MỘT SỐ SUY NGHĨ VỀ ĐÊ BIỂN VŨNG TÀU - GÒ CÔNG

Nguyễn Anh Tuấn

ooo

Khi dự án Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực thành phố ************ (gọi tắt là Quy hoạch 1547) còn trong giai đoạn lập báo cáo quy hoạch, khi dự các buổi báo cáo về dự án do Bộ tổ chức, tôi đã 3 lần phát biểu ý kiến, đề nghị (i) trước mắt, nên chọn vùng có lưu vực khép kín, kinh phí ít, thời gian nghiên cứu, thực hiện ngắn, làm xong có hiệu quả ngay để đầu tư; (i) về lâu dài, Bộ nên tập trung nghiên cứu phương án ngoài, đưa ra tuyến đê biển Vũng Tàu - Gò Công nhưng không được để ý.

Sở dĩ có ý tưởng đó vì năm 2001 tôi được Bộ cử đi học về đấu thầu do Ngân hàng Thế giới tổ chức ở Turin (Italia) trong thời gian 1 tháng. Khóa học có tổ chức cho chúng tôi buổi tham quan dã ngoại ở dự án chống ngập cho thành phố Venise. Ở đó chúng thôi đã được nghe thuyết trình về dự án này, gồm có đê bao phía ngoài vùng vịnh (lagoon) Venise với 03 cửa thông thuyền có cửa clape dạng phao đặt chìm ở đáy (khi có đỉnh triều cao có khả năng làm ngập thành phố, cửa sẽ được bơm khí vào đẩy nước ra khỏi phao, cữa sẽ nổi lên và có tắc dụng ngăn cho triều). Dự án cũng đề cập tới việc tạo thêm nhiều đảo nhân tạo phía trong đê (quây bằng cọc cừ và nạo vét thổi bùn phù sa vào trong để tạo đảo, một công đôi việc). Khi đó việc xây dựng đê và tạo đảo đã được thực hiện từng bước trong quá trình lập dự án, tạo thêm nhiều bãi tắm (và vài đảo) nhân tạo cho Venise, thu hút thêm được nhiều khách du lịch. Tới năm 2003 Nhà nước Italia đã phê duyệt dự án khả thi. Năm 2011 tôi có dịp quay lại Vensie, thấy phần đê và 03 cửa thông thuyền cơ đã được hoàn tất (điều này nếu vào Earth Google cũng thấy), riêng phần cửa vẫn chưa được thực hiện, và Venise vẫn còn bị ngập, nghe nói còn nghiêm trọng hơn trước (có thể do tổng mặt cắt ướt các cửa thông thuyền còn quá lớn, lớn hơn nhiều so với tổng mặt cắt ướt các cửa sông chăng?). Trong vịnh vẫn còn những vùng nước cạn do phù sa lắng đọng (tàu chở khách du lịch chạy qua thấy nước vẩn lên màu bùn đục), nhưng các bãi biển thì rất đông khách.

Có thể nói ý tưởng đê biển Vũng Tàu - Gò Công phải gần với (tạm gọi là) đê biển Venise nhất, vì có chung mục tiêu bảo vệ ngập lụt cho đô thị trước đỉnh triêu cao và lũ trên các con sông. Các bài học kinh nghiệm của Venise là rất quý báu cho trường hợp này.

3. Một số suy diễn, lập luận:

- Vùng cửa sông thường có dạng hình phễu. Khi triều lên nước biển được dồn vào sông qua loa phễu rồi cuống phễu. Trong quá trình đó một phần thế năng được chuyển dần sang động năng. Khi vào sâu trong đất liền, nếu gặp vật cản thì một phần động năng lại chuyển thành thế năng (thí dụ khi gặp nguồn nước từ thượng lưu đổ về, hoặc các vùng trũng bị lấp đi/các vùng được bao đê khép kín sẽ trở thành vật cản, làm cho nước bên ngoài bị dâng cao lên hơn trước).

- Khi nước biển từ loa phễu dồn vào cuống phễu, phần bị dồn nghẽn sẽ ứ lại (do mặt cắt ở cuống phễu hẹp hơn ở loa phễu) làm dâng mực nước (tạo thế năng), phần được thoát đi sẽ thu được thêm động năng (vận tốc lớn lên).

