Quản lý tổng hợp vùng bờ ( Nguyến Bá Quý ) - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CƠ SỞ HẠ TẦNG VÀ THỂ CHẾ 4.1. Mở đầu Chương này thảo luận các vấn đề liên quan cơ sở hạ tầng và thể chế. Trên thực tế, các loại cơ sở hạ tầng được xem là sự can thiệp của con người vào các hệ thống tự nhiên. Cơ sở hạ tầng tập trung vào việc lập kế hoạch, xây dựng và bảo vệ bờ biển, còn thể chế chủ yếu liên quan với thủ tục hành chính và pháp lý. 4.2 Lập kế hoạch xây dựng và các biện pháp bảo vệ bờ biển Các cảng biển thường...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Quản lý tổng hợp vùng bờ ( Nguyến Bá Quý ) - Chương 4

CHƯƠNG 4 CƠ SỞ HẠ TẦNG VÀ THỂ CHẾ 4.1. Mở đầu Chương này thảo luận các vấn đề liên quan cơ sở hạ tầng và thể chế. Trên thực tế, các loại cơ sở hạ tầng được xem là sự can thiệp của con người vào các hệ thống tự nhiên. Cơ sở hạ tầng tập trung vào việc lập kế hoạch, xây dựng và bảo vệ bờ biển, còn thể chế chủ yếu liên quan với thủ tục hành chính và pháp lý. 4.2 Lập kế hoạch xây dựng và các biện pháp bảo vệ bờ biển Các cảng biển thường nằm gần cửa sông nối liền với hệ thống sông nội địa. Trong tình hình đó, các công trình xây dựng bờ biển nhằm bảo đảm đường vào không bị bồi lắng (do vận chuyển bùn cát ngoài biển và trong sông) hoặc bảo vệ các công trình không bị đổ vỡ bởi sóng gió và dòng chảy. Khi vị trí của cảng không có vị trí khác xác định trước, thì vị trí tốt nhất là ở địa điểm mà cả sự tải trầm tíchbờ biển và sóng xô là ít nhất. Nhưng trong thực tế sẽ rất khó tìm được những vị trí như vậy. Thường sẵn có ở vùng bở biển, thường còn bị trầm trọng thêm do các công trình xây dựng của con người hoặc do các hoạt động lấy vật liệu sỏi cát ở bờ biển của người. Bảng 4.1đưa ra đánh giá sự sói mòn tự nhiên và do con người gây nên. Tất cả các biện pháp bảo vệ, không kể việc nuôi dưỡng nhân tạo, có thể kể ảnh hưởng xấu đến các bãi biển kế cận,ở đây, người ta nhẫn mạnh rằnghoạt động xây dựng ở vùng bở biển được xem xét trước tiên về mặt chuyên môn. Thiên nhiên đã không thể chứng minh xói mòn xảy ra như thế nào và cả cách bảo vệ. Trên thực tế không có phương pháp bảo vệ nào do con người khởi sự mà lại kông từng có trong tự nhiên. Trong bảng 4.2 là ví dụ về những biện pháp bảo vệ của thiên nhiên và nhân tạo tương ứng. Thiên nhiên Con người Đập, đê và các công trình xây dựng bờ biển Nước biển tăng khác làm tăng và tập trung thuỷ triều. Mũi đất, đá ngầm và đá nhô ra gây xói mòn Đê biển, đê chắn sóng, cầu tàuv.v…gây xói đất bồi thấp mòn đất bồi thấp Thuỷ triều tràn vào và sông chảy ra làm gián Ra vào tham ra của con người làm gián đoạn đoạn đất bồi bờ biển đất bồi bờ biển Hình thái đường bờ biển tăng nhanh lượng Các nền nhô ra biển tới mức làm thay đổi đất bồi hình học đường bờ cục bộ về cơ bản Ngăn sông không xây cống tháo bùn cát; Các Đập ngăn cửa sông làm giảm bùn cát tải ra dự án thuỷ lợi làm giảm dòng chảy và bùn cát biển, thay đổi của vị trí cửa sông do lụt, xói ra bờ biển; Chặt phá rừng ngập mặn để xây mòn, chuyển động kiến tạo v.. v… dựng và vì các mục đích khác Bảng 4.1: các nguyên nhân xói mòn do thiên nhiên và con người 71
