Thử tìm giải pháp thủy lợi cho ĐBCL - P2

Thử tìm giải pháp thuỷ lợi cho đồng bằng Cửu Long

 

Phần 2. Kinh nghiệm Mississippi

 

Trần Đăng Hồng, PhD

 

1. Sơ lược về sông Mississippi

 

Sông Mississippi là một bộ phận trong hệ thống sông Jefferson-Missouri-Mississippi của Bắc Mỷ, dài 6,275 km, đứng hạng 4 trên thế giới, lưu vực rộng 3,225,000 km², gồm 19 phụ lưu lớn chảy vào Mississippi, như sông Minnesota hội nhập tại Twin Cities (Minnesota), sông Wisconsin tại Prairie du Chien (Wisconsin), sông Des Moines tại Keokuk (Iowa), sông Missouri (dài 3,767 km) và sông Illinois gần St. Louis (Missouri), và sông Ohio tại Cairo (Illinois). Lưu lượng biến đổi từ 7,000 đến 20,000 m³/s, trung bình 16,200 m³/s, hạng 10 thế giới, lưu lượng ở hạ lưu tại Baton Rouge khoảng 12,743 m³/s. Ở hạ lưu, sông Mississippi chảy ra vịnh Mể-Tây-Cơ (Gulf of Mexico) qua rất nhiều nhánh sông nhỏ, hai nhánh sông chính là (i) sông Atchafalaya tách Mississippi tại Simmersport, chảy qua thành phố Morgan rồi ra vịnh Atchafalaya, dài 270 km, và (ii) nhánh sông chánh Mississippi chảy qua New Orleans, cách biển 169 km. 

Không ảnh hạ lưu Mississippi

 

Qua hàng ngàn năm, vào mùa xuân, mưa lủ làm nước sông dâng cao, tràn  hai bên bờ, gây lụt lội ở trung lưu và hạ lưu, đồng thời mang theo khoảng 159 triệu tấn phù sa bồi đắp cánh đồng hai bên, tạo tam giác châu lớn dần ở hạ lưu, lấn ra biển, và tạo thành vô số cồn, đảo đất/cát nhỏ ở vùng biển cạn trong Vịnh Mể-Tây-Cơ.

Vào thời Cretaceous cách đây 65 triệu năm, thời nước biển dâng cao, bờ biển cách xa bờ biển ngày nay 800 km, gần Cairo thuộc Illinois. Cách đây 8,000 năm, khi nước biển hạ thấp tới mực nước ngày nay, bờ biển nằm ở Baton Rouge, cách biển ngày nay 100 km. Tại vùng duyên hải, phù sa dày hơn 5 km. Trong 5,000 năm qua, tam-giác-châu tiến ra biển từ 24 đến 80 km, tùy nơi.

             Trung bình hàng năm, phù sa sông bồi đắp làm gia tăng diện tích thêm vài km². Trong vòng vài ngàn năm qua, sông Mississippi đã bồi đắp 28,568 km² đồng bằng, trong số đó 23 900 km² đất cao hơn mặt biển, phần còn lại xấp xỉ hay thấp hơn mực nước biển, tạo thành vùng-đất-ngập (wetlands), đa số là đầm lầy (marsh). Vùng-đất-ngập thuộc Louisiana khoảng 1.2 triệu ha, chiếm tổng số 40 % vùng-đất-ngập của Hoa Kỳ. Đây là vùng trù phú tài nguyên dầu mỏ, khí đốt, nông nghiệp (như lúa, mía, bông vải), và hải sản (gồm cá, tôm, cua, sò, v.v.) và rất phong phú đa-dạng-sinh-học (gồm 260 loài cá, 326 loài chim, 60 loài sò, v.v.).

            Vùng bờ biển tiểu bang Lousiana mà cửa biển sông Mississippi ở gần chính giữa chịu chế độ thủy-triều-toàn-nhật (diurnal tide), nghĩa là mỗi ngày có một lần thủy triều dâng cao và một lần xuống thấp. Ngược lại, cũng trong vịnh Mể Tây Cơ, phần dọc theo eo biễn tiểu bang Florida và nước Mexico thì chịu chế độ bán-nhật-triều (semi-diurnal, mỗi ngày có 2 lần thủy triều lên cao và hai lần thủy triều xuống thấp). Phần bờ biển giữa 2 chế độ thủy triều này, như dọc tiểu bang Texas và Florida thì chịu chế độ tổng hợp. Biên độ thủy triều khoảng 0.45 m (Pascagoula) đến 0.54 m (Biloxi) trong vùng hạ lưu Mississippi.

 

Chế độ thủy triều rất phức tạp trong Vịnh Mexico

 

2. Hệ thống đê điều ở hạ lưu - Thành phố New Orleans

Khi một con sông hoạt động, vào mùa lủ lụt, phù sa thô lắng động ngay bờ sông tạo thành bờ đê thiên nhiên, cao hơn phần đất bên trong. Càng xa sông phù sa càng mịn nhuyển hơn với số lượng ít hơn được lắng động, nên bờ sông thoai thoải thấp dần khi càng xa sông, và bên trong cùng là nơi đất trủng đầm lầy. Cũng vậy, sóng biển mang cát phù sa tạo thành giồng-duyên-hải, chạy song song với bờ biển, cao hơn nội địa là vùng đầm lầy. Vào mùa lũ lụt, nước sông vượt đê-thiên-nhiên tạo lụt. Cũng vậy, khi có thuỷ triều lớn hay bảo tố, nước biển tràn qua giồng-duyên-hải gây lụt bên trong.

