Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
256
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NUÔI BÃI TẠI BỜ BIỂN PHÍA ĐÔNG
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG BẰNG MÔ HÌNH SỐ
Đặng Thị Linh, Thiều Quang Tuấn
Trường Đại học Thủy lợi, email: linh.d.t@tlu.edu.vn
1. MỞ ĐẦU
Trong khoảng 10 năm trở lại đây, bờ biển
Thành phố Đà Nẵng đã xuất hiện tình trạng
xói lở, đặc biệt gia tăng tốc độ xói lở ở giai
đoạn gần đây 2018 - 2022. Chiều rộng các
bãi biển phía đông hiện đã bị thu hẹp trung
bình khoảng 20 m so với giai đoạn 10 năm
trước đây.
Ba giải pháp kỹ thuật chính đã được phát
triển và áp dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới
nhằm ngăn chặn tình trạng xói lở bờ biển đó
là: công trình “cứng”; công trình “mềm” và
giải pháp “lai” theo định hướng dựa vào tự
nhiên (kết hợp “cứng” và “mềm”). Theo
truyền thống, giải pháp “cứng” bao gồm việc
xây dựng các công trình cố định như kè,
tường chắn sóng, đê chắn sóng xa bờ, mỏ
hàn…, là giải pháp rất được ưa chuộng trên
thế giới cũng như ở Việt Nam. Tuy nhiên, các
công trình cứng này có thể gây ra nhiều tác
động tiêu cực về mặt môi trường và thẩm mỹ
đối với những bãi biển du lịch, thậm chí gây
xói lở nghiêm trọng ở các bờ biển lân cận.
Là một giải pháp thay thế cho các công
trình “cứng”, nuôi bãi được coi là một công
trình “mềm”, với nhiều ưu điểm như bù đắp
lượng cát bị mất do xói mòn bãi biển tự nhiên,
tăng cường giá trị giải trí của bờ biển và ít gây
ra tác động tiêu cực đến môi trường xung
quanh. Trên cở sở đó, một giải pháp nuôi bãi
tại nhiều điểm đã được đề xuất nhằm chống
lại tình trạng xói lở tại bờ biển phía đông
Thành phố Đà Nẵng. Mỗi điểm nuôi bãi có
chiều rộng ngang bờ 100 m, chiều dài trung
bình dọc bờ 600 m, tương ứng với thể tích
nuôi bãi khoảng 155740 m3 (xem Hình 1a).
Để ngăn chặn bùn cát thất thoát xuống phía
nam, một mỏ hàn được bố trí tại ranh giới Đà
Nẵng - Quảng Nam (điểm cân bằng bùn cát).
Mặc dù nuôi bãi là phương pháp có nhiều
ưu điểm nhưng tác động của chúng đối với
chế độ thủy động lực ven bờ vẫn chưa được
tìm hiểu đầy đủ. Trong nghiên cứu này, hai
mô hình số ShorelineS và XBEACH sẽ được
sử dụng để dự đoán xu thế bồi xói cũng như
mô phỏng chế độ thủy động lực ở bờ biển
phía đông thành phố Đà Nẵng sau khi thực
hiện giải pháp nuôi bãi chống xói lở bờ biển.
2. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
2.1. Thiết lập mô hình ShorelineS
Hình 1. Vị trí các điểm nuôi bãi tại đường bờ
phía Đông thành phố Đà Nẵng (a) và thiết lập
mô hình ShorelineS phương án nuôi bãi (b)
Mô hình ShorelineS là mô hình mã nguồn
mở, có thể dự báo diễn biến xói lở bờ biển
trong các giai đoạn từ nhiều năm đến nhiều
thế kỷ (Roelvink, 2017) [1]. Mô hình đã được
hiệu chỉnh và kiểm định trong nghiên cứu
trước đó của (Linh và Tuấn, 2023) [2]. Theo
đó mô hình được thiết lập cho phương án nuôi
bãi ở đường bờ phía đông như sau (Hình 1b):
- Miền tính: từ Sơn Trà đến Cửa Đại;
(a)
(b)
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
257
- Biên đất liền: đường bờ mô phỏng biên
dạng của 5 điểm nuôi bãi;
- Công trình: ngoài công trình hiện trạng,
mô hình còn xét đến các công trình có trong
quy hoạch của Đà Nẵng và Quảng Nam bao
gồm công viên Đại Dương và dự án AFD
Hội An;
- Biên sóng tới: chế độ sóng khí hậu dùng
cho mô hình được chia thành 30 ô theo
hướng sóng tác động. Mỗi ô sẽ có một chiều
cao sóng đại diện xác định theo phương pháp
trọng số thông lượng sóng tương đương
(chiều cao sóng hình thái) và một tần suất
xuất hiện theo hướng sóng tương ứng (xem
Linh và Tuấn, 2023) [2];
- Biên bùn cát: nguồn cung bùn cát tại Cửa
Đại Qs = 200.000 m3/năm và sử dụng công
thức vận chuyển bùn cát là CERC3 với hệ số
b1 = 1.0106 (xem Linh và Tuấn, 2023) [2];
- Thời gian mô phỏng: 2022 - 2045.