- Do có lưu lượng từ phía thượng lưu đổ về, khi triều lên đường mực nước trên sông có hai đoạn: đoạn phía biển có độ dốc nghiêng từ biển vào và đoạn phía sông có độ dốc nghiêng từ trong ra biển. Năng lượng triều đồng thời cũng làm dềnh mực nước ở đoạn phía sông, làm cho nó dâng cao hơn khi triều lên.

- Khi đắp đê làm công trình ngăn nước vùng cửa sông, ta làm mất đi phần loa phễu, tạo nên phần đê, phần thông nước và một vùng hồ đệm (phần loa phễu) ngăn cách biển với phần cuống phễu. Khi triều lên, năng lượng triều không còn trực tiếp dồn vào phần loa phễu và tác dụng lên phần cuống phễu như trước mà phải thông qua phần thông nước và vùng hồ đệm, bị hao tổn một phần ở đó, nhờ đó đỉnh triều trong sông sẽ bị giảm thiểu (đoạn có độ dốc nghiêng từ biển vào sẽ ngắn lại). Giảm thiểu nhiều hay ít tùy theo hình dạng, diện tích mặt hồ đệm, hình thức kết cấu và chiều rộng mở cửa của các công trình thông nước dưới tuyến đê. Vì vậy:

Có thể thiết kế để mực nước trung bình trong hồ đệm sau khi có công trình bằng với mực nước trung bình của vùng cửa sông trước khi có công trình để không làm ảnh hưởng lớn đến môi trường bên trong.

Có thể thiết kế để khi mức nước biển ngoài đê đạt mức đỉnh triều nhiều năm thì mực nước trong hồ đệm sau khi có công trình vẫn không vượt quá trị số cao nhất khống chế (để đảm bảo yêu cầu chống ngập úng); hoặc khi gặp con triều thấp thì có thể mở cửa cho triều vào nhiều hơn để nâng cao mực nước trên sông phục vụ yêu cầu tưới hoặc giao thông thủy.

- Có hai nhóm phương án tuyến cho Đê biển Vũng Tàu - Gò Công:

(i) Nối từ Gò Công thẳng qua Vũng Tàu. Nhóm phương án này tách biệt đê với Cần Giờ, đê dài, tạo được vùng hồ đệm lớn, thuận lợi cho thoát lũ, có thể chỉ dùng một âu thuyền cho cả cảng Cái Mép và Cảng Hiệp Phước, có ảnh hưởng làm thay đổi nhiều dòng chảy ven bờ;

(ii) Nối từ Gò Công qua Cần Giờ, sau đó từ Cần Giờ qua Vũng Tàu. Nhóm phương án này gắn kết đê với Cần Giờ, tận dụng được đoạn đường giao thông dọc ven biển Cần Giờ, ngược với phương án trên ở các đặc điểm còn lại.

- Phần thông nước có thể không có cửa van/có cửa van toàn phần/có cửa van một phần. Trường hợp không có cửa van/có cửa van nhưng để mở thông thống là một cực đoan, khi đó triều sẽ được tự do ra vào truyền sâu vào bên trong. Nếu có cửa van toàn phần thì có thể vận hành để ngăn triều 100%, khi đó bên trong chỉ có nước ngọt, đó là cực đoan thứ hai. Do mục tiêu điều hòa năng lượng truyền triều để phục vụ cho các yêu cầu về môi trường, chống ngập, thoát lũ, tưới tiêu, giao thông thủy, … một cách đồng bộ, linh hoạt ta sẽ chọn trường hợp phần thông nước có cửa van một phần để thiết kế. Chiều rộng phần thông nước B_{thôngnước} khi đó sẽ gồm hai đoạn: đoạn có cửa và đoạn không có cửa. Ký hiệu chiều rộng đoạn không có cửa là B_khôngcửa và chiều rộng đoạn có cửa dùng để điều tiết lưu lượng, mực nước phục vụ cho các yêu cầu còn lại là B_cócửa ta có:

B_{thôngnướcTK} = B_{khôngcửaTK} + B_cócửaTK [1]

B_{khôngcửaTK} phải thỏa mãn các yêu cầu về môi trường, chống ngập, tưới tiêu, giao thông thủy không gây ngập tương đương với trường hợp điều kiện dòng chảy, thủy triều trước khi có đê được cho là phù hợp nhất với toàn vùng (trường hợp này có thể được mô phỏng trên mô hình). B_cócửaTK được dùng để đáp ứng yêu cầu thoát lũ (khi mở ra phía biển) và ngăn chặn các đỉnh triều cao xâm nhập vào trong (khi đóng từ phía biển).