            Ở vùng hạ lưu, trong tam giác châu, di dân Âu Châu đầu tiên định cư trên vùng đất cao trên các đê-thiên-nhiên dọc sông, nhất là từ Simmersport ra tới biển, trên cả 2 nhánh sông chánh Atchafalaya và Mississippi, cũng như ở các phụ lưu khác. Để ngăn chận lụt lội hàng năm trên vùng đất này, và để gia tăng diện tích thổ cư, cũng như diện tích nông nghiệp, họ lấn vào vùng đất trủng, vùng đầm lầy bên trong, họ thiết lập hệ thống đê dọc sông, ngay trên bờ-đê-thiên-nhiên. Đặc biệt khi bông vải trở thành quan trọng, các nông gia mở rộng diện tích đồn điền bông vải, hàng vài trăm cây số đê được thiết lập dọc theo sông, từ phía nam New Orleans cho tới Baton Rouge, và chạy dài tới Arkansas. Cũng vậy, ở phía nam, gần biển, các đồn điền mía được thiết lập sau khi các hệ thống đê được thiết lập dọc theo các phụ lưu (bayou). Lúa được canh tác nhiều ở tây nam tiểu bang, vùng Lafayette, với tổng số diện tích khoảng 200,000 ha.

            Cốt yếu ngăn ngập lụt hàng năm từ sông, di dân đầu tiên ở vùng hạ lưu Mississippi chỉ thiết lập hệ thống đê bằng đất dọc bờ sông, trên các đê-thiên-nhiên, có nơi cao hơn mặt đất 1.2 m, dài tổng cộng 3,550 km, còn sử dụng và được tăng cường cho tới ngày nay. Về sau, ở thế kỷ 20, Công Binh Hoa Kỳ (US Army Corps of Engineers) thiết lập thêm các cổng-lụt (floodgate), đào kinh chuyển dòng nước hay thoát nước, đào hồ chứa nước (reservoir). Các công ty dầu mỏ cũng đào kinh chuyên chở dầu khí, lắp ống dẩn dầu, khí đốt, đào giếng dầu, hệ thống đê quanh giếng dầu và cơ sở lọc dầu, v.v.

            Trong bối cảnh đó, thành phố New Orleans được thành hình. Cư dân Âu châu, đa số gốc Pháp đến định cư ở vùng hạ lưu Mississippi, thiết lập nông trại dọc theo bờ sông, là vùng đất cao nhất vì nằm trên các đê-thiên-nhiên, có độ cao 3 – 3.6 m trên mực biển. Năm 1699, để ngăn lụt, cư dân thiết lập hệ thống đê đầu tiên dọc bờ sông Mississippi, ở một vùng gần biển để định cư, lập đồn điền và cơ sở thương mại. Năm 1718, Jean Baptiste le Moyne, vị thống-đốc người Pháp, chọn nơi này thành lập thành phố New Orleans. New Orleans, ở hạ lưu Mississippi, cách biển 169 km, trở nên trù phú. Ngày nay, New Orleans là thương cảng sầm uất thứ 4 của thế giới, và thứ nhất của Hoa Kỳ. New Orleans và Louisiana chứa 11 % trử lượng dầu hoả, và 19 % trử lượng khí đốt của Hoa Kỳ, cung cấp 30 % lượng hải sản cho toàn quốc. 50 % ngủ cốc của Hoa Kỳ được chuyên chở từ New Orleans. Tiểu bang Louisiana sản xuất bông vải, mía, lúa gạo và các nông phẩm quan trọng khác của Hoa Kỳ.

Vào đầu thế kỷ 18, đa số đất thuộc thành phố New Orleans còn là đầm lầy, và bị lũ lụt thường xuyên, gây nhiều thiệt hại nhân mạng và kinh tế. Lụt ở New Orleans do 3 nguyên do: (i) nước sông Mississippi tràn bờ; (ii) nước hồ Pontchartrain tràn vào thành phố từ phía Đông Nam khi có bảo; (iii) do mưa lớn, nước không thoát hay bơm kịp. Louisiana có vủ lượng trung bình hàng năm 1,630 mm, mưa tập trung vào mùa hè, cũng là mùa bảo tố, nên lụt đe dọa thường xuyên.

Sự thật không phải toàn thành phố New Orleans nằm dưới mực nước biển, nơi gần bờ sông thì cao hơn mực nước biển, nhưng càng xa sông thì thoai thoải thấp dần. Tựu chung 49% diện tích đất cao hơn, và 51% thấp hơn mực nước biển, và tính trung bình New Orleans nằm 0.3 – 0.6 m dưới mực nước biển, nơi thấp nhất 3 m dưới mực nước biển, và nơi cao nhất 4.8 m trên mực nước biển. Nói chung, New Orleans là một polder như của Hoà Lan, có hệ thống đê sông bao quanh thành phố dọc Mississippi và các sông rạch, và đê biển dọc Hồ Pontchartrain.

