lấy bằng 1 hoặc có
thể xác định qua thửnghiệm của mô hình. Khi Π nhỏ hơn Πo ( Fd
>0) dòng bùn cát di chuyển theo phương truyềnsóng và khi Π lớn
hơn Πo thì dòng bùn cáttheo chiều nghịch lại.
2.3 Mô hình diễn biến đáy:
Phương pháp sai phân hữu hạn được dùng đểgiải (8). Sơ đồ sai phân
tiến (upwind) hay saiphân lùi (backwind) được áp dụng tùy
theochiều chuyển tải bùn cát, do đó trong mô hìnhcó thể cần hoặc
không cần điều kiện biên [4].


3. ÁP DỤNG TÍNH TÓAN:
Hai trường hợp tính tóan được áp dụng là(i) mô phỏng sự chyển
dịch của một mô cátdưới ảnh hưởng của sóng và (ii) mô phỏng
sựdiễn biến của một mái dốc bờ biển do tác độngcủa sóng thẳng
góc. Trường hợp tính tóan (i)dùng để kiểm tra sự tương tác hợp lý
giữa cácmô hình và trường hợp tình tóan (ii) dùng đểđánh giá mức

độ chính xác của mô hình.
3.1 Sự chuyển dịch của mô cát dứơi tác
dụng của sóng:
3.1.1 Mô tả miền tính toán:
Một mô cát có đường kính hạt d = 0,27mm có dạng là một phần của
cung tròn cao 1m(hình 1). Mô cát đặt trong kênh chữ nhật cókích
thước 100m dài và rộng 9m (hình 2).Phương trình dạng mặt cong
của mô cát theo biểu thức:
Dưới sự tác động ứng suất sóng, bùn cát sẽbị chuyển dịch. Phương
trình bảo toàn khốilượng cho :
∂Z b
∂
=−
∂t
∂x

(

)


∂z  ∂
∂z b
 q x − ε s q x b  −
qy − ε s qy
∂x  ∂y
∂y


Với :

zb : cao trình đáy
qx , qy : sức tải cát theo phương x, y
εs: hệ số ổn định mái dốc được xác
h
a2
Z =  o + o
 2 2ho
− ao  X  ao


 a2 h 
 − X 2 −  o − o 

 2ho 2 

Z = 0 : X ≤ a o orX ≥ a o

h0 : chiều cao mô cát , h0 = 1 m
a0 : khoảng cách từ tâm đến mép mô
cát a0 = 10 m


3.1.2 Các thông số tính toán:
-Thông số sóng: Sóng truyền từ thượng lưu
về hạ lưu với chiều cao sóng đến Ho = 0,4 m
với chu kỳ T = 9s.
- Lưới tính toán Δx = Δy = 1m và bước
thời gian Δt = 1 giờ
- Điều kiện biên cho mô hình diễn biến đáy

là xem đáy thượng và hạ lưu không đổi .
- Các thông số cho mô hình sức tải cát:
• Hệ số không thứ nguyên Bw = 7
• Độ rỗng: λ = 0,4
• Hệ số ma sát biểu kiến do sóng Ks,w =
0,1 m
• T ỷ trọng bùn cát: s = 2,65
• Hệ số kiểm soát m ức độ thay đổi sức
tải cát quanh điểm không (null point) Kd =
1
• Giá trị phân giới Πc = 1
• Hệ số ảnh hưởng độ dốc ε
s=0
3.1.3 Kết qủa tính toán:
Mô hình được áp dụng mô phỏng sựchuyển dịch của mố cát trong
thời gian 400
giờ.
Hình 3 mô tả hình dạng, vị trí mô cát vàkết qủa tính tóan chiều cao
sóng ở thời điểmban đầu (t = 0 giờ). Sóng trong khu vực trướcmô
cát có chiều cao là 0,4 m, khi sóng dichuyển đến gần đỉnh mô cát do
độ sâu nước bịgiảm làm tăng chiều cao sóng. Sau khi sóng dichuyển
qua khỏi mô cát chiều cao sóng trở lại
bình thường. Kết qủa tính tóan cho thấy môhình sóng mô phỏng
diễn biến sóng khá tốt.Hình 4 trình bày diễn biến của sức tải cát
khisóng truyền qua mô cát. Ta thấy sức tải cáttrước , trên và sau mô
cát đều có giá âm, đềunầy cho thấy phương chuyển động của
dòngbùn cát ngược chiều với chiều truyền sóng.
Trong khu vực trước và sau mô cát sức tải cátcó gía trị không đổi.
Nhưng trong khu vực môcát, từ chân đến đỉnh mô cát phía thượng

