Giáo trình Công trình bảo vệ bờ (Tập 1) - Đại học Thuỷ lợi

PGS TS THIÊU QUANG TUÂN GIÁO TRÌNH CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TẬP I NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Mã số 1071 2016/CXB1PH/01 18/BKHN Bian môc tran xuẽt bĩn phÈm cha Th viõn Quèc gia Viõt Nam Thiôu Quang TuÊn[.]

PGS TS THIÊU QUANG TUÂN

GIÁO TRÌNH CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ

TẬP I

NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI

Mã số: 1071 - 2016/CXB1PH/01 - 18/BKHN

Bian môc tran xuẽt bĩn phÈm cha Th- viõn Quèc gia Viõt

Nam

Thiôu Quang TuÊn

Gi ỏ o trxnh c«ng trxnh bSIo vồ bê / B.S.: Thiòu Quang TuÊn - H : Bỏch khoa Hụ Néi - 27 cm

LỜI MỞ ĐÀU

Bên cạnh các yếu tố tác động tự nhiên thì vùng ven biến đang chịu một sự gia tăng

áp lực ngày một lớn từ các hoạt động phát triển kinh tế, xã hội và văn hóa của con người

Sự xung đột lọi ích của các bên liên quan trong các hoạt động khai thác vùng ven biển cùng với các yêu cầu về bảo vệ môi trường, giảm thiểu các tác động bất lợi đến vùng bờ biển luôn làm cho vấn đề thiết kế các công trình bảo vệ bờ biển ngày càng trở nên có nhiều thách thức Điều này đòi hỏi sự thấu hiểu về các quá trình vật lý chi phối, những nguyên nhân gây ra tác động và các vấn đề lý luận thiết kế của kỹ sư, quan trọng hon là việc áp dụng các công thức tính toán được trình bày trong các sổ tay và sách hướng dẫn thiết kế Hay nói cách khác là người thiết kế cần có sự thấu hiêu về bản chất của vấn đề trước khi có thể đưa ra hay lựa chọn được một giải pháp bảo vệ bờ phù họp Đây cũng chính là ý tưởng xuyên suốt của giáo trình này.

Tập bài giảng “Cồng trình bảo vệ bờ” được biên soạn năm 2002 trong khuôn khổ dự án: “Nâng cao năng lực đào tạo ngành kỹ thuật bờ biến” dựa trên cơ sở cuốn giáo trình

“Introduction to bed, bank and shore protection” của Trường Đại học Công nghệ Delft -

Hà Lan Tuy nhiên, trong quá trình giảng dạy chúng tôi nhận thấy tập bài giảng còn tồn tại nhiều khiếm khuyết, đặc biệt là nội dung còn chưa đủ rộng và sâu đế phù hợp với mục tiêu đào tạo và chuấn đầu ra là một kỹ sư thiết kế ngành Kỹ thuật công trình biển trong điều kiện nước ta hiện nay.

Sau 10 năm giảng dạy cùng với việc tích lũy thêm các kiến thức thực tế của đất nước, các ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo, các nhà nghiên cứu và sinh viên, chúng tôi

đã biên soạn lại giáo trình này theo định hướng nội dung bao quát rộng hơn các vấn đề thực tiễn bảo vệ bờ biển ở nước ta nhưng cũng chuyên sâu hơn về các vấn đề thiết kế, nhờ vậy đem lại một sự phù hợp hơn về yêu cầu đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật công trình biển ở Trường Đại học Thủy Lợi.

Giáo trình được xây dựng dựa trên đề cương đã được cập nhật và phê duyệt cùa môn học công trình bảo vệ bờ Toàn bộ giáo trình cho môn học bao gồm hai tập Tập 1 sẽ chủ yếu đề cập đến các vấn đề về tải trọng tác động, các quá trình tương tác giữa tải trọng (sóng, dòng chảy) với công trình và vấn đề lý luận tông quan cho việc lựa chọn giải pháp làm cơ sở cho việc thiết kế các công trình bảo vệ bờ Tập II có nội dung về việc giải quyết các vấn đề bảo vệ bờ biển thông qua các tính toán thiết kế các giải pháp bảo vệ bờ cụ thể (công trình cứng và mềm hay phi công trình) Các giải pháp bảo vệ bờ điên hình được đề cập đến trong Tập II của giáo trình sẽ là công trình đế biến và kè mái nghiêng, đê phá sóng (đá đổ mái nghiêng, tường đứng, hỗn hợp, đê ngầm), mỏ hàn, nuôi bãi nhân tạo, bảo vệ đụn cát, Các khía cạnh lý luận thiết kế (nhằm đảm bảo chức năng và khả năng chịu tải

3

của công trình) cùng với các khuyến cáo tác động và phạm vi ứng dụng của nó cũng sẽ được chú trọng tới cho mỗi một dạng giải pháp.

Cuốn giáo trình Công trình bảo vệ bờ Tập I bao gồm năm chương và hai phụ lục

ngắn Sự cần thiết và các vấn đề bảo vệ bờ biển ở nước ta, tổng quan và sự lựa chọn các giải pháp bảo vệ bờ cùng với một số vấn đề thực tiễn cần phải giải quyết trong thiết kế được đề cập đến ở Chương 1 Các vấn đề về sóng và dòng chảy được xem xét dưới góc độ tải trọng tính toán thiết kế đối với công trình bảo vệ bờ được lần lượt trình bày ở Chương 2

và Chương 3 Chương 4 có nội dung về vấn đề sóng leo và sóng tràn qua công trình, có kết quả từ quá trình tương tác sóng với công trình, đây là một yếu tố tác động quan trọng cần phải được xem xét trong hầu hết các thiết kế công trình bảo vệ bờ biến ngày nay vấn đề dòng chảy trong môi trường rỗng và thiết kế tầng lọc của công trình bảo vệ bờ sử dụng các hạt vật liệu cấp phối hoặc vải địa kỹ thuật được giới thiệu ở Chương 5.

Giáo trình được sử dụng chính thức trong giảng dạy cho sinh viên khoa kỹ thuật biến

và công trình thủy lợi Ngoài ra giáo trình cũng là tài liệu tham khảo tốt cho nghiên cứu và đào tạo sau đại học ngành kỹ thuật xây dựng công trình biến cũng như cho các đối tượng chung về ngành cồng trình ven bờ.

PGS TS Thiều Quang Tuấn là chủ biên và trực tiếp soạn thảo các nội dung của cuốn giáo trình này Trong đó các Chương 1, 2, 4 được viết mới hoàn toàn Sườn nội dung của Chương 3 và Chương 5 tuy vẫn dựa theo tập bài giảng cũ nhưng đã được viết lại gần như toàn bộ và có cập nhật thêm những kiến thức mới.

Với tinh thần cầu thị, mong muốn có những tài liệu tốt cho đào tạo và tham khảo, chúng tôi mong nhận được thêm các ý kiến đóng góp của bạn đọc đế giáo trình được hoàn chỉnh hơn trong lần tái bản sau.