 

 

Hệ thống đê (---) của thành phố Orleans (hình trên) và độ cao của thành phố so với mực nước biển (hình dưới, bên mặt). Vị trí địa lý thành phố New Orleans và tiểu bang Louisiana (Hình dưới, bên trái)

New Orleans nằm kế bên Hồ Pontchartrain. Hồ này có diện tích 1,630 km², lớn gấp 2 thành phố. Đúng ra đây là một cái phá (lagoon) nước lợ, có độ mặn khoảng 1/2 nước biển, sâu trung bình 4 m, có nơi nạo vét sâu hơn để tàu biển thông thương, ăn thông với Vịnh Mể-Tây-Cơ qua cửa bể Rigolets. Hồ Pontchartrain là đầu nguồn bảo tố thổi vào New Orleans. Chung quanh hồ là một hệ thống đê biển cao để chống lụt, bảo vệ thành phố.

Năm 1738, bờ đê hai bên bờ sông Mississippi được xây dựng bằng đất, dài 68 km, để bảo vệ New Orleans chống lụt. Để giúp tàu thông thương trên sông, và phát triển nông nghiệp trong thế kỷ 19, cây cối ven sông bị đốn bỏ, nên bờ sông bị xói mòn. Năm 1879, Uỷ Ban Quản Trị Sông Mississippi ra đời, và vào đầu thế kỷ 20, cho thiết lập đê kiên cố và nạo vét dòng sông. Trong 2 thập niên 1930s và 1940s, Công Binh Hoa Kỳ sửa thẳng lại dòng sông để rút ngắn thuỷ trình. Thập niên 1960, Công Binh đào 14 hệ thống kinh đào hàng hải trong vùng đầm lầy. Các công ty dầu mỏ đặt 38,000 km ống dẫn dầu, đào giếng dầu, đào kinh cho tàu chở dầu, v.v., vì vậy góp phần phá hủy môi trường vùng đầm lầy.

Ngày nay, trên đoạn bờ sông dài 1,520 km ở hạ lưu, một hệ thống đê dài tổng cộng 3,200 km, cùng với 1,750 km hệ thống sông đào để thoát nước, đổi hướng dòng nước và vận tải dầu khí cho thành phố.  Những nơi có hiểm hoạ đe doạ bởi sóng biển từ hồ Pontchartrain, các đê và tường-chắn-lụt (floodgate) cao và kiên cố được thiết lập, có thể chịu đựng được sóng bảo biển cao 4.2 m trên mực nước biển. Ngoài ra, trong vùng đầm lầy, 1.5 - 3 m thấp dưới mực nước biển, tiểu bang Louisiana cho đào khoảng 16,000 km kinh đào để giúp lưu thông cho các giếng dầu mỏ.

New Orleans sống nhở hàng hải. Trong thời gian 1918-1923, một kinh đào hàng hải nối Mississippi và Hồ Pontchartrain, mực nước hồ nhờ vậy dâng cao hơn mực nước biển. Nhờ thuỷ lộ này, New Orleans phát đạt.

            Tuy nhiên, sau khi Inner Harbor Navigation Canal hoàn thành năm 1940, tiểu bang đóng cửa thuỷ lộ Pontchartrain, làm thuỷ cấp New Orleans rút thấp đáng kể. Tiếp theo, Công Binh thiết lập một hệ thống đê vòng đai bao quanh các đầm lầy khiến nền đất thành phố bị lún sụp, có nơi lún sâu tới 2.4 m.

            Sau trận lụt do nước sông Mississippi phá vở bờ đê năm 1927, thành phố New Orleans thiết kế lại và phòng thủ lủ lụt bằng một hệ thống đê kiên cố hơn. Một trận bảo xảy ra tháng 9/1947, vở đê làm ngập lụt quận Jefferson của thành phố, có nơi ngập 1 m, gây tổn hại khoảng 100 triệu US$. Sau trận bảo này, đê chống lụt được xây dựng ở bờ nam Hồ Pontchartrain

            Trận bảo Betsy ngày 10/9/1965, với gió 200 km/giờ, phá huỷ bờ đê và gây lụt sâu 3 m, gây thiệt hại cho thành phố rất lớn. Sau trận lụt này, Công Binh Hoa Kỳ được uỷ thác toàn quyền thiết kế và thiết lập hệ thống bảo vệ New Orleans chống bảo lụt, và dự trù hoàn tất trong 13 năm. Tựu trung, bờ đê được nâng lên cao 4 m, đặc biệt tăng cường tường-chắn-lụt bằng ximăng cốt thép ở những nơi thường xuyên đe doạ. Tuy nhiên, khi trận bảo Katrina xảy ra năm 2005, công trình trên chỉ mới hoàn thành được khoảng 60-90% bởi vì công trình dự trù hoàn thành năm 2015, sau 50 năm được Quốc Hội phê chuẩn.

