140 Hình 9.1: S¹t lë bê biÓn do triÒu c−êng Hình 9.2: X ãi lë bê biÓn sau tr Ë n l ôt Chương 9 CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN (Bài giảng điện tử Power Point) 9.1. Giới thiệu Trong những năm gần đây, sự biến động phức tạp của khí hậu toàn cầu đã gây ra nhiều bất lợi đối với môi trường nói chung và đối với môi trường ven biển nói riêng. Hiện tượng El Nino trong những năm cuối thế kỷ 20 đã làm sự thay đổi qui luật thời tiết, gây ra nhiều trận bão lụt lớn và nắng hạn kéo dài, để lại những hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường. Hầu hết các quốc gia có bờ biển đều ít nhiều chịu hậu quả của những biến động khí hậu này. Nguy cơ sạt lở bờ biển ngày một gia tăng cùng với sự gia tăng chiều cao mực nước biển. Hậu quả là vùng đất quí giá ven bờ biến mất dần, làm mất ổn định địa hình và gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái ven bờ. Đối với các quốc gia đang phát triển, ngoài những tác động thiên nhiên, môi trường ven biển còn bị xuống cấp do hoạt động của con người. Ở Việt nam, sự phát triển du lịch ồ ạt kèm theo xây dựng cơ sở hạ tầng không được qui hoạch kỹ, sự phát triển nuôi trồng thủy hải sản ven bờ, sự khai thác cát phục vụ xây dựng, nhất là các hoạt động du lịch trên các bãi tắm biển đã làm cho môi trường ven biển ngày càng trở nên xấu đi, trong đó có sự xuống cấp trầm trọng của các bãi tắm biển nổi tiếng của Việt nam như Vũng Tàu, Đồ Sơn, Sầm Sơn Tận dụng lợi thế của bờ biển để phát triển kinh tế là hướng đi tất yếu của các quốc gia có tiềm năng, tuy nhiên nếu phát triển mà không theo nh ững tiêu chí bền vững thì nhiều nguồn lợi ven biển có thể bị suy thoái và sự phục hồi lại chúng trong tương lai đòi hỏi sự đầu tư rất lớn về thời gian và tiền bạc. Các hình 9.1, 9.2 mô tả các sạt, xói lở bờ biển ở tỉnh Bình Định và các hình 9.3, 9.4 mô tả tình hình ô nhiễm các bãi biển du lịch ở Vũng Tàu. Ở các nước phát triển, cách đây hơn 30 năm, người ta đã đề ra các dự án CRPC (Coastal Restoration, Protection and Creation) để nghiên cứu và lần lượt thực hiện các giải pháp công nghệ nhằm bảo vệ vùng bờ cho từng cung đoạn bờ biển riêng biệt. Cho tới nay, rất nhiều vị trí trên bờ biển của nước Mỹ, Pháp và các nước châu Âu khác đã và đang được thực hiện dự án CRPC với các nội dung cơ bản sau đây: 141 Hình 9.5: Bãi biển trong q trình phục hồi bằng con lươn địa chất Stabiplage 0 200 400 600 800 1996 1998 2000 Cả năm (tấn) Mùa khô (tấn) Mùa mưa (tấn) Hình 9.3: Lượng rác thải ở các bãi tắm Vũng Tàu Hình 9.4: R ác tràn n g ậ p bãi t ắ m - Nghiên cứu cơng nghệ phù hợp trong phục hồi, bảo vệ và tái lập bãi biển bị sạt lở. - Cải thiện tính chất vật liệu sử dụng trong các cơng trình chống sạt lở, bảo vệ bờ. - Nghiên cứu cơng nghệ sinh học trong bảo vệ sinh thái ven bờ. - Sáng tạo ra những cơng cụ làm việc có hiệu quả trong mơi trường ẩm ướt ven biển. - Hồn thiện các cơng nghệ để có thể áp dụng dự án CRPC ở bất kỳ địa hình nào. - Nâng cao kiến thức về động học ven biển, vận chuyển bùn cát và vận dụng những kiến