Ta cũng cần có một số cửa có thể mở được vào phía trong để lấy thêm năng lượng triều phục vụ nhu cầu tưới, giao thông thủy khi gặp những con triều thấp.

- Như vậy, có thể hình dung cụm công trình đê biển Vũng Tàu - Gò Công gồm các công trình:

(i) Đê ngăn biển, có thể làm bằng vật liệu kín nước (có dòng thấm qua đê), tạm gọi là đê kín nước; hoặc bằng vật liệu có độ rỗng cho phép nước chảy luồn qua (nhiều hay ít phụ thuộc vào độ rỗng của vật liệu); tạm gọi là đê rỗng. Ta sử dụng những đoạn đê kín nước và đê rỗng để triết giảm năng lượng triều đồng thời vẫn tạo được sự lưu thông nước qua đê, nhờ đó giảm thiểu sự thay đổi môi trường nước phía trong đê.

Các đê rỗng này còn là nơi làm tổ lý tưởng cho nhiều loại thủy hải sản.

(ii) Âu thuyền không cửa;

(iii) Một số cống có cửa một chiều để khi cần có thể ngăn triều, có thể thoát lũ;

(iv) Một số cống có cửa hai chiều để khi cần có thể ngăn triều, có thể thoát lũ, lại có thể lấy thêm năng lượng triều lên nhằm phục vụ nhu cầu tưới khi gặp những con triều thấp;

Đê ngăn biển có thể gồm những đoạn đắp bằng vật liệu kín nước (có dòng thấm qua đê, tạm gọi là đê kín nước) và những đoạn làm bằng vật liệu có độ rỗng cho phép nước chảy luồn qua (nhiều hay ít phụ thuộc vào độ rỗng của vật liệu, tạm gọi là đê rỗng). Những đoạn đê kín nước có tác dụng ngăn triều, tạo chênh lệch mực nước phía trong và ngoài đê. Những đoạn đê rỗng cũng có tác dụng ngăn triều, tạo chênh lệch mực nước phía trong và ngoài đê nhưng lại cho phép nước lưu thông qua các lỗ rỗng trong thân đê, nhờ đó giảm thiểu sự thay đổi môi trường nước phía trong và ngoài đê. Làm cầu phía trên những đoạn để rỗng nếu muốn kết hợp đê làm đường giao thông. Khi BĐKH làm NBD, có thể tăng chiều rộng hoặc giảm độ rỗng của đê rỗng để giữ nguyên mực nước thiết kế cao nhất ở hồ đệm.

Âu thuyền không cửa có thể thiết kế như một con kênh (sau đây gọi là kênh thông thuyền), tạo được chênh lệch mực nước nhờ ma sát (độ nhám) trên chiều dài. Khi BĐKH làm NBD, có thể tăng chiều dài kênh để giữ nguyên mực nước thiết kế cao nhất ở hồ đệm (Việc thay đổi chiều dài kênh có thể được thực hiện một cách đơn giản, vào bất kỳ lúc nào nếu kênh được thiết kế bằng các cọc ván cừ bê tông dự ứng lực).

Việc nghiên cứu để gia tăng chiều rộng chiều rộng cửa so với hiện nay (lớn nhất 10m) của các cống chiều và cống hai chiều đã được thực hiện ở Dự án Thủy lợi chống ngập úng khu vực thành phố ************. Kết cấu của các cống này ở ĐBSCL cũng có sẵn nhiều loại hình để nghiên cứu áp dụng.