Đê bao New Orleans làm bằng đất, khá rộng. Ở những vị trí hăm doạ nước sông tràn qua đê, tường-chặn-lụt (floodwall) bằng xi-măng-cốt-sắt được xây hoặc trên mặt đất bờ sông, hoặc trên mặt đê để ngăn lụt. Tuỳ theo vị trí, tường-chắn-lụt cao từ 1.8 đến 3 m, trên mặt tường rộng 0.3 m, đáy tường 0.6 m, nằm trên nền móng bằng đất. New Orleans cũng như tiểu bang Louisiana, có vủ lượng cao, 1,630 mm/năm, tập trung vào các tháng mùa hè. Để thoát nước mưa, hay lụt tràn qua đê do bảo cấp 3, một hệ thống kinh đào góp nước và một hệ thống bơm vỉ đại được thiết lập, nhưng hệ thống này không đủ để bơm nước lụt vở đê trong trận bảo Katrina 2005. Bởi vì nền đất thành phố bị lún sụp, khoảng 5 – 10 mm /năm theo như Louisiana State University khảo sát, do hậu quả của việc thiết lập đê và hệ thống thoát nước, nên hệ thống đê tương đối bị thấp dần so với mực nước biển.

Bảo Katrina cấp 4 vào đất liền vào 6:15 giớ sáng ngày Chủ Nhật, 29/8/2005 với vận tốc 185 km/h, thổi qua New Orleans và bờ biển hạ lưu Mississippi. Cùng với bảo là mưa lớn đe doạ các vùng thấp. Khoảng hơn 50 đoạn đê và tường-chắn-lụt bị nước lụt phá vở gây lụt lội cho 80 % diện tích thành phố, và thiệt hại to lớn. Ước tính từ không ảnh cho biết khoảng 95 tỷ lít nước lụt trong thành phố ngày 2/9/2005. Ba tuần sau đó là trận bảo Rita (ngày 24/9/2005) lại tàn phá New Orleans lần nữa. Đặc biệt là những đoạn đê bị phá vở lại là các tường-chắn-lụt bằng sắt thép, trong lúc các đê bằng đất lại không sao cả. Kết quả của 5 cuộc điều tra đi tìm nguyên nhân đê và tường-chắn-lụt bị phá vở đều kết luận là Công Binh Hoa Kỳ đã làm dối hệ thống bảo vệ chống bảo lụt. Chẳng hạn, tường-chắn-lụt ở 17^th Street Canal 2.1 m ngắn hơn trong đồ án thiết kế. Ngoài việc các đê đất và tường-chắn-lụt-bằng-thép không đủ tiêu chuẩn, nền móng đất không vửng làm nhiều bờ đê bị ngả. Lý do là đất ở độ sâu từ 4.5 m đến 9 m có một lớp than bùn dày từ 2 m đến 6 m. Chính nền móng than bùn này, nhất ở vùng đất cạn gần Hồ Ponchartrain, là nguyên nhân không bền vững của đê và tường-chắn-lụt. Ngược lại, tại Hồ Borgne, đê không đủ cao để chận sóng bảo cao 7m, cao hơn mặt đê 3 m. Hậu quả của trận bảo Katrina là Công Binh phải củng cố lại 560 km đê bảo vệ New Orleans, để chống bảo cấp 4 và 5.

 

 

3. Giải tỏa áp lực nước sông

Nước sông Mississippi vào mùa lũ chảy siết, tràn bờ gây ngập lụt hàng năm. Để giải tỏa sức nước, Công Binh Hoa Kỳ đã thiết lập nhiều hệ thống ngăn chặn lụt ở hạ lưu, nhất là bảo vệ New Orleans, bằng cách xây dựng hệ thống chuyển hướng nước sông.

Ngày Tết năm 1927, một trận lụt kinh hoàng, nước sông Mississippi vở bờ ở 145 địa điểm, gây ngập lụt một diện tích khoảng 70,000 km², trong 6 tiểu bang, với độ sâu 10 m, gây thiệt hại 400 triệu US$, và 246 người thiệt mạng.

Để ngăn ngừa lủ lụt tương tự như năm 1927, Bonnet Carré Spillway được hoàn tất năm 1937 tại quận St. Charles Parish, Louisiana, khoảng 40 km tây New Orleans. Đây là một công trình ngăn lụt cho New Orleans, bằng cách chuyển hướng nước sông Mississippi ở phía thượng nguồn của New Orleans vào hồ Pontchartrain. Công trình gồm một bờ đập dài 2.31 km tại bờ đông của Mississippi, trong đó một hệ thống cống dài 2.1 km, gồm 350 cống nhỏ, mỗi cống dài 6 m, và một kinh đào dài 9 km để dẫn nước lụt của sông Mississippi vào Hồ Pontchartrain trước khi thoát ra Vịnh Mể-Tây-Cơ. Khi mở tấc cả cống, nước thoát 7,079 m³/s. Bình thường các cống đều đóng, chỉ mở khi nước sông Mississippi dâng cao có nguy cơ gây lụt cho New Orleans. Kể từ ngày thiết lập, đã có 8 lần mở cổng, lần mở gần đây nhất là ngày 11/4/2008, khi nước sông Mississippi ở New Orleans dâng cao 5 m.

