Nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ xây dựng đê biển chống được bão cấp 12 triều cường (từ quảng ninh đến ninh bình)

Trong quá trình thực hiện, đề tài đã tham khảo nhiều tài liệu quốc tế mới về các vấn đề liên quan và cũng nhận được sự tư vấn khoa học, giúp đỡ trong việc triển khai nhiều hạng mục phức

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN CHỐNG ĐWOCJ BÃO CẤP 12 TRIỀU CƯỜNG (TỪ QUẢNG NINH ĐẾN NINH BÌNH)

Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN KHẮC NGHĨA

7883

26/4/2010

HÀ NỘI – 2010

MỤC LỤC

Trang

PHẦN A: THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

I Lời nói đầu 1

II Mục tiêu của đề tài 2

III Nội dung thực hiện đề tài 2

IV Cách tiếp cận 3

V Phương pháp nghiên cứu 3

VI Kinh phí và tiến độ thực hiện đề tài 4

VII Thống kê danh mục sản phẩm của đề tài (tính đến tháng 6/2009) 4

PHẦN B: BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Chương I TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO VỆ ĐÊ KÈ BIỂN

ĐÃ CÓ TRƯỚC ĐÂY TRONG DẢI VEN BIỂN BẮC BỘ

I.1 TỔNG QUAN KẾT QUẢ CỦA CÁC NGHIÊN CỨU CƠ BẢN VỀ

BẢO VỆ ĐÊ KÈ BIỂN

11

I.1.1 Nghiên cứu sóng ven bờ và diễn biến bờ biển phục vụ bảo vệ bờ, đê

kè biển giảm nhẹ thiên tai

12

I.1.2 Nghiên cứu sóng ven bờ và diễn biến bờ biển phục vụ quai đê lấn biển 13

I.1.3 Các kết quả nghiên cứu về sóng ven bờ 14

I.1.4 Các kết quả nghiên cứu về ổn định bờ và đáy biển 15

I.2 TỔNG QUAN KẾT QUẢ CỦA CÁC NGHIÊN CỨU THỰC TẾ VỀ

BẢO VỆ ĐÊ KÈ BIỂN

17

I.2.1 Đê biển và các tuyến đê dự phòng 17

I.2.2 Gia cố bờ biển 18

I.2.3 Các kết quả nghiên cứu về giảm sóng do rừng ngập mặn 18

I.2.4 Các sơ đồ bố trí công trình ngăn cát,giảm sóng bảo vệ bãi biển 24

I.2.5 Một số hình thức bảo vệ bờ và mái đê biển đã làm ở Việt Nam 29

I.2.6 Các kết quả nghiên cứu thực tế tại đê biển Nam Định 35

I.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG PHÁP NGIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN

PHÙ HỢP VỀ BẢO VỆ ĐÊ KÈ BIỂN

40 I.3.1 Các phương pháp nghiên cứu 40

I.3.2 Lựa chọn các phương pháp nghiên cứu và tính toán phù hợp 44

Chương II KẾT QUẢ ĐIỀU TRA KHẢO SÁT BỔ SUNG VỀ ĐỊA HÌNH, THUỶ

HẢI VĂN BÙN CÁT VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, NGUYÊN

NHÂN XÓI LỞ BÃI, PHÁ HOẠI ĐÊ BIỂN

II.1 NỘI DUNG ĐO ĐẠC KHẢO SÁT 46

II.1.1 Đo đạc địa hình 46

II.1.2 Đo đạc thủy hải văn, bùn cát 46

II.2 THIẾT BỊ, KỸ THUẬT ĐO ĐẠC 47

II.3 BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THỰC HIỆN ĐO ĐẠC 47

II.3.1 Đo đạc địa hình 47

II.3.2 Đo đạc thủy hải văn 50

II.4 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC KHẢO SÁT ĐỊA HÌNH, THỦY HẢI VĂN, BÙN

CÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

50

II.4.1 Kết quả đo vẽ địa hình 50

II.4.2 Kết quả đo đạc thủy hải văn, bùn cát 55

Chương III QUY LUẬT DIỄN BIẾN XÓI LỞ BÃI, PHÁ HOẠI ĐÊ BIỂN

KHU VỰC VEN BIỂN BẮC BỘ

III.1 HIỆN TRẠNG VÀ QUY LUẬT SẠT LỞ BÃI, PHÁ HOẠI ĐÊ KÈ

BIỂN CHO TOÀN TUYẾN NGHIÊN CỨU

57

III.1.1 Cơ sở và phương pháp xác định 57

III.1.2 Khái quát hiện trạng sạt lở bờ biển Bắc Bộ 58

III.1.3 Hiện trạng và diễn biến xói sạt bờ biển 59

III.1.4 Thành lập sơ đồ hiện trạng xói lở bờ biển từ Quảng Ninh đến Ninh

Bình

64

III.1.5 Các khu xói sạt trọng điểm 67

III.1.6 Đánh giá xói sạt bờ Bắc Bộ 72

III.2 HIỆN TRẠNG VÀ QUI LUẬT PHÁ HOẠI ĐÊ KÈ BIỂN BẮC BỘ 73

III.2.1 Hiện trạng 73 III.2.2 Qui luật phá hoại đê kè biển Bắc Bộ 77

III.3 TÁC ĐỘNG CỦA CƠN BÃO SỐ 7 DAMREY NĂM 2005 VỚI HỆ

THỐNG ĐÊ BIỂN VEN BIỂN BẮC BỘ

81

III.3.1 Các đặc trưng về cơn bão số 7 Damrey năm 2005 81

III 3.2 Hiện trạng hệ thống đê biển ven biển bắc bộ sau tác động phá hoại

của cơn bão số 7 Damrey

83

III.3.3 Nhận xét về cường độ phá hoại của cơn bão số 7 Damrey qua các

thông số thủy lực thu thập, tính toán cho vùng ven bờ Nam Định, Bắc Bộ và

86

cơ chế phá hoại đê kè biển

III.4 SƠ BỘ LÝ GIẢI CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ BÃI, PHÁ

HOẠI ĐÊ KÈ BIỂN CHO TOÀN TUYẾN NGHIÊN CỨU

88

III.4.1 Nguyên nhân cơ bản gây xói sạt bờ Bắc Bộ 88

III.4.2 Nguyên nhân cơ bản gây xói sạt lở bờ tại các trọng điểm 89

Chương IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TRƯỜNG ĐỘNG LỰC VEN

BỜ TÁC ĐỘNG VÀO QUÁ TRÌNH SẠT LỞ BÃI, PHÁ HOẠI ĐÊ

BIỂN VÀ DỰ BÁO XU THẾ DIỄN BIẾN KHU VỰC VEN BIỂN

NGHIÊN CỨU

IV.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC TRƯỜNG ĐỘNG LỰC VÙNG

VEN BỜ

96

IV.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 99

IV.2.1 Phương pháp tính toán thủy triều và nước dâng 99

IV.2.2 Phương pháp tính toán trường sóng và dòng chảy ven do sóng 102

IV.2.3 Phương pháp tính tóan dự báo biến đổi mặt cắt và đường bờ 108

IV.3 CÁC KẾT QUẢ TÍNH TÓAN CÁC TRƯỜNG ĐỘNG LỰC VEN

BỜ TÁC ĐỘNG VÀO QUÁ TRÌNH SẠT LỞ BÃI VÀ PHÁ HOẠI ĐÊ

BIỂN

113

IV.3.1 Kết quả tính toán thủy triều và nước dâng 113

IV.3.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình và tính toán nước dâng do bão 123

IV.3.3 Kết quả tính toán trường sóng và dòng năng lượng ven bờ do sóng 147

IV.3.4 Kết quả tính toán dự báo biến đổi mặt cắt và đường bờ 176

Chương V KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG VỀ CƠ CHẾ SẠT LỞ BÃI,

PHÁ HOẠI ĐÊ BIỂN VÀ ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP

XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN CHỐNG ĐƯỢC TỔ HỢP SÓNG LỚN, TRIỀU

CƯỜNG TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ

V.1 SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT MÔ HÌNH SÓNG 201

V.1.1 Vấn đề chính thái và biến thái 201

V.1.2 Phương trình hằng số tương tự 202

V.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH 206

V.2.1 Các loại công trình bờ biển 206 V.2.2 Mục đích và yêu cầu của các mô hình công trình 207

V.3 MỤC TIÊU, NỘI DUNG THÍ NGHIỆM CỦA ĐỀ MỤC 208

V.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 208

V.3.2 Nội dung thí nghiệm 209

V.4 MÔ PHỎNG TƯƠNG TỰ CÁC GIÁ TRỊ TRÊN MÔ HÌNH, CHỌN

TỶ LỆ MÔ HÌNH

210

V.4.1 Chọn tỉ lệ mô hình 210

V.4.2 Các điều kiện biên về số liệu địa hình, thủy hải văn 210

V.5 HỆ THỐNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH 213

V.5.1 Chuẩn bị thiết bị đo đạc 213 V.5.2 Kiểm định thiết bị, mô hình 215

V.5.3 Kiểm tra về độ tương tự hình học, trọng lượng, thể tích của kết cấu

đưa vào thí nghiệm

220

V.5.4 Kết luận kiểm định mô hình 226

V.6 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH SÓNG 226

V.6.1 Kết quả thí nghiệm sóng tràn 226

V.6.2 Kết quả thí nghiệm giảm sóng của công trình tường ngầmphá sóng 231

V.6.3 Kết quả thí nghiệm ổn định một số kết cấu bảo vệ mái kè biển dưới

tác động của bão cấp 12, triều cường

236

Chương VI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHCN XÂY DỰNG ĐỂ BẢO

VỆ, ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN TRONG ĐIỀU KIỆN BÃO CẤP

12 KẾT HỢP TRIỀU CƯỜNG VÀ CÁC TỔ HỢP BÃO, TRIỀU

KHÁC

VI.1 CÁC GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH 251

VI.1.1 Theo dõi diễn biến xói sạt 251 VI.1.2 Thông tin dự báo, cảnh báo kịp thời tới cư dân 253

VI.1.3 Tổ chức di dời dân ra khỏi khu vực nguy hiểm 254

VI.1.4 Tổ chức bảo vệ an toàn đê biển 255

VI.1.5 Giải pháp thiết kế, nuôi trồng bảo vệ rừng ngập mặn giảm sóng 256

VI.1.6 Lựa chọn các nội dung của giải pháp phi công trình 258

VI.2 CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 258

VI.2.1 Các giải pháp KHCN làm giảm phá sóng bằng công trình trên bãi

trước đê biển

259

VI.2.2 Các giải pháp KHCN làm giảm sóng leo, sóng tràn bằng cải tiến

thiết kế gia cố mái đê kè biển

267

VI.3 ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH BẢOVỆ VÀ ỔN ĐỊNH BÃI, ĐÊ

BIỂN TRONG DẢI VEN BIỂN BẮC BỘ (TỪ QUẢNG NINH ĐẾN NINH

BÌNH)

267

VI.3.1 Định hướng chung 267

VI.3.2 Quy hoạch tổng thể công trình chỉnh trị hợp lý để nâng cấp và ổn

định bãi, đê biển cho hệ thống bờ, đê biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình

268

Chương VII NGHIÊN CỨU TIỀN KHẢ THI BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CHỐNG

XÓI LỞ BÃI VÀ BẢO VỆ ĐÊ BIỂN ĐOẠN HẢI HẬU - GIAO THUỶ,

NAM ĐỊNH

VII.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 274

VII.1.1 Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu 274

VII.1.2 Tình hình kinh tế - xã hội vùng bờ biển Nam Định 276

VII.1.3 Nhiệm vụ của báo cáo nghiên cứu 278

VII.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN 278

VII.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 278

VII.2.2 Điều kiện địa chất 279

VII.2.3 Đặc điểm điều kiện khí tượng hải văn của khu vực nghiên cứu 280

VII.3 PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 293

VII.3.1 Lịch sử hình thành đê biển Nam Định 293

VII.3.2 Quá trình diễn biến đê biển Nam Định 293

VII.3.3 Các công trình đã xây dựng, hiệu quả và những vấn đề còn tồn tại 297

VII.3.4 Phân tích diễn biến đường bờ biển Nam Định 300

VII.3.5 Phân tích nguyên nhân sạt lở và dự báo xu thế diễn biến bờ biển

Nam Định

301

VII.4 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TỔNG

HỢP PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ VÀ BẢO VỆ ĐÊ BIỂN ĐOẠN HẢI HẬU