Có ba cách giải quyết vấn đề xói mòn: a) Không hành động, b) Tìm vị trí khác cho những công trình bị đe dọa và c) Tìm các biện pháp sửa chữa tích cực. Các cách giải quyết b và c là việc sử dụng các công trình xây dựng che chắn bờ biển, ngăn chặn và làm tiêu tan năng lượng sóng và giữ đất chống truợt. Không hành động cũng là một quyết định khi xem xét các giải pháp khác nhau. Vì phần lớn các giải pháp đòi hỏi đầu tư nhiều, nên cần ước tính các tổn thất có thể khi sử dụng giải pháp không. Đây là giải pháp cần quan tâm nếu không có nhà nào bị đe dọa và chỉ những vùng đất chưa được khai khẩn hoặc các công trình xây dựng không đắt tiền gặp rủi ro. Đôi khi, tìm vị trí khác cho những công trình bị đe dọa rẻ hơn là đầu tư vào bảo vệ bờ biển. Khi phải lùi các công trình vào trong cũng cần phải đánh giá cẩn thận vì kinh phí sử dụng để di chuyển một công trình sẽ bị lãng phí nếu khoảng cách lùi vẫn chưa đủ và công trình mới vẫn tiếp tục bị đe dọa. Để bảo vệ và khôi phục một vùng bờ biển đang bị xói mòn, có thể xem xét các biện pháp sau đây được phân chia theo các nguyên tắc xử lý: 1. Cung cấp nhân tạo cát (Nuôi bãi biển hay nâng bãi biển). 2. Các công trình xây dựng ngăn sóng tiếp xúc với vật liệu dễ bị xói mòn như vách ngăn, tường đứng, kè lát mát hoặc đê chắn sóng xa bờ 3. Các công trình xây dựng làm chậm tốc độ tải cát ven biển như mỏ hàn giữ và lắng cát hoặc đê chắn sóng xa bờ (giảm năng lượng sóng ở vùng bờ ). Thiên nhiên Con người Bờ đá Tường đứng Đá ngầm san hô Tường ngăn ngầm Các đảo đá Đê chắn sóng xa bờ Mũi đất Đê chắn lớn vuông (xiên) góc với bờ Bờ đá vuông góc với đường bờ Mỏ hàn Thảm thực vật đáy biển Đệm bảo vệ đáy Thảm thực vật nổi trên mặt nước Đê chắn sóng nổi Cồn cát Đê ngăn nước biển Vật liệu bị cuốn ra biển một cách tự nhiên do: Nuôi bãi bằng vật liệu từ đất liền hoặc từ gió, dòng chảy, xói bờ, vận chuyển dọc bờ, di ngoài khơi xa chuyển tầng đáy. Chuyển cát từ chỗ bồi sang chỗ xói kề cận Chuyển cát từ chỗ bồi sang chỗ xói kề cận một cách tự nhiên bằng máy móc Bảng 4.2: Sự bảo vệ bờ biển tự nhiên và nhân tạo 72
4.3. Các công trình bảo vệ bờ biển. Phần này trình bày các kiến thức liên quan đến các loại công trình bảo vệ bờ biển khác nhau. Không có gì đáng ngạc nhiên là phải xây dựng các công trình bảo vệ bờ khi bờ biển đang bị xói. Còn nếu bờ biển đang được bồi thì ít khi phải áp dụng giải pháp công trình vì sự hiện diện của nó sẽ làm mất tính hấp dẫn tự nhiên. Trong phần này sẽ nhấn mạnh đến các hậu quả về mặt hình thái bờ biển khi xây dựng mỗi loại công trình bảo vệ khác nhau hơn là trình bày kết cấu và cachs xây dựng các loại công trình đó. Phần kết cấu công trình sẽ được học và nghiên