 

 

Vị trí Bonnet Carré Spillway

 

            Ngoài ra, trong thập niên 1950s, khảo sát cho thấy nhánh sông Atchafalaya đoạt dòng nước của nhánh Mississippi, vì nhánh sông Atchafalaya ngắn và dốc, gây ảnh hưởng xấu đến hàng hải và sự phồn thịnh của thành phố New Orleans, nên Quốc hội Liên Bang thông qua Công Trình kiềm chế chuyển hướng của dòng sông (Old River Control Structure).  Một hệ thống cổng-ngăn-lụt (floodgate) được Công Binh Hoa Kỳ thiết lập hoàn thành năm 1963 tại chổ rẻ của 2 nhánh sông này (cách biển 507 km). Trong mùa thông thường, cổng-ngăn-lụt phân lượng nước 70% chảy vào nhánh Mississippi (chảy qua New Orleans, cho tàu bè thông thương), và 30% chảy vào nhánh sông Atchafalaya, nhưng trong trường hợp có nguy cơ lụt cho New Orleans thì cho nước chảy vào Atchafalaya để thoát nước ra biển nhanh hơn làm giảm áp lực tràn vở đê bảo vệ New Orleans.

 

4. Công trình bảo vệ bờ biển Louisiana

Tùy theo vị trí địa dư, sóng biển, dân cư, môi sinh, v.v. những công trình bảo vệ duyên hải Louisiana được Công Binh thực hiện.

 

Tăng cường đê đất trên giồng-duyên-hải. Đất giồng-duyên-hải là các đụn đất/cát tự nhiên chạy dọc bờ biển, cao hơn mức nước biển và cao hơn đất bên trong nội địa, thường là đầm lầy. Để bảo vệ các giồng duyên hải thiên nhiên này, ở những nơi có bảo tố gây sóng biển lớn, đê đất, hay tường xi măng cốt sắt, hay hàng rào gổ, đựợc thiết lập trên các giồng này để chận cát, hay ngăn sóng. Trên các giồng này, trồng các loại cỏ, thực vật chống cát di chuyển để ổn định đê và giồng cát.

 

  

 

Đê đất với thảo mộc chịu nước mặn hay phên gổ và trồng cỏ để chận cát bay

 

Tường-biển (seawall) bằng xi măng cốt sắt kiên cố dọc theo biển, nhằm bảo vệ thành phố đông dân cư và các kiến trúc đường sá bên trong. Tường-biển mặc dầu kiên cố nhưng đôi khi cũng bị phá hủy khi bảo lớn. Chẳng hạn trên đoạn tường-biển dài 1.8 km ở vùng Bayou Lafourche xây năm 1985 bị bảo tố phá huỷ và bờ biển bị sạt lở đẩy lùi vào bên trong có nơi tới 35 m.

 

Thảm đá (revetments). Đổ đá khối hay khối bê-tông dọc bờ biển để làm giảm sức sóng. Công trình này được thiết lập trong thập niên 1980s để bảo vệ Đảo Timbalier.

 

 

Tường-thẳng-góc (Groins). Nơi có dòng nước chảy làm xói lở bờ biển, các tường bằng xi măng cốt sắt, hay gổ, hay đá đặt thẳng góc với bờ biển, để chặn hay giảm sức sóng hay dòng chảy để phù sa lắng đọng ngay chân tường.

 

 

Khối-cản-sóng (Breakwaters)

Đó là các công trình hoặc bằng đá khối, hoặc khối bê-tông cốt thép đặt ngoài biển, gần bờ, song song với bờ biển, hoặc ngầm dưới nước, hay cao hơn mực nước, với khoảng cách được tính toán để giảm thiểu sức sóng, và giúp phù sa lắng đọng dọc bờ biển.

Đoạn khối–cản-sóng tại Holly Beach, Louisiana

 

 

Những công trình chống bảo lụt của thành phố New Orleans cũng như bảo vệ bờ biển Louisiana đều do Công Binh thiết kế và xây dựng. Hạ Viện uỷ nhiệm Công Binh Hoa Kỳ thực hiện 5 công trình chống bảo lụt cho vùng duyên hải Louisiana, trong đó có 2 công trình cho thành phố New Orleans (Lake Pontchartrain and Vicinity Hurricane Protection Project và The West Bank and Vicinity HurricaneProtection Project). Công Binh Hoa Kỳ thiết kế các đê này chỉ bảo vệ được bảo cấp 3 mà thôi, trong khi bảo cấp 4 hay 5 (như Katrina) thỉnh thoảng xảy ra.

 

 

 

5. Ngăn nước mặn

Như mọi dòng sông, nước mặn từ biển xâm nhập theo sông vào nội địa, nhất là vào mùa khô hạn và thủy triều dâng cao. Trên sông Mississippi, nước biển xâm nhập vào khoảng 96 km (gần Myrtle Grove) kể từ cửa biển, cách New Orleans khoảng 64 km, là nơi bắt đầu có 13 công trình cấp nước sinh hoạt cho thành phố New Orleans, với số lượng 1.8 triệu m³/ngày với tiêu chuẩn lượng chloride dưới 250 ppm (phần triệu). Đây cũng là đoạn sông tàu lớn lưu thông dập dìu nhất trên thế giới. Công binh Hoa Kỳ tìm một biện pháp hửu hiệu vừa ngăn chận nước mặn vừa cho phép tàu lớn lưu thông dễ dàng, mà lại rẻ tiền so với cách làm đập nổi có cống ngăn mặn thông thường. Đó là việc thiết lập đập ngầm (underwater berm, underwater sill sill).