- GIAO THỦY, NAM ĐỊNH

305

VII.4.1 Các giải pháp phi công trình 305

VII.4.2 Các giải pháp công trình 312

VII.5 THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH CHỦ YẾU 323

VII.5.1 Xác định cao trình đỉnh đê thiết kế 323

VII.5.2 Thiết kế mặt cắt ngang và kết cấu đê biển 330

VII.5.3 Thiết kế công trình đê ngầm giảm sóng (Giao Thủy) 333

VII.5.4 Thiết kế công trình ngăn cát, giảm sóng chữ T (Hải Hậu) 335

VII.6 KHÁI TOÁN CÔNG TRÌNH 335

VII.6.1 Căn cứ lập khái toán 335

VII.6.2 Tổng hợp kết quả khái toán 336

VII.6.3 Lựa chọn phương án 336

Chương VIII KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

VIII.1 Kết luận 338 VIII.1 Kiến nghị 341 TÀI LIỆU THAM KHẢO 343

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng A.1 Danh mục tài liệu 4

Bảng A.2 Danh mục các chuyên đề khoa học 4

Bảng A.3 Danh mục các sản phẩm KHCN 9

Bảng 1.1 Đặc điểm thảm cây bần chua ở bờ xã Vĩnh Quang 23

Bảng 1.2 Các thông số cơ bản của cấu kiện T2 32

Bảng 1.3 Các thống số cơ bản của cấu kiện T3 32

Bảng 1.4 Các thông số của cấu kiện TSC - 178 34

Bảng 2.1 Các cao độ đầu mốc chính của mặt cắt ngang bãi biển khu vực đo

đạc nghiên cứu (Giao Thuỷ - Hải Hậu, Nam Định)

51

Bảng 2.2 Toạ độ, cao độ các điểm khống chế các trạm máy của khu vực đo

đạc (Giao Thuỷ - Hải Hậu, Nam Định)

51

Bảng 2.3 Biến đổi mực nước tại vùng biển Giao Thuỷ - Hải Hậu tháng

05/200

55

Bảng 2.4 Bảng phân bố đường kính hạt 25 mặt cắt bãi biển đặc trưng khu

vực ven biển Nam Định

56

Bảng 3.1 Danh mục các đoạn đang bị xói sạt ở ven bờ Bắc Bộ 59

Bảng 3.2 Diễn biến xói sạt khu vực Cửa Lục - Đồ Sơn trong thời gian 1930

- 2000

62

Bảng 3.3 Diễn biến xói sạt khu vực Đồ Sơn - Ba Lạt từ 1930 đến nay 63

Bảng 3.4 Diễn biến xói sạt khu vực Ba Lạt - Lạch Trường trong thời gian

1930 đến nay

64

Bảng 3.5 Diễn biến xói sạt bờ Cát Hải từ 1930 đến nay 68

Bảng 3.6 Tương quan xói sạt bờ Giao Thuỷ và Hải Hậu 70

Bảng 3.7 Đánh giá tổng hợp hiện trạng xói sạt bờ Bắc Bộ 72

Bảng 3.8 Những nét chính đê biển Bắc Bộ 74

Bảng 3.9 Các tuyến đê biển, cửa sông Nam Định 75

Bảng 3.10 Tình hình hư hỏng đê biển Bắc Bộ 77

Bảng 3.11 Gió mạnh nhất quan trắc được trong thời gian hoạt động của cơn

Bảng 4.1 Vị trí các biên có HSĐH 8 sóng triều chính Q1, O1, K1, P1, M2,

Bảng 4.3 Thống kê mực nước quan trắc cao nhất, nhỏ nhất, trung bình trong

46 năm (1960 - 2005) tại trạm Hòn Dấu

Bảng 4.6 Kết quả tính toán cực trị mực nước theo HSĐH từ mô hình toán

và từ HSĐH của số liệu quan trắc tại một số vị trí dọc ven bờ Bắc Bộ

123

Bảng 4.7 Các cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến ven bờ Bắc Bộ

trong giai đoạn từ năm 1955 đến 2005

124

Bảng 4.8 Các cơn bão có số liệu đo đạc nước dâng ven bờ Bắc Bộ trong

giai đoạn 1962 - 2005

127

Bảng 4.9 Bảng phân bố suất bảo đảm nước dâng do bão và áp thấp nhiệt

đới (đơn vị mét) khu vực ven bờ Bắc Bộ giai đoạn 1955 - 2005

141

Bảng 4.10 Nước dâng cực đại có thể xảy ra tại 14 khu vực ven bờ Bắc Bộ 141

Bảng 4.11 Những tốc độ gió lớn nhất (m/s) với tần suất khác nhau tại 4

trạm: Cô Tô, Hòn Gai, Hòn Dấu, Bạch Long Vĩ và Văn Lý

Bảng 4.14 Bảng tổng hợp các giá trị tính toán mực nước cực đại theo các

phương pháp khác nhau tại các khu vực ven bờ Bắc Bộ

146

Bảng 4.15 Giá trị mực nước triều và nước dâng do bão đề nghị theo 2

phương án PA1 và PA2

147

Bảng 4.16 Các đặc trưng gió có hướng ảnh hưởng đến vùng biển 152

Bảng 4.17 Các đặc trưng tính toán trường gió Đông Bắc 153

Bảng 4.18 Các đặc trưng tính toán trường gió Đông Đông Bắc 154

Bảng 4.19 Các đặc trưng tính toán trường gió Đông 157 Bảng 4.20 Các đặc trưng tính toán trường gió Đông Nam 158

Bảng 4.21 Các đặc trưng tính toán trường gió Nam 159

Bảng 4.22 Kết quả tính sóng với gió bão cấp 9 (V = 24,4m/s) 159

Bảng 4.23 Kết quả tính sóng với gió bão cấp 10 (V = 28,4m/s) 160

Bảng 4.24 Kết quả tính sóng với gió bão cấp 12 (V = 36,9m/s) 160

Bảng 4.25 Các tham số cơn bão Damrey 0518 năm 2005 161

Bảng 4.26 Toạ độ các điểm biên lỏng khống chế khu vực tính toán 162

Bảng 4.27 Các tham số sóng tại biên vùng tính 3 (Trường hợp cực trị) 167

Bảng 4.28 Chiều cao sóng truyền qua lỗ vỡ đê tuyến 1 168

Bảng 4.29 Kết quả tính suy giảm sóng khi truyền qua công trình phá sóng

gây bồi bãi

170

Bảng 4.30 Kết quả tính toán dòng bồi tích dọc bờ tại các đoạn bờ vùng Hải

Hậu (m3/năm) với đường kính hạt D90 =0,10mm

173

Bảng 4.31 Kết quả tính toán dòng bồi tích dọc bờ tại các đoạn bờ vùng Hải

Hậu (m3/năm) với đường kính hạt D90 =0,20mm

173

Bảng 4.32 Kết quả tính toán dòng bồi tích dọc bờ tại các đoạn bờ vùng Hải

Hậu (m3/năm) với đường kính hạt D90 =0,30mm

173

Bảng 4.33 Kết quả tính vận chuyển bùn cát qua hai mặt cắt tại Hải Hậu

trong điều kiện thời tiết bình thường

175

Bảng 4.34 Kết quả tính vận chuyển bùn tại Hải Hậu trong điều kiện gió

mùa Đông Bắc cấp 6 và trong bão số 7 Damrey tháng 9/2005

Bảng 5.4 Chiều cao tường ngầm phá sóng và các mực nước thí nghiệm 213

Bảng 5.5 Tiêu chuẩn sóng tràn (Eurotop, 2007) 227

Bảng 5.6 Tổng hợp kết quả thí nghiệm sóng tràn trong gió mùa Đông Bắc

(hs = 1.43m)

230

Bảng 5.7 Tổng hợp kết quả thí nghiệm sóng tràn khi có bão cấp 9 230

Bảng 5.8 Tổng hợp kết quả thí nghiệm sóng tràn với bão gió cấp12 230

Bảng 5.9 Các giá trị mực nước thí nghiệm 231 Bảng 5.10 Trường hợp thí nghiệm với đê ngầm làm bằng bản gỗ có B min

với các độ cao tường ngầm khác nhau

232

Bảng 5.11 Số liệu mực nước và chiều cao tường ngầm qua các thí nghiệm 233

Bảng 5.12 Kết quả thí nghiệm hệ số giảm sóng khi bãi có tường ngầm phá

sóng với các cao trình khác nhau

Bảng 5.15 Bảng kê phân bố áp lực tại các đầu đo trên mái kè 243

Bảng 5.16 Tính toán các giá trị dh/hmo và B/hmo tại các mực nước và chiều

cao sóng thí nghiệm với chiều rộng cơ đê B3 = 3m; B5 = 5m

246

Bảng 5.17 So sánh lưu lượng tràn trường hợp đê không có cơ và đê có cơ 246

Bảng 6.1 Tóm tắt kinh nghiệm chọn một số loại cây ngập mặn chính trồng

ở một số địa điểm

257

Bảng 7.1 Đặc trưng tốc độ gió trạm Hòn Dáu (m/s) 281

Bảng 7.2 Đặc trưng mực nước trạm Hòn Dáu (cm) 281

Bảng 7.3 Tần suất xuất hiện gió nhiều năm trạm Hòn Dáu trong mùa đông

(%)

282

Bảng 7.4 Tần suất xuất hiện gió nhiều năm trạm Hòn Dáu trong mùa hè (%) 282

Bảng 7.5 Số lượng các cơn bão trực tiếp ảnh hưởng đến Việt Nam 285

Bảng 7.6 Trị số nước dâng, sóng leo trong cơn bão Carry 22/8/1987 Vị trí

đo - đê biển đầu đường 21 (xã Hải Lý)

285

Bảng 7.7 Các cơn bão đổ bộ vào khu vực nghiên cứu 286

Bảng 7.8 Nước dâng bão theo cấp (Bô-pho) dọc bờ biển Nam Định 287

Bảng 7.9 Tốc độ xói theo Puszak, 2002 300

Bảng 7.10 Tương quan xói sạt bờ Giao Thuỷ và Hải Hậu 301

Bảng 7.11 Chi phí xây dựng cho hệ thống đê biển Giao Thủy và Hải Hậu 316

Bảng 7.12 Kết quả đánh giá đa tiêu chí cho các phương án bảo vệ bờ biển

Nam Định

318

Bảng 7.13 Các thông số sóng theo các cấp bão 320

Bảng 7.14 Nước dâng theo cấp bão 320

Bảng 7.15 Chiều cao đê khi không có công trình giảm sóng 324

Bảng 7.16 Chiều cao đê khi sử dụng kè chữ T tại Hải Hậu 328

Bảng 7.17 Chiều cao đê khi sử dụng đê ngầm N tại Giao Thủy 328

Bảng 7.18 Cao trình đê trường hợp thềm giảm sóng rộng 3m 328

Bảng 7.19 Cao trình đê trường hợp thềm giảm sóng rộng 5m 328

Bảng 7.20 Chiều cao đê khi kết hợp các phương án tại Hải Hậu 329

Bảng 7.21 Chiều cao đê khi kết hợp các phương án tại Giao Thủy 329

Bảng 7.22 Chiều cao đê khi kết hợp các phương án tại Hải Hậu 329

Bảng 7.23 Chiều cao đê khi kết hợp các phương án tại Giao Thủy 329

Bảng 7.24 Khối lượng ổn định của cấu kiện 331 Bảng 7.25 Chiều dày lớp kè bảo vệ mái 332

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu dọc bờ biển xã Vinh Quang 22

Hình 1.2 Cấu trúc thẳng đứng của bần chua (Sonneratia caseolaris):

(a) Mặt cắt ngang của cây và rễ hô hấp của bần

(b) Mặt cắt ngang phóng đại của rễ hô hấp

23

Hình 1.3 Cấu kiện T2 33

Hình 1.4 Cấu kiện T3 33

Hình 1.5 Cấu kiện TSC - 178 35

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí đo đạc khảo sát Thủy hải văn, bùn cát và địa hình khu

vực ven biển Hải Hậu - Giao Thủy, Nam Định

48

Hình 3.1 Sơ đồ hiện trạng xói lở khu vực từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến

cửa Thái Bình (Thái Bình)