cứu trong môn học khác. 4.3.1. Phương án số 0 Phương pháp dễ nhất và rẻ nhất tránh được mọi rắc rối là không làm gì cả và để mặc khu vực với các diễn biến tự nhiên. Tuy nhiên, có tới 99% trường hợp không thể để tự nhiên được vì lí do này hay lí do khác. 4.3.2. Nuôi bãi nhân tạo Có lẽ biện pháp đơn giản nhất và rẻ nhất giữ bãi khỏi bị xói mòn là cung cấp cát từ các nguồn khác. Muốn thực hiện nuôi bãi nhân tạo, cần giải đáp một số câu hỏi: Loại nuôi dưỡng nào cần áp dụng, kích cỡ loại vật liệu sử dụng, khối lượng bùn cát cần thiết và địa điểm lấy cát v.v… Tài liệu hướng dẫn của Hà Lan về nuôi bãi nhân tạo (Dutch Manual on Artificial Beach Nourishment, 1987) trình bày chi tiết giải pháp bảo vệ này. Có thể phân loại các dự án nuôi dưỡng bãi biển thành ba loại khác nhau: - Xác lập địa điểm đổ cát - Định vị trí trực tiếp nơi cần đến cát; - nuôi dưỡng liên tục; Lập kho dự trữ nghĩa là bố trí một địa điểm xác định trên bãi biển để đổ cát. Đây chính là bãi đổ khô nuôi bãi khi có hiện tượng cát bị lấy dần đi do dòng nước. Đã có nhiều ví dụ về việc ứng dụng thành công của phương pháp này. Tuy nhiên phải căn cứ vào lượng mất cát để xác định lượng cần đổ và số lần đổ cho hợp lý. Phương pháp định vị trực tiếp khác với phương pháp xác lập địa điểm đổ cát ở chỗ được thực hiện trên toàn bộ đường bờ. Phương pháp cung cấp liên tục chính là cách nuôi bãi bằng cách lấy cát từ nơi bồi đổ vào nơi xói kề cận. Nguyên tắc là tổ chức một điểm cố định hoặc phương tiện nổi cung cấp liên tục cát cho bãi biển đang bị xói mòn. Có nhiều ví dụ thành công về việc di chuyển cát từ điểm bồi sang khu vực đang bị xói của cảng. Trong khi hai cách nuôi dưỡng bãi biển đầu tiên được áp dụng một cách thông thường thì cách cuối cùng được sử dụng chủ yếu tại điểm cửa vào cảng bằng cách chuyển cát từ bờ bồi sang bờ xói và để tránh phá vỡ quá trình vận chuyển bùn cát ven bờ. Muốn giảm tốc độ xói mòn của vật liệu mới, kích thước hạt cát mượn phải lớn hơn so với cát tại vùng xói. Nhưng sự chênh lệch không lên quá lớn vì độ dốc đáy biển 73
lớn hơn không mong muốn sẽ hình thành và dẫn đến phần cuối của bãi sẽ dễ bị xói do tính linh động thấp của cát thô. Lượng cát cần nuôi dưỡng bằng lượng cát vận chuyển ven bờ. Khối lượng cát và chu kỳ đổ rất quan trọng để bãi biển ổn định và được xác định cho mỗi mặt cắt cụ thể. Có thể lấy cát mượn ở xa bờ, trên đất liền hoặc trong thềm lục địa. Đôi khi cát mượn có thể lấy từ một dự án khác thực hiện trên khu vực, nạo vét đường vào cảng hoặc mở rộng cảng. Một nguồn cung cấp khác hay được sử dụng là cát nạo vét từ một bãi biển đang được bồi tích gần đó (thường sự xói mòn bãi biển này đi kèm với bồi tích bãi biển khác). Bồi tích và xói lở ở hai bên lối ra vào cảng là một ví dụ về truờng hợp này. Khi cát không sẵn ở bãi biển hoặc là được nạo vét gần nơi cần nuôi bãi, thì có khi phải lấy cát ở các mỏ xa bờ, nhưng phải lựa chọn địa