Tác giả biến soạn

PGS TS Thiều Quang Tuấn

4

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 9

1.1 Phân loại và đặc điểm của các kiểu bờ biển 9

1.1.1 Bờ biển kín hoặc nửa kín ở vùng vịnh, đầm phá 9

1.1.2 Bờ biến hở hay trực diện với biến 10

1.1.3 Bờ biến bùn vùng cửa sông 12

1.1.4 Bờ biển cồn cát 14

1.2 Các tác động tự nhiên gây mất ổn định bò’ biển và công trình bảo vệ bờ 16

1.2.1 Bão và áp thấp nhiệt đới 17

1.2.2 Gió mùa, sóng và dòng ven sóng theo mùa 19

1.3 Sự cần thiết của bảo vệ bò’ biển 21

1.4 Vấn đề thiết kế đối với công trình bảo vệ bờ 25

1.4.1 Điều kiện làm việc 25

1.4.2 Cơ chế phá hỏng 25

1.4.3 Chu trình thiết kế 27

1.4.4 Thu thập các dữ liệu cần thiết cho thiết kế 29

1.5 Lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ 32

1.5.1 Các vấn đề thực tiễn của kỹ thuật xây dựng công trình bảo vệ bờ 32

1.5.2 Vấn đề xâm thực bờ biến 34

1.5.3 Vấn đề bồi lắng 40

1.5.4 Vấn đề sóng 41

1.5.5 Chiến lược và giải pháp bảo vệ bờ 42

Chương 2 SÓNG GIÓ VÀ CÁC THAM SỐ THIẾT KÉ 46

2.1 Mờ đầu 46

2.2 Lý thuyết sóng tuyến tính 47

2.3 Xác định các đặc trưng ngắn hạn của sóng ngẫu nhiên 58

2.3.1 Các đặc trưng thống kê 58

2.3.2 Phân bố ngắn hạn cùa sóng 61

2.3.3 Phô sóng và các đặc trưng phô của sóng 64

5

2.3.4 Phổ sóng đa hướng 69

2.3.5 Dạng phổ sóng 71

2.4 Mô hình hóa quá trình suy giảm năng lượng sóng và phân bố sóng ngang bờ 74

2.5 Tính chất thống kê dài hạn của sóng 79

Chương 3 ỐN ĐỊNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG CHẢY 83

3.1 Mở đầu 83

3.2 Dòng chảy đều trên đáy nằm ngang 83

3.2.1 Các phương trình cơ bản 83

3.2.2 Ngưỡng chuyến động của vật liệư 88

3.2.3 Kích thước viên đá 92

3.2.4 Anh hưởng của độ sâu nước 93

3.2.5 Vấn đề áp dụng thực tiễn 94

3.3 Lòng dẫn có độ dốc 96

3.4 Dòng chảy không đều 98

3.4.1 Dòng chảy tăng tốc 99

3.4.2 Dòng chảy giảm tốc 102

3.4.3 Các trường hợp áp dụng thực tế 107

3.5 Vật liệu có kết dính 109

3.5.1 Rọ đá 109

3.5.2 Đất sét 110

3.5.3 Khối cấu kiện lát 110

3.5.4 Thảm bảo vệ 111

3.6 Tóm tắt chương 111

Chương 4 SÓNG LEO VÃ SÓNG TRÀN 113

4.1 Giới thiệu chung 113

4.2 Các khái niệm cơ bản 114

4.2.1 Sóng tràn và lưu lượng sóng tràn trung bình 114

4.2.2 Lưu lượng sóng tràn cho phép 115

4.2.3 Các tham số chi phối sóng leo, sóng tràn 118

4.3 Sóng leo qua đê mái nghiêng 121

6

4.4 Lưu lượng sóng tràn trung bình 125

4.4.1 Sóng tràn qua đê mái dốc 127

4.4.2 Sóng tràn qua đê vách đứng (tường đứng) 133

4.4.3 Sóng tràn qua đê phá sóng đá đố mái nghiêng 136

4.4.4 Các tham số chiết giảm sóng leo, sóng tràn qua đê mái nghiêng 140

4.5 Các đặc trưng sóng tràn theo con sóng 154

4.5.1 Lượng tràn trên con sóng 154

4.5.2 Dòng chảy sóng tràn trên đỉnh đê 156

Chương 5 TÀNG LỌC 157

5.1 Khái quát 157

5.1.1 Tầng lọc chống rửa trôi, xói mòn 157

5.1.2 Tầng lọc thoát nước thấm 158

5.2 Tầng lọc cốt liệu 159

5.2.1 Giới thiệu 159

5.2.2 Tầng lọc kiểu kín 160

5.2.3 Tầng lọc kiểu hở 163

5.3 Vải địa kỹ thuật 170

5.3.1 Giới thiệu 170

5.3.2 Yêu cầu giữ vật liệu của tầng lọc vải địa kỹ thuật 171

5.3.3 Tính thấm nước 172

5.3.4 Ồn định chống trượt phang 174

Phụ lục 176

Phụ lục A 176

Phụ lục B 179

Tài liệu tham khảo 194

7

8

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 PHÀNLOẠI VÀ ĐẠCĐIÉMCÚA CÁC KIÉU BỞ BIÉN

Nước ta có dưỡng bờ biên trải dải hơn 3600 km tú Mỏng Cái đến Hả Tiên với nhiều đoạn bờ biên có dặc diem diều kiện tự nhiên VC dĩa hình, đĩa mạo câu tạo địa chàt, hình thái, yếu tồ thúy hái văn rất đa dạng vả phức tạp Có nhiều cách phán loại bớ biến, tuy nhiên ở đây nếu xem xét dưới góc độ các đặc tính vã điêu kiện có liên quan đẽn nhiệm vụ bao vệ bờ bicn, chúng ta có thê phân loại bò bicn nước ta thành nhũng kicu bở bicn cùng với những dặc điẻm cùa chúng như sau:

1.1.1 Bỡbiềnkinhoặcnừa kín ờ vùngvịnh, đằm phá

• f'ớn chuyên hùn cát ngang hờ

Đây lã dạng bở biên năm ứ vị tri tương đối khuất, không trực diện với biền do được

sự che chan cua các đao hoặc cồn cát tự nhiên nằm ớ phía ngoài, cấu lạo địa chắt bài biên cũng có thê rất da dạng nhu bùn cát sói, dá hoặc hon họp Điên hình là các vùng bò biên

ở phía Đỏng Bắc từ Mỏng Cái đên Hai Phông được sự bao bọc cua nhiêu đào lớn nhó chạy dài song song với bờ tạo nên nhiều vịnh kin như các vịnh Hả Cối Dầm Hà, Bái Tứ Long và Hạ Long 0 khu vực miên Trung và Nam Trung Bộ có các doạn bờ biên thuộc phá Tam Giang Thửa Thiên Huế đầm Thị Nại Binh Dịnh (xem Hình l I)

Bờ biên trong vũng vịnh, đâm phá có đặc điém chung là tương đòi êm à ít chịu lác dộng cùa sóng lớn và hâu như không bị xói lờ 0 nhiêu nơi vinh có dỏ sâu nước lớn do vậy có nhiều tiềm năng thuận lợi cho việc xây dựng các cáng nước sâu Ncu vịnh có sông

đồ ra thi dạng hờ biẻn này còn có thế chịu thêm các lác động thủy động lực và bùn cát tử các con sòng

ỉ

Hình 1.1 Kiểu bớ biến nửa kin trong Đắm Thị Nại-Bình Định.

1.1.2 Bờbiền hờ hay trựcdiệnvới biền

Bờ bicn hờ hay côn gọi là trực diện với bicn là dạng bờ biên phô biên nhát n'i Bác lới Nam Bờ biên loại nãy có thề là dạng bở biên cát hoặc đã gỏc Một sô đoạn bở biên cát dicn hĩnh là Bãi Cháy - Quáng Ninh, Dó Sơn - Hai Phòng Sâm Sơn - Thanh Hoá, Thiên Cầm - Hà Tỉnh Mỹ Khê - Đà Nâng, Hội An - Quàng Nam, Nha Trang - Khánh Hòa (xem Hình 1.2), Chế độ sóng và kích cờ hạt cải là nhừng yếu tố có tính ánh hường chi phối đen dặc diêm hình thái cùa một bò biên cát Các bờ biên cát ờ ntrớc ta thường có độ dóc thoái vừa (Bâng 1.1), bài rộng, sóng không lớn do vây cùng là các bài tàm lự nhiên có vai trò quan trọng trong việc thúc đây các hoạt động phái triển kinh tẽ cùa các đja phương ven bicn Tuy nhiên, do không dược chc chân nên các bờ bicn cát thường chiu các tác dộng xàm thực trực tiếp lữ phía biên do sóng trong băo hoặc các đợi gió mùa Bở hiên cảt ờ nhiêu nơi hiện van là diêm nóng ve XÓI lơ VỚI tốc dộ bicn lan trung binh mỏi năm từ vài đen hàng chục mél

10

Hình 1.2 Bãi biển Nha Trang - Khánh Hòa.

Bảng 1.1 Độ dốc bãi trung bình của một số vùng bờ biển cát trực diện với biển

Bãi biên Độ dốc (-) Bãi biến Độ dốc (-)

Quảng Ninh - Hải Phòng 1/300 4-1/250 Phú Yên - Ninh Thuận 1/100 4- 1/75 Nam Định - Thanh Hóa 1/150 + 1/100 Bình Thuận - Bà Rịa VT 1/100

Nghệ An - Quảng Ngãi 1/100

Một dạng hình thái đặc biệt của đoạn bờ biển cát cũng khá phổ biến ở nước ta đó là dạng bờ biến kẹp giữa hai mũi đá nhô ra biển Đoạn bờ trong trường hợp này có hình lõm cong và do đó đôi khi còn gọi là dạng bờ biển túi (Hình 1.3) Lượng bùn cát trên đoạn bờ biến dạng này hầu như không bị mat đi do bị kẹt giữa hai mũi đá Đoạn bờ biến túi có tính

on định dài hạn và mang tính động khi có nguồn cát bố sung (từ sông) hoặc là tĩnh trong trường họp ngược lại.