65

Hình 3.2 Sơ đồ hiện trạng xói lở khu vực từ cửa Thái Bình (Thái Bình) đến

Ninh Bình

66

Hình 3.3 Mặt cắt đặc trưng đê biển Bắc Bộ 74

Hình 3.4 Sơ đồ cành cây sự cố đê biển 80

Hình 3.5 Cơ chế phá hoại đê biển khi sóng tràn trong cơn bão số 7 Damrey 87

Hình 4.1 Sơ đồ hoá một số tham số chính định nghĩa trong mô hình bão 101

Hình 4.2 Sơ đồ tính sóng trong trường dòng chảy 104

Hình 4.3 Lưới tính trong mô hình STWAVE 107

Hình 4.4 Sơ đồ các module tính toán dữ liệu đầu vào và đầu ra trong mô

hình GENESIS

109

Hình 4.5 Mặt cắt theo phương ngang 110

Hình 4.6 Các mặt cắt thẳng đứng 111

Hình 4.7 Địa hình lưới 9000 m x 9000 m vùng Biển Đông (361 ô x 411 ô) 114

Hình 4.8 Địa hình lưới 3000 m x 3000 m vùng vịnh Bắc Bộ (162 ô x 130 ô) 114

Hình 4.9 So sánh mực nước từng giờ giữa dự tính bằng HSĐH và bằng mô

hình toán MIKE 21 HD từ ngày 1/1/2004 đến 31/1/2004 tại trạm Cửa Ông

117

Hình 4.10 So sánh mực nước từng giờ giữa dự tính bằng HSĐH và bằng mô

hình toán MIKE 21 HD từ ngày 1/1/2004 đến 31/1/2004 tại trạm Hòn Dấu

117

Hình 4.11 So sánh mực nước từng giờ giữa dự tính bằng HSĐH và bằng mô

hình toán MIKE 21 HD từ ngày 1/1/2004 đến 31/1/2004 tại trạm Dương

Phố

118

Hình 4.12: So sánh mực nước từng giờ giữa dự tính bằng HSĐH và bằng

mô hình toán MIKE 21 HD từ ngày 1/1/2004 đến 31/1/2004 tại trạm Văn Lý

118 Hình 4.13 Đường cong luỹ tích mực nước quan trắc từng giờ qua 46 năm 120

(1960 - 2005) tại trạm Hòn Dấu

Hình 4.14 Biến trình mực nước triều, mực nước tổng cộng, nước dâng do

bão số 7 (Damrey) và mực nước quan trắc từ 19h ngày 24/09/2005 đến 19h

ngày 27/09/2005 tại Hòn Dấu

129

Hình 4.15 Đường bao nước dâng cơn bão số 7 Damrey năm 2005 129

Hình 4.16a Trường vận tốc và hướng gió lúc 1h ngày 27/09/2005 của cơn

Hình 4.23 Trường dòng chảy và mực nước lúc 1h ngày 27/09/2005 cơn bão

số 7 Damrey

135

Hình 4.24 Trường dòng chảy và mực nước lúc 7h ngày 27/09/2005

cơn bão số 7 Damrey

135

Hình 4.25 Trường dòng chảy và mực nước lúc 13h ngày 27/09/2005

cơn bão số 7 Damrey

136

Hình 4.26 Trường dòng chảy và mực nước lúc 1h ngày 27/09/2005 cơn bão

số 7 Damrey

136

Hình 4.27 So sánh mực nước dâng do bão giữa số liệu thực đo và mô hình

toán tại cửa Ba Lạt trong cơn bão Warren đổ bộ vão Thanh Hoá ngày

21/08/1981

137

Hình 4.28 So sánh mực nước dâng do bão giữa số liệu thực đo và mô hình

toán tại Phú Lễ và cửa Ninh Cơ trong cơn bão Warren đổ bộ vão Thanh Hoá

ngày 21/08/1981

137

Hình 4.29 So sánh mực nước dâng do bão giữa số liệu thực đo và mô hình

toán tại Như Tân và cửa Đáy trong cơn bão Warren đổ bộ vão Thanh Hoá

ngày 21/08/1981

137

Hình 4.30 So sánh mực nước dâng do bão giữa số liệu thực đo và mô hình

toán tại Phú Lễ và cửa Ninh Cơ trong cơn bão Wayne từ 4 - 7 tháng 9 năm

1986

138

Hình 4.31 So sánh mực nước dâng do bão giữa số liệu thực đo và mô hình

toán tại Như Tân và cửa Đáy trong cơn bão Wayne từ 4 - 7 tháng 9 năm

1986

138

Hình 4.32 Đường bao nước dâng cơn bão Wayne từ 4 - 7 tháng 9 năm 1986 138

Hình 4.33 So sánh mực nước dâng do bão giữa số liệu thực đo và mô hình

toán tại cửa Ba Lạt trong cơn bão Dot từ 11-12 tháng 6 năm 1989

139

Hình 4.34 Phân bố tần suất nước dâng do bão và áp thấp nhiệt đới khu vực

ven bờ Bắc Bộ giai đoạn 1955 - 2005

140

Hình 4.35 Các vùng tính trường sóng ven biển Bắc bộ từ Đồ Sơn đến Nam

Định

147

Hình 4.36 Hoa gió và biểu đồ tần suất gió tại trạm Bạch Long Vĩ (1980 -

1998) Hướng gió (độ); Tốc độ gió (m/s)

149

Hình 4.37 Tần suất xuất hiện hướng, chu kỳ, độ cao sóng tại trạm Bạch

Long Vĩ (Kết quả tính toán theo phần mềm CEDAS)

150

Hình 4.38 Tần suất xuất hiện hướng, chu kỳ, độ cao sóng tại biên lưới tính

50x50m ven biển Hải Hậu Nam Định (1980-2005) (Kết quả tính toán theo

phần mềm CEDAS)

150

Hình 4.39 So sánh số liệu thực đo và kết quả tính toán theo STWAVE

Thời gian từ: 19:00 ngày 15/12/1991 đến 1:00 ngày 26/12/1991

Hình 4.47 Chiều cao sóng tại Cửa Ninh Cơ, Hải Thịnh, Hải Chính, Quất

Lâm và Cửa Ba Lạt trong cơn bão số 7 Damrey từ 19h ngày 24/09 đến 18h

ngày 27/09/2005

164

Hình 4.48 Hướng sóng tại Cửa Ninh Cơ, Hải Thịnh, Hải Chính, Quất Lâm

và Cửa Ba Lạt trong cơn bão Damrey từ 19h ngày 24/09 đến 18h ngày

Hình 4.55 Giao diện nhập thông số về sóng trong mô hình SBEACH 179

Hình 4.56 Mực nuớc thuỷ triều và nước dâng do bão tại Hòn Dấu trong cơn

bão số 7 Damrey 2005

180

Hình 4.57 Chiều cao sóng tại Cửa Ninh Cơ, Hải Thịnh, Hải Chính, Quất

Lâm và Cửa Ba Lạt trong cơn bão số 7 Damrey từ 19h ngày 24/09 đến 18h

ngày 27/09/2005

180

Hình 4.58 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực phía Bắc cống Thanh Niên -

Giao Thủy)

181

Hình 4.59 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực phía Nam cống Thanh Niên -

Giao Thủy)

182

Hình 4.60 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực bãi tắm Quất Lâm - Giao

Thủy)

183

Hình 4.61 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực cống Doanh Châu - Hải Hậu)

184

Hình 2.62 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực Văn Lý - Hải Hậu)

184

Hình 4.63 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực Hải Triều - Hải Hậu)

185

Hình 4.64 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong điều kiện gió mùa ĐB theo

mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực Thị trấn Thịnh Long - Hải

Hậu)

186

Hình 4.65 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực phía Bắc cống

Thanh Niên - Giao Thủy)

187

Hình 4.66 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực phía Nam cống

Thanh Niên - Giao Thủy)

188

Hình 4.67 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực bãi tắm Quất

Lâm - Giao Thủy)

189

Hình 4.68 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực cống Doanh

189

Châu - Hải Hậu)

Hình 4.69 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực Văn Lý - Hải

Hậu)

190

Hình 4.70 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực Hải Triều - Hải

Hậu)

191

Hình 4.71 Tính toán biến đổi mặt cắt bãi trong cơn bão số 7 Damrey

(9/2005) theo mô hình SBEACH (mặt cắt bãi thuộc khu vực Thị trấn Thịnh

Long - Hải Hậu)

192

Hình 4.72 Kết quả tính toán dự báo biến động đường bờ khu vực Giao

Thủy giai đoạn 2006 - 2009

195

Hình 4.73 Kết quả tính toán dự báo biến động đường bờ khu vực Hải Hậu

giai đoạn 2006 - 2009

196

Hình 4.74 Kết quả tính toán dự báo biến động đường bờ khu vực Giao

Thủy giai đoạn 2006 - 2015

Hình 5.2 Hiện tượng nhiễu xạ sóng tại đê nhô đơn 205

Hình 5.3 Mặt cắt bãi biển khu vực Hải Hậu - Nam Định 211

Hình 5.4 Mặt cắt đê mô phỏng trong thí nghiệm 212

Hình 5.5 Sơ đồ bố trí đầu đo áp lực trường hợp có cơ đê 213

Hình 5.6 Đầu đo sóng 214

Hình 5.7 Đầu đo áp suất PDCR42 và bộ hiển thị DPI 280 214

Hình 5.8 Vị trí đặt các đầu đo sóng trong mô hình thí nghiệm 215

Hình 5.9 Các biểu đồ kiểm định đầu đo 217 Hình 5.10 Phổ sóng đưa vào kiểm định 218 Hình 5.11 Phổ sóng tự nhiên tại Hải Hậu - Nam Định 219

Hình 5.12 So sánh phổ sóng kiểm định và phổ sóng thực đo tại Hải Hậu 219

Hình 5.13 Cấu kiện liên kết mảng ngoài thực tế 220

Hình 5.14 Cấu kiện liên kết mảng trong mô hình (kích thước: cm) 221

Hình 5.15 Cấu kiện lát mái loại 1 - Liên kết mảng 222

Hình 5.16 Cấu kiện khối lập phương ngoài thực tế 222

Hình 5.17 Cấu kiện khối lập phương trong mô hình 223

Hình 5.18 Cấu kiện lát mái loại 2 - cấu kiện vuông 224

Hình 5.19 Cấu kiện khối lập phương lõm ma sát thực tế 225

Hình 5.20 Cấu kiện khối lập phương lõm ma sát trong mô hình (Theo tính

toán)

225

Hình 5.21 Lưu lượng tràn trung bình cho phép (CEM-2002) 228

Hình 5.22 Số liệu sóng tràn ứng với giá trị trung bình và giới hạn ±5% ứng

Hình 5.26 Quan hệ giữa Kt và tỷ số Rc/Hsi 235

Hình 5.27 Quan hệ giữa Kt và biểu thức bề rộng tường B/L 236

Hình 5.28 Kết quả thí nghiệm với sóng trong gió mùa Đông Bắc và MN=

3,0m

236

Hình 5.29 Kết quả thí nghiệm với sóng trong gió bão cấp 9 và MN= 3,0m 237

Hình 5.30 Kết quả thí nghiệm với sóng trong gió bão cấp 12 và MN= 3,0m 237

Hình 5.31 Kết quả thí nghiệm với sóng trong gió mùa Đông Bắc và MN=

3,5m

238

Hình 5.32 Kết quả thí nghiệm với sóng bão cấp 9 và MN= 3,5m 238

Hình 5.33 Kết quả thí nghiệm với sóng bão cấp 12 và MN= 3,5m 239

Hình 5.34 Kết quả thí nghiệm với sóng gió mùa Đông Bắc và MN= 4,0 m 239

Hình 5.35 Kết quả thí nghiệm với sóng bão cấp 9 và MN= 4,0 m 240

Hình 5.36 Các cấu kiện bắt đầu bị bung ra 240

Hình 5.37 Kết quả thí nghiệm với sóng bão cấp 12 và MN = 4,0 m 241

Hình 5.38 Cấu kiện trên mái đê bị phá hủy từ trên mái xuống chân đê 242

Hình 5.39 Các cấu kiện lát mái bị sóng hất văng về phía đồng 242

Hình 5.40 Thí nghiệm so sánh độ ổn định của 2 loại kết cấu 243

Hình 5.41 Cấu kiện liên kết mảng kém ổn định hơn cấu kiện vuông 244

Hình 5.42 Vị trí điểm giữa cơ đê so với MNTK 245

Hình 5.43 Xác định ảnh hưởng của bề rộng và độ sâu cơ đê 245

Hình 5.44 Trường hợp B = 3,0m, h = 3,5m 247

Hình 5.45 Trường hợp B = 3,0m, h = 4,0m 248

Hình 5.46 Trường hợp B = 5,0m, h = 3,5m 248

Hình 5.47 Trường hợp B = 5,0m, h = 4,0m 249

Hình 6.1 Bãi treo (Dean và Dalrymple, 1993) 260

Hình 6.2 Sơ đồ hệ thống tường giảm sóng 261

Hình 6.3 Phục hồi bãi với các mỏ hàn dạng chữ T 264

Hình 6.4 Đê bao ngăn ô 266

Hình 6.5 Hệ thống công trình chữ T 266

Hình 6.6 Hệ thống công trình phức hợp 266

Hình 6.7 Sơ đồ qui hoạch các giải pháp xây dựng và ổn định đê biển Bắc

Bộ

270

Hình 7.1 Tổng quan vùng bờ biển Nam Định 274

Hình 7.2 Bờ biển Hải Hậu điển hình 279

Hình 7.3 Lát cắt địa chất khu vực Hải Hậu 279

Hình 7.4 Đường tần suất mực nước tại trạm Hòn dấu (hệ cao độ hải đồ) 283

Hình 7.5 Độ cao mực nước thủy triều theo suất đảm bảo năm tại điểm 28

(106°26', 20°12') Bạch Long, Giao Thủy, Nam Định

284

Hình 7.6 Độ cao mực nước thủy triều theo suất đảm bảo năm tại điểm 30

(106°17', 20°06') Hải Chính, Hải Hậu, Nam Định

284

Hình 7.7 Đường bao cơn bão số 7 Damrey 2005 (Số liệu khảo sát của

Trung tâm KTTV Biển)