điểm đủ xa bờ, thường là vài hải lý để không ảnh hưởng đến bãi biển và các công trình khác. Hình 4.1: Nuôi bãi biển và bờ biển Hà Lan, thời kỳ 1952 – 1985 (Roelsse,1985). Cũng có thể cung cấp cát bằng đường bộ. Khi vận chuyển cát đường bộ thường giá thành sẽ đắt hơn nếu lượng cát cần thiết không lớn mà lại phải đổ thường xuyên. Một kinh nghiệm cho thấy để giảm thiểu xói bãi biển thì tốt nhất là bảo vệ các cồn cát. Hạ thấp cao trình đụn cát và mở rộng ra xung quanh làm các đụn cát chống chịu tốt hơn với sóng gió và lượng mất cát sẽ giảm xuống. Cũng có thể dùng biện pháp di chuyển các cồn cát về phía biển để tránh sự thụt lùi của toàn bộ bờ biển. 74
Ưu điểm rõ ràng của nuôi bãi nằm ngay trong bản thân quá trình vì nó gần giống với cách tác động của tự nhiên. Kết quả của việc nuôi bãi cho 1 đoạn bờ náo đó có tác dụng rất tốt cho các đoạn bờ biển thẳng liền kề. Ý nghĩa to lớn này sẽ được chứng minh ở phần cuối của chương này. Một ưu điểm nổi bật khác của nuôi bãi là chi phí thường thấp hơn so với các giải pháp công trình bảo vệ khác của con người. Nhưng nhược điểm của nuôi bãi là ở chỗ nó là giải pháp tạm thời. Nếu không nuôi liên tục thì bãi sẽ lại bị xói. Từ năm 1952, mỗi năm người ta đã đổ khoảng 800.000 m3 cát lên các bờ biển Hà Lan (Roelse,1985). Địa điểm và lượng cát được nêu ở hình 4.1, nhưng từ năm 1990 lượng cát để nuôi bãi biển hàng năm lên tới 6 triệu m2. 4.3.3. Mỏ hàn Mỏ hàn là giải pháp khá hiệu quả khi ổn định bờ biển đang bị xói mòn do thiếu hụt bùn cát trong quá trình vận chuyển bùn cát dọc bờ. Mỏ hàn phải được kéo dài tới vùng sóng vỡ và có đỉnh cao hơn mực nước thiết kế để đạt hiệu quả đầy đủ. Tuy vậy thường chỉ làm gián đoạn một phần sự tải cát dọc bờ biển cũng đủ làm ổn định bãi biển, chính vì vậy mỏ hàn thấp hơn và ngắn hơn cũng có thể chấp nhận được. Khoảng cách giữa các mỏ hàn, độ cao, độ dài và hướng so với hướng sóng tới là những đặc trưng quan trọng. Bờ biển giữa các mỏ hàn ít nhiều song song với các ngọn sóng tiến vào bờ. Những bãi biển đã gần như song song với các ngọn sóng tiếp cận có thể được bảo vệ đầy đủ bằng các mỏ hàn có khoảng cách lớn hơn. Mặt khác, khoảng cách giữa các mỏ hàn bằng chiều dài của nó. Vì việc xây dựng mỏ hàn khá đắt, nên các mỏ hàn phải có khoảng cách chính xác. Tuy nhiên, phải có những kinh nghiệm thực tế mới xác định chính xác khoảng cách giữa các mỏ hàn. Chi tiết xây dựng các loại kè biển xem trong quyển hướng dẫn bảo vệ bờ (shore Protection Manual, 1984). Tác dụng của một chuỗi mỏ hàn đối với phần còn lại của bờ biển là gì? Vùng được bảo vệ bởi hệ thống mỏ hàn không bị xói, nhưng nó ngăn chuyển động bùn cát ven bờ. Chính vì vậy, xói mòn nghiêm trọng sẽ xảy ra phía sau mỏ hàn cuối cùng. Hay nói cách khác, chúng ta đã di chuyển vị trí xói từ điểm này đến một điểm khác. Việc xây dựng các mỏ hàn rõ ràng rất có lợi. Bằng cách làm ổn định phần bãi biển nào đó, vấn đề xói