thức này để chống xói mòn, sạt lở bờ biển. - Nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị làm sạch và phục hồi chất lượng cát biển cho các bãi tắm biển bị ơ nhiễm. Như đã trình bày trên đây, tình hình bão lụt, thiên tai sẽ ngày càng trở nên phức tạp do sự biến đổi khí hậu tồn cầu. Các nhà khoa học dự báo mức độ gia tăng mực nước biển sẽ rất nhanh chóng trong thế kỷ này do hiện tượng ấm dần lên của trái đất gây ra bởi các chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Theo dự báo, tới thập niên 2050, mực nước biển sẽ dâng lên khoảng 60cm và đến thập niên 2080, mực nước biển sẽ dâng lên khoảng 108cm so với mực nước biển cuối thế kỷ 20. Sự gia tăng mực nước biển chắc chắn sẽ làm gia tăng cường độ xói lở bờ biển trong tương lai. Mặt khác, cơng nghiệp du lịch biển và các hoạt động ven biển của các nước đang phát triển sẽ ngày càng gia tăng, ví dụ ở Việt nam hiện nay, mức độ gia tăng khách du lịch trên các bãi biển tăng hàng năm từ 12% - 15%. Vì vậy việc tìm kiếm các giải pháp hữu hiệu nhằm ngăn chặn xói l ở, bảo vệ vùng bờ và nâng cao chất lượng các bãi biển khơng những có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế-xã hội mà còn rất bức xúc về mặt mơi trường. 142 Hình 9.6: Bãi biển sau khi phục hồi bằng con lươn địa chất H ình 9.8 : Con lươn khi lắp đặt xong và đang hoạt động 9.2. Công nghệ bảo vệ và phục hồi bãi biển bị sạt lở Việc bảo vệ và phục hồi lại bờ biển bị xói mòn là những vấn đề rất nhạy cảm đối với môi trường. Những giải pháp cổ điển như xây dựng các bờ kè bê tông, đê quai vừa đắt tiền, vừa làm mất vẻ mỹ quan tự nhiên v ốn có của bờ biển. Mặt khác, các giải pháp “cứng” này đôi lúc không giải quyết triệt để được hiện tượng xói mòn, nó có thể làm ổn định vùng này nhưng lại gây xói lở vùng khác, đặc biệt là ở các cửa sông. Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng việc phục hồi bãi biển bị xói mòn tốt nhất là sử dụng các giải pháp “mềm” dựa trên nguyên lý dịch chuyển bùn cát tự nhiên để hướng sự ngưng tụ bùn cát đến những khu vực cần thiết với các ưu điểm: 1- Ổn định đường viền bờ biển. 2- Bồi đắp, phục hồi và mở rộng các bãi biển bị xói lở. 3- Chỉnh trị lại tình trạng bồi lắng, xói mòn tại các cảng biển, cửa sông. 4- Bảo vệ các đụn cát thiên nhiên và môi trường phía sau các đụn cát. 5- Xử lý tình trạng bên lở bên bồi tại các triền sông, bán đảo. 6- Bảo vệ các đê đập. Trên thế giới hiện nay công nghệ Undercurrent Stabilizer Technology (Mỹ) và công nghệ Stabiplage (Pháp) được sử dụng hiệu quả cho việc phục hồi bãi biển bị xói lở. Công nghệ “mềm” sử dụng các ống bằng vải địa chất (geotextile) có độ bền cao, thường được chế tạo bằng polypropylene (PP) hay polyester (PET) và bơm đầy cát biển thành những “con lươn địa chất”. Một khi đã lắp đặt phù hợp, cát biển tự điền đầy vào phần bờ biển phía trong các con lươn và vì vậy phần bãi biển bị xói lở được phục hồi dần. Những con lươn địa chất được chế tạo với kích thước tiêu chuẩn. Chẳng hạn như “con lươn” ProTecTube của Mỹ có đường kính tiêu chuẩn 1,5m, “con