lưu,giá trị sức tải cát tăng dần theo phương truyềnsóng hay nói cách
khác là giảm dần theophương chuyển động dòng bùn cát, do đótrong
khu vực nầy sẽ sinh ra bồi lắng. Ngượclại trong khu vực từ đỉnh mô
cát đến chân phíahạ lưu, gía trị sức tải cát giảm dần theo
phương truyền sóng hay theo phương dòngbùn cát thì gía trị sức tải
cát tăng dần. Điều nầycho thấy khu vực nầy sẽ sinh ra xói lở.



Hình 5 mô tả sự biến dạng và vị trí môcát tại các thời điểm t = 0 g,
100g , 200g, 300gvà 400g. Kết qủa tính tóan cho thấy mô cátdịch
chuyển dần về hướng ngược chiều vớiphương truyền sóng. Hình
dạng mô cát khôngcòn đối xứng, mặt phía thượng lưu khá dốc
vàmặt phía hạ lưu thoải dần. Chiều cao mô cátgiảm dần theo chiều
chuyển động.Qúa trình diễn biến của mô cát chothấy việc kết hợp
các mô hình sóng, mô hìnhchuyển tải bùn cát, mô hình diễn biến
đáy đãcó sự tương tác khá tốt. Kết mô phỏng khá phùhợp với bản
chất vật lý hiện tượng chuyển dịch
của các mô cát dưới ảnh hưởng của sóng.
3.2. Sự thay đổi mái dốc bờ do tác động của
3.2.1 Mô tả miền tính toán:
Mô hình được áp dụng để mô phỏng sự sạtlở một mái dốc bờ biển
nhân tạo có kích thướcbằng kích thước thực tế được xây dựng
tạiphòng thí nghiệm CRIEP (Center ResearchInstitute of Electric
Power Industry in Japan).
Mô hình được đặt trong một máng dài 205 m,rộng 3,4 m. Mái dốc
bờ biển có độ dốc 3/10(hình 6) và cát có đường kính 0,27
m(Horikawa,1988).
3.2.2 Thông số tính toán:
- Thông số sóng :

• Sóng đến ở độ sâu 4 m với chiều cao
sóng Ho = 1,06m
• Chu kỳ sóng T = 4,5 s
• Chiều dài sóng (nước sâu): L = 25,48
m
- Lưới tính toán : Δx = 1,5 m và Δy = 1 m
(100 x10 nút)
- Điều kiện biên xem đáy ở biên đầu và cuối
cố định
- Thông số mô hình sức tải cát:
• Hệ số ma sát biểu kiến do sóng ks,w =0.02
• Hệệ̣ số ảnh hưởng mái dốc: ε s = 1
• Độ rỗng : λ = 0.4.
• Tỉ trọng cát: s = 2.65.
• Hệ số vô thứ nguyên : Bw = 3.
• Giá trị phân giới Πc = 1


• Hệ số kiểm soát sự thay đổi sức tải cát
quanh điểm không: Kd = 1

Xét về bản chất vật lý, hiện tượng di chuyểnbùn cát từ khu vực sóng
vỡ ra bồi đắp khu vựctrước sóng vỡ là điều hợp lý.
3.2.3 Kết qủa tính toán:
Mô hình được áp dụng mô phỏng sự thayđổi mái dốc trong thời gian
78 giờ với bướcthời gian Δt = 1800s.
Để khảo sát các yếu tố tác động đến diễnbiến mái dốc, hình 7 trình
bày chiều cao sóng,gía trị sức tải cát và profile mái dốc tại các
thờiđiểm t = 0 g (- - - ), t = 40g (xx x )và t = 78 g(⎯ ).Đường biểu
diễn trên cùng (hình 7) chỉ