sẽ được đẩy sang những đoạn bờ khác mà tác hại của nó ít hơn đoạn ban đầu. Cần lưu ý rằng mỏ hàn ít có tác dụng cản trở dòng bùn cát vận chuyển ngang bờ. Đây là dạng xói xảy ra trong các trận bão cho dù khoảng cách giữa các mỏ hàn dày hay thưa. Việc phòng ngừa những vấn đề xói mòn ngang phải áp dụng các phương pháp khác. Đê biển dùng để bảo vệ bãi biển ở nhiều địa điểm dọc bờ biển Hà Lan. Vị trí và số lượng các mỏ hàn được nêu ở hình 4.2 75
Hình 4.2: Vị trí và số lượng mỏ hàn dọc bờ biển Dutch (Vellinga, 1986) Các dãy cọc Một dạng cải tiến của mỏ hàn là áp dụng dãy cọc. Dãy cọc được đóng tới vùng sóng vỡ, các cọc cách nhau từ 1 đến 2 lần đường kính của cọc. Dòng ven bờ có thể chảy qua hàng cọc, nhưng vì ma sát trong dãy cọc nên dòng ven bờ giảm xuống. Ngược lại, các dãy cột giữ lại một phần bùn cát do vận tốc dòng ven bờ giảm xuống và do đó giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ. Cũng như mỏ hàn, các dãy cọc không ngăn được vận chuyển ngang của bùn cát. 4.3.4. Tường đứng Tường đứng là những công trình đồ sộ được xây dựng song song với bờ biển để ngăn quá trình tải cát ngang bờ từ trong bờ ra ngoài khơi. Những công trình này được xây bằng đá để chống lại xói bờ. Một trường hợp đặc biệt là xây dựng tường đứng để bảo vệ và chống xói mòn các cồn cát. Một dạng cải tiến của tường đứng là đê kè lát mái. Đê, kè bảo vệ mái đê được xây dựng ở những nơi xói không nghiêm trọng và các đụn cát bảo vệ làng xóm phía trong không lớn. Một vấn đề quan trọng trong thiết kế tường đứng hay đê kè là dự tính được độ sâu hố xói tối đa tại chân công trình. Do hệ số phản xạ cao hơn rất nhiều so với các bãi cát không có tường nên trạng thái rối cũng khá cao ở phía trước công trình và đó là nguyên nhân gây xói mòn chân công trình. Mái dốc cũng là một tham số quan trọng quyết định độ sâu hố xói chân. Thông thường, độ sâu hố xói ở trước tường đứng thường nhỏ hơn ở trước tường có mái dốc. Lý do là sóng đứng được tạo khi sóng đập 76
vào tường và phản xạ lại và lưu tốc dòng chảy sẽ nhỏ tại phần đáy thấp là điểm có biên độ lớn nhất. Trục tường có thể làm tăng áp lực động cục bộ tác động vào tường. Điều này sẽ có ý nghĩa quan trọng hơn cho thiết kế công trình hơn là cho diễn biến hình thái bờ biển. Dù tường chắn được xây dựng khá nhiều ở tất cả các nơi trên thế giới, người ta thường xem nó là giải pháp tốt bảo vệ bờ. Những công trình này có thể đổ vỡ và tạo ra các vấn đề xói lở nghiêm trọng hơn. 4.3.5 Kè bảo vệ cồn cát Một dạng công trình bảo vệ là kè bảo vệ chân cồn cát. Hình 4.4 giới thiệu kết cấu của lớp phủ chân cồn cát và các địa điểm xây dựng công trình loại này ở biển Hà Lan. Kè phủ chân cồn cát phòng ngừa sự xói mòn chân. Nhưng hệ thống này có những nhược điểm tương tự như đê ngăn nước biển là có thể xảy ra xói nghiêm trọng ở phía trước chân cồn cát được bảo vệ và đổ vỡ bất chợt của công trình xảy ra bất cứ lúc nào. Hình 4.4 Các