            Bởi vì nước mặn có tỉ trọng (1.03) lớn hơn nước ngọt (tỉ trọng 1.0), nên nằm ở bên dưới lớp nước ngọt. Vì là dòng nước chảy, nước ngọt ở trên, nước mặn ở đáy, tạo thành một “lưởi nước mặn” (Salt wedge). Hình dáng và vị trí lưởi nước mặn thay đổi theo lưu lượng nước chảy.

 

Tiết diện lưởi nước mặn

 

Nếu lưu lượng cao, dòng chảy xiết (mùa lụt), lưởi nước mặn ở gần phía cửa biển. Nếu lưu lượng thấp (mùa khô hạn), lưởi nước mặn tiến sâu vào nội địa. Với dòng chảy lưu lượng 8,500 m³/s (300,000 cfs) thì nước mặn ở ngoài cửa biển SouthwestPass. Khi lưu lượng giảm xuống 7,079 m³/s (250,000 cfs), nước mặn xăm nhập đến Head of Pass là nơi có nhiều nhánh sông chảy ra biển. Vào năm hạn hán, như năm 1988 hay trong thập niên 1930s, lưu lượng dòng chảy chỉ còn 2,831 m³/s (100,000 cfs), lưởi nước mặn đến New Orleans (cách biển 160 km). Lưởi nước mặn có thể di chuyển từ 3 đén 5 km/ngày, xuôi dòng hay ngược dòng tùy lưu lượng dòng chảy.

 

Tương quan giữa vị trí lưởi mặn với lưu lượng trên sông Mississippi

 

Sau nhiều năm nghiên cứu, cùng với tài liệu đo lạc trong quá khứ, Công Binh Hoa Kỳ quyết định thiết lập một đập ngầm (underwater sill) xuyên qua sông tại vị trí cách biển khoảng 100 km, gần Myrtle Grove. Ngày bắt đầu khởi công đào vét là ngày 1/7/1988, vào ngày này đáy lưởi nước mặn ở vị trí 128 km cách cửa biển (vượt quá nơi đập ngầm 28 km).

 

Vị trí thiết lập đập ngầm trên sông Mississippi

 

Đập ngầm được xây cách mặt nước 14.1 m (để tàu lớn thông thương), có chiều dài 500 m ở khúc sông rộng 600 m. Từ mặt đập đến đáy sông là 13.5 m, mặt đập rộng 13.5 m, đáy đập rộng 34.5 m, tổng số vật liệu bơm đấp đập là  649,868 m³/ (850,000 cu yd). Công tác hoàn thành trong 4 tuần lể (ngày 1/8/2008). Tổn phí 790,000 USD (giá năm 1988).

            Công trình này bảo đảm nước ngọt cho thành phố New Orleans, đồng thởi tàu lớn ra vào tấp nập trên đập. Về phía hạ ngưồn của đập ngầm thì chứa nước lợ. Để cung cấp một số ít cư dân ở hạ nguồn, dùng tàu chở nước ngọt tiên chuẩn từ New Orleans đến hạ nguồn.

 

 

Đập ngầm cản được nước mặn xâm nhập đồng thời tàu vận tải lớn lưu thông được

 

6. Vấn đề do đê điều gây ra

Thiết lập hệ thống đê điều ở hạ lưu Mississippi đã biến vùng đầm lầy thành đồng bằng phì nhiêu, các đô thị đông đúc phồn thịnh, góp phần quan trọng vào sự phồn vinh của Hoa Kỳ. Tuy nhiên, có những mặt trái gây nên:

 

Đồng bằng hạ lưu Mississippi thiếu phù sa bồi đắp. Hàng năm, Mississippi mang theo dòng nước khoảng 159 triệu tấn phù sa. Trước kia, khi chưa có hệ thống đê, lủ lụt hàng năm bồi đấp phù sa vào cánh đồng làm phì nhiêu đất đai, vào các đầm lầy, tạo thêm tam-giác-châu lấn ra biển, các giồng-duyên-hải được bồi đắp thêm cao và rộng hơn. Ngay trong biển, nhửng cồn, đảo nhỏ thành hình, lớn dần, là những chướng ngại thiên nhiên chống bảo tố cho vùng Louisiana và Texas.

            Ngày nay, các nghiên cứu và hình ảnh vệ tinh cho thấy, phù sa sông Mississippi trong mùa lụt chảy thẳng ra biển sâu, một phần lặng tụ ở biển sâu xa bờ biển tới 80 km, một phần theo dòng nước đưa đến bờ tây của Florida.

 

 

 

Lún sụp đất. Thành phố New Orleans xây cất trên vùng đất đầm lầy, nền móng là một lớp than bùn dày 4-10m. Hệ thống đê cao bao quanh, cùng với hệ thống thóat nước, đất khô co rút thể tích, hậu quả là đất bị lún sụp. Nghiên cứu của LouisianaStateUniversity tường trình là New Orleans lún khoảng 5 – 10 mm /năm.

Trong vùng đầm lầy ở tam giác châu có nơi lún sụp tới 2.4 m.