286

Hình 7.8 Quan hệ giữa độ cao nước dâng và cấp gió bão tại điểm 29 - Giao

Lâm, Giao Thủy, Nam Định

287

Hình 7.9 Quan hệ giữa độ cao nước dâng và cấp gió bão tại điểm 31 - Hải

Hòa, Hải Hậu, Nam Định

288

Hình 7.10 Quá trình biến động đường bờ biển Giao Thủy - Hải Hậu 300

Hình 7.11 Sơ đồ dự báo xu thế phát triển đường bờ khu vực ven biển Nam

Định

309

Hình 7.12 Sơ đồ cảnh báo vành đai sạt lở nguy hiểm thuộc khu vực ven

biển Giao Thủy - Nam Định

310

Hình 7.13 Sơ đồ cảnh báo vành đai sạt lở nguy hiểm thuộc khu vực ven

biển Hải Hậu - Nam Định

311

Hình 7.14 Mặt cắt ngang hệ thống sử dụng một tuyến đê bảo vệ 315

Hình 7.15 Mặt cắt ngang hệ thống sử dụng hai tuyến đê bảo vệ 316

Hình 7.16 Quy hoạch hệ thống công trình bảo vệ bãi khu vực trọng điểm

Hình 7.20 Cấu kiện khối lập phương bê tông lõm masat - Đê cấp 9 332

Hình 7.21 Cấu kiện khối lập phương bê tông lõm masat - Đê cấp 12 333

Hình 7.22 Mặt cắt ngang đê ngầm Giao Thủy - Nam Định 334

Hình 7.23 Hình vẽ cấu tạo Tetrapod (chi tiết xem bản vẽ phần phụ lục) 334

PHẦN A: THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

I Lời nói đầu

Nước ta có bờ biển dài hơn 3260km với chế độ thủy văn, động lực, địa chất, địa mạo rất phức tạp cùng với hoạt động thường xuyên của bão lũ luôn đe dọa Vì vậy việc xây dựng, củng cố, nâng cấp hệ thống đê biển bảo vệ an toàn cho các vùng ven biển là nhiệm vụ vô cùng cấp bách Dải bờ biển Bắc Bộ trong đó có vùng ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Nam Định) là trọng điểm xói lở bờ biển của vùng đồng bằng duyên hải phía bắc là nơi tập trung dân cư, mật độ dân số cao nhất nước và có nhiều cơ sở kinh tế quan trọng, phần lớn và vùng đất trũng thấp được bao bọc bởi hệ thống đê xây dựng từ nhiều đời Xói sạt bờ biển đặc biệt nghiêm trọng khi vỡ đê kè, ngập lụt trên diện rộng, gây thiệt hại nặng nề về sinh mạng, tài sản, để lại những hậu quả kinh tế lâu dài về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái như đã từng xảy ra trong lịch sử

Từ nhiều năm qua, Đảng và Nhà nước đã rất quan tâm đến phòng chống xói sạt, bảo vệ đê điều ven bờ Bắc Bộ Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế khó khăn và hạn chế về mặt khoa học công nghệ xây dựng và bảo vệ đê biển, các giải pháp phòng chống còn thụ động, thiên về giải quyết tình huống và còn thiếu những căn cứ khoa học đủ độ tin cậy Trong hơn chục năm gần đây mặc dù đã được đầu tư xây mới đê kè biển theo dự

án PAM và một số Dự án tu bổ lớn ở những tuyến trọng điểm, nhưng quá trình xói lở suy thoái bờ biển vẫn diễn ra liên tục theo qui mô lớn, có nhiều đặc điểm phức tạp mới, có thể thấy rằng quá trình xói lở ở vùng ven biển Bắc Bộ và Giao Thủy - Hải Hậu (Nam Định) vẫn đang trong giai đoạn phát triển mạnh tạo hiểm họa cho an toàn dân cư khu vực Đặc biệt vào mùa bão 2005 trong đó có cơn bão số 7 Damrey với cấp gió 12 xảy ra khi triều cường đã phá hoại nghiêm trọng hầu hết các đoạn đê biển quan trọng của khu vực

Trước tình hình trên cần có nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học giải thích nguyên nhân về cơ chế xói lở bãi, phá hủy đê biển cho khu vực ven biển Bắc Bộ và đề xuất được các giải pháp khoa học công nghệ xây dựng đê biển chống được bão cấp 12, triều cường đảm bảo sự bền vững của hệ thống đê biển Từ những nhu cầu thực tế bức xúc trên, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã cho phép thực hiện Đề tài

“Nghiên cứu giải pháp KHCN xây dựng đê biển chống được bão cấp 12, triều cường (Từ Quảng Ninh đến Ninh Bình)” do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thực

hiện là một trong những đề tài nghiên cứu trọng điểm cấp Bộ

Hiện nay hầu hết cao trình đê biển tại Bắc Bộ cũng như cả nước có cao trình tương đối thấp không đủ chiều cao ngăn sóng tràn trong bão trên cấp 9 khi triều cường Để chống lại sóng trong bão với cấp cao hơn khi triều cường là việc làm rất khó khăn trong điều kiện hiện nay của nước ta Với nền đê chủ yếu nằm trên nền đất yếu và điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện tại khó có thể tăng chiều cao đê đủ theo chuẩn thiết kế chống sóng lớn cấp 12 và triều cường Để đạt được yêu cầu đặt ra trên nhóm

thực hiện Đề tài đã vận dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu và nghiên cứu các giải pháp KHCN tổng hợp trên cơ sở phối hợp với các kết quả gần đay của thế giới trong lĩnh vực này Các kết quả đạt được của việc thực hiện đề tài sẽ kịp thời phục vụ

kế hoạch, lựa chọn các giải pháp kỹ thuật bảo vệ đê kè biển góp phần phát huy hiệu quả đầu tư sắp tới của Chương trình nâng cấp đê biển

Trung tâm Nghiên cứu Động lực Cửa sông Ven biển & Hải đảo thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam là đơn vị đã có nhiều năm nghiên cứu về động lực cửa sông ven biển và công trình bảo vệ bờ biển, đã tích lũy khá nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực này Trong quá trình thực hiện, đề tài đã tham khảo nhiều tài liệu quốc tế mới về các vấn đề liên quan và cũng nhận được sự tư vấn khoa học, giúp

đỡ trong việc triển khai nhiều hạng mục phức tạp của Đề tài từ các chuyên gia Hà Lan, Nhật Bản thông qua Dự án hỗ trợ kỹ thuật của trường TUDELF (Hà Lan), Viện Thủy lực Flander (Bỉ) và các cộng tác viên từ Đại học KHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Cơ học, Đại học Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh trong nghiên cứu tính toán sóng trong bão, dự báo biến động đường bờ và đặc biệt các công nghệ xây dựng đê biển chống sóng bảo vệ bãi biển Nhân đây, chúng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn về sự hợp tác khoa học của chuyên gia quốc tế và đồng nghiệp trong nước về các hỗ trợ kỹ thuật trong việc thực hiện Đề tài này

II Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá hiện trạng hệ thống đê biển, xây dựng cơ sở khoa học giải thích nguyên nhân về cơ chế xói lở bãi, phá hủy đê biển theo xu thế dài hạn và trong điều kiện bão lớn kết hợp triều cường cho khu vực ven biển Bắc Bộ

- Đề xuất được các giải pháp khoa học công nghệ xây dựng đê biển chống được bão cấp 12, triều cường

III Nội dung thực hiện đề tài

Chương I: Tổng quan các kết quả nghiên cứu bảo vệ đê kè biển đã có trước đây

trong dải ven biển Bắc Bộ

Chương II: Kết quả điều tra khảo sát bổ sung về địa hình, thuỷ hải văn bùn cát

và đánh giá hiện trạng, nguyên nhân xói lở bãi, phá hoại đê biển

Chương III: Quy luật diễn biến xói lở bãi, phá hoại đê biển khu vực ven biển

Bắc Bộ

Chương IV: Kết quả nghiên cứu mô phỏng trường động lực ven bờ tác động

vào quá trình sạt lở bãi, phá hoại đê biển và dự báo xu thế diễn biến khu vực ven biển nghiên cứu

Chương V: Kết quả nghiên cứu mô phỏng về cơ chế sạt lở bãi, phá hoại đê biển

và đánh giá lựa chọn các giải pháp xây dựng đê biển chống được tổ hợp sóng lớn, triều cường trên mô hình vật lý

Chương VI: Nghiên cứu đề xuất giải pháp khcn xây dựng để bảo vệ, ổn định hệ

thống đê biển trong điều kiện bão cấp 12 kết hợp triều cường và các tổ hợp bão, triều

khác

Chương VII: Nghiên cứu tiền khả thi biện pháp kỹ thuật chống xói lở bãi và bảo

vệ đê biển đoạn Hải Hậu - Giao Thuỷ, Nam Định

IV Cách tiếp cận

- Tiếp cận kế thừa các kinh nghiệm, các tài liệu và kết quả nghiên cứu đã có bao gồm: động địa hình bãi, các giải pháp xây dựng, chỉnh trị ổn định bờ, đê biển, các kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng để xây dựng đê, kè biển trong nước và thành tựu KHCN hiện đại trên thế giới có điều kiện tự nhiên tương tự vùng biển nghiên cứu

- Tiếp cận hệ thống và tổng hợp phân tích vấn đề ổn định bãi và đê kè biển dưới tác động của hệ thống tổng hợp nhiều yếu tố liên quan ràng buộc: địa hình, địa chất, chế độ thủy thạch động lực ven bờ khu vực và hoạt động của cộng đồng cư dân ven biển

V Phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp điều tra khảo sát bổ xung các yếu tố thủy thạch động lực ven biển khu vực nghiên cứu bằng phương pháp và thiết bị hiện đại trên quy mô cần thiết phục vụ xây dựng điều kiện biên và kiểm chứng các bài toán mô phỏng bằng mô hình toán và vật lý

- Nhiều kỹ thuật hiện đại sẽ được sử dụng trong khuôn khổ đề tài: sử dụng phương pháp mô phỏng trên mô hình vật lý (bể sóng, máng sóng), mô hình số trị: biến động bãi và đường bờ biển, phân tích tổ hợp xác suất xuất hiện triều và nước dâng…

- Sử dụng phương pháp phân tích viễn thám và GIS phân tích diễn biến quá trình biến động của bãi và bờ biển

- Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây trong lĩnh vực sóng ven

bờ

- Sử dụng phương pháp khảo sát bằng hệ thống máy đo sóng, địa hình thế hệ mới hiện đại nhằm đo đạc các tham số đặc trưng năng lượng sóng ứng với với các điều kiện gió khác nhau tại địa điểm lựa chọn phục vụ xây dựng điều kiện biên và kiểm chứng các bài toán mô phỏng bằng mô hình toán và vật lý

- Nhiều kỹ thuật hiện đại đã được sử dụng trong khuôn khổ đề tài: Sử dụng phương pháp mô phỏng trên mô hình vật lý, các mô hình tính sóng họ MIKE để mô phỏng tuơng tác giữa công trình và sóng

- Sử dụng tài liệu phân tích viễn thám & GIS phân tích diễn biến quá trình biến động của vùng cửa sông ven biển nghiên cứu

VI Kinh phí và tiến độ thực hiện đề tài

- Kinh phí thực hiện đề tài: 1975 triệu đồng từ nguồn vốn SNKH

- Thời gian thực hiện: từ 3/2006 đến 12/2008 (gia hạn đến 6/2009)

VII Thống kê danh mục sản phẩm của đề tài (tính đến tháng 6/2009)

Bảng A.1 Danh mục tài liệu

1 Báo cáo tổng kết đề tài 1

2 Báo cáo tóm tắt tổng kết đề tài 1

3 Báo cáo thống kê 1

4 Các chuyên đề, báo cáo khoa học 77

5 Báo cáo Tổng quan các kết quả nghiên cứu bảo vệ đê kè

biển đã có trước đây trong dải ven biển Bắc Bộ 1

6

Báo cáo kết quả điều tra khảo sát bổ sung về địa hình,

thuỷ hải văn bùn cát và đánh giá hiện trạng và nguyên

nhân xói lở bãi, phá hoại đê biển

01 Báo cáo và 02 Báo cáo kết quả đo đạc địa hình và thủy văn, bùn cát

7 Báo cáo nghiên cứu qui luật diễn biến xói lở bãi, phá

hoại đê biển khu vực ven biển Bắc Bộ 1

8

Báo cáo kết quả nghiên cứu mô phỏng trường động lực

ven bờ tác động vào quá trình sạt lở bãi, phá hoại đê

biển và dự báo xu thế diễn biến khu vực ven biển nghiên

cứu (Mô hình toán)

1

9

Báo cáo kết quả nghiên cứu mô phỏng về cơ chế sạt lở

bãi, phá hoại đê biển và đánh giá lựa chọn các giải pháp

xây dựng đê biển chống được tổ hợp sóng lớn, triều

cường (Mô hình vật lý)