nguyên tắc của lớp phủ chân cồn cát và các địa điểm dọc bờ biển Hà Lan 4.3.6. Đê chắn sóng đơn Các đê ngăn nước biển và kè phủ chân cồn cát được xây ngay trên hoặc lùi vào sâu bãi biển. Một giải pháp bảo vệ khá tốt là xây dựng một loạt các đê chắn sóng ngoài xa song song với bờ biển. Khái niệm đơn ở đây là công trình chắn sóng xây dựng ngoài khơi tách rời khỏi đất liền chứ không phải chứ không phải phân cắt công trình thành các đoạn. Những đê chắn sóng đó làm thay đổi diễn biến đường bờ biển như thế nào?. Chuỗi đê chắn sóng không ngăn chặn dòng chảy dọc bờ biển cũng như quá trình tải cát dọc bờ như mỏ hàn mà chúng làm thay đổi cấu trúc sóng trước và sau đê chắn. Điều này có ảnh hưởng đến cả kiểu dòng chảy và các thành phần tải cát dọc bờ và ngang bờ. Vì độ cao của sóng giảm phía sau các đê chắn do nhiễu xạ và sau đó cũng do phản xạ, 77
nên sức tải cát sau đê chắn sóng cũng giảm làm lắng đọng trầm tích được tải qua khi đi qua đê chắn sóng. Trong một số điều kiện, khó dự đoán nếu không nghiên cứu cụ thể cát sẽ bồi dần đằng sau đê chắn sóng cho đến khi nó chạm tới chính đê chắn sóng và tạo ra một dải cát ngầm hình thành kiểu đảo nối với bờ (tombolo). Đảo Portland ở Anh là một ví dụ điển hình về quá trình nối với bờ. Những điều kiện bao gồm trường sóng khí hậu, độ dài của đê chắn sóng, khoảng hở giữa 2 đê chắn và khoảng cách đến bờ biển là những thông số thiết kế quan trọng. Khi bồi tích tiến tới đê chắn sóng, thì dòng chảy dọc bờ đằng sau đê chắn sóng sẽ hoàn toàn dừng lại. Điều này có thể làm tích tụ rác nổi và làm giảm giá trị giải trí của bãi biển. Mặt khác, khi hiện tượng bồi lắng đang xảy ra, nhưng chưa tới đê chắn thì do sự co hẹp dòng chảy tạo lưu tốc lớn dẫn đến hiện tượng dốc cục bộ bãi biển, gây nguy hiểm cho người tắm. 4.3.7. Tôn cao bãi biển Bãi biển tôn cao là sự kết hợp việc xây đê chắn sóng đỉnh thấp hoặc ngưỡng tràn chìm xa bờ với việc tôn cao nền bãi hơn mức bình thường. Phương án này tạo ra một vùng đệm rộng làm giảm tác động của sóng và mở rộng không gian phục vu nghỉ ngơi giải trí. Nhưng mọi nguời phải tránh xa đê chắn sóng ngầm ngoài khơi. Đê chìm hoặc ngưỡng chìm không cho phép bùn cát đi qua bằng cách dùng vải lọc hoặc đá đổ có lõi chống thấm. Cần có chân khay để phòng ngừa hố xói cũng như lớp bảo vệ chống nước tràn mặt xói bãi biển do sóng cao hơn. Hiện tượng mất cát thường xảy ra khiến phải bù đắp lại thường xuyên cho bãi biển. Giải pháp tôn cao bãi biển được áp dụng ở những nơi bãi ngoài xa tương đối thoải để có thể xây dựng các ngưỡng chìm ở một khoảng cách đủ xa từ bờ. Giải pháp này không phù hợp khi bãi biển phát triển bình thường. 