 

Nước biển dâng cao. Trong bối cảnh nước biển dâng cao do hậu quả hâm nóng toàn cầu, nước biển vùng Vịnh Mể Tây-Cơ dâng cao trung bình 1.2 mm/năm. Nhưng vì nền đất vùng đầm lầy duyên hải bị lún sụp do thiếu phù sa bồi đấp, bị khô vì hệ thống đê điều, nên hiện nay nước biển dâng cao trung bình 1.2 cm/năm, gây nên mất đất trầm trọng ở vùng duyên hải Louisiana và Texas.

 

 

 

Xói lở bờ biển. Kể từ 1900, biển xói lở xâm nhập vào nội địa, từ 3 m đến 20 m/năm, tùy nơi, và riêng Louisiana đã mất khoảng 260 km² đất duyên hải.

 

Biến mất đất đầm lầy. Kể từ 1930, Louisiana mất khoảng 3900 km² vùng-đất-ngập, trung bình mất 65 đến 90 km²/năm. Lý do (i) hệ thống đê sông, đê biển ngăn chặn phù sa bồi đắp, (ii) do hệ thống kinh đào chuyển vận khai thác dầu hoả làm xói lở, (iii) đất bị lún sụp vì bị thoát thuỷ, (iv) nước biểnVịnh Mexico dâng cao hơn và bảo tố thường xuyên, (v) nước mặn xâm nhập, và (vi) thực vật trong các đầm lầy bị chết vì môi trường bị thay đổi đột ngột, vì nước biển xâm nhập. Riêng trận bảo Katrina (9/2005) và Rita (10/2005) làm mất khoảng 260 km² đất vùng đầm lầy.

Theo ước tính của Ủy Ban Quản lý Tái Tạo Duyên Hải của tiểu bang Louisiana, với vận tốc mất đất hiện hửu, thì vào năm 2050 Louisiana sẽ mất thêm 213,000 ha đất vùng đầm lầy, như vậy bờ biển sẽ tiến vào nội địa khoảng 48 km. Hậu quả sản xuất hải sản sẽ giảm 30%. Các giếng dầu lửa, khí thiên nhiên, hệ thống kinh cho tàu bè sẽ bị ảnh hưởng nặng nề, sẽ ảnh hưởng vào thất nghiệp và phồn vinh cho các thành phố phương nam.

 

Biến mất các cồn nổi, đảo-chắn (barrier islands) trong biển cạn. Vì thiếu phù sa bồi đắp, vì bị bảo tố, sóng biển phá hủy, các cồn phù sa và đảo chắn bị xói lở và biến mất. Trong vòng 100 năm qua, 40 % các cồn nổi và đảo-chắn này chìm biến mất.

 

Nguy cơ hăm dọa của bảo tố nhiều hơn. Vùng đầm lầy dọc duyên hải và các cồn, đảo chắn phù sa trong vịnh Mể Tây Cơ là các rào cảng thiên nhiên chống bảo tố cho vùng duyên hải và hạ lưu Mississippi. Nếu các đầm lầy và các đảo chắn này bị biến mất, nguy cơ bảo tố gây thiệt hại sẽ trầm trọng hơn cho các thành phố trên duyên hải và xa hơn trong nội địa.

 

7. Sửa chửa vấn đề

Lý do chính của những vấn đề tiêu cực nói trên là do hệ thống đê dọc sông ngăn nước lụt và phù sa vào tam-giác-châu và các đầm lầy dọc duyên hải, làm môi sinh ở các đầm lầy duyên hải bị hủy hoại, gây nên lún sụp nền móng và xói lở bờ biển.

            Để duy trì kinh tế, chánh là dầu khí, nông nghiệp, công nghiệp, thương nghiệp và hàng hải của vùng duyên hải, các chuyên gia củng cố lại hệ thống đê sông và đê biển bảo vệ các thành phố và khu đông dân, nhưng đồng thời tạo lại lụt lội hàng năm cho các vùng đầm lầy gần bờ biển.

Để tái tạo vùng-đất-ngập, Công Binh phá vở những đoạn đê gần biển, thiết lập các cổng-lụt, để kiểm soát việc đưa nước lụt mang phù sa vào vùng đầm lầy. Bắt đầu năm 1991, công trình Caernarvon đưa nước Mississippi vào các đầm lầy rộng 65 km² bên dưới New Orleans. Công trình Bonnet Carre đưa nước vào Hồ Pontchartrain và 40 km² đầm lầy kế bên. Công trình thứ ba, đưa nước từ hồ Davis Pond đến khu đầm lầy rộng 350 km² ở phía nam New Orleans. 

Công trình Caernarvon (1991) và Davis Pond (2002) đã thành công chuyển nước lụt của Mississipi vào khu đầm lầy, làm giảm nguy cơ lụt do sông Mississipi, đẩy lùi nước mặn, và tạo thêm được đất mới ở các dầm lầy nước lợ của các vùng biển bị soi mòn.

Tái tạo các đảo-chắn ngoài biển bằng cách xây các công trình giúp lắng tụ phù sa, chống xói lở bờ. Chẳng hạn đảo Queen Bess mất 60% diện tích vì bị lún sụp và xói lở trong thời gian 1956-1989, được tái tạo lại từ 1990 với 2 công trình chính: (i) một hệ thống đê bao quanh đảo, và các rạch nước trong đảo, đồng thời trồng cây hai bên và trên đê (Myrica cerifera, Iva frutescens, Lycium halimfolia và cây mấm  - Avicennia germinans); và (ii) đổ 30,000 tấn đá quanh đảo.

