Mô phỏng đánh giá tác động của xói lở bờ biển

Cửa sông Cửa Hội giai đoạn 1979 - 2022 qua ảnh vệ tinh.

Các nhà khoa học đã thiết lập quy trình xử lý và theo dõi biến động của đường bờ và cửa sông bằng cách sử dụng dữ liệu từ ảnh vệ tinh quang học và ảnh vệ tinh radar để đánh giá tổng hợp cả quá trình xói lở bờ biển.

Bảo đảm an toàn

PGS.TS Đào Đình Châm và cộng sự tại Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và cộng sự đã thực hiện “Nghiên cứu phát triển phương pháp quy hoạch không gian biển dựa trên hướng tiếp cận lãnh thổ phục vụ cho việc quản lý bền vững đới bờ (nghiên cứu ví dụ ở vùng Viễn Đông của Nga và Việt Nam)”.

Nhiệm vụ khoa học và công nghệ thuộc chương trình hợp tác quốc tế với Viện Địa lý Thái Bình Dương, Phân viện Viễn Đông, Viện Hàn lâm Khoa học Nga.

Nhóm nghiên cứu phát triển các phương pháp quy hoạch không gian biển và ứng dụng công nghệ tiên tiến trong nghiên cứu đới bờ để đánh giá tác động của xói lở bờ biển và lũ lụt tại Cửa Hội, Nghệ An.

Theo PGS.TS Đào Đình Châm, Cửa Hội là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề từ thiên tai, là vùng có dân cư đông đúc và vai trò kinh tế quan trọng cho tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh. Tại đây, sự tương tác mạnh mẽ giữa sông và biển dẫn đến biến động bất thường trong mùa lũ, đặc biệt vào tháng 7 và tháng 8 hàng năm.

Nhiều trận lũ lớn đã xảy ra, như trận lũ tháng 8/1973 khi mực nước dâng cao tới 8,04m, gây thiệt hại nghiêm trọng. Năm 2010, mưa lớn đã làm ngập hàng nghìn ngôi nhà và hàng triệu hecta đất nông nghiệp ở thành phố Vinh và vùng lân cận, có thể cho thấy mức độ tàn phá của thiên tai xảy ra trong khu vực.

Ngoài ra, Cửa Hội còn bị ảnh hưởng bởi thủy triều, gió bão và nước dâng do bão, làm phức tạp thêm tình hình xói lở và bồi lấp bờ biển - cửa sông, tác động trực tiếp đến đời sống và hoạt động dân sinh. Việc đánh giá các yếu tố tự nhiên, tài nguyên và thiên tai là cần thiết trong quy hoạch không gian biển.

Nhóm các nhà khoa học đã sử dụng 69 cảnh ảnh Landsat, Sentinel, Spot (từ năm 1965 - 2018) kết hợp với mô hình MIKE và DELFT 3D để đánh giá quy luật và tìm ra nguyên nhân biến động đường bờ và địa hình đáy khu vực Cửa Đại, Quảng Nam theo các giai đoạn.

Sự kết hợp giữa mô hình toán và công nghệ viễn thám, GIS đã cho phép đánh giá tổng hợp cả quá trình xói lở bờ biển lẫn quá trình bồi lấp cửa sông, từ đó đưa ra các hướng đề xuất công trình chỉnh trị phù hợp.

Các nhà khoa học đã thiết lập quy trình xử lý và theo dõi biến động của đường bờ và cửa sông bằng cách sử dụng dữ liệu từ ảnh vệ tinh quang học (Landsat 1 - 3 MSS, Landsat 4 - 5) và ảnh vệ tinh radar (Sentinel-1).

Dữ liệu này được xử lý trên nền tảng điện toán đám mây Google Earth Engine (GEE), cho phép đánh giá biến động của bờ biển và cửa sông Cửa Hội từ năm 1965 - 2022, cung cấp tổng quan về xu thế biến động tại khu vực nghiên cứu.

Ảnh vệ tinh SPOT 6 chụp khu vực Cửa Hội.

Mở rộng phạm vi nghiên cứu

PGS.TS Đào Đình Châm cho biết, nhóm của ông đã thiết lập mô hình MIKE 21/3 FM để mô phỏng các quá trình thủy động lực trong khu vực cửa sông Cửa Hội, làm rõ các yếu tố động lực như sóng và dòng chảy ven bờ. Nghiên cứu đã góp phần quan trọng trong việc đánh giá tình trạng xói lở, bồi tụ và ngập lụt tại đây.

Trong đó, nghiên cứu đã áp dụng các mô-đun thuộc bộ mô hình MIKE, như MIKE FLOOD, MIKE 11HD và MIKE 21 để mô phỏng các trận lũ lớn và lịch sử đã xảy ra trên lưu vực sông Cả. Mô hình đã chứng minh được độ chính xác cao khi so sánh với tình trạng ngập lụt thực tế thông qua việc phân tích dữ liệu từ ảnh vệ tinh.

Nhóm cũng đề xuất các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm giảm thiểu tác động từ thiên tai, bảo vệ bờ biển và ổn định cửa sông, dựa trên phân tích kỹ lưỡng các yếu tố tự nhiên và nhân tạo để xác định những khu vực dễ bị tổn thương. Điều này góp phần xây dựng các biện pháp ứng phó thiên tai hiệu quả hơn, đồng thời tích hợp công nghệ địa tin học vào quản lý cửa sông và ven biển một cách bền vững.

Các chuyên gia đang hướng đến việc ứng dụng công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy để nghiên cứu các hiện tượng thiên tai ven biển. Bằng cách kết hợp AI với dữ liệu lớn từ ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý, nhóm nghiên cứu hy vọng có thể làm rõ cơ chế gây ra thiên tai, đồng thời nâng cao khả năng dự báo và cảnh báo sớm, góp phần tối ưu hóa việc quản lý tài nguyên biển và đới bờ tại khu vực Cửa Hội.

Ngoài khu vực Cửa Hội, nhóm đang mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các vùng ven biển khác của Việt Nam, đặc biệt là Nam Trung Bộ. Trong tương lai, nhóm sẽ tiếp tục đẩy mạnh hợp tác quốc tế với Viện Địa lý Thái Bình Dương, Viện Hàn lâm Khoa học Nga để phát triển các nghiên cứu địa lý hải dương và khoa học biển nhằm phục vụ quản lý bền vững các vùng biển và hải đảo.

Nhật Phong