chiều cao sóng, ta nhận thấy chiều cao sóngđến H0 = 1,06 m tăng
dần khi sóng đi vào bờ,đến một độ cao cực đại và rồi nhanh
chónggiảm dần đến không. Vị trí có chiều cao sóngcực đại đó là vị
trí sóng vỡ.Đường biểu diễn ở giữa chỉ gía trị của sứctải cát. Ta thấy
hầu hết trên toàn bộ mái dốc bờbiển sức tải cát mang gía trị âm, cho
thấyhướng di chuyển dòng bùn cát ngược chiềusóng đến. Như vậy
hầuhếtdưới tác động củasóng thẳng góc với bờ, bùn cát bị di chuyển


rahướng biển. Trên mái dốc bờ biển, từ vị trísóng vỡ đi ra hướng
biển, giá trị sức tải cát cókhuynh hướng giảm dần, điều nầy cho
thấykhu vực nầy sẽ có khuynh hương bị bồi. Trongkhi đó từ đường
bờ (vị trí cao nhất của máidốc) đến vị trí sóng vỡ, gía trị sức tải cát
tăng
dần cho thấy khu vực nầy (surfzone) cóó khuynh hướng bị xói. Trên
mặt mái dốc có mộtkhu vực gần giữa mái dốc ( điểm I), gía trị
sứctải cát không đổi, đường biểu diễn sức tải cánằm ngang. Đây là
khu vực không bị bồi hoặcxói, trong mô hình được gọi là null point.
Diễn biến mái dốc bờ biển trong thời gian75 giờ được minh hoạ
trong hình 7 cho thấy cóhai khu vực bồi xói rõ rệt, phần từ vị trí
sóngvỡ hướng vào đường bờ ( surfzone) bị xói, vàlượng bùn cát nầy
được di chuyển ra bồi đắp
trong khu vực từ điểm sóng vỡ hướng ra biển.Xét về bản chất vật lý,
hiện tượng di chuyểnbùn cát từ khu vực sóng vỡ ra bồi đắp khu
vựctrước sóng vỡ là điều hợp lý.
Để xem xét mức độ chính xác của môhình, hình dạng của mái dốc
do sóng tác độngsau 75 giờ mô phỏng bởi mô hình và kết qủathực
đo trong phòng thí nghiệm được trình bàytrên hình 8. Kết qủa cho
thấy mô hình môphỏng khá phù hợp các khu vực bồi xói trênmặt
mái dốc. Tuy nhiên có một vài điểm khácbiệt là mức độbồi thực tế

tập trung ngay vị trítrước sóng vỡ nên tạo ra sự bồi lắng mảnh liệt
tại vị trí nầy, trong khi mô hình mô phỏng sựbồi lắng xuất hiện đồng
đều hơn trong khu vựctrước sóng vỡ. Trong khu vực sóng vỡ,
diễnbiến xói thực tế xãy ra ở phạm vi ngắn hơn sovới mô hình.
4. KẾT LUẬN :
Từ các kết qủa trên cho thấy việc kết hợp3 mô hình sóng, chuyển tải
bùn cát và diễnbiến đáy cho phép mô phỏng đúng hiện tượngbồi xói
dưới tác động của sóng thẳng góc vớibờ. Tuy về kết qủa so sánh với
số liệu thínghiệm chưa đạt đến mức độ chính xác hoàntoàn. Lý do là
trong khu vực sóng vỡ, hiệntượng dòng chảy khá phức tạp mà trong
môhình chỉ có thể mô phỏng sự chuyển dịch bùncát theo mô hình
thực nghiệm của Watanabe,dựa trên ứng suất ma sát do sóng được
xácđịnh từ yếu tố cơ bản là chiều cao sóng. Tuyvậy với kết qủa tính
toán cho phép có thể phát
triển mô hình để dự báo khuynh hướng bồi xóikhi mà tác động của
sóng thẳng góc với bờ làchủ yếu.