Bên cạnh bờ biến cát, dạng bờ biến hở ở nhiều noi còn là các sườn đá gốc như ở Móng Cái, đèo Hải Vân (xem Hình 1.4), Son Trà, Dung Quất, Cam Ranh, Quy Nhơn Đặc điếm của bờ biển đá gốc là bờ vách tuy dốc nhưng on định, độ sâu nước lớn ngay sát chân vách đá.

11

Hình 1.3 Dạng bờ biển túi bị kẹp giữa hai mũi đá (Phù Mỹ - Bình Định).

Hình 1.4 Bờ biển hở đá gốc ở chân đèo Hải Vân.

1.1.3 Bờ biển bùn vùng cửa sông

Bờ biển bùn vùng cửa sông cũng là dạng phố biến ở nước ta, nhiều nhất là ở hai đầu vùng bờ biến đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ ơ vùng đồng bằng Bắc Bộ tù’ Hải Phòng đến Thanh Hóa có nhiều cửa sông đổ ra biển như Nam Triệu, Lạch Tray, Văn úc (Hải Phòng), Diêm Điền, Trà Lý (Thái Bình), Ba Lạt, Lạch Giang (Nam Định), Cửa Đáy (Ninh Bình), Sông Mã (Thanh Hóa) Ớ vùng đồng bằng Nam Bộ từ Tiền Giang đến Rạch Giá thì bờ biến bị chia cắt bởi các cửa sông thuộc hệ thống sông Cửu Long khi đồ ra biến Dòng phù

sa của các con sông đổ ra cửa biển trong nhiều thế kỷ đã kiến tạo nên các dải bờ biển đất bùn bằng phẳng (độ dốc phổ biến từ 1/500 đến 1/1000) và rộng lớn với độ sâu nước nhỏ 12

Dạng bờ biên nãy thưởng cũng lã nơi có điêu kiện thích hợp cho sự sinh trưởng cùa nhiêu loài cây ngập mặn bán địa, qua thời gian đâ phát triẽn thành rừng với quân thê động thực vặt phong phú như Giao Thúy, Bình Minh Bạc Liêu Mũi Cà Mau Ngoài các giá tri VC môi trường sinh thái, rừng ngập mặn còn cỏ tãc dụng phòng hộ là tâm lá chân xanh tự nhiên báo vệ bờ một cách bên vũng khoi các tác động bât lợi từ phía biên (vi dụ xem Hình 1.5).

Hình 1.5 Rừng ngập mận bai biển bùn đang bị suy thoái cửa sông ờ Bạc Liôu.

Hình 1.6 Cóng trình cứng như đẽ biến nằm quá xa vè phía biến

củng là một trong những tác nhân gảy tốn hại rừng (Bạc Liêu).

Do dược thường xuyên bô sung một lượng phù sa lớn từ các con sòng nên dạng bờ biên bún vùng cửa sòng hầu hết đểu có diễn thề bồi khã mạnh, sóng tác động trực tiếp vào

bờ cùng rất nhó do tác dụng che chắn của rừng Tuy vậy gần dãy rừng ngập mặn ứ một sổ

I3

địa phương nước ta đang đứng trước nguy co bl suy thoái trảm trọng do cãc tãc động bắt lợi tữ nhiên nhiên và phản lớn là do các hoạt động khai thác cua con người Mọi tác động gây ra sư mất cân bãng tự nhiên vè dộng lực bũn cát hạt mịn (bũn phũ sa) cua cãc bãi triều

ơ các quy mô không gian và thời gian khác nhau đều có kha nâng làm mât khá nâng tư tái sinh tv nhiên cùa cày ngập mặn dán đà sc dản đen suy thoái rừng Một vi dụ đicn hình VC tác động cùa con người có thế dần đến suy thoái rừng đó là việc xây dựng các công (rình cứng lấn quâ xa vẻ phía biến, thậm chi lả xung quanh vị trí mép nưõc ửng với mực nước triều thắp (bỡ bao hồ nuôi tòm công trinh đê diều ) đà cán trờ sự 13 vảo của dõng chây thúy triều đem theo bún phá vờ đi sự cân bủng của quá trinh động lực trao đỏi bùn giừa sóng và triều trẽn các bãi cây ngập mặn (Hình 1.6)

1.1.4 Bờbiển cồn cát

Bờ bicn dạng côn cát ờ nước ta có tông chicu dài vào khoang 850 km tập trung chu yêu ờ các tinh duyên hái miên Tnmg lừ Quàng Binh đèn Binh Thuận Các dái côn cát ven biến có cao độ đinh dao động từ vài mét cho dến hàng chục mét và be rộng từ vài chục mét (ở cừa sòng) cho đen vãi cây số đang đóng vai trò như là một hệ thống đè biến, báo vệ

bỡ tự nhiên (1 lình 1.7) Không nhừng vậy đây cỏn lã noi tập trung nhiêu dãn cư vã các hoạt động kinh tẽ xà hội quan trọng Ưởc tinh có tới 10% dãn cư ven biên trong khu vực cõ con cát đang sinh song hoặc có các hoạt động dân sinh kinh te liên quan den con cát Các hoạt dộng dân sinh kinh tê như làm dường giao thòng (dường ven biên xuyên qua dái còn cát), khu du lịch, nuôi trông thuy san lâm nghiệp (trỏng cây chăn cát khai thác go) và dặc biệt là khai thác cát quặng titan dang ít nhiêu đe dọa đen sư ôn định và chức nâng báo vệ lự nhiên của các dãi con cát

Hình 1.7 Quần thể còn cát và cư dân ven biến ở Binh Sơn - Quãng Ngãi.

I4

Nhùng yếu tố tự nhiên cô tác động đến hình thãi cùa cãc bơ biền cồn cãt là cãc quả trình vặn chuyên bùn cát do sóng (dưới nước) và gió (trẽn bò) Tác động xói lơ dưới nước

do sông và nước dâng den cồn cãt chu yêu xáy ra trong diêu kiện bão hoặc gió mùa Tuy nhiên, trong nhiêu trường hợp, dãy là một quá trinh dao động tư nhiên theo mùa không đáng lo ngại cùa các côn cát ven bicn Sau mùa bão, vói côn cát khóc mạnh có bãi cao phía biên đú rộng thi mặt cắt ngang cồn có khá năng tự phục hồi nhanh chóng một cách tự nhiên bởi các quá trinh ngang bờ như chuyên cát trò lại bờ do sõng vả vun cát trơ lại mật cat do gió Tuy vậy ở một so nơi như Ọuáng Binh, Thửa Thiên Huê Binh Định cỏn cảt đang trái qua các quá trinh suy thoái mạnh mê mất dằn khã nâng tụ phục hỏi Nghiêm trọng nhất là sự suy thoái khỏ phục hồi có hậu qua tir sự mât cân bằng về quỳ bùn cãt trong khu vực dã dan tơi các quá trinh xói lơ làm mất dàn bãi tnrớc tức là cat mắt nguồn câp cát cho quá trình tự tái tạo cua côn

Các quá trinh cát bay, cát nhảy, cát chày hay là quá trình vận chuyên bùn cát do gió

là nguyên nhân gây ra hiện tượng “cồn cát di động" Dây là tác động có the làm suy thoái cồn cát như hạ thấp chiều cao con dịch chuyên vị tri mặt cat gây ra sự xâm lân cát vào khu vực dãn cư vã đãt canh tãc VC phía đất liền Việc gây trông các đai cây chân cát vã gìn giừ thám thục vật lự nhiên trên cồn cát đóng một vai trò quan trọng trong việc giừ ồn định, chòng sụ suy thoái cồn cãi dươi tác dộng cua gió

(b) Cồn cát/doi cát ở cưa sông, đảm phá

Hình 1.8 Phân loại bờ biền cổn cát ven biển theo mục đích quy hoạch bào vệ.