1

10

Báo cáo nghiên cứu đề xuất giải pháp KHCN xây dựng

để bảo vệ, ổn định hệ thống đê biển trong điều kiện bão

cấp 12 kết hợp triều cường và các tổ hợp bão, triều khác

1

11

Báo cáo nghiên cứu khả thi biện pháp kỹ thuật chống

xói lở bãi và bảo vệ đê biển đoạn Hải Hậu - Giao Thuỷ -

Nam Định

1

Bảng A.2 Danh mục các chuyên đề khoa học

THỰC HIỆN NĂM 2006 Chuyên đề 1 Tổng quan các kết quả nghiên cứu cơ bản bảo vệ đê kè biển đã có trước đây trong dải ven biển Bắc Bộ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 2 Tổng quan các kết quả nghiên cứu thực tế bảo vệ đê kè biển đã có trước đây trong dải ven biển Bắc Bộ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 3 Lựa chọn các phương pháp nghiên cứu và tính toán Hoàn thành

Thứ tự Tên tài liệu Ghi chú

phù hợp bảo vệ đê kè biển đã có trước đây trong dải ven biển Bắc Bộ

theo đề cương

Chuyên đề 4 Nghiên cứu quy luật diễn biến bãi (phương pháp phân tích thống kê) khu vực ven biển Bắc Bộ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 5 Nghiên cứu quy luật phá hoại đê biển (phương pháp phân tích thống kê) khu vực ven biển Bắc Bộ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 6 Phân tích, đánh giá tác động của cơn bão số 7 năm

2005 với hệ thống đê biển vùng ven biển Bắc Bộ

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 7 Xác định các thông số động lực biển: Sóng Hoàn thành

theo đề cương Chuyên đề 8 Xác định các thông số động lực biển: Mực nước thuỷ

triều

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 9 Xác định các thông số động lực biển: Nước dâng Hoàn thành

theo đề cương Chuyên đề 10 Tổ hợp xác suất xuất hiện giữa các thông số động lực

biển

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 11 Đặc điểm chế độ thuỷ động lực ven bờ khu vực nghiên cứu theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 12 Cơ chế vận chuyển bùn cát ven bờ khu vực nghiên cứu theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 13 Hiện trạng và quy luật sạt lở bãi, phá hoại đê kè biển cho toàn tuyến nghiên cứu theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 14 Sơ bộ lý giải nguyên nhân gây sạt lở bãi, phá hoại đê kè biển cho toàn tuyến nghiên cứu theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 15 Tổng quan các mô hình tính dòng chảy năng lượng

ven bờ do sóng cho khu vực nghiên cứu

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 16 Tính toán mô hình dòng chảy năng lượng ven bờ do

sóng cho khu vực nghiên cứu

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 17 Mô phỏng trường sóng vùng ven biển Bắc Bộ và Nam

Định trong gió mùa

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 18 Mô phỏng trường sóng vùng ven biển Bắc Bộ và Nam

Định trong bão

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 19 Mô phỏng triều, nước dâng vùng ven biển Bắc Bộ

trong gió mùa

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 20 Mô phỏng triều, nước dâng vùng ven biển Bắc Bộ trong bão theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 21 Mô phỏng triều, nước dâng vùng ven biển Nam Định trong gió mùa theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 22 Mô phỏng triều, nước dâng vùng ven biển Nam Định trong bão theo đề cương Hoàn thành

THỰC HIỆN NĂM 2007 Chuyên đề 23 Tổng quan hiện trạng sạt lở bờ, đê biển vùng ven biển Đồng bằng Bắc Bộ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 24 Lập sơ đồ hiện trạng xói lở tại các trọng điểm sạt lở và các điểm trọng yếu tại Quảng Ninh - Hải Phòng theo đề cương Hoàn thành

Thứ tự Tên tài liệu Ghi chú

Chuyên đề 25 Lập sơ đồ hiện trạng xói lở tại các trọng điểm sạt lở và các điểm trọng yếu tại Thái Bình - Nam Định Hoàn thành

theo đề cương Chuyên đề 26

Xây dựng lưới tính và kiểm định mô hình tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 27

Chia lưới tính toán từ bản đồ địa hình cho mô hình tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 28

Xây dựng các files địa hình cho mô hình tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 29

Kiểm định mô hình so sánh với số liệu thực đo của mô hình tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 30

Tính toán nghiệm chứng mô hình tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 31

Dự báo biến động 3 năm: Tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 32

Dự báo biến động 5 năm: Tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 33

Dự báo biến động 10 năm: Tính toán dự báo biến động đường bờ ven biển Hải Hậu - Giao Thủy (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 34

Tính toán cho mô hình với trường hợp có công trình theo PA1: Hệ thống mỏ hàn ngang L=150m, cách nhau 450m (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 35

Tính toán cho mô hình với trường hợp có công trình theo PA2: Hệ thống mỏ hàn ngang chữ T với L=150m, cách nhau 100m (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 36

Tính toán cho mô hình với trường hợp có công trình theo PA3: gồm đê phá sóng và mỏ hàn xiên (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 37

Tính toán cho mô hình với trường hợp có công trình theo PA4: Hệ thống gồm 02 mỏ hàn dài (Mô hình GENESIS)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 38

Phân tích xác định điều kiện biên và hiệu chỉnh mô hình: Tính toán mô hình dự báo biến động mặt cắt bãi biển (sử dụng mô hình SBEACH)

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 39

Sử dụng mô hình sbeach Tính toán biến động mặt cắt bãi trong gió mùa và bão: trường hợp với điều kiện tự nhiên không có công trình

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 40 Sử dụng mô hình SBEACH Tính toán biến động mặt

cắt bãi trong gió mùa và bão với phương án công trình

Hoàn thành theo đề cương

Thứ tự Tên tài liệu Ghi chú

PA1: Hệ thống mỏ hàn ngang L=150m, cách nhau 450m

Chuyên đề 41

Sử dụng mô hình SBEACH Tính toán biến động mặt cắt bãi trong gió mùa và bão với phương án công trình PA2: Hệ thống mỏ hàn ngang chữ T với L=150m và cánh dài 100m

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 42

Sử dụng mô hình SBEACH Tính toán biến động mặt cắt bãi trong gió mùa và bão với phương án công trình PA3: gồm đê phá sóng và mỏ hàn xiên

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 43

Sử dụng mô hình SBEACH Tính toán biến động mặt cắt bãi trong gió mùa và bão với phương án công trình PA4: gồm hệ thống 02 mỏ hàn dài

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 44 Tính toán chọn tỷ lệ trên mô hình vật lý máng sóng: mặt bằng, tỷ lệ đứng, vân tốc, áp lực, chiều cao sóng theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 45 Kiểm định mô hình vật lý: Thí nghiệm nghiên cứu cơ chế phá hủy đê, kè biển dưới tác dụng của sóng tràn theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 46 Thí nghiệm mô hình sóng tràn đê với lưu lượng tràn

đỉnh đê cấp 1

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 47 Thí nghiệm mô hình sóng tràn đê với lưu lượng tràn

đỉnh đê cấp 2

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 48 Thí nghiệm mô hình sóng tràn đê với lưu lượng tràn

đỉnh đê cấp 3

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 49 Thí nghiệm xác định áp lực lên mái đê: trường hợp

sóng đơn

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 50 Thí nghiệm xác định áp lực lên mái đê: trường hợp

sóng phổ

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 51 Kiểm định mô hình vật lý: Thí nghiệm giảm sóng khi bãi có công trình tường ngầm phá sóng theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 52 Thí nghiệm mô hình giảm sóng với bãi có độ dốc địa hình bãi biển Hải Hậu năm 2006 theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 53 Thí nghiệm mô hình giảm sóng với bãi có độ dốc địa hình bãi biển Hải Hậu trước năm 1980 theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 54 Thí nghiệm mô hình giảm sóng khi có công trình tường ngầm phá sóng (trường hợp cao độ ∆ = 0,6H) theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 55 Thí nghiệm mô hình giảm sóng khi có công trình tường ngầm phá sóng (trường hợp cao độ ∆ = 0,7H) theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 56 Thí nghiệm mô hình giảm sóng khi có công trình tường ngầm phá sóng (trường hợp cao độ ∆ = 0,8H) theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 57 Kiểm định mô hình: Thí nghiệm ổn định với kết cấu

công trình đề xuất bảo vệ mái đê

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 58 Thí nghiệm mô hình ổn định với phương án PA1 công

trình đề xuất bảo vệ mái đê

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 59 Thí nghiệm mô hình ổn định với phương án PA2 công

trình đề xuất bảo vệ mái đê

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 60 Thí nghiệm mô hình ổn định với phương án PA3 công trình đề xuất bảo vệ mái đê theo đề cương Hoàn thành

Thứ tự Tên tài liệu Ghi chú

Chuyên đề 61 Phân tích cơ chế sạt lở bãi, phá hoại đê biển theo xu thế dài hạn cho vùng ven biển Bắc Bộ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 62

Phân tích cơ chế sạt lở bãi, phá hoại đê biển trong điều kiện bão lớn kết hợp triều cường cho vùng ven biển Bắc Bộ

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 63

Xác định nguyên nhân sạt lở bãi, phá hoại đê biển theo

xu thế dài hạn và trong điều kiện bão lớn kết hợp triều cường cho vùng ven biển Bắc Bộ

Hoàn thành theo đề cương THỰC HIỆN NĂM 2008

Chuyên đề 64 Các giải pháp phi công trình: dự báo, cảnh báo xói lở bờ biển theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 66

Định hướng và các giải pháp quy hoạch bảo vệ ổn định bãi, đê biển và các khu dân sinh kinh tế trọng điểm

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 67 Xác lập luận cứ khoa học, xây dựng giải pháp công trình bảo vệ theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 68

Đề xuất giải pháp KHCN làm giảm sóng vượt đỉnh đê, bảo vệ mặt và mái đê biển (sóng đơn, sóng phổ) ổn định và chống được phá hoại của sóng lớn, triều cường vượt đỉnh đê

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 69 Lựa chọn các giải pháp KHCN khả thi theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 70 Tổng quan các đăc trưng về điều kiện tự nhiên của khu vực công trình theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 71 Xác định, lý giải nguyên nhân xói lở bãi và phá hoại đê kè biển đoạn Hải Hậu - Giao Thuỷ (Nam Định) theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 72 Đoạn Giao Thủy: Từ cửa Ba Lạt đến cửa Hà Lạn theo đề cương Hoàn thành

Chuyên đề 73 Đoạn Hải Hậu: Từ cửa Hà Lạn đến cửa Ninh Cơ Hoàn thành

theo đề cương Chuyên đề 74

Dự báo, cảnh báo nguy cơ tai biến sạt lở trên cơ sở biến động bãi và đường bờ biển Giao Thủy - Hải Hậu (Nam Định) theo xu thế dài hạn

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 75

Các giải pháp phi công trình: Nghiên cứu thiết lập vành đai sạt lở làm chỉ giới cho quy hoạch khu dân cư ven biển trên các bản đồ, sơ đồ

Hoàn thành theo đề cương

Chuyên đề 76

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quy hoạch bảo vệ ổn định bãi, đê biển và các khu dân sinh kinh tế trong đoạn Hải Hậu - Giao Thủy, Nam Định

Hoàn thành theo đề cương Chuyên đề 77 Tập hợp phân tích đánh giá hiệu quả của giải pháp

KHCN tổng hợp đề xuất

Hoàn thành theo đề cương

Bảng A.3 Danh mục các sản phẩm KHCN

I

Kết quả dạng II, III: Tiêu chuẩn,

quy trình, phương pháp, sơ đồ,

số liệu, báo cáo,

1.1

Giới thiệu và phân tích lựa chọn

phương pháp dự báo diễn biến

đường bờ, biến động mặt cắt

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

1.3

Sơ đồ dự báo, cảnh báo sạt lở bờ

biển tại một số trọng điểm trong

đoạn bờ biển Hải Hậu- Giao thủy-

Nam Định

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

1.5 Tài liệu dự báo

- Tập tài liệu kết quả dự báo biến

động đường bờ (Theo xói lở cấu

trúc bờ bãi biển)

- Tài liệu dự báo, cảnh báo, vạch

chỉ giới an toàn cho cư dân ven

biển (Biện pháp phi công trình)

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề

cương

1

Báo cáo Tổng quan các kết quả

nghiên cứu bảo vệ đê kè biển đã có

trước đây trong dải ven biển Bắc

Bộ

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

2

Báo cáo kết quả điều tra khảo sát

bổ sung về địa hình, thuỷ hải văn

3

Báo cáo nghiên cứu qui luật diễn

biến xói lở bãi, phá hoại đê biển

khu vực ven biển Bắc Bộ

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

4 Báo cáo kết quả nghiên cứu mô phỏng trường động lực ven bờ tác

động vào quá trình sạt lở bãi, phá

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

TT Tên sản phẩm đăng ký Đăng ký Thực hiện Ghi chú

hoại đê biển và dự báo xu thế diễn

biến khu vực ven biển nghiên cứu

(Mô hình toán)

5

Báo cáo kết quả nghiên cứu mô

phỏng về cơ chế sạt lở bãi, phá hoại

đê biển và đánh giá lựa chọn các

giải pháp xây dựng đê biển chống

được tổ hợp sóng lớn, triều cường

(Mô hình vật lý)