lươn” Stabiplage của Pháp có đường kính đến 2m và chiều dài thay đổi từ 30 đến 150m. Việc lắp đặt “con lươn” Hình 9.7: Mặt cắt ngang con lươn địa chất N eo Mực nước biển Vải địa chấ t N eo 143 Hình 9.9: Sơ đồ một loại máy cào-sàng chải mặt cát biển Hình 9.11: Máy cào cát đầu kéo và máy tự hành Hình 9.10: Phân bố rác trong mặt cắt ngang bãi biển địa chất không cần phải xây dựng nền móng. Vải địa chất có thể chịu được sự ăn mòn của nước biển và tuổi thọ của chúng có thể kéo dài đến 30 năm. Trong thực tế, trong quá trình vận hành, con lươn địa chất sẽ chôn vùi dưới lớp cát khi bãi biển kéo dài và không còn để lại dấu vết nhân tạo trên mặt bãi biển. Thông thường tuổi thọ của các “con lươn” này lớn hơn nhiều so với thời gian hoạt động cần thiết của nó. Công nghệ này hiện nay được phổ biến ở các nước Tây Âu và Bắc Mỹ. Những kinh nghiệm có được đang được triển khai ứng dụng tại các khu vực Nam Mỹ, Châu Á và Châu Phi. Với kỹ thuật này, việc bảo vệ bờ biển đơn giản, đỡ tốn kém và đảm bảo vẻ mỹ quan tốt hơn nhiều so với các giải pháp cổ điển. 9.3. Công nghệ làm sạch bãi biển Các bãi biển nhiễm bẩn có thể từ nhiều nguồn khác nhau: 1. Từ các hoạt động tự nhiên ngoài khơi: bão biển, dòng chảy đưa xác các thực, động vật lên bờ. 2. Từ các hoạt động nhân tạo ngoài khơi: các hoạt động đánh bắt thủy, hải sản, các hoạt động cảng biển, các hoạt động dầu khí 3. Từ các hoạt động trên bãi biển: du lịch, khách tắm biển 4. Các hoạt động từ trong nội địa: cống rãnh thoát nước thải từ các khu dân cư và nhà máy 5. Các hoạt động của các dòng sông, rạch đưa các xác thực, động vật ra cửa sông và theo các dòng chảy-sóng biển dạt lên bờ Từ đó, việc làm sạch các bãi biển, nhất là các bãi biển du lịch cũng được chia làm 2 dạng: làm sạch các chất thải của các hoạt động phi dầ u khí và làm sạch các chất thải của các hoạt động dầu khí. Ở đây chỉ giới thiệu công nghệ làm sạch bãi biển bị ô nhiễm của các hoạt động phi dầu khí. Công nghệ dọn chất thải dầu khí sẽ được trình bày trong chuyên đề riêng. Công nghệ làm sạch bãi biển chủ yếu là làm sạch cát biển, phục hồi chất lượng vệ sinh cát biển và bảo dưỡng các bãi biển. Trên thế giới hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ cào- sàng-lọc-chải mặt cát biển. Khái niệm “lọc” ở đây chủ yếu là lọc các “mùi” khó chịu cho khách tắm biển, sử dụng 144 các hệ thống bơm oxy vào sâu trong lớp cát biển có thể loại trừ các “mùi” khó chịu này. Các loại máy cào-sàng-lọc-chải mặt cát biển hiện nay được sử dụng khá phổ biến ở các nước phát triển. Ở nước ta bước đầu cũng đã đưa vào sử dụng ở Vũng tàu, Cửa lò, Đà nẵng Các loại máy này cho phép làm sạch cát biển có độ sâu đến 20cm, năng suất tuỳ theo từng loại máy có thể từ 7000 – 15000m 2 /h. Hình 9.9 giới thiệu loại liên hợp cào-sàng-chải mặt cát biển đã được chế tạo tại Việt nam, khi cần thiết có thể gắn thêm thiết bị bơm oxy vào cát biển trong qua trình sàng-lọc-chải mặt cát biển. Hiện nay, để có thể cải thiện chất lượng cát biển tại các bãi tắm du lịch, nhiều loại máy cào-sàng-lọc-chải