Dùng cho mục đích quan lý quy hoạch bao vệ bơ biên dạng còn cát ven biên còn có thê được tiẽp lục chia thành ba loại như minh họa trẽn Hình I.8 Dạng thử nhài là dạng bì» cao nối vơi đất liền (Hĩnh I Sa), là loại bờ biền có cồn cát vơi cao trình vừa phái nhưng rất rộng, hầu như không cỏ đinh và chuyển tiếp rò ràng giữa cồn cát viri đất liền Nguy cư ngập lụt vơi vùng báo vệ phía sau cồn cảt hau như không có Do thuận lọi vê điêu kiện địa

15

hỉnh nên trẽn đinh cùa dạng cồn cát nảy thưởng tổn tại nhiều các hoạt động dãn sinh kinh

tẽ Sự mát ôn đinh cùa loại cỏn cát này chi đc dọa trực tiếp đen các cơ sở hạ tâng và dãn cư phía trẽn cỏn Dạng thứ hai là dụng bờ biên cỏn cát ờ cua sòng, vịnh và dàm phá ven bicn (Hình l.8b) Côn cát dạng này có cao trình dinh khá thâp có tính biên dộng lởn nêu năm ó gần vị tri cùa sông Cồn có thê giúp báo vệ vùng đầm vịnh và cua sõng phía sau khôi bị tác dộng trong bào nhưng mặt khác có thề làm càn trờ việc thoát lù từ phía sông và vịnh ra phía biên Cuối cũng là dạng bờ biên có con cảt đóng vai trò là công trình phòng lù chinh (Hình l.8c) Dạng con cát này đóng vai trô nhu lã một tuyến đẽ biên tụ nhiên báo vệ vùng đắt phía sau khói bị ngập lụt đâc biệt là trong trưởng hợp vùng đất phía sau có cao trinh thấp hơn cao trinh mực nước biền trong điều kiện bào (kct hợp giừa triều và nước dăng) Dây là dạng bở biên cỏn cát cỏ vai trò quan trọng nhưng lại chịu sự tác dộng nhiêu nhãt tữ phía biên, do vậy cân dược sự ưu tiên trong quán lý và đâu tu báo vệ

1.2 CÁC TÁC ĐỌNG Tự NHIÊN GÀY MÂT ON ĐỊNH BỜ BIÉN VÀCÕNG TRÌNH BÀO VỆ BỞ

Vùng bờ biên vã củc cõng trinh bào vệ bỡ thưởng xuyên chịu các tác dộng bât lợi và

cỏ thê dần tới bị hư hỏng hoặc phá húy Xét vè nguồn gốc phát sinh, chủng có thê được chia thành hai nhóm chính lã lãc động cùa tự nhiên và tãc động đến từ cãc hoạt động san xuất và khai thác cùa con người Tác động cùa tự nhiên là trục tiêp thông qua các quá trinh vật lý cùa nó, trong khi dó tác dộng cua con người là gián tiẽp thông qua tự nhiên làm gia tâng các tác dộng bât lợi

Sự can thiệp thô bạo cùa con người vào môi trường tự nhiên là hậu quá cua sự tàng trương kinh tế nóng trong nhùng thập kỳ gần đây đà ít nhiêu phá vờ trạng thái cán hằng cùa tự nhiên đà được thiết lập lừ tnrõc, kéo theo nhùng ánh hướng nghiêm trọng đỏi với sụ

ồn định cùa bở biến ở cãc quy mò khác nhau Việc xây dựng đập ngủn sông lãm hồ chứa ớ thượng nguồn hay khai thác tài nguyên sa khoáng và cát sói vùng ven bờ và cưa sõng đà làm suy giam dáng ké lượng bùn cát cung câp cho các dòng chay ven bờ gãy nên xói lơ bờ biên với mức độ ngày càng gia tâng

Bén cạnh các giá trị sinh thái mói trường, rừng ngập mặn còn đỏng vai trò phòng hộ cho bờ biên thông qua việc chãn sóng, giảm dòng ven và gây bôi vơi chức nãng tương tụ, các tham thực vật và đai cày trên các cồn cát ven biền giúp giừ ôn định cồn cát, chống sự bồi lấp cùa cảl vào lãng mạc và đong ruộng Việc chặt phá rửng ngập mận vã thám thục vật trên cỏn cát vi các lý do dãn sinh, kinh tẽ khác nhau đà giãn tiếp làm gia túng các tãc động ticu cực đen vũng bở biên như hiên tương xói lo bờ biển trầm trọng ờ các tinh Nam

Bộ vã suy thoái con cát ớ các tinh duyên hái miên Trung

Những anh hương bât lợi cua tư nhiên đỏi với vùng bở bicn vã công trinh ven bờ chu yêu thõng qua các tác dộng trực tiẽp cùa gió, mưa, mực nước, sõng và dòng chay dược sinh ra trong các diêu kiện trạng thái biên khác nhau như trong bão hoặc áp tháp nhiệt đới

và gió mùa

16

1.2.1 Bão và áp thấp nhiệt đới

Biên Đỏng nước ta là một trong những trung tâm bâo cua Thái Binh Dương, năm trên trục di chuyên chinh cua các cơn bão nhiệt đới hoạt động ớ nửa bán câu bãc (Hình

l 9) Các cơn bão nhiệt đới hay dược gọi là các xoáy thuận nhiệt dới có sức gió lừ cap X trớ lén (từ 17.2 mi's) với bán kinh rộng hàng tràm km Thời gian bão di chuycn qua biên Đông thường kéo dài khoáng lừ 2 đến 3 ngày nhưng thời đoạn thời tiết xấu nhất với sóng lớn và nước dâng cao ờ một khu vực ven bở ít khi vượt quả 6 giở Có trên 30% so cơn bào hĩnh thành vã hoạt động ờ vũng Tây bầc Thái Binh Dương sè đi vào khu vực bién Đông Theo

số liệu thống kê trong hai thập ký gằn dãy có khoáng xo cơn bào vã 26 con áp thấp nhiệt đớt xuất hiện trong khu vục biển Dông và có anh hưởng trục tiếp đen nước ta Hàng năm vào khoáng từ tháng 5 dén tháng 12, dai bờ biên nước ta phai hứng chịu khoáng 5 cơn bão

và áp thâp, chu yêu dô bí) vào cãc tinh phía Bãc và vùng duycn hái miên Trung (LỄ Vãn Tháo và Bùi Thị Bích 2000)

Hinh 1.9 Bờ biến nirỡc ta nẳm trẽn trục di chuyển chính của các cơ bão nhiệt đới

ỡ Bác bán cầu (nguồn: IBTrACS - Cơ sờ dư liệu đường đi cùa cãc cơn băo toàn cẩu).

Sóng trong bão ngoải khơi bờ biên nước ta có chiêu cao và độ dòc khá lớn Chiêu cao sõng lớn nhât thường gặp ơ ngoài khơi Trung Bộ do khu vực này có dộ sâu nước tương đôi lớn và đà gió ít bị hạn che hơn so với các khu vực khác cùa bờ biên nước ta Sóng nước sâu vói chu kỳ lặp 50 nàm đà quan sát được ở Đà Nang cô chiêu cao trên 10 m Tuy nhiên, địa hĩnh vùng ven bi» lại khá thoái, nước không sâu nên chiều cao sóng khu vực ven bỡ thường không cao (sóng bị vỡ một phân do độ sâu hạn chê) Tại độ vị tri sâu nước 10 m trớ vào chiêu cao sóng bào gằn bờ phô biến chi còn lại tir 4.0 - 5.0 m Sóng lớn trong bào và

17

ảp thấp có the gãy ra xói cắp tinh bờ vã bâi biến, tác động trục tiếp đến sự an toàn cúa các

cơ sớ hạ tầng ven biển và gày mất ổn định các công trình bão vệ bờ như đè biển và kè đè chằn sóng, đụn cát, (xem Hình 1.10)

ía) Hư hại đé và kè biến (Hậu Lộc 2005) (b) Xỗi lơ đun cát (Hòa Duân, 2003)

Hình 1.10 Tãc động của sóng và nước dàng trong bão đối vời công ưinh bào vệ bờ.