2.2. Thiết lập mô hình XBEACH
XBeach là một mô hình mã nguồn mở và
hoàn toàn miễn phí (Roelvink và nnk., 2018)
[3]. XBeach có khả năng miêu tả các quá
trình thủy động lực của sóng ngắn, quá trình
biến đổi sóng dài, nước dềnh do sóng, dòng
chảy không ổn định, sóng leo, sóng tràn và
ngập lụt… Mô hình Xbeach đã được hiệu
chỉnh và kiểm định với nhiều số liệu thí
nghiệm và đo đạc hiện trường. Các thông số
mặc định, cơ sở trong mô hình được thiết lập
trên cơ sở các kiểm định này.
Hình 2 trình bày các thiết lập mô hình thủy
động lực cho đoạn bờ biển ở phía đông thành
phố. Mô hình miền nhỏ XBeach đã được lồng
ghép trong mô hình miền lớn SWAN (Hình
2a) với mục đích tạo các điều kiện biên sóng
và mực nước cần thiết cho mô hình. Sóng tái
phân tích NOAA (Cơ quan Quản lý Khí quyển
và Đại dương Hoa Kỳ) tại tọa độ [108.5E,
16.5N] được sử dụng làm biên sóng đầu vào
của mô hình miền lớn. Trong Hình 2b, ranh
giới khu vực nuôi bãi và công trình cứng có
thể được phân biệt với cao độ +10.0 m. Cả hai
mô hình SWAN và XBeach sau khi thiết lập
đã được đã được hiệu chỉnh và kiểm định
trong báo cáo (ĐN-ND 5.5, 2023) [4]. Mô
hình XBeach sau kiểm định đã được áp dụng
để tính toán mô phỏng thủy động lực cho bờ
biển Đà Nẵng với phương án nuôi bãi nêu
trên. Thời gian mô phỏng là 12 giờ, từ 12h00
ngày 02/01/2015 đến 00h00 ngày 03/01/2015,
trùng với thời điểm gió mùa đông bắc hoặc
động mạnh và mực nước ở pha triều lên.
Hình 2. Thiết lập mô hình XBEACH cho bờ
biển phía đông thành phố Đà Nẵng: (a) Sơ đồ
lồng XBEACH trong SWAN và (b) Địa hình
chi tiết mô hình phương án nuôi bãi
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xu thế bồi xói đường bờ sau nuôi bãi
Kết quả mô phỏng diễn biến đường bờ sẽ
được trích xuất tại các mốc thời điểm sau khi
nuôi bãi: 3 năm, 5 năm và 10 năm (xem Hình
3). Từ kết quả mô hình, có thể thấy giải pháp
nuôi bãi tỏ ra hiệu quả trong việc chống xói
lở bờ biển khi các bãi tắm được bồi và duy trì
từ 5 đến 10 năm, cụ thể như sau:
- Với ảnh hưởng của công viên Đại Dương,
tại Mân Thái xuất hiện xói lở nhẹ. Tuy nhiên
điểm nuôi bãi tại đây đã khắc phục được hiện
tượng này, ngoài ra còn duy trì được bãi bồi
rộng khoảng 60 m sau 5 năm và còn 40 m sau
10 năm so với đường bờ hiện trạng. Tại điểm
nuôi bãi Phạm Văn Đồng có thể duy trì bãi bồi
rộng khoảng 40 m sau 5 năm so với hiện trạng.
Sau 10 năm bắt đầu xói lở nhẹ (Hình 3a).