mặt cát biển đang được nghiên cứu đưa vào sử dụng trong đó đáng chú ý là loại mặt tự hành không có đầu kéo (hình 9.11) và các loại máy mini cho các bãi tắm nhỏ. Nước ta có khoảng 3600 cây số bờ biển trải dài từ bắc đến nam với 52 bãi tắm du lịch có giá trị đang và sẽ thu hút mạnh mẽ khách du lịch trên thế giới, đóng vai trò quan trọng trong phát triển ngành công nghiệp “không khói”. Để đẩy nhanh tiến trình đó trong nền kinh tế hội nhập khu vực và thế giới, cũng như các ngành khác, ngành du lịch của ta c ũng sẽ đương đầu với sự cạnh tranh khốc liệt. Muốn đứng vững và phát triển, chúng ta cần có kế hoạch nâng cao chất lượng sản phẩm du lịch và việc sử dụng công nghệ cào-sàng-lọc-chải mặt cát biển như đã trình bày có thể ứng dụng có hiệu quả kinh tế-kỹ thuật cao. 9.4. Bảo vệ môi trường và phục hồi sạt lở bờ biển Miền Trung Bảo vệ môi trường nói chung và môi trường ven biển nói riêng luôn luôn được Đảng và Nhà nước ta quan tâm đúng mức. Khái niệm "phát triển bền vững" được mọi người tiếp nhận và làm thành chiến lược của phát triển. Nhiều hội nghị và diễn đàn khoa học quốc gia và quốc tế đã được tổ chức nhằm trao đổi kinh nghiệm trong công tác xây dựng qui hoạch và quản lý môi trường để đảm bảo sự phát triển bền vững của đất nước. Song song với các hội nghị quốc gia và quốc tế, các cơ quan nghiên cứu khoa học công nghệ và hoạch định chính sách môi trường của nước ta cũng đã và đang thực hiện nhiều dự án về môi trường và phát triển bền vững do các tổ chức Quố c tế tài trợ: Dự án VIE, dự án nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn, dự án VCEP, dự án Quản lý tổng hợp vùng bờ (ICM), Dự án Kinh tế chất thải WASTE-ECON Qua kinh nghiệm tiếp thu được các hội nghị, hội thảo cũng như trong quá trình thực hiện các dự án hợp tác, trình độ của cán bộ quản lý, cán bộ khoa học công nghệ về bảo vệ môi trường của chúng ta cũng được nâng cao đáng kể . Quán triệt chủ trương của Đảng và Nhà Nước về công tác bảo vệ môi trường, hiện nay hầu hết các tỉnh thành trong cả nước đều đã xây dựng chiến lược bảo vệ môi trường cho địa phương mình. Tất cả những yếu tố đó tạo tiền đề cần thiết để chúng ta xây dựng những đề án bảo vệ môi trường mang tính dài hạn và một trong những đề án này là nghiên cứu các giải pháp hữu hiệu nhằm phục hồi và ngăn chặn sự sạt lở bờ biển. Hình 9.12: Cửa An Dũ sau 10 năm đã bị biến mất Vị trí cũ cửa An Dũ 145 Trong những năm gần đây các địa phương duyên hải miền Trung đã hứng chịu không ít thiên tai, bão lụt và sự biến động bất thường của thời tiết. Các tác động tự nhiên trên đã gây ra sự sạt lở bờ biển ở nhiều nơi, làm biến dạng địa hình và gây ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội và ổn định cuộc sống của người dân ven biển. Tình hình sạt lở diễn ra đặc biệt nghiêm trọng ở các cửa sông của các Tỉnh dọc theo duyên hải mà Bình Định là một trong những tỉnh có khá nhiều điểm xâm thực, hầu hết tại các cửa sông lớn. Cửa An Dũ ở xã Hoài Hương, Hoài Nhơn sau hơn 10 năm bão lụt đã bị biến mất hoàn toàn và hiện dòng chảy