Đi kẽm với sóng lởn bào vã áp thãp cùng đồng thời gãy ra nước dâng cao dọc theo

bờ biên Dơ đặc diem điều kiện dịa hĩnh ven bờ và tính chất hoạt động của bào mã phân bố chiêu cao nước dâng dục theo bờ biên nước ta rất khác nhau Nước dâng trong bão lớn nhát với chiêu cao trên 3.0 m đà ghi nhận dược trong các năm 1971 và 1989 ờ ven bò vũng biên Nghệ An Hà Tỉnh, noi cỏ địa hĩnh đường bở có dạng lòm sâu (xem Lé Văn Tháo và Bùi Thị Bích, 2000) Nước dâng neu xuất hiện vào đúng thì») diem dinh cùa thin kỳ triều cưỡng

sê gây ra mực nước biền cao nhât, là nguy cơ gây ra thám họa lù lụt đòi với các vùng dán

cư ven biên, đe doa dên sự an toàn cùa cãc công trinh dê diêu và bao vệ bở

Hoãn lưu cua bào và ãp thắp cũng có the gãy mưa lõn trẽn diện rộng, lũ xuất hiện trên các con sòng vả tập trung nhanh ra cứa biên, cá biệt lả ừ những nơi cỏ dái bỡ biên hẹp địa hình cõ độ dóc lớn ra phía bicn Tương tác giữa lũ sông và nước dâng cỏ the gãy ra ngập lụt nặng ne vừng ven biền trong hoặc sau bão nhất là khi mực nước phía biên vẫn đang trong thói kỷ triều cường hoặc chịu ảnh hướng cùa nước dâng (gió bào gió múa) Phẩn lớn các dịa phương vùng ven biến nước ta đều chịu ãnh hướng của nước dâng trong bão các tinh vùng duycn hái mien Tning và Bãc Bộ còn chiu them anh hướng cùa lũ từ sông (Hình l ll)

IS

EDNuớc dâng

ÍDl.ù sông

Lù sõng vã nước dâng

Hinh 1.11 Vùng ven biến nước ta chịu ành hường của bão vã nước dâng.

1.2.2 Giỏmùa,sóngvã dóng ven sóng theo múa

Việt Nam lã nước có khi hậu nhiột đới gió múa Khu vục ven bở chịu sự chi phôi mạnh mẽ nhát cùa giỏ hoạt động theo mủa mạnh nhốt là gió mùa Đông Bãc vào mùa dông chiếm tới 40% thời gian trong năm vã gió mùa Tây Nam vào mùa he yếu hơn cùng với thôi gian ít hơn Nhìn chung gió mùa có xu thế mạnh dần tir Nam ra Bắc Gió mùa Dông Bắc

cỏ ánh hưởng den tat cả cãc vũng biên nước ta trong khi đó gió mùa Tây Nam chi có ánh hương den miền Nam vã mien Trung Gió múa mạnh cấp 8 trở len cô thế gây ra chiều cao nước dâng trên 40 em ơ một sổ vũng ven bở nước ta

Che độ sóng giỏ trong điều kiện thường ờ cãc vùng biên nước ta tuân theo mùa giỏ Mùa dóng chu yèu là sóng hướng Đóng Bãc, tùy theo diet! kiện dĩa hình ven bò ờ từng nơi

mà sóng tới cõ thè là Đông hoặc Bác Mũa hè chú yêu là sóng Tày Nam có anh hương chu yêu đén các vùng biên Tày Nam Bộ Sóng trong gió múa ờ nước sâu cỏ chiêu cao phô biên khoáng 2 + 4 m riêng ờ miền Trung sóng có thẻ lèn cao lởi trên 6 m chu kỹ dao động trong khoáng từ 5 đên 8 giây, sỏng trong gió mùa Tây Nam thường cỏ chu kỳ dãi hon so

19

với trong gió mùa Đỏng Bấc ơ khu vực biên miền Trung cỏn chịu thêm tác động cùa sóng lừng theo hướng Đóng Đòng Đông Bảc Đảy là loại sóng dài với chu kỳ 10 + 14 s và chiêu cao chi khoang 2* 3 m hình thành bơi các cơn bào hoạt đỏng ờ Thãi Bình Dương và truyền tởi khu vực Biền Dòng sau bão Sóng lừng cỏ thê gãy bât lợi cho tâu bẽ cỏ tai trọng lớn khi neo dậu trong bè cáng.

Hình 1.12 Bờ biển bị xâm lấn dười tác động xói lờ của dóng ven

tại Hàl Hậu - Nam Định (1995- 2001).

Dựa trẽn các bâng số liệu cũa NOAA về sóng giô tnũa nhiều nảin quan hệ chiêu cao

vã chu kỷ sóng sau đây đà được xác lập cho sóng nước sâu theo hai hưởng giỏ mũa chinh cho vũng bicn mien Trung và Bảc Bộ như sau:

- Sóng gió mùa Dỏng Bãc:

Tp = 1,1.5+4,5(1.1)Sóng gió mùa Tây Nam:

Với H, là chiêu cao sóng ý nghía và Tp là chu kỹ đinh phò (xem chương 2)

Sóng gió mùa khi vảo gần bờ sè bị vô do hạn chế độ sâu và một phẩn nàng lượng sè được chuyên hỏa thành động nàng cùa dòng chây ven bờ (gọi tai lả dòng ven sóng) cỏ sức vận chuyên bùn cát cao Độ lởn cua dõng ven sóng cũng như sức vận chuyên bún cát cùa

nó phụ thuộc vào các tham số sóng tới và yếu lổ địa hình ven bở Vùng hoạt động cùa dòng ven sóng chinh lã dới sóng dô dày cũng chính là đới vận chuyên bùn cát ven bờ Khi tôn tại một độ chênh vê sửc vận chuyên bùn cát cua dõng ven sóng giữa cãc vị tri khác nhau, hay nói cách khác là tôn tại một độ dòc vè sire vận chuyên him cãt dọc bờ, sẽ thúc đây sự hoạt động cùa cảc quã trinh hoi lấp hoặc xói lờ bài hiên Có nhiều nguyên nhân gãy ra độ chênh vẽ sức vận chuyên bùn cát ven bù, trong dó ngoài các yếu tỏ tự nhiên như địa hĩnh, sóng, dòng cháy ven bỡ côn cỏ các tác động cùa con người gây nên sự thiểu hụt nguồn cung lãm mât càn băng quỳ bùn cát như việc xây dựng các công trinh báo vệ bở ớ phia thượng lưu hô chứa ngân sõng, khai thác cát Xói lớ do dòng ven chu yêu xày ra ở bãi 20

trước trong đới vận chuyên bún cát Do là quá trinh xảy ra hàng ngày trong điêu kiện binh thường nen còn được gọi là xói mân tính, cát bị vặn chuyên dọc bờ ra khoi vị tri mặt căt vĩnh viền vã không the hỏi phục.

Các hiện tượng xàm thực bờ biên có liên hệ với dòng ven sóng đang diễn ra phô biên với mức độ ngày câng trâm trọng ờ khâp các vùng bờ biên cùa nước ta Dây cùng là yêu tô gây ra sự tôn thắt nặng nể nhất về đàt đai vã co sớ hạ tầng cùa các vùng dân cư ven biên trong lịch sử (xem Hĩnh 1.12) Các chi tiết về nguồn gốc và phân loại xối lở cũng với các giái pháp tương ứng được đẽ cập lởi ở Mục 1.5

1.3 Sự CÀN THIẾTCỦA BÀO VẸ BỜ BIÊN

Các thiên tai vùng ven biên như xói lớ bôi lãng, lũ lụt, ờ nhiêu mức dộ và quy mô khác nhau dã và dang gây ra nhiêu thiệt hại vê đât dai, kinh tẽ cùng như tính mạng con người Nhùng hiện tượng thiên tai này thực chất là những quá trình hoạt động theo quy luật

tự nhiên, cô linh chu kỹ () nhừng vũng biên chua phải trièn thì cỏ thê đẽ mặc cho lự nhiên

tự diêu chinh mả không can nhừng cõng trinh lãc động nltàm giám thiêu Tuy nhiên, trong bôi cánh kinh tế và xã hội phát triên như ngày nay đặc biệt vùng ven biên lại là nơi tập trung nhiêm tiêm lực nhàt nhimg de bị tôn thương nhát, ihì sê câng có nhiêu hon những xung dột giữa con người và tự nhiên dan đen vai trò không thê thiêu cùa các cõng trinh bao

vệ bờ Trên thục tè, chúng ta càn ihièt lập một sự cản bãng giữa bào vệ và không báo vệ (chấp nhận thiệt hại) nham đảm báo một sự hài hòa nhất định với tự nhiên vả phù họp với trinh độ phát triên kinh lè cũa mồi địa phương