Sau k hi xây dựng mô hình về chống sạt lở bờ sông do sóng thi các
nhà khoa học đã đưa ra nhưng công nghệ để hạn chế xóa lở bờ biển.
C.ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ ĐƯA RA NHỮNG GIẢI PHÁP
CỤ THỂ CHO TỪNG VÙNG
1.CÔNG NGHỆ CỨNG
Các công nghệ “cứng” có lịch sử phát triển từ lâu và đã góp phần to
lớn trong việc hạn chế sạt lở bờ sông, ven biển. Phần lớn các công
trình chỉnh trị sông đã được xây dựng cho tới nay thuộc loại gia cố
bờ với những vật liệu và kết cấu khác nhau như đá đổ, các khối bê
tông chế sẵn tự chèn, cọc thép, các loại vải địa kỹ thuật, các ống và
túi cát xếp chồng, bê tông đất hoặc phun vữa xi măng áp lực cao
được xây dựng dưới dạng tường, kè, đê, mỏ hàn… Việc lựa chọn

một cách thích hợp loại vật liệu, kết cấu, tính mềm dẻo, độ ổn định,
biện pháp thi công, cảnh quan môi trường và chỉ tiêu kinh tế luôn là
những vấn đề cần được quan tâm.
Nhược điểm của các công trình sử dụng công nghệ “cứng” trước hết
là tính thẩm mỹ kém, không phù hợp với môi trường, kế đến là việc
tạo ra các mặt phẳng và rộng dẫn đến tính phản xạ mạnh sự va đập
của các sóng lừng để tạo ra cái mà ta thường gọi là sóng dừng hoặc
hiện tượng nhồi lắc cản trở bùn cát bồi lấp làm cho chân công trình
bị xói mòn ngày càng nhiều. Tính phản xạ với năng lượng lớn của
sóng cùng với sự cộng hưởng sẽ làm cho công trình dễ bị phá hoại.
2.CÔNG NGHỆ MỀM
2.1 TRƯỚC KIA
Các công nghệ “mềm” cũng đã xuất hiện từ lâu, trước hết là từ tập
quán dân gian như việc gia cố bờ bằng các hàng cây tre, các bãi
măng điền trúc, bãi cây bối và gần đây bằng cỏ VERTIVER.
Cỏ VERTIVER có thân cây cao 1,5 - 2 m là vành đai che giữ cát. Rễ
cỏ có mùi thơm, chiết xuất được 2 -3% tinh dầu quý. Rễ có chiều
dài 2-3 m, ăn sâu xuống đất, có chức năng chống xói mòn, sạt lở, lọc
nước nhiễm bẩn.
Tại Việt Nam, thuộc dòng VERTIVER có loại Vertiveria
zizanioides Linn, thường được gọi là cỏ hương lau hoặc cỏ hương
bài, mọc hoang. Mười năm nay Viện Nông hoá thổ nhưỡng đã tiến
hành thử nghiệm dùng loại cỏ này làm băng cây xanh bảo vệ đất


trong canh tác đất dốc ở một số tỉnh trung du phía Bắc. Bộ
NN&PTNN đã ký quyết định cho phép áp dụng biện pháp này để
bảo vệ vùng đất dốc.
2.2 HIỆN TẠI
Nhóm các nhà khoa học do tiến sĩ Trương Thành Công - Giám

đốc Sở Khoa học-Công nghệ tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu và ông Jean
Cotnic - Giám đốc kỹ thuật Công ty Espace Pur làm Chủ nhiệm,
đã ứng dụng công nghệ mềm Stabiplage chống xói lở bờ biển tại
Lộc An, huyện Đất Đỏ (Bà Rịa - Vũng Tàu), đạt hiệu quả thiết
thực.

Trong 13 năm gần đây, hiện tượng xâm thực bờ biển tại Lộc An đã
làm biến mất toàn bộ giồng cát có chiều cao trên 10m, rộng trên
50m và phần lớn bãi cát phía nam Lộc An.
Nhờ ứng dụng công nghệ mềm Stabiplage, không dùng các kết cấu
bê tông cốt thép cứng, mà sử dụng các túi Stabiplage có vỏ bằng vật
liệu geo-composite bên trong nhồi đầy cát, tạo hình dạng "con lươn"
có chiều dài 50m được đặt vuông góc hoặc song song với vạch bờ
tùy theo từng khu vực có thể giải quyết vấn đề xói lở và xâm thực
bờ biển, đáp ứng yêu cầu bảo vệ vùng ven bờ của địa phương.
Stabiplage thu giữ, tích tụ và duy trì tại chỗ các trầm tích, không
chống lại thiên nhiên mà trợ giúp, dựa vào môi trường tự nhiên
thông qua hoạt động thủy lực ven biển và dịch chuyển trầm tích
ngang và dọc bờ, tạo ra các trao đổi và cho phép ổn định động lực
các khu vực cần được xử lý.