biến đổi của sông Lại Giang đang gây sạt lở nghiêm tr ọng cho các xóm ven biển (hình 9.12). Kinh nghiệm các nước phát triển cho thấy để duy trì và phát triển thế mạnh của bờ biển, không những chúng ta chỉ bảo vệ bảo vệ môi trường chống lại các tác nhân gây xuống cấp mà còn tạo ra những bãi biển mới theo ý đồ phát triển du lịch của đất nước. Để thực hiện được điều này, các địa phương ven biển nên từng bướ c xây dựng các đề án CRPC (Coastal Restoration, Protection and Creation) nhằm cải thiện môi trường, phục hồi và bảo vệ bờ biển. Công nghệ “lươn địa chất” đã áp dụng thành công ở nhiều nơi trên thế giới chắc chắn sẽ giúp chúng ta nhanh chóng phục hồi và bảo vệ bờ biển của mình. Đây là công nghệ thân thiện với môi trường, rẻ và có thể áp dụng ở bất cứ địa hình nào. Tuy nhiên để áp dụng công nghệ này một cách có hiệu quả, chúng ta cần điều tra cơ bản, xây dựng bản đồ GIS về độ sâu, dòng chảy, sóng, thủy triều ở các vùng bờ biển có nguy cơ bị sạt lở. Các công việc cần làm cho một công trình ứng dụng công nghệ mềm “StabiPlage” là: 1- Xác định khu vực sạt lở trên bản đồ toàn vùng: ứng dụng công nghệ GIS. 2- Nghiên cứu phân tích các nguyên nhân gây sạt lở: dùng các phần mềm chuyên dụng để nghiên cứ u các tác nhân động lực học tự nhiên về địa-thủy-sinh-thời tiết và các hoạt động nhân tạo như xây dựng các công trình thủy lợi, giao thông, cảng biển ảnh hưởng đến sự sạt lở bờ biển, cửa sông. 3- Lựa chọn, xác định số lượng, vị trí và hình thức bố trí các con lươn địa chất. 4- Thiết kế, chế tạo các con lươn địa chất. 5- Tiế n hành lắp đặt tại hiện trường. 6- Thử nghiệm, đánh giá kết quả. Dòng cháy Con lươn địa chất Bãi bi ể n phục h ồ i Tích tụ cát Hình 9.13: Bố trí các con lươn theo hướng vuông góc với bờ biển Hình 9.14: Bố trí các con lươn theo hướng song song với bờ biển Tích lũy cát Bãi bi ể n mở rộng Con lươn địa chất Chiều sóng 146 Việc lắp đặt con lươn địa chất có thể được thực hiện theo hướng vuông góc hay song song với bãi biển (hình 9.13, 9.14). Tính toán dòng chảy và sự dịch chuyển bùn cát đóng vai trò quan trọng trong việc bố trí hợp lý công trình. Những thông số cần thiết để tính toán là bản đồ địa hình, độ sâu, dòng chảy, hướng gió đuợc cho dưới dạng cơ sở dữ liệu GIS. Mỗi một địa điểm khảo sát cần được tính toán cụ thể. Do đó để áp dụng giải pháp công nghệ này chúng ta cần được thiết lập một chương trình tính toán dòng chảy và vận chuyển bùn cát tổng quát cho mọi địa hình. . tế-kỹ thuật cao. 9. 4. Bảo vệ môi trường và phục hồi sạt lở bờ biển Miền Trung Bảo vệ môi trường nói chung và môi trường ven biển nói riêng luôn luôn được Đảng và Nhà nước ta quan tâm. 15000m 2 /h. Hình 9. 9 giới thiệu loại liên hợp cào-sàng-chải mặt cát biển đã được chế tạo tại Việt nam, khi cần thiết có thể gắn thêm thiết bị bơm oxy vào cát biển trong qua trình sàng-lọc-chải mặt. hội nghị quốc gia và quốc tế, các cơ quan nghiên cứu khoa học công nghệ và hoạch định chính sách môi trường của nước ta cũng đã và đang thực hiện nhiều dự án về môi trường và phát triển bền