Bán thân tự nhiên cũng cỏ chức nâng báo vệ cùa nó vi như các dái san hồ ngâm có chức năng giam sóng, báo vệ bờ biên; tham thục vặt và cây cối trên côn cát có chức năng chân cát chóng suy thoái côn cát; rừng ngập mặn là lá chăn xanh có the giám sóng, giam dòng chay giữ bũn cát báo vộ bờ biên Neu hoạt dộng cua con người làm ánh hường hoặc phá hủy các hệ thống sinh thái tự nhiên này thì sè làm xây ra các quá trinh xói lớ bờ biên trầm trọng Do vậy bên cạnh củc giái pháp còng trinh bào vệ thì giãi pháp bão tôn các

hệ sinh thãi tự nhiên cũng là một vãn đe quan trọng

Một sô chirc nâng chính cùa công trinh báo vệ bở vũng ven biên lã:

- Ngăn lũ từ biên trong triều cường và nước dâng trong bào;

Giam sóng tác dộng vào bỡ biên (dam bao diêu kiện lặng sóng bê cang, báo vộ bờ);

- Chông XÓI sạt lơ bờ vã bãi biên;

Bào tôn các hệ thông sinh thái tự nhiên (dai san hô ngâm, rừng ngập mặn, thám thực vật cồn cát );

Chống nhiễm mận cho các vùng đât thắp ven biên và xâm nhập mặn theo sông;

21

ôn định vã giam bồi lủng cưa sông đám báo giao thông thúy và gia tảng khá năng thoát lũ tử trong nội địa ra biển;

Tường kẽ biên (llinh 1.13a) đỏi khi ơ dạng tưởng bến hoặc tưòng chán đất (Hình 1.13e), nhìn chung là cõng trinh có câu tạo dọng tưởng vói chức năng chăn giừ đắt phía sau hoặc là bao vệ vùng đai phia sau khoi b| tác động cùa sóng lớn Sóng phán xạ sóng bản và

hô xói lớn trước chân tưởng là những nhược diêm chính cùa tường kè

Hộ thòng dập mó hàn hoặc đè chăn bủn cát (Hình I.l3b) có chức nàng chinh là chặn hoặc giám dòng ven vã do vậy lã dõng vận chuyên bún cát dọc bở Mò hàn được sử dụng nhiều đẽ giừ bài trước cho đoạn được báo vệ thõng qua việc kiêm soảt sự phân bo bún cãi dọc theo bõ o nhùng nơi không có dóng bún cãt ven bở thi mõ hãn hâu như vô tãc dụng Việc sir dụng hộ thông mó hãn mà không đi kèm giái pháp nuôi bãi thi có thè dan đen sự thiều hụt bủn cát gây xói lo nghiêm trọng cho đoạn bở biên ờ phía sau Vì lý do này mã chúng ta càn cõ sụ càn nhác cân trọng vả xem xét việc áp dụng giài pháp mó hàn trong khuôn khô cùa giãi pháp báo vệ hờ biến mang tính tông the ò quy mô bao quát hon, trong

đó đoạn bò biển dược bào vệ chi lã một thành phần

Đê biên (Hình 1.13c) lã dạng cóng trinh thường thây dọc theo bỡ biên nơi có cao trình thấp với chức năng co bán lã chổng lũ (trân nước) từ phía biển Cao trinh đinh đẽ phai

dù cao dê có thê chóng trán nước vã họn che sóng tràn trong bào ứng với tần suât thiẽt ke.Mái kè biên (Hình I.13c) hay còn gọi là kè mái nghiêng đê phán biệt với tường kè được xây dựng đê bào vệ mái, giũ cho đât bên trong mái kè hoặc vùng đât ớ bẽn trên ngay phía sau nó khỏi bị xói lò rứa trôi Mái kè thường được dùng kết họp với đê biến nhằm chong xói cho mái đẽ Kè mãi nghiêng nôi trội hon so vởi tường ké về cãi thiện tinh chất tương tãc vôi sóng, sóng phân xạ vả chiều sâu hô xói tnrớc mái kẽ nhó hon đãng kè

22

Đê chán sóng xa bở (Hình 1.13d) được xây dựng với mục đich giám nâng lượng sóng tác động trục tiẽp vào bờ biên hoặc thay đôi chẽ độ thúy động lực (trưởng sóng, dòng vcn) thúc dày sự bôi lảng, nàng bài và kiến tợo hĩnh thãi bở bicn như tạo ra bở loi hoặc bân đao Đê chân sóng xa bớ có thê ớ dạng tách bờ hoặc nôi với bờ nhô hoặc ngâm so với mặt nước, bổ tri song song hoặc chéo góc với bờ,

Bài treo (Hĩnh 1.130 lã một hệ thống bao gồm đè phá sóng ngầm (hoặc dãi ngầm) năm gần bõ và bâi cãt nuôi được san lắp trong phạm vi giữa đinh gở ngầm và bở biến

(0 Bãi treo

Hình 1.13 Một số dạng công ưình bào vệ bờ biên tiéu biểu.

23

Nuôi bải lã một dạng giát pháp mém được thực hiện bủng cách cung cãp cát được lay tử nguồn bên ngoài, cho đoạn bở biên đang bị xói lờ Bán chát của giãi pháp là tạo ra một vùng đệm xói, làm giám sự dõi cát cùa dòng chay trên doạn bờ bicn Việc nuôi bãi cân được thực hiện theo chu kỳ tủy theo tóc độ xói lơ cùa đoạn bờ biên vã quy mỏ cùa moi đợt nuôi bùi Bài nuôi sê giừ được ỏn đinh trong chu kỳ báo vệ So với các giát pháp công trinh cứng khác, nuôi bài không tạo ra tác động bàt lợi hoặc ảnh hưởng phụ đôi vói các đoạn bò bicn lân cận cùa đoạn dược bao vệ Tuy mang tính truyền thóng nhưng ngày nay nuôi bãi mới ngày càng được áp dụng rộng rôi với những quy mỏ và phương thức khác nhau Điên hĩnh là dự án SandMotor đà được thục hiện ở Hà Lan từ nảm 2011 Đây là dự án vói quy

mô lớn nhất trong lịch sử, hơn 21 triệu m ' cát đã dược bổi đắp tạo thành vùng đệm rộng

1 km và trãi dãi hơn 2 km dọc theo bờ biên ơ tinh South Holland (Hĩnh 1.14) Ỷ tướng thiết kế cùa dự án lã để các quã trinh tự nhiên tự vận chuyến vã phân bổ bùn cãt đế có thế nuôi dưởng và giừ ổn định cho đoạn bờ biền phía Nam nước này trong vòng 20 nãm, đặc biệt là còn có thê thúc đây sự phát tricn cua các hộ sinh thái mói trường vùng ven bicn.Xây dựng các công trình mũi là giái pháp mõ phong theo diễn the ỏn định tự nhiên cùa cãc đoạn bờ biên bị kẹp giừa hai mùi đá Giãi pháp thường được áp dụng ờ nhừng nơi bài hiên có ít hoặc không có nguồn bủn cát cung vã châp nhận sự thụt lùi cùa đường hờ bicn trong một thời gian dài,

Ngoài các giái pháp điên hình nêu trên, cỏn có các loại giãi pháp báo vệ bỡ cỏ giá thành thấp, giãi pháp tạm xừ lý khăn cap, giãi pháp thân thiện vởi mõi trường, Hâu hết những giái pháp này đêu chi phù hợp cho những vùng biên kin, tương đôi lặng sóng

Hình 1.14 Dự ân nuõì bãi quy mõ lờn Sandmotor - South Holland - Hà Lan.