- Bờ biển từ đường Phạm Văn Đồng đến
Nguyễn Văn Thoại tương ổn định sau 5 năm,
sau 10 năm bắt đầu xói lở khoảng 15 m so
với hiện trạng. Tại điểm nuôi bãi Mỹ Khê
(khách sạn Mường Thanh) đến điểm nuôi bãi
(b)
(a)
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
258
Sao Biển (Furama resort) có thể duy trì bãi
bồi thêm khoảng 30 m sau 5 năm và sau 10
năm đường bờ tương đối ổn định (Hình 3b).
- Đường bờ từ Furama resort đến điểm
nuôi bãi tại Sơn Thủy tương đối ổn định, bồi
nhẹ và duy trì bãi rộng khoảng 15 m sau 5
năm và còn 10 m sau 10 năm (Hình 3c).
- Bãi biển Non Nước, Tân Trà ổn định. Tại
thượng lưu mỏ hàn đề xuất, đường bờ được
bồi thêm khoảng 10 ÷ 20 m sau 5 năm. Bờ
biển Hà My (Quảng Nam) ở hạ lưu mỏ hàn
xói nhẹ trong năm đầu sau nuôi bãi, từ 3 năm
đường bờ đạt trạng thái cân bằng (Hình 3d).
Hình 3. Kết quả mô hình ShorelineS:
(a) Mân Thái - Phạm Văn Đồng; (b) Phạm Văn
Đồng - Sao Biển; (c) Sao Biển - Non Nước
và (d) Non Nước - Tân Trà
3.2. Chế độ thủy động lực ven bờ khi có
giải pháp nuôi bãi
Hình 4 thể hiện kết quả mô phỏng trường
dòng chảy trung bình độ sâu xuất hiện tại dải
bờ biển phía đông của Thành phố Đà Nẵng
vào thời điểm cuối mô phỏng. Về tổng thể thì
phương án nuôi bãi đề xuất có tác động
không đáng kể tới chế độ thủy động lực ven
bờ. Kết quả cho thấy một trường dòng chảy
với vận tốc lớn xuất hiện trong vùng sóng đổ
sát chân điểm nuôi bãi (Hình 4a). Trường
dòng chảy này giúp vận chuyển và phân bổ
vật liệu từ khu nuôi bãi xuống phía nam dọc
theo bờ biển. Ngoài ra, sự hiện diện của dòng
chảy ngược với các vec-tơ vận tốc hướng từ
nam lên bắc là dấu hiệu cho thấy sự xuất hiện
các xoáy nước phát triển dọc bờ biển, đặc
biệt là ở hai đầu điểm nuôi bãi (Hình 4b). Có
thể thấy rằng bên cạnh hiệu quả chống xói lở
bờ biển, giải pháp nuôi bãi có thể tạo ra các
xoáy nước gây nguy hiểm cho các hoạt động
bơi lội, giải trí của con người.
Hình 4. Trường dòng chảy ven bờ toàn miền
(a) và tại điểm nuôi bãi Mỹ Khê (b)
4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] D. Roelvink, B. Huisman, and A. Elghandour,
“Efficient modelling of complex coastal
evolution at monthly to century time scales,”
in Proceedings of the Sixth International
Conference on Estuaries and Coasts (ICEC-
2018), Caen, France, 2017, pp. 20-23.
[2] Đ. T. Linh and T. Q. Tuấn, “Ảnh hưởng của
sự biến đổi điều kiện biên thủy lực và bùn cát
tới diễn biến xói lở đường bờ biển phía đông
thành phố Đà Nẵng,” presented at the Hội nghị
Khoa học thường niên Đại học Thủy Lợi năm
2023, NXB Xây Dựng, 2023, pp. 239-241.
[3] D. Roelvink et al., XBeach Manual.
Deltares, 2015.
[4] ĐN-ND 5.5, “Đánh giá hiệu quả bảo vệ,
chống xói lở và các tác động của các
phương án đề xuất, Báo cáo chuyên đề Nội
dung 5.5 thuộc đề tài ‘Nghiên cứu xác định
nguyên nhân gây xói lở bờ biển và đề xuất
các giải pháp bảo vệ bờ biển thành phố Đà
Nẵng’.,” Dec. 2023.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Ủy ban nhân
dân Thành phố Đà Nẵng.
(a) (b)
(c) (d)
Mỹ
Khê
(a) (b)