4.3.8. Kiểm soát bồi lắng Phần này có liên quan với các bờ biển đang bị xói mòn và những biện pháp giúp ổn định bờ biển. Nhưng không phải mọi quan tâm đều hướng tới bảo vệ bờ biển xói mà đôi khi cần kiểm soát sự bồi tích để phòng ngừa nó tràn vào các vùng mà sự bồi tích có thể có hại. Một ví dụ về vấn đề này là chuyển động của cát qua đuôi của đê chắn sóng được xây dựng để bảo vệ kênh ra vào cảng lấp vào kênh này. Các phương pháp để dự đoán lượng cát qua đê chắn sóng có sử dụng mô hình mô phỏng một chiều được giới thiệu ở phần sau. Muốn phòng ngừa chuyển động không mong muốn này của cát thường cần nạo vét đều đặn hoặc liên tục. 4.4. Các mô hình hình thái 4.4.1. Khái niệm về các mô hình hình thái một chiều Sự chênh lệch lượng bùn cát tại các mặt cắt khác nhau dọc bờ là nguyên nhân gây nên thay đổi hình dáng bờ biển. Khái niệm cơ bản về các mô hình hình thái bờ biển một chiều, được gọi là các mô hình một tuyến, là cường suất tải cát dọc bờ hình thành do sóng vỡ và chỉ phụ thuộc vào góc sóng cục bộ. Giả định này là cơ sở xây 78
dựng công thức CERC (công thức CERC dùng để tính lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ). Phương pháp này đòi hỏi phải sơ đồ hoá bờ biển theo sơ đồ một tuyến. Sự tiến triển của tuyến này được chi phối bởi chênh lệch lượng bùn cát dọc bờ và được đánh giá nhờ áp dụng mối quan hệ tuyến tính ở trên giữa sự tải và góc sóng và định luật bảo toàn khối lượng. Hao hụt cát do tải ngang bờ hoặc cung cấp cát (nuôi bãi) tại các mặt cắt đã được sơ đồ hóa có thể mô phỏng bằng các số hạng trong phương trình bảo toàn khối lượng. Hạn chế chung của loại mô hình này là ở chỗ chỉ mô phỏng được sự tải cát dọc bờ do sóng vỡ và góc sóng và độ cong đường bờ biển tương đối nhỏ. 4.4.2. Khái niệm về các mô hình hình thái tựa hai chiều Nguyên lý được mô tả ở chương trước đó có thể áp dụng cho 2 hoặc nhiều hơn tuyến bờ biển (chẳng hạn mô hình hai tuyến gồm một bãi biển và vùng ven bờ). Ngoài mô hình vận chuyển bùn cát đã áp dụng, cách lập công thức được đưa ra cho sự trao đổi cát (tải gần bờ – xa bờ) giữa hai lớp bờ biển được sơ đồ hoá. Cách lập công thức này buộc phải tuyến tính hóa giữa tải gần bờ – xa bờ và chênh lệch giữa mặt cắt thực tế và mặt cắt cân bằng. Người ta đã phát triển các mô hình đa tuyến để gộp vào dòng ven bờ và phân tải (bình thường đối với bờ biển). Rõ ràng, trong những mô hình đó mặt cắt bờ biển được sơ đồ hoá theo một tuyến. Dòng chảy ven bờ được ước tính nhờ áp dụng thuyết ứng suất bức xạ; trường sóng nhờ phân tích nhiễu xạ và khái niệm tiêu tán năng lượng trong trường sóng ngẫu nhiên. Sóng sinh ra và lưu lượng bùn cát do dòng chảy sinh ra có thể tính toán nhờ một thuyết thích hợp. Sự phân tích cân bằng nước và cát cho những vùng tương ứng làm thay đổi đáy biển. Mô hình tải gần bờ – xa bờ do tác động của sóng lên mặt cắt có thể xác định qua phương trình cân bằng bùn cát. Ưu điểm của phương pháp đa tuyến so với phương pháp một tuyến là nó mô tả được ảnh hưởng của thuỷ triều theo cách thực tế hơn so với mô hình một tuyến. 