24

Để có the đề xuất được các giải pháp báo vệ bở phú hợp cần có sự thấu hicu về các quá trinh vật lý chi phổi, là nguyên nhân gãy ra các tác động bất lợi đen đopn bờ biền xem xét Bên cạnh các yêu tỏ vê giá thành thì kiên thúc và kinh nghiệm cúa người kỳ sư VC tinh năng kỹ thuật, điêu kiện áp dụng và dặc biệt là tác dộng den môi trướng cua giai pháp bao

vệ cùng đỏng vai trò rất quan trọng (xem chi liet ờ Mục 1.5)

1.4 VÁN ĐÈ THIẾT KẾ ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ

1.4.1 Điêukiện làm việc

Công trinh bào vệ bở biên lâm việc trong mỏi trưởng lương lự như cua công trinh thủy nói chung, nhưng cũng cỏ thêm những diêm đặc thù riêng do chịu ánh hương cua cãc yêu lố thuy hai vãn biên

- Chiu tái trọng thúy dộng lực cua môi trường nước như mục nước, dỏng cháy và đặc hiệt lã tãi trọng do sóng gây ra (dao động áp lực ờ đáy, áp lực sóng, áp lực đay ngược, )

Tái trọng đặc biệt là đỏng đất và sóng thần

Tác động co học tử các vật trôi nôi hay các phương tiện giao thông đường thúy

- Neu được xây dụng trẽn nén động (đáy biên lã cát bủn) thì dề bị xói lớ chân dan den mat ôn định cõng trinh

- Nên đáy biên có thê niêm yêu, dể bị inât ôn định địa kỹ thuật

- Kct câu của công trinh phái chịu các tác động sinh hóa lý bầt lụi như án mòn, mài mòn và xâm thực trong mõi trường nước biên mủn

- Thiếu cõng nghệ thief ke và hiểu biết về hãnh vi cua công trinh dần đến mắt ồn dinh thuy lực cóng trình và các bõ phận két càu cùa nó

- Thiêu các nghiên cứu hổ trợ thiêt kê trên mõ hĩnh vật lý

25

Mất Ồn định địa kỳ thuật công ttinh hoặc nền công trinh do thiêu giái pháp kỳ thuật hoặc đánh giá sai hay thiếu các thông tin về địa chát nen.

- Vân dê chàt lượng giám sát thi cóng, dặc biệt là các bỏ phận két câu chim cùa công trinh

Chât lượng vật liệu xây dựng chưa đù đáp ứng yêu câu hoặc các tính chát vật liệu xây dựng không phũ họp vói mỏi trưởng biên như khá nàng chông bảo mòn, àn mỏn sinh hóa

Hình 1.15 Sự màu thuẫn giữa các yôu càu thiôt ké cúa một bộ phận két cáu cóng ưinh.

Các yếu tố nêu trên đều có thẻ gián tiếp gây ra hư hại hoặc sụp đổ công trinh thõng qua một hoỗc một vài cơ chê phá hóng nào đó Việc nhận định ra các cơ che phá hóng còng trinh lã một khâu quan trọng trong thiết ke công trinh nói chung và công trinh báo vệ

bờ nói riêng Mặc dù một cơ chê phá hòng nào đó chưa được thâu hiêu hoãn toàn nhưng những hicu bièt định tính vé nỏ cùng có thê giúp người thiét kè tránh hoặc hạn chè được nhùng sai lâm đãng tiếc dần tới sự hư hại công trinh sau này Thục tề đà đúc rút ráng các công trinh báo vệ bở hiem khi bị hư hóng khi tái trọng tinh toán tháp hơn khoáng 10% nhưng hầu hết sè bị hư hóng nếu một cơ chế phá hóng quan trọng bị bó qua trong thiết kế

Vi dụ trong thiết ke mái kè, neu chi táp trung nguồn lục vào lớp áo kè mã bo qua hoộc xem nhọ kct câu báo vệ chân kè ớ những noi có ticm năng xói lớn thi sự phát triền cùa hô xói chân kc sẽ dản tới sụp đô công trinh mặc dù toàn bộ mái kè ớ ben tren van đàm bao

ổn định

Do diều kiện lãi trọng tãc động và đặc diêm hình dạng kết câu cùa mỗi dạng cõng trinh là khác nhau cho nên co chế phá hóng cùa chững cũng có the rất khác nhau vã mang nhùng đặc thù riêng Co che phá hóng cho lừng dọng cõng trinh này sè được đê cập đến một cách cụ thê ớ các phân riêng biệt tương ứng với loại cỏng trinh dỏ

26

Xung đột giừa các yêu cầu về chức nủng cua một bộ phận kết cấu báo vệ lã thưởng gỉp trong quá trình thiẽt kê Hình 1.15a minh họa các lực tác đỏng lên một kết cảu bao vệ mái trong đỏ A lã ngoại lực do sóng vã dòng cháy, c là tai trọng tác đỏng tử phía trong do mục nước ngâm ben trong khói dàt khá cao, B là tương tác giữa ngoại lực và kêt câu bên trong Mặc dù ngoại lực tác động khá lớn và mạnh me hon so với bên trong, nhưng rất nhiều kết câu bão vệ vẫn bị pliá hoại do các lục B hoặc c Ngoại lực A đỏi hói lớp áo bão

vệ cần phái chác chấn, có thề đạt được nếu sứ dụng nhùng khối đá nặng với kích thước lớn Ngoài ra lớp báo vệ cũng cằn đám báo kin cãt đê tránh sự rua trôi vật liệu nên (cãt) do quá trinh B Đê kin cát cân cỏ một sô lớp chuyên tiếp giửa lớp áo ngoài củng với lớp dat nen như táng lọc cót liệu hoặc vài địa kỹ thuật Nêu các lớp chuycn ticp là không thảm, thì

c sẽ trò nen rât lớn vã có thê de dọa đen sự ôn định cua lớp báo vệ, nghĩa là lớp báo vệ nhìn chung cần phái có độ thấm nhất định (trừ khi có yêu cầu chống thấm cho lớp bào vi­tili khi đó nỏ cân được thiết ke sao cho có thè chịu được áp lục lớn nhất) Sụ ôn định cũa lớp bão vệ cỏ the được tâng cường thông qua việc tăng sự liên kết cùa lớp áo như sứ dụng các câu kiện bê tông lát khít hay phu kin mái bàng một lớp bê tông nhựa thay vì lớp áo đá

đỏ Lũc này kết câu báo vệ trở nên ít hoặc không tham vã tương đối cứng nhảc Một khi kêt câu bao vệ có tinh cứng nhăc hay kém linh dộng sc dan dèn các vãn de vê òn dinh khi nên có hiện tượng lún Vì vậy, tính linh động cùng là một yêu tô cân phái được xem xét đến trong thiết kế (Hình 1.15b)

1.4.3 Chu trinh thiết kế

Chu trinh thiết kế chung cua còng trinh báo vệ bát đầu tử giai đoạn nghiên cứu ban đầu (lien kha thi) đến giai đoan xây dựng được the hiện trên Hình 1.17 ở giai đoan ban dâu việc xem xét các thông tin liên quan dén chê độ thuy hai vãn dặc biệt là sóng (sóng theo chẽ độ khi hậu, sóng bão), ớ khu vực xây dựng công trinh phái là ưu tiên hãng đâu 0 giai đoạn này, các số liệu về sóng có the được tinh toán dự bão dựa trên các số liệu sần có hoặc tinh toán từ so liệu giỏ SŨ dụng các mõ hình đơn gián 0 giai đoạn thiết kế, cân thiết phái có các kháo sát thu thập tài liệu bố sung một cách chi tiết về điều kiện địa hình, địa chắt, thủy hái văn gàn vời khu vực xây dựng công trinh Một số phương án khác nhau về cấu tao hình học lần giái pháp kết cấu cần phái được dưa ra đe có the so sánh lựa chọn ra phương án kha thi dáp úng tót nhất dược ràng buộc VC kinh te và các yêu câu kỹ thuật, o giai đoạn thict kê cuối cùng, sau khi dã lụa chọn dược phương án kha thi thi cân có các nghiên cứu đánh giá chi liet ve các điểu kiện ổn định và vận hành cùa còng trinh trong các trưởng hợp tài trọng khác nhau sứ dụng cãc cõng cụ hỗ trợ như mõ hình toán và (hoặc) mõ hĩnh vật lý Ngoại tnr cãc công trình dơn gián, các công ninh cỏ kết cấu và điều kiện tái trọng phức tap như đê chán sóng thi giai pháp thiết kế cần phai được kiềm tra đánh giá và dicu chinh tòi ưu dưa trên kết quá đánh giã từ các thi nghiệm trên mô hình vật lý

27

Hình 1.16 Chu trinh thiét ké một công trinh bão vệ bờ (theo BS6349 có điêu chinh).