 

  

 

Đảo chắn trước (trái) và sau khi (phải) tái tạo với thảo mộc xanh tốt

 

 

Một dự án khác đang nghiên cứu là cắt một đoạn đê ở vị trí khoảng 150 km nam New Orleans, và khoảng 30 km cách bờ biển hiện nay, để đưa nước ngọt Mississippi và mang phù sa vào các đầm lầy dọc duyên hải, thay vì chảy thẳng ra biển khơi như hiện nay, để tạo một tam giác châu mới, rộng 1000 km², để làm bảo vệ New Orleans và Louisiana, đồng thời đẩy lùi nước biển xâm nhập vào vùng đất duyên hải. Nếu dự án này được chấp thuận, một tam giác châu mới rộng từ 700 đến 1000 km² sẽ thành hình trong 100 năm tới.

 

8. Khác biệt giữa hạ lưu Mississippi và Hạ Hòa Lan

Sau khi bảo Katrina tàn phá vùng duyên hải Louisiana, đặc biệt New Orleans, nhiều người đã tự hỏi là tại sao một nước Mỷ giàu có, với kỹ thuật tối tân, lại không bảo vệ đựơc thành phố New Orleans như Hòa Lan đã bảo vệ được vùng Hạ Hòa Lan. Hai vùng này cũng có những đặc tính giống nhau, thấp hơn mực nước biển, bị bảo tố thường xuyên, dân cư đông đúc và tầm quan trọng kinh tế. Tuy nhiên có những khác biệt.

            Nền móng của vùng Hạ Hòa Lan tương đối vững chắc trên nền đá, trong lúc hạ lưu Mississippi là lớp phù sa tích lủy cùng với than bùn. Nền đất của hạ lưu Mississipi bị lún sụp nhiều hơn, nên không thích ứng việc xây những đê và cống vỉ đại như Hòa Lan.

            Bảo ở Biển Bắc Âu Châu không lớn bằng bảo nhiệt đới của vùng Vịnh Mể-Tây-Cơ.

            Bờ biển Louisiana dài gấp 3 lần bờ biển của Hạ Hòa Lan, thiết lập một hệ thống đê như Hòa Lan thì Hoa Kỳ không có đủ ý chí để thực hiện

            Các sông ở Âu châu là các sông nhỏ ít phù sa, trong lúc Mississippi là một sông vỉ đại, gây lụt lội nhiều hơn, trong lúc lụt ở Hòa Lan thường là từ biển.

            Người Hòa Lan quan tâm về sự sống còn phồn vinh của đất nước nên hy sinh phần môi sinh, ngược lại người Mỷ đặt quá nặng vấn đề môi sinh. Vì vậy, Hòa Lan thiết lập một hệ thống đê biển dọc bờ biển bảo vệ cho cả vùng Hạ Hòa Lan, còn Hoa Kỳ chỉ thiết lập đê nhỏ bảo vệ cho mỗi thành phố.

            Và quan trọng nhất, bảo vệ Hạ Hòa Lan là ưu tiên của chính phủ, mọi đảng phái và toàn dân Hòa Lan, trong lúc Hoa Kỳ không đặt nặng vấn đề này. Chính phủ và Quốc Hội Liên Bang chỉ chuẩn y sửa chửa vấn đề khi biến cố đã xảy ra, sau đó vào quên lảng.

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

Experts: Dutch Flood Solutions Wouldn't Work Well in LA.

http://www.wafb.com/Global/story.asp?S=4496222

Blanco, K.B. Saving Louisiana’s delta.

http://usinfo.state.gov/journals/itgic/0404/ijge/gj06.htm

Camp, E.R. 1999. Design and implementation of a gis for Louisiana’s coastal management division. Louisiana Department of Natural Resources, Coastal Management Division.

Campbell, T., Benedet, L., Mann, D., Resio, D., Hester, M.W. and Materne, M. 2004. Restoration tools for Louisiana’s gulf shorelines. In “Louisiana. Ecosystem restoration study. Chapter 6. Report November 2004. Page D143-D-186

Campanella, R. Geography of New Orleans.

Carter, N.T. (2005). New Orleans levees and floodwalls: Hurricane damage protection. CRS Report for Congress.

Dean, R.G. 2006. New Orleans and the Wetlands of Southern Louisiana. New Scientist, 36.

Grunwald, M. and Glasser, S.B. (2005) Experts Say Faulty Levees Caused Much of Flooding. Washington Post, 21/9/2005.

Hecht, Jeff (1990) The incredible shrinking Mississippi Delta. New Sientist.

US Army Corps of Engineers. 2004. Louisiana Coastal Areas (LCA). Louisiana. Ecosystem restoration study. Report November 2004.

Wikipedia: New Orleans, Louisiana; Mississippi River; Mississippi River Delta; 2005 levee failures in Greater New Orleans; Lake Pontchartrain; Drainage in New Orleans.

Winslow, L. New Orleans Levee system History. http://ezinearticles.com/?New-Orleans-Levee-System-History&id=65886

 

 

 

Reading, 5/2008

Trần-Đăng Hồng

 

Phần 3: Kinh nghiệm Bangladesh