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

6

Báo cáo nghiên cứu đề xuất giải

pháp KHCN xây dựng để bảo vệ,

ổn định hệ thống đê biển trong điều

kiện bão cấp 12 kết hợp triều

cường và các tổ hợp bão, triều khác

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

7

Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi

biện pháp kỹ thuật chống xói lở bãi

và bảo vệ đê biển đoạn Hải Hậu -

Giao Thuỷ, Nam Định

1 1

Hoàn chỉnh các nội dung theo đề cương

2- Kết quả nghiên cứu xác định

mức độ giảm sóng của công trình

giảm phá sóng bằng phương pháp

mô phỏng trên mô hình số

3- Dự tính mực nước thuỷ triều ven

Tạp chí Khoa học Công nghệ Thuỷ lợi, số 3/10-2006, trang 18-23

2.2 Tham gia hội nghị (có tham luận báo cáo khoa học) 02

Tham gia đầy đủ các hội nghị, hội thảo có liên quan đến vấn đề ổn định bãi, đê biển

PHẦN B: BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Chương I TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẢO VỆ ĐÊ KÈ BIỂN ĐÃ CÓ

TRƯỚC ĐÂY TRONG DẢI VEN BIỂN BẮC BỘ

Vấn đề xói lở bãi, phá hoại đê biển đã được nghiên cứu từ nhiều thập kỷ trước đây và hiện vẫn đang là vấn đề thời sự quan trọng được nhiều nước trên thế giới quan tâm đặc biệt là xói lở, phá hoại bờ, đê biển do sóng lớn trong bão, gió mùa kết hợp với triều cường nước dâng Những năm gần đây, các thành tựu lớn về xây dựng đê biển đã đạt được trên thế giới phải kể đến ở Hà Lan, Mỹ và gần chúng ta hơn tại Nhật Bản Tại một số nước trong khối EU các nhà khoa học đã tiến tới hợp tác trong nghiên cứu và xây dựng những công trình mang tính khu vực như: nghiên cứu sự phá hủy của kết cấu bảo vệ bờ biển dưới tác dụng của sóng tràn khu vực: ven biển Bắc (Bỉ, Hà Lan, Đức),

đê phá sóng tại Italia, Tây Ban Nha; nghiên cứu lựa chọn phương án kết cấu cho công trình bảo vệ bờ sử dụng các khối Haro, Tetrapot, kết cấu đá đổ, Một số kinh nghiệm

và thành tựu trong lĩnh vực trên của các nước phát triển đã được công bố và chuyển giao cho các nước đang phát triển thông qua nhiều hội nghị quốc tế như COPEDEC

Để đạt được các kết quả trên họ đã kết hợp nhuần nhuyễn giữa nghiên cứu mô phỏng trên một số mô hình số, mô hình vật lý hiện đại và những kết quả nghiên cứu thực địa Tuy nhiên, những kết quả trên cũng chỉ đạt ở mức độ bán kinh nghiệm và áp dụng cho một số vùng với những điều kiện tự nhiên cụ thể

Trong thời gian gần đây, hiện tượng xói lở bãi biển và phá hoại đê biển đang có

xu hướng gia tăng tại hầu khắp các vùng ven biển Bắc Bộ và cả nước Mặc dù đã được đầu tư xây mới đê kè biển theo dự án PAM ở những tuyến trọng điểm, nhưng quá trình xói lở suy thoái bờ biển vẫn diễn ra liên tục theo qui mô lớn, có nhiều đặc điểm phức tạp mới, có thể thấy rằng quá trình xói lở ở vùng ven biển Bắc Bộ vẫn đang trong giai đoạn phát triển mạnh tạo nhiều hiểm họa cho an toàn dân cư và ổn định xã hội khu vực ven biển quan trọng này

I.1 TỔNG QUAN KẾT QUẢ CỦA CÁC NGHIÊN CỨU CƠ BẢN VỀ BẢO VỆ

độ, qui mô phát triển kinh tế - xã hội dải ven biển đang tăng mạnh, cần được đảm bảo

phát triển bền vững Vì vậy bảo vệ bờ, đê biển và phòng chống xói trở thành một đòi hỏi cấp bách Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế khó khăn, các giải pháp phòng chống còn thụ động, thiên về giải quyết tình huống và còn thiếu những căn cứ khoa học đủ độ tin cậy Nghiên cứu phòng chống xói sạt bờ, phá hoại đê biển Bắc Bộ đã được một số

cơ quan như Viện Khoa học Thuỷ Lợi, Phân viện Hải Dương học tại Hải Phòng, Viện Địa lý, Viện Cơ học.v.v tiến hành nghiên cứu, nhưng chưa có điều kiện tiến hành chi tiết và có hệ thống Từ khi có các chương trình 48B, KT03, KHCN06 các công trình nghiên cứu hiện tượng xói lở cửa sông ven biển dần có quy mô cụ thể hơn, nhằm giải quyết một số vấn đề thực tiễn của một số ngành và địa phương, phạm vi bao gồm cả

hải đảo Gần đây, đã có nhiều kết quả nổi bật, đặc biệt là của đề tài KT - 03 - 14: "Hiện

trạng và nguyên nhân xói lở bờ biển Việt Nam Đề xuất các biện pháp KHKT bảo vệ

và khai thác vùng đất ven biển" thuộc chương trình nghiên cứư biển do Viện Khoa học

Thuỷ lợi chủ trì (1991-1995) và Dự án độc lập cấp nhà nước KHCN-5A “Nghiên cứu

dự báo, phòng chống sạt lở bờ sông, bờ biển (1999-2000)" do Phân viện Hải Dương

học tại Hải Phòng chủ trì

Công tác nghiên cứu bảo vệ đê kè biển và ổn định các công trình ven biển được triển khai đa dạng theo nhiều mục tiêu khác nhau Có thể điểm ra một số hướng nghiên cứu chính trong lĩnh vực này

I.1.1 Nghiên cứu sóng ven bờ và diễn biến bờ biển phục vụ bảo vệ bờ, đê kè biển giảm nhẹ thiên tai

Hiện nay, phổ biến hướng nghiên cứu vùng tập trung giải quyết các vấn đề:

- Nghiên cứu tính toán chế độ về trường sóng ven bờ phục vụ thiết kế công trình bảo vệ bãi và đê, kè biển

- Nghiên cứu kiểm soát sóng bằng công trình như: đê phá sóng cho phép dòng chảy đi qua, đê phá sóng ngầm

- Nghiên cứu tác động của sóng vỡ lên công trình

- Nghiên cứu tải trọng của sóng lên công trình

Những vấn đề trên có các nghiên cứu của các tác giả:

- PGS TS Quản Ngọc An, PGS.TS Trịnh Việt An, KS Nguyễn Khắc Nghĩa và các cộng sự thuộc Viện Khoa học Thuỷ lợi qua các đề tài:

- “Chống xói lở bờ biển Nam Hà” Chương trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước 06 - 05 (1981 -1985) tại Hải Phòng, Thái Bình, Nam Hà, Thanh Hoá [25], [26]

- “Hiện trạng và nguyên nhân bồi xói dải bờ biển Việt Nam Đề xuất các biện pháp khoa học kỹ thuật bảo vệ và khai thác vùng đất ven biển” mã số KT-03-14 tại các trọng điểm xói lở ven biển Bắc Bộ, Trung Bộ, Nam Bộ (1991-1995) [11]

- PGS Lê Ngọc Bích, GS TS Lương Phương Hậu với các công trình chống biển lấn bảo vệ bờ ở Cần Giờ (Thành phố Hồ Chí Minh), bờ Biển Nha Trang (Khánh Hoà), Ghềnh Hào (Cà Mau) [12]…

- GS TSKH Phạm Văn Ninh, TS Nguyễn Mạnh Hùng, PGS.TS Đỗ Ngọc Quỳnh và cộng sự tại Viện Cơ học trong đề tài cấp Nhà nước KHCN.06.10 “Tính toán

tham số động lực học biển phục vụ công trình ven bờ” (1996 -1999) và một số công trình tính toán vận chuyển bùn cát và biến đổi đường bờ gần đây của nhóm tác giả này [19], [20]

- PGS TS Đinh Văn Ưu, TS Nguyễn Thọ Sáo và cộng sự thuộc thuộc Đại học Quốc Gia Hà Nội: các nghiên cứu độc lập, đề tài trong chương trình nghiên cứu biển

và các dự án khả thi tại ven biển Hải Phòng, Nam Định, Quảng Bình, Đà Nẵng, Quảng Ngãi [16]…

- Nghiên cứu của Viện Khí tượng Thuỷ văn về quá trình bồi xói bằng mô hình 3 chiều

- GS.TS Nguyễn Hoa Thịnh, PGS TS Hoàng Xuân Lượng và các cộng sự thuộc Học viện Kỹ thuật Quân sự với một số đề tài nghiên cứu các giải pháp chống xói lở cho các đảo thuộc quần đảo Trường Sa [26]

- GS TS Nguyễn Văn Mạo, TS Phan Đức Tác và một số cộng sự thuộc trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội với một số công trình nghiên cứu bảo vệ chân mái đê biển [30]

- PGS TSKH Nguyễn Văn Cư và cộng sự trong các đề tài, dự án [15]:

+ Dự án chống xói lở đảo Cát Hải - Hải Phòng (1994)

+ Dự án Độc lập cấp Nhà nước KHCN - 5A (1999-2000): Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Trung Bộ

- TS Trần Đức Thạnh và các cộng sự thuộc Phân Viện Hải dương học Hải Phòng [17]

+ Dự án Độc lập cấp Nhà nước KHCN-5A (1999-2000): Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Bắc Bộ

I.1.2 Nghiên cứu sóng ven bờ và diễn biến bờ biển phục vụ quai đê lấn biển

Với mục tiêu khai hoang lấn biển nhằn khai thác nhằm khai thác nguồn lợi về nuôi trồng thuỷ, hải sản, phát triển nông nghiệp và du lịch sinh thái cần phải qui hoạch xây dựng đê quai lấn biển Việc qui hoạch khoanh vùng, quai đê cần phải dựa vào xu thế phát triển bãi biển vùng cửa sông, ven biển Những quyết định về qui hoạch quai

đê cần rất thận trọng xem xét đến tác động trực tiếp của sóng ven bờ và ảnh hưởng của dòng chảy ven do sóng sinh ra Một số đê quai dạng này đã bị phá vỡ do chưa tính hết tác động trực tiếp của sóng ven bờ Theo hướng trên có các nghiên cứu sau:

- Hội Cảng - Đường Thuỷ với dự án quai đê lấn biển Cồn Vành

- PGS TS Nguyễn Tuấn Anh, PGS TS Nguyễn Văn Thỉnh và cộng sự thuộc Viện Khoa học Thuỷ lợi với Dự án quai đê lấn biển Cồn Đen (Ninh Bình), Bắc Cửa Lục (Quảng Ninh)

- PGS TS Quản Ngọc An, PGS TS Trịnh Việt An với đề tài cấp Nhà nước

“Khai thác vùng đất bồi ven biển cửa sông” Chương trình NCKH 06A (1986 - 1990)

- GS TS Ngô Đình Tuấn - Trường Đại học Thuỷ lợi với các nghiên cứu diễn biến ven biển, cửa sông miền Trung và Qui hoạch đê biển toàn quốc (1990 - 2000)

- TS Hoàng Xuân Nhuận với các nghiên cứu sa bồi cảng Cửa Lò (Nghệ An), Thuận An (Thừa Thiên - Huế) [33]…

- PGS TS Nguyễn Hữu Đẩu và cộng sự thuộc Viện Kỹ thuật Giao Thông Vận tải đã có nghiên cứu về trường sóng ở một số của sóng ven biển phía bắc trong đề tài KHCN-10-07 [24]

- Công ty TEDI đã tiến hành nghiên cứu đo đạc thực địa xác định chế độ sóng phục vụ xây dựng, cải tạo luồng lạch các cảng như: Hải Phòng, Ninh Cơ, Cửa Lò, Vũng Áng, Dung Quất…

I.1.3 Các kết quả nghiên cứu về sóng ven bờ

I.1.3.1 Các nghiên cứu của nước ngoài

Trong nghiên cứu mô hình tính toán sóng gần đây của thế giới, để mô phỏng và tính toán truyền sóng ven bờ, rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện và một số mô hình tính sóng đã được ra đời, trong đó phải kể đến phương trình Mild Slope Equation

do Bekhoff (1972) phát triển được sử dụng rộng rãi trong tính toán nhiễu xạ, khúc xạ của các sóng đơn ổn định Năm 1985, với một số phép chuyển đổi xuất phát từ Mild Slope Equation, Trung tâm Kỹ thuật Nờ biển Quân đội Mỹ (CERC) đã đưa ra mô hình tính sóng ổn định RCPWAVE của nhóm tác giả A Eberslole Trên cơ sở này đã xây dựng mô hình ACES dùng để tính toán tổng hợp: dự báo, khúc xạ truyền sóng và các môđun tính vận chuyển bùn cát, đây cũng là mô hình được ứng dụng khá rộng rãi ở Việt Nam Tiếp theo, cũng ở Trung tâm kỹ thuật bờ biển quân đội Mỹ (CERC) hiện có tới 14 mô hình tính toán sóng dựa trên các đặc tính khác nhau Trong số trên 3 mô

hình có khả năng khai thác từ CERC là: RCPWAVE, REFDIF, STWAVE

Ngoài ra, còn phải kể đến các mô hình sau:

- Mô hình HINDWAVE và tính truyền sóng vùng nước nông, cảng: OUTRAY và

PORTRAY do Viện Thuỷ lực Wallingford (Anh) xây dựng

- Mô hình Mike-21: do Viện Thuỷ lực Đan Mạch xây dựng, mô hình này là một

hệ thống phần mềm đa năng, ngoài tính sóng còn bao gồm tính dòng chảy, sa bồi và nước dâng

- Mô hình Phatos: dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn của Kostensen (1986)

tính sóng phản xạ, sóng nước nông, sóng vỡ Mô hình Ctedoz của Berkhoff dùng để tính sóng khúc xạ và nhiễu xạ

I.1.3.2 Các nghiên cứu trong nước

Do những nhu cầu bức thiết trong công tác phòng chống xói lở và ổn định kè niển ở nước ta việc nghiên cứu áp dụng mô hình toán đã phát triển mạnh trong 2 thập

kỷ gần đây Các công trình tiêu biểu trong lĩnh vực này phải kể đến là:

- Mô hình toán về trường sóng và chuyển động bùn cát trên các cửa sông Nam Triệu, Phan Thiết, Soài Rạp và các vùng ven biển Thuận An, Hoà Duân (Huế) do GS

TS Lương Phương Hậu cùng các đồng nghiệp khoa Công trình Cảng - Đường Thuỷ trường Đại học Xây dựng Hà Nội thực hiện -1992 [13], [14]

- Mô hình động lực học tương tác giữa sóng biển và công trình trọng lực của các tác giả Đỗ Văn Đệ, Đinh Quang Cường trường Đại học Xây dựng

- Mô hình toán về trường sóng, dòng chảy có tính đến ảnh hưởng của các đê chắn sóng ở cảng Cửa Lò - Nghệ An của TS Hoàng Xuân Nhuận (Viện Cơ học)

- Các mô hình số trị về trường khúc xạ sóng và chuyển động bùn cát thuộc đề tài

"Nguyên nhân và giải pháp phòng chống sa bồi luồng tàu vùng Cảng Hải Phòng" do PGS.TS KH Nguyễn Văn Cư chủ trì

- Mô hình toán về trường phân bố sóng ven bờ và vận chuyển bùn cát do PGS

TS Đinh Văn Ưu, TS Nguyễn Thọ Sáo thực hiện trong khuôn khổ đề tài KT-03-14 (1991-1995)

- Mô hình tính toán các tham số sóng, dòng chảy sóng và biến động đường bờ phục vụ thiết kế xây dựng công trình biển thuộc đề tài cấp nhà nước KHCN.06.10 (1996-2000) và Dự án do nhóm GS TSKH Phạm Văn Ninh và TS Nguyễn Mạnh Hùng (Viện Cơ học) chủ trì

- Nghiên cứu của Viện Khí tượng Thuỷ văn về qui trình bồi xói bằng mô hình 3 chiều

- Mô hình toán mô phỏng các đặc trưng thuỷ thạch động lực vùng cửa Định An của tập thể tác giả Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh (1994)

- Mô hình toán về trường sóng và dòng chảy ở một số cửa sông thuộc khu vực phía bắc thuộc đề tài KHCN-10-07 do TS Nguyễn Hữu Đẩu Viện Khoa học công nghệ GTVT chủ trì

I.1.4 Các kết quả nghiên cứu về ổn định bờ và đáy biển

Theo mục tiêu về phương pháp mô hình hoá có thể chia làm 2 nhóm mô hình:

- Mô hình biến đổi đường bờ Loại mô hình này được áp dụng cho nhiều vấn đề thực tiễn, thời gian tính toán ít, nhưng không sử dụng được để dự báo biến đổi đáy

- Mô hình biến đổi đáy Loại này thường là mô hình 3D phạm vi ứng dụng rộng hơn nhưng thời gian tính đòi hỏi nhiều hơn Theo những chuyên gia trong lĩnh vực này kết quả của nó cần được kiểm chứng và nên thận trọng khi tiến hành dự báo dài hạn

Về qui mô hiện tượng, tuỳ theo mức độ dự báo có thể chia làm 2 loại:

- Mô hình dự báo ngắn hạn: Là mô hình vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy theo

các bước thời gian ngắn (như: 1 đợt sóng lớn do bão hoặc gió mùa mạnh theo chu kỳ triều, tháng) và không gian nhỏ (từ hàng trăm mét tới vài cây số)

- Mô hình dự báo dài hạn: mô hình đường bờ (One-line model) được áp dụng

trong tính toán biến đổi đường bờ cho các khu vực bờ biển kích thước từ 1 đến 10 km

và thời gian xảy ra các quá trình bồi xói khoảng cỡ 1 ÷ 10 năm Mô hình đường bờ được sử dụng để tính toán biến đổi đường bờ dưới tác dụng của dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ Quá trình biến đổi đường bờ sẽ xảy ra khi xuất hiện gradient dòng vận chuyển bùn cát theo trục dọc bờ Nếu gradient

dx

ds

> 0 thì dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ sẽ tăng theo hướng dọc bờ và gây ra hiện tượng xói lở, ngược lại sẽ gây ra hiện

tượng bồi dọc bờ Độ chính xác, cơ sở để thực hiện các mô hình trên phần lớn phụ thuộc vào độ chính xác của việc tính toán phân bố trường sóng ven bờ thông qua các

- Mô hình UNIBEST do viện Delf Hydraulic (Hà Lan) đưa ra năm 1990

- Mô hình LIPACK do Viện Thuỷ lực Đan Mạch công bố năm 1991

- SAND 94 Do Viện Thuỷ công Gdanck - Ba Lan công bố năm 1994

- NPM (Nearshone Profile Model) Viện Thuỷ lực Wallingford (Anh) đưa ra năm

1993

- WANTAN 3 Trường Tổng hợp Liverpool (1988 - 1990)

I.1.4.2 Các mô hình vận chuyển bùn cát vuông góc với đường bờ và các đặc trưng sóng

Về cơ bản các mô hình được phân chia thành 3 loại:

- Thứ nhất: Cho rằng tất cả dòng chất rắn là tổng của 2 suất vận chuyển (lơ lửng

vỡ, trong vùng sóng vỡ…) Có thể kể ra ở đây một số mô hình tiêu biểu:

+ Mô hình của Wantanabe Dibajnia (1980)

+ Mô hình Kuo Chen (1998)

+ Mô hình Steetzel có tính đến vận chuyển bùn cát do bão và nước dâng, dòng vận chuyển bùn cát được sinh ra nhờ sóng vỡ mạnh trên bãi có mái rất dốc

+ Mô hình SBeach do Larson & Kraus (1989): mô hình được xây dựng cho sóng đều, giả thiết rằng chất rắn phụ thuộc chủ yếu vào sóng vỡ và một phương trình không thể mô phỏng được quá trình xảy ra trên toàn bộ mặt cắt bãi mà bãi phải được chia thành 4 vùng với các phương trình mô phỏng hiện tượng vận chuyển bùn cát dưới tác động của các sóng khác nhau

Ngoài ra, hai thập kỷ gần đây trên thế giới đã phát triển một số mô hình biến động bùn cát 3-D, tựa 3-D:

- Thuộc loại 3-D có mô hình của Wang và Adeff (1986), VanRijin và Mijer (1988)

- Thuộc loại 2 DV có các mô hình của Celik và Rodi (1985)

I.2 TỔNG QUAN KẾT QUẢ CỦA CÁC NGHIÊN CỨU THỰC TẾ VỀ BẢO VỆ

I.2.1 Đê biển và các tuyến đê dự phòng

Đê biển có chức năng kiểm soát giới hạn thâm nhập của sóng vào bờ và có tác dụng ngăn mặn, bảo vệ vùng đất ven biển Các thành tựu lớn về xây dựng đê biển đã đạt được trên thế giới phải kể đến ở Hà Lan và gần chúng ta hơn tại Nhật Bản và Trung Quốc Ở nước ta đê biển đã có lịch sử xây dựng hàng trăm năm từ thời nhà Lý

và đến nay đã hình thành tuyến đê dọc bờ biển với chiều dài trên 2700km trong đó 1400km trực tiếp với biển bảo vệ 0,63 triệu ha đất canh tác và trên 4 triệu nhân khẩu Tuy nhiên, nhìn chung chất lượng đê còn rất thấp, chủ yếu được xây dựng theo kinh nghiệm bằng đất đắp Do chất lượng đê còn yếu cả về kết cấu và cao độ nên chúng chưa thể chống được sóng bão trên cấp 9 với tổ hợp triều cường Do vậy tại một số vùng, nhất là ven biển đồng bằng Bắc Bộ phải xây dựng các tuyến đê dự phòng, khoảng cách giữa tuyến đê chính và dự phòng chủ yếu vẫn dựa trên kinh nghiệm và khả năng đất sẵn có Do hạn chế về vốn đầu tư cũng như cấp bách xây dựng, nhiều đoạn đê biển vẫn tiếp tục bị phá hoại và kém ổn định Do vậy, hiện nay nhu cầu xây dựng cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch, bố trí xây dựng các tuyến đê biển cho các vùng, miền khác nhau là cần thiết

I.2.2 Gia cố bờ biển

Trong vài thập kỷ qua, trong nghiên cứu gia cố bảo vệ bờ, mái đê biển ở nước ta

đã áp dụng nhiều hình thức kết cấu, tập trung chủ yếu với các loại: Đá lát khan, đá xây chít mạch, bê tông bản lớn đúc sẵn trong thời kỳ 1970 ÷ 1990 tại Hải Phòng, Nam Định, Từ 1990 ÷1995 Viện Khoa học Thuỷ lợi đã triển khai ứng dụng lát khối bê

tông đúc sẵn tại Hải Hậu - Nam Định Tiếp theo, thời kỳ 1993 ÷2000 đã phát triển loại mái bê tông đúc sẵn hình nêm hai chiều và ba chiều lắp ghép thành mảng do TS Phan Đức Tác sáng chế

Hình thức kết cấu chân kè đê biển bao gồm nhiều loại như: đá xếp, rọ đá, đá đổ,

đá xây, và gần đây là ống buy Vấn đề cần tập trung nghiên cứu là việc lựa chọn kích thước và kết cấu chân kè nhằm chống lại hiện tượng xói lở chân kè và phần tiếp giáp chân kè và mái Trong thiết kế xây dựng ở nước ta hiện nay cấu tạo chân kè và kích thước cơ bản của chúng hầu như là giống nhau không có sự sự phân biệt giữa các vùng

có xu thế xói hoặc bồi dẫn đến nhiều nơi kích thước chưa đủ yêu cầu, có nơi kích thước thừa gây nhiều lãng phí

I.2.3 Các kết quả nghiên cứu về giảm sóng do rừng ngập mặn (RNM)

Hệ sinh thái rừng ngập mặn đặc trưng ở vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới có ý nghĩa hết sức quan trọng không chỉ đối với đời sống người dân trong vùng mà có những giá trị to lớn trong việc bảo tồn cũng như giữ gìn môi trường và tài nguyên sinh vật

RNM còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ vùng cửa sông ven biển chống xói lở, điều hòa khí hậu làm giảm ô nhiễm môi trường và góp phầm làm mở rộng thềm lục địa

Theo hướng những vấn đề môi trường ven biển nổi bật ở Việt Nam và phương hướng giải quyết, bước đầu đánh giá tác dụng của vành đai rừng ngập mặn làm suy giảm sóng trong điều kiện bình thường cũng như trong các cơn bão qua các công trình sau:

- Vai trò chắn sóng bảo vệ bờ biển của rừng ngập mặn ở đồng bằng Bắc Bộ, Việt

Nam (Nhóm: Yoshihiro Mazda, Michimasa Magi, Motohiko Kogo, Phan Nguyên

Hồng)

- Sự giảm sóng trong rừng ngập mặn có loài bần ưu thế (Nhóm: Yoshihiro

Mazda, Michimasa Magi, Yoshichika Ikeda, Tadayyuki Kurokawa, Tetsumi Asano)

- Vai trò của rừng ngập mặn trong việc bảo vệ các vùng ven biển (Nhóm: Phan

Nguyên Hồng, Vũ Thục Hiền, Lê Xuân Tuấn, Nguyễn Hữu Thọ, Vũ Đoàn Thái)

- Nghiên cứu khả năng chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong bão qua một số kiểu cấu

trúc rừng ngập mặn tròng ven biển Hải Phòng (Vũ Đoàn Thái)