Quá trình hoạt động của các Stabiplage với kích thước thích hợp cho
phép sóng vượt qua, trầm tích, cát vượt qua nhưng giữ lại một lượng
cát trong dịch chuyển ven bờ.
Lượng cát thu giữ được tích tụ dần dọc theo công trình, sau đó ổn
định và nâng dần độ cao bãi biển để bồi đắp, tái tạo lại profil bãi
biển, hình thành địa mạo mới.
Hoạt động Stabiplage không gây biến động bất thường, không làm
xói lở các khu vực khác thuộc hạ lưu và chân công trình. Nhờ có các

đụn cát được tái tạo lại, địa phương có thể trồng được cây xanh phía
sau công trình.
Số cây xanh này đã và đang phát triển tốt, khôi phục lại được thảm
thực vật và rặng phi lao đã mất. Có khoảng 3 đến 4ha bãi cát đã
được bảo vệ ổn định với lượng cát tích tụ tự nhiên từ 145.000 đến
150.000m3.
Với thời gian thi công nhanh, trong khoảng 1 tháng, giá thành công
nghệ Stabiplage chỉ bằng một nửa so với làm công trình cứng bằng
bê tông mà công trình cứng không đảm bảo về lâu dài, làm mất bãi
tắm, không phát triển du lịch.
Kết hợp với công trình Stabiplage là công trình phụ trợ Ganivells
(hàng rào bẫy cát) đã tái tạo, phục hồi dải đồi cát đạt độ cao trung
bình trên 2m, có nơi trên 3m với tổng khối lượng cát tích tụ hình
thành dải đồi khoảng 25.000m3.
Tiến sĩ Trương Thành Công cho biết, sau 4 năm đưa vào ứng dụng,
đã trải qua nhiều biến động bất thường của thời tiết, những cơn bão,
đợt triều cường rất lớn năm 2008 nhưng công trình vẫn đứng vững
và phát huy tác dụng.
Kết quả này mở ra khả năng ứng dụng công nghệ Stabiplage tại các
vùng biển khác đang bị đe dọa. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bà
Rịa-Vũng Tàu đang hỗ trợ, triển khai thi công ứng dụng công nghệ
này cho một số dự án tại Thừa Thiên - Huế, Bình Thuận, Quảng
Nam.
3.BIỆN PHÁP PHỔ BIẾN
Nổi bật là biện pháp trồng rừng phòng hộ ven biển với cây trồng
chủ lực là cây mắm.


Đây là loại cây rừng vùng nước mặn có khả năng chắn sóng biển rất
hiệu quả. Kết quả khảo sát cho thấy, ở vùng không có rừng cây mắm

phòng hộ, mỗi năm sóng biển có thể gây sạt lở sâu vào đất liền hàng
chục m, ngược lại ở những nơi có rừng phòng hộ tốt thì mức độ sạt
lở không đáng kể.
Một biện pháp khác đang được người dân phổ biến là dùng cây gỗ
địa phương để làm hàng rào bên ngoài, bên trong dùng đất đắp
thành đê. Cách làm này vừa ít tốn kém hơn cách xây bờ kè, vừa hạn
chế được sạt lở trong khi chưa đủ điều kiện về kinh tế.
Cà Mau có bờ biển dài 250 km, tình trạng sạt lở nhiều nơi khá
nghiêm trọng; ở những đoạn không có rừng phòng hộ, nước biển đã
xoáy sâu vào tới chân đê, rất nguy hiểm. Mỗi năm chính quyền địa
phương phải chi hàng chục tỷ đồng để gia cố đê biển, trong đó có
tuyến đê biển Tây dài gần 100 km, nối liền từ huyện Phú Tân giáp
ranh với tỉnh Kiên Giang luôn bị triều cường đe dọa./.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. www.cucktbvnlts.gov.vn/.../Cong-nghe-chong-xoi-lo-bobien.aspx 2. www.siwrr.org.vn/?...
3. vietbao.vn/...sat-lo...bo...bo-bien/.../188/
4. tintuc.xalo.vn/.../kinh_nghiem_chong_sat_lo.html
5. gralib.hcmuns.edu.vn/gsdl/collect/hnkhbk/index/assoc/...dir/do
c.pdf