4.4.3. Khái niệm về các mô hình hình thái hai chiều Dòng thủy triều Dòng thuỷ triều được mô hình hoá nhờ giải bằng phương pháp số phương trình chuyển động và phương trình liên tục hai chiều trong vùng nước nông. Mô hình này được gọi là 2DH (hai chiều ngang) mô phỏng vận chuyển bùn cát và có thể áp dụng để tính sự thay đổi địa hình đáy biển do dòng thuỷ triều. Mô hình loại này có ý nghĩa quan trọng trong việc mô tả trường dòng chảy và phương thức tải cát ngoài vùng sóng vỡ. Như đã giải thích trước đây, sự cân bằng cát âm liên tục ở vùng này là nguyên nhân của quá trình tải cát từ bờ ra ngoài khơi. Dòng do sóng Khi sóng tiến vào bờ sự thay đổi momen động lượng sẽ xảy ra. Thuyết ứng suất bức xạ đưa ra cách xác định các lực sóng sinh ra dòng chảy. Nếu biết trường sóng, chẳng hạn nhờ phân tích bức xạ và nhiễu xạ, thì có thể tính trường của các lực sóng. Hơn nữa, các lực được sinh ra chỉ có thể do gió và thuỷ triều. Ảnh hưởng của thuỷ 79
triều có thể rút ra từ việc lập mô hình dòng thuỷ triều. Cân bằng các lực tác động trên với trường ứng suất cắt ở đáy, ta sẽ có mô hình dòng do gây sóng 2DH. Vận chuyển bùn cát và hình thái Từ những nội dung đã trình bày ở trên cho phép chúng ta hiểu được tác động của sóng và dòng chảy và thủy triều và phương thức để xây dựng 1 mô hình có đày đủ các yếu tố đó. Sự thay đổi địa hình đáy có thể xác định từ mô hình vận chuyển bùn cát. Và bằng chu trình lặp như vậy ta lại tính được địa hình đáy mới khi biết trường sóng, dòng chảy. Mô hình kết hợp này được gọi là mô hình hình thái 2 chiều. Ngoài việc mô phỏng riêng rẽ một quá trình cụ thể chẳng hạn vận chuyển bùn cát ngang bờ trong vùng sóng vỡ thì cũng có thể tính nó trong mô hình hình thái 2 chiều đã trình bày ở trên. Các công ty như Delft Hydraulics (DH, Hà Lan), Danish Hydraulic Institute (DH, Đan Mạch) và Hydraulic Research Station Wallingford (Anh) đã phát triển những mô hình tổng hợp tính toán dòng chảy và bùn cát. 4.5. Cơ sở hạ tầng thể chế Để quản lý môi trường vùng bờ biển có hiệu quả, cần có hệ thống kiểm soát đề ra các mục tiêu quản lý vùng bờ biển, kiểm soát sự phát triển và đề xuất những hành động thích hợp ngắn han và dài hạn. Về cơ bản có thể xác định 4 nội dung sau: Hệ thống chính sách, xác định các mục tiêu lâu dài về quản lý vùng bờ biển và những chỉ tiêu cần áp dụng để phân tích các kịch bản khác nhau; Hệ thống pháp lý, toàn bộ các hiệp định quốc tế đang chi phối, các điều luật quốc gia và quy chế khu vực/địa phương làm cho chính sách này có hiệu lực thi hành; Hệ thống tài chính, cung cấp vốn cần thiết; Hệ thống thực hiện, xác định pạhm vi chách nhiệm cho tất cả các hoạt động liên quan đến quản lý vùng bờ biển; Do lịch sử phát triển, nền văn hoá, xã hội, hành chính và điều kiện tài chính khác nhau, mỗi nước đã triển khai một hệ thống kiểm soát khác nhau. Vì hiệu quả của hệ thống kiểm soát có tầm quan trọng sống còn cho sự thành công quản lý vùng bờ biển cho nên những nhà quản lý vùng ven biển phải nhận thức được các đặc điểm và trách nhiệm này. 80