Một số nhà khoa học nước ngoài đã đóng góp những bài viết về vai trò RNM làm giảm nhẹ tác hại của sóng lớn năm 2004 Các cơ sở khoa học và thực tiễn về tác dụng quan trọng của RNM trong việc bảo vệ các vùng cửa sông, ven biển khi triều cường và khi có bão cùng những kinh nghiệm quý giá về việc bảo vệ RNM ở các nước trong

khu vực do nhóm các nhà khoa học Nhật chủ trì: Yoshiro Mazda, Faizal Parish, Finn

Danielsen, Fumihiko Imamura

Theo hướng về những giải pháp phục hồi, bảo về và phát triển các hệ sinh thái rừng ngập mặn và rạn san hô, có bài đề xuất khá cụ thể về các hành động chiến lược quản lý RNM đến 2015:

- Những vấn đề môi trường ven biển nổi bật ở Việt Nam và định hướng bảo vệ

(Trần Đức Thạnh)

- Đất ngập nước ven biển đồng bằng sông Hồng: Tiềm năng, thách thức và các

giải pháp cho phát triển bền vững (Vũ Trung Tạng)

- Quy hoạch môi trường thành phố Hải Phòng: Định hướng bảo tồn, phát triển tài

nguyên sinh vật vùng ngập mặn ven biển (Lê Trình, Ngô Thanh Tâm, Nguyễn Hữu Cử)

- Kế hoạch hành động về bảo vệ và phát triển rừng ngập mặn Việt Nam đến 2015

(Phan Nguyên Hồng, Đỗ Đình Sâm, Vũ Tấn Phương)

- Một số kết quả nghiên cứu các giải pháp kinh tế kỹ thuật nhằm khôi phục và

phát triển rừng ngập mặn ở Việt Nam (Ngô Đình Quế)

Một số kết quả nghiên cứu về hệ sinh thái rừng ngập mặn liên quan đến chế độ thủy triều, đặc tính của đất, biến đọng về động vật đáy, kết quả ứng dụng viễn thám và

hệ thống thông tin địa lý nghiên cứu tai biến ven bờ, các kỹ thuật, trồng, chăm sóc các loài cây ngập mặn, biện pháp quản lý, xây dựng quy hoạch tổng thể quản lý một số vùng, địa phương ven biển

- Ứng dụng viễn thám và hệ thống thông tin địa lý nghiên cứu tai biến môi

trường vùng bờ tây vịnh Bắc Bộ (Trần Đình Lân)

- Đặc điểm hình thành các loại sóng lớn ven bờ Việt Nam và tác động của rừng

ngập mặn làm giảm nhẹ thiên tai (Bùi Xuân Thông)

Nghiên cứu về vai trò của rừng ngập mặn trọng việc bảo vệ các vùng ven biển ở

nước ta trong những năm gần đây phải kể đến nhóm tác giả: Phan Nguyên Hồng, Vũ

Thục Hiền, Lê Xuân Tuấn, Nguyễn Hữu Thọ, Vũ Đoàn Thái,… do GS TSKH Phan Nguyên Hồng cùng Trung tâm nghiên cứu hệ sinh thái Rừng ngập mặn của ông đóng vai trò rất lớn [39, 40]

Theo các kết quả nghiên cứu của nhóm công tác trên thì hiện nay trong công tác xây dựng và bảo vệ biển ở nước ta mới chú ý đê bê tông hóa hoặc cứng hóa mái đê và

kè mà chưa quan tâm đến việc trồng và bảo vệ các RNM là bức tường xanh bảo vệ có hiệu quả các vùng biển, làm giảm thiểu các tác hại của bão, lụt Nếu những vùng ven biển trên vẫn giữ được RNM và mái đê có thảm cỏ che phủ như thời kỳ trước chiến tranh trong thập kỷ 60 của thế kỷ 20 thì tình hình thiệt hại có thể không lớn như thời gian vừa qua Ở một số địa phương RNM bị phá để trồng lúa, cói đặc biệt là phá rừng

để nuôi tôm Phần lớn những thiệt hại to lớn do bão và sóng làm vỡ hoặc sạt lở đê xảy

ra ở nhưng nơi bị xói lở thường xuyên như vùng ven biển huyện Hải Hậu - Nam Định (không trồng được RNM) hoặc những nơi có thể trồng RNM nhưng do chính quyền

địa phương cho đấu thầu đất có RNM để nuôi tôm nay chưa thu hồi được (Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Tĩnh Gia - Thanh Hóa,…) hoặc một số người vì lợi ích riêng đã phá RNM làm đầm (các xã ở huyện Cát Hải, xã Tràng Cát - quận Hải An - Hải Phòng, huyện Kim Sơn - Ninh Bình) Theo kết quả điều tra tại một số địa phương như xã Bàng La -

Đồ Sơn xã Đại Hợp - Kiến Thụy xã Giao Lạc - Giao Thủy - Nam Định và các xã ven biển Tiền Hải - Thái Bình sau cơn bão số 7 (2005), hầu hết người được hỏi đều cho rằng nếu không có các dải RNM thì đê không thể tồn tại như hiện nay Phần lớn ở những đoạn bờ bị xói này (Hải Hậu) do không có RNM hoặc các dải RNM đã bị phá

để chuyển đổi sang các mục tiêu kinh tế khác

I.2.3.1 Kết quả nghiên cứu khả năng chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong bão qua một

số kiểu cấu trúc rừng ngập mặn trồng ven biển Hải Phòng

Tác giả Vũ Đoàn Thái đã công bố một số kết quả ban đầu nghiên cứu khả năng

chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong bão qua một số kiểu cấu trúc rừng ngập mặn trồng ven

biển Hải Phòng với phương pháp: Nghiên cứu cấu trúc rừng dựa trên phương pháp

Braun - Blanquet (1932) Trong đó tất cả các ô tiêu chuẩn được thực hiện dọc theo mặt cắt vuông góc với đê biển

Đo đường kính thân cây trang trên cổ bạnh gốc, vì bạnh gốc là phần phát triển trụ mầm, có nhiều lỗ vỏ và vết nứt có tác dụng tiếp nhận không khí được xem như là rễ hô hấp của cây Đo chiều cao cây bần từ mặt đất đến ngọn cây Đo đường kính thân cây bần ở độ cao 1,3m cách mặt đất Xác định độ che phủ của cây bằng cách đo hai đường kính tán lá lớn nhất và nhỏ nhất Từ đường kính tán lá tính được tỷ lệ che phủ của tán

lá (L=S/G trong đó: S là đất được che phủ đơn vị tính là m2; G là diện tích nền đất)

Đã tiến hành đo đạc sóng và tính toán hệ số suy giảm độ cao sóng trong bão với các cơn bão sau:

- Cơn bão số 2 (ngày 31/7/2005) đổ bộ trực tiếp vào vùng ven biển Hải Phòng

trong khoảng thời gian từ 8h đến 13h

- Cơn bão số 6 (18/9/2005) đổ bộ vào vùng ven biển Hải Phòng khi triều cường

(2,8-2,9m), hướng gió hầu như không thay đổi, chủ yếu là hướng đông Thời gian bão kéo dài, từ 14h đến 19h Độ cao sóng ngoài khơi lớn nhất là 3,4m, mực nước cao nhất

là 4,0m lúc 16h55 phút (tại Hòn Dáu)

- Cơn bão số 7 (27 và 28/9/2005) đổ bộ vào vùng ven biển Hải Phòng trong

khoảng thời gian từ 9h đến 14h, hướng gió chủ yếu là đông - đông nam Độ cao sóng ngoài khơi lớn nhất là 3,6m, mực nước cao nhất là 4,18m lúc 13h (tại trạm KTTV Hòn Dáu)

Sau đó đã tính các hệ số suy giảm độ cao sóng (Mazda và cs 1997);

S

L S

H

H H

Dựa vào kết quả nghiên cứu trên có thể rút ra:

- RNM có tác dụng làm giảm đáng kể độ cao sóng trong bão Trong cơn bão số 7 (28/9/2005), đối với rừng trang có độ rộng 650m ở Bàng La, rừng bần 8-9 tuổi có độ rộng 920m và 650m, độ cao sóng sau rừng giảm từ 77-88%

- Mức độ giảm độ cao sóng trong bão khi qua rừng vào bờ phụ thuộc vào kiểu cấu trúc - loại RNM và hướng sóng truyền Đối với rừng trang hệ số suy giảm sóng cao hơn so với rừng bần (rừng trang giảm từ 80-88%, rừng bần giảm từ 77-81%)

- RNM có vai trò rất lớn làm giảm thiểu đáng kể tác động phá hủy bờ biển do sóng bão

I.2.3.2 Kết quả nghiên cứu vai trò chắn sóng bão vệ bờ biển của rừng ngập mặn ven biển Thái Bình

Nhóm tác giả: Yoshihiro Mazda, Michimasa Magi, Motohiko Kogo, Phan

Nguyên Hồng đã tiến hành nghiên cứu các quá trình tự nhiên của loài rừng viền ở khu

vực ven biển hai xã Thụy Hải và Thụy Trường thuộc huyện Thái Thụy tỉnh Thái Bình Thời gian nghiên cứu 17 - 21 tháng 11 năm 1994 Trong báo cáo của nhóm này đã miêu tả các đặc điểm của độ cao mực nước và dòng nước ở các khu vực nghiên cứu,

và minh họa quá trình giảm sóng khi đi qua rừng trang (Kandelia obovata) trồng ở khu

vự ven biển xã Thuỵ Hải.Kết quả cho phép rút ra môtj số nhận xét sau:

- Rừng trang trồng ở khu vực ven biển xã Thụy Hải có tác động đáng kể trong việc giảm tác động của sóng lừng có chu kỳ sóng từ 5 - 8 giây và do đó đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển

- Dải RNM 6 tuổi với chiều rộng 1,5km có thể giảm độ cao sóng từ 1m ở ngoài khơi còn 0,05m khi vào tới bờ

- Do mật độ cây ngập mặn phân bố đều trong toàn bộ độ sâu vùng nước nên hiệu quả giảm sóng hầu như không đổi cho dù độ sâu mực nước có tăng lên

- Cần tiến hành nhiều nghiên cứu hơn nữa để định lượng sự phụ thuộc của hiệu quả giảm sóng vào độ sâu mực nước, chu kỳ sóng, độ cao sóng, loài ngập mặn và khoảng cách giữa các cây ngập mặn

I.2.3.3 Kết quả nghiên cứu sự giảm sóng trong rừng ngập mặn có loài bần ưu thế

Để tích lũy những kiến thức định lượng về tập tính tự nhiên của rừng ngập mặn đối với sóng biển, báo cáo này sẽ phân tích định lượng những đặc điểm giảm sóng của

loài bần chua (Sonneratia caseolaris) dựa trên quan sát thực địa của nhóm chuyên gia Nhật Bản: Yoshihiro Mazda, Michimasa Magi, Yoshichika Ikeda, Tadayuki Kurokawa

Khu vùc nghiªn cøu

Vinh Quang

Bảng 1.1 Đặc điểm thảm cây bần chua ở bờ xã Vĩnh Quang

Giá trị trung bình Sai số chuẩn Mật độ thảm thực vật ngập mặn 0,08 cây/m2 -

Bán kính ngang ngực (WT) 11,7 cm 4,6 cm Chiều cao cành đầu tiên trên mặt đất (HFB) 82,0 cm 17,6 cm

Mật độ rễ hô hấp 131 rễ/m2 -

Bán kính rễ hô hấp ở mặt đất (WR) 7,3 mm 4,9 mm

Chiều cao rễ hô hấp (HR) 13,8 cm 10,8 cm

Ghi chú: các giá trị WT, HFB, WR, HR được thể hiện trên hình 1.2

WR

Hình 1.2 Cấu trúc thẳng đứng của bần chua (Sonneratia caseolaris):

(a) Mặt cắt ngang của cây và rễ hô hấp của bần (b) Mặt cắt ngang phóng đại của rễ hô hấp

Những đặc điểm giảm sóng phụ thuộc vào cấu trúc thẳng đứng của thảm thực vật

ngập mặn nơi mà bần chua (Sonneratia caseolaris) chiếm ưu thế có những đặc trưng

sau:

- Hệ số suy giảm của sóng biển ở vùng này thay đổi lớn theo giai đoạn triều do

cấu trúc thẳng đứng điển hình của cây bần, đặc điểm này ngược với tác động do ma sát

đáy

- Ở vùng nước nông, vì rễ hô hấp của bần thon dần hướng lên trên, tác động của

lực kéo của những rễ này đối với việc giảm sóng nhiều khi mực nước tăng, do vậy hệ

số suy giảm sóng giảm đáng kể

- Khi mực nước đạt đến độ cao của tán lá và cành rậm rạp của những cây ngập

mặn này thì hệ số suy giảm phụ thuộc lớn vào chiều cao sóng Thực tế này cho thấy lá

cây, thảm cây ngập mặn rậm rạp có tác động lớn đến sự phân tán/giảm năng lượng

sóng, đặc biệt trong các cơn bão

- Có thể nhận thấy sự giảm sóng phụ thuộc vào loài cây ngập mặn, điều kiện

thảm thực vật, độ sâu mực nước và điều kiện sóng xuất hiện