- Tổng lượng vào/ra qua phần thông nước phụ thuộc vào độ lớn mặt cắt ướt. Có mặt cắt ướt thông nước tự nhiên tới hạn W_{tntớihạnmax} thỏa mãn điều kiện nếu mặt cắt ướt thông nước W_{thông nước} ≥ W_{tntớihạnmax} thì tổng lượng vào/ra qua phần thông nước tương đương với tổng lượng vào/ra qua các cửa sông trước khi có đê (ngược lại nếu mặt cắt ướt thông nước B_{thông nước} < B_{tntớihạnmax} thì tổng lượng vào/ra qua phần thông nước sẽ nhỏ hơn tổng lượng vào/ra qua các cửa sông trước khi có đê).

Giả thiết lòng dẫn tự nhiên hiện tại đủ đáp ứng yêu cầu thoát lũ, Ta có:

W_{thôngnướcTK} = W_{tntớihạnmax} [2]

Có thể thay các đại lượng mặt cắt ướt W_{thôngnướcTK}, W_{tntớihạnmax} bằng đại lượng chiều rộng B_{thôngnướcTK}, B_{tntớihạnmax}. Dùng mô hình có thể xác định được B_{tntớihạnmax} (bằng cách đó, ta chọn được B_{thôngnướcTK}).

- B_{khôngcửaTK} ít nhất phải đủ cho thông thương các loại tàu thuyền trong mọi trường hợp. Nếu gọi chiều rộng B_{thôngthuyềnTK} là chiều rộng đáp ứng yêu cầu thông thương các loại tàu thuyền trong mọi trường hợp thì:

B_{khôngcửaTK} = B_{thôngthuyềnTK} + Δ_{khôngcửaTK} [3],

trong đó Δ_{khôngcửaTK} ≥ 0.

B_{thôngthuyềnTK} được chọn theo các quy định của ngành Giao thông vận tải, ở đây bao gồm thông thuyền cho các tàu vận tải hàng hải, tàu pha sông biển, tàu đánh cá. Δ_{khôngcửaTK} càng lớn thì càng có nhiều cơ hội bố trí xen kẽ các đoạn đê rỗng hoặc các đoạn thông nước có cửa dưới đê nhằm giảm thiểu sự thay đổi môi trường nước phía trong và ngoài đê.

Từ [3] ta có:

Δ_{khôngcửaTK} = B_{khôngcửaTK} - B_{thôngthuyềnTK} [3’],

- B_cócửaTK phải đủ để khi mở thì hợp với đoạn thông thuyền thỏa mãn mọi yêu cầu thoát lũ, còn khi đóng thì khống chế được mực nước ở trạm Phú An không vượt quá cao trình mực nước max thiết kế ▼_maxTKPhúAn đảm bảo an toàn chống ngập cho các thành phố ************, Tân An, Thủ Dầu Một và Biên Hòa kể cả khi xuất hiện con triều có đỉnh max nhiều năm ở trạm Vũng Tàu.

Từ [1] ta có:

B_cócửaTK = B_{thôngnướcTK} - B_{khôngcửaTK} [1’]

- Vùng lân cận thành phố ************ trên sông Sài Gòn, sông Nhà Bè, sông Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây, sông Đồng Nai có 05 trạm thủy văn được quy định mực nước tương ứng với cấp báo động trên sông (theo Quyết định số 632/QĐ-TTg ngày 10/5/2010 của Thủ tướng Chính phủ) như ở bảng 1 dưới đây:

Bảng 1.

Trong 5 trạm chỉ có trạm thủy văn Phú An là trạm chịu ảnh hưởng của cả 3 con sông Sài Gòn, Đồng Nai và Vàm Cỏ nên sẽ được chọn làm trạm chuẩn để quy định một mực nước chống ngập chung phù hợp cho các thành phố ************, Tân An, Thủ Dầu Một và Biên Hòa.

Mực nước chống ngập chung này là mực nước cao nhất cho phép tại Phú An đảm bảo được yêu cầu chống ngập cho các thành phố trên nhưng vẫn đảm bảo được yêu cầu lấy nước tưới cho nông nghiệp trong vùng, ký hiệu là ▼_maxTKPhúAn.

Qua Bảng 1 và căn cứ vào tình hình ngập do triều ở Thành phố ************ hiện nay cho thấy nên chọn mực nước này thấp hơn mức báo động I:

▼_maxTKPhúAn < 1,30.

- Sau khi chọn được mực nước chống ngập chung ▼_maxTKPhúAn, ta có thể chọn được mực nước lớn nhất thiết kế cho hồ đệm ▼_maxTK nhờ mô hình.

4. Lời kết:

Quy hoạch 1547 có hai điểm yếu cốt tử là (i) sau khi hoàn thành đưa vào vận hành tất cả các cống để ngăn triều thì mực nước bên ngoài sẽ dâng thêm khoảng 40cm ở trạm Phú An và 67cm ở trạm Thủ Dầu Một (không phải trung bình chỉ 20cm như số liệu ở giai đoạn quy hoạch), nghĩa là giảm được áp lực cho vùng được bảo vệ thì lại gia tăng áp lực cho vùng bên ngoài; (ii) không quan tâm giải quyết vấn đề xâm nhập mặn, hơn nữa, nếu mực nước phía ngoài dâng lên cao hơn thì mặn cũng vào theo sâu hơn. Mặt khác, các cống này nằm trên các tuyến đường thủy, cho dù có bố trí âu thuyền hay không thi cũng có ảnh hưởng ít nhiều đến giao thông thủy.

Đưa tuyến đê ngoài biển chính là để tránh được các yếu điểm đó.

Sử dụng phối hợp các loại hình công trình như đã nêu trên cho phép chủ động kiểm soát được các yếu tố triều, lũ mà vẫn đáp ứng được yêu cầu ít làm ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên bên trong đê.

Yếu tố lún trên nền đất yếu đối với đê không phải là vấn đề không thể giải quyết; vấn đề bồi lắng phía trong đê có thể được giải quyết, thí dụ theo cách của người Ý ở Venise; vấn đề lũ ĐBSCL tập hậu thực ra không đáng ngại, vì cao trình đê bao trong vùng đã được thiết kế theo chuẩn lũ năm 2000. Chỉ còn lại vấn đề dòng chảy ven biển khi có đê và kênh thông thuyền cần nghiên cứu kỹ lưỡng xem ảnh hưởng đến đâu để giải quyết.

Ở Thành phố Hồ Chí Minh cống Nhiêu Lộc Thị Nghè đang được thực hiện, dự kiến hoàn thành và phát huy tác dụng trong năm 2012. Thành phố đã lắp xong 511 van tự động ngăn triều ở các cửa ra của các cống tiêu thoát nước nội đô, được đánh giá là ngăn triều rất hiệu quả, kinh phí ít mà làm đâu được đó. Hiện thành phố đã có kế hoạch lắp bổ sung 226 van nữa ở các vùng có nguy cơ bị ngập. Các đường cống tiêu trong Thành phố cũng đã thực hiện được khoảng 50% tổng chiều dài thiết kế của Dự án JICA và đã có tác dụng tiêu thoát nước rõ rệt.

Trong điều kiện kinh phí khó khăn hiện nay, nên chăng cần tập trung vốn thực hiện các công trình theo hướng trên, kết hợp nạo vét kênh rạch và xây dựng một số tuyến đê cấp thiết để phát huy nhanh hiệu quả, đồng thời đẩy mạnh việc nghiên cứu tuyến đê biển để có câu trả lời càng sớm càng tốt.

Một mặt, nên xem Đê biển Vũng Tàu - Gò Công như là phương án tuyến ngoài của giải pháp thủy lợi chống ngập úng cho thành phố ************ bằng các công trình kiểm soát năng lượng triều và là một phần gắn bó hữu cơ với ĐBSCL (có tác dụng hút nước ngọt từ sông Tiền qua vùng kẹp giữa hai sông Vàm Cỏ vào mùa khô và phân lũ ĐBSCL vào mùa nước nổi).

Mặt khác, Vùng lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai cần được xem xét trong một tổng thể với vùng Đồng bằng sông Cửu Long trong quá trình lập Kế hoạch châu thổ sông Cửu Long - Mekong Delta Plan (MDP).

11/12/2011

http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=2882