28

Mỏ hĩnh vật lý hiện nay vẫn là công cụ hừu hiệu vã đáng tin cậy nhất trong việc đánh giã điều kiện tai trọng và các khia cạnh ổn định thúy lục cùa các cõng trinh biền Hạn che

cơ bán cua mô hình vật lý chinh là chi phi khá tôn kém và thởi gian thực hiện thường kéo dài

Dặc biệt lưu ý là ờ mồi khâu ỡ giai đoạn thiết kề cuối, người thiết kế cần phái phân tích và đánh giá kỹ được các rúi ro có thê gày hư hại cho cõng trinh vả hậu quà cua nó trùn

cơ sở càn bằng hài hòa giữa mức độ hư hại có thê chap nhận vả giá thành, cằn phái đưa ra được các giãi pháp kỳ thuật nham đám báo đạt được các hệ sổ an toàn (ờ mức độ yêu cầu) cho công trinh chống lại các co chế phá hóng chú yếu ững vói tái trọng ớ các trạng thãi giới hạn chịu tai (ULS) Các thòng so thiết kc cùa công trình trong diều kiện vận hành cũng cân dược kiêm chứng với trụng thái giới han vận hành (SLS) Công tác thiết kê ơ giai doạn cuôi cùng cân phái đánh giá và kc den dược các yêu tổ như mức dộ tin cậy cua các sô liệu thu thập, các kèt quá đạt được và hạn chê cùa nghiên cứu mò hình (mò hình vật lý, mò hình toán), trù lượng vã chất lượng cùa các loại vật liệu xây dựng, phương pháp và kỹ thuật thi công công trinh, các chi phi vả rủi ro trong vận hành và bão dường công trinh

1.4.4 Thu thập cácdữ liệu cần thiết cho thiết kế

Công tác thiết kế công trinh báo vệ bở đỏi hói phái thu thập nhiều loại dừ liệu khác nhau liên quan đẽn các điẽu kiện biên cho thiẻt kẻ Một số dạng dừ liệu sau đây can được thu thập vã kháo sát ớ cãc mức dộ khác nhau lũy thuộc vào giai đoạn thict kê

a) Khi hậu và khi tượng

Các dữ liệu vê gió, nhiệt độ, dộ âm, áp suât khí quyên đêu cân thict cho các tinh toán thiết kế và thi công công trình bào vệ bờ Chúng đặc biệt cần thiết cho công tác dự báo và

mô phóng chẽ độ sóng và mực nước Cãc dừ liệu gió theo giờ (vặn lốc hướng giỏ) nên được thu thập ờ vị tri gằn nhắt có the với công trinh Tuy nhiên, chúng thường được thu thập tại cãc trạm khi lượng ở sân bay đột sâu trong đắt liền, do vậy cằn dược hiệu chinh cho phù họp với vị tri cua còng trình ở phía biền

b) Sóng

Thièt kè và thi cóng công trinh báo vệ bờ dõi hói ớ mức dộ chi tict VC chê dộ sóng ờ ngoài khơi và gân bờ ờ khu vực xây dựng công trinh trong tât tá các điêu kiện Các dữ liệu cân thu thập bao gồm cá phân bô ngằn hạn (phô sóng) lẫn phân bỡ dãi hạn của sóng Chuồi

sô liệu sóng cục trị nhiêu năm lả cân thiết cho tính toán thiết kè công trinh ở trạng thái giời hạn chịu tái trong khi dò chế đỏ sóng thường nhiều nám (hoa sóng nhiều núm) lại lã cần thiết cho cóng tác thiết kề quy hoạch tuyên, thiết kẻ chức năng và thiẻt kẻ tò chức thi công công trình Ớ nơi chiu ánh hưởng cùa sóng lừng thi cần có them các sổ liệu VC hoai dộng cùa dạng sóng dài này

29

c) Địa hinh đây biẻn vã đường bớ

Chi liet về địa hình đáy biên và đường bờ lã can thiêt cho linh toán xác định các điêu kiện biên thủy hái văn thict kế (sóng, mực nước) ớ vị tri cõng trinh Mức độ chi tiết vã phạm vi khào sát địa hình tùy thuộc vào các đặc diêm và yêu cảu thict kê cùa còng trinh và cùng như là vào giai đoan thict kẽ Vói công trinh nãm ó khu vực nước nông ven bờ, thông thường thi phạm vi kháo sát địa hình đáy biên cỏ thê mớ rộng ra ngoài khơi đên độ sâu khoảng 10 m Neu thiết kê cẩn các nghiên cứu về quá trinh lan truyền sóng ờ nước nòng thi biên kháo sát ớ phia biển cỏ the cần ra tởi tận vị tri nước sâu (bủng một nửa chiều dãi sóng) Các hái đồ cho mục đích giao thông thúy hiện có trong khu vực cũng rãt hừu ích cho việc xác định chính xác hơn mức độ chi tiểt và phạm vi kháo sát địa hĩnh cần thiết cho thiết kể

Cõ thê tham kháo các tài liệu, quy dinh chuyên ngành vê thành phân và khỏi lượng khão sát địa hình phục vụ cho thiết ke cùa từng loại công trinh cụ thế

d) Các mực nườc

Tat cả các dừ liệu vẽ dao động mực nước bao gồm cảc mực nước triều và mực nước cực trị trong bào (do biên dõi khi áp nước dâng vã sống dềnh) đêu rãt can thiết cho cõng tác thiết kế và thi công công trình Mực nước biến tương ứng với một trạng thái biển bất

kỳ đặc biệt là trong bào hoặc gió mũa, luôn lã mực nước tỏng hợp do gôm cá hai thành phàn lã thúy triều và nước dâng do gió (lưu ỷ không tính sóng dềnh trong mực nước).Một sò dặc trưng mực nước triều sử dụng trong thièt kê dược xác dinh từ các chuỗi

sô liệu đo đạc nhiêu năm như mực nước biên trung bình (MSI.), mực nước triều thiên vãn lởn nhất (HAT), mực nước triều thiên vãn nhó nhất (LAT), mực nước cao trung bình triều cường (MI1WS), mục nước thắp trung bình triéu cưỡng (MLWS), mực nưủc cao trung bình triều kém (MHWN) và mực nước thấp trung binh triều kém (MLWN)

e) Dóng chày

Khi công trinh xây dựng dự kiến sè cỏ tác động đèn chẽ độ thủy động lực cua khu vực hoặc ché dộ dòng cháy dược dự báo sẽ có ánh hường dèn sự ôn dinh và vận hành theo chức năng cùa công trình thi các sò liệu vê trường dòng cháy (độ lớn hướng và phản bô) xung quanh vị tri công trinh cùng cân phái được thu thập và kháo sát phục vụ cho công lác nghiên cứu dánh giá trong quá trinh thiết kế

f) Vận chuyển bùn cát

Sự thay đồi chế độ thúy động lực do sự hiện diện cùa cóng trinh sê dẫn tới sự biến dõi về động lực vận chuyên bùn cát (và cuối cùng là biên đỏi hình thái) Kháo sát đẽ thu thập các dừ liệu về vận chuyên bủn cãt theo không gian và thòi gian (bùn cát đáy bủn cãt

lo lưng linh chài bũn cát ) do vậy lã rat can thiêt cho nghiên cứu đánh giá các anh hương cua công trinh đen sự biền dôi hình thái ớ khu vục Ngoài ra Ijch sử biên dôi hình

30

thái (xói lơ bồi tụ) cùa bở biên khu vực nghiên cứu cỏ thê được đảnh giã thõng qua việc so sánh giừa các hài đồ hoăc ánh tu liệu viền thám ờ các thơi điểm khác nhau.

g) Dữ liệu địa kỹ thuật

Các thõng tin và sỏ liệu vê địa kỹ thuật cua các lớp dẳt nên dụ kiên xây dựng cõng trình cân được thu thập thông qua công tác điêu tra hiện trường vã kháo sát địa chât Do đây là cõng việc có khối lượng lởn, phức tạp nên đòi hòi nhiều kinh phí và thời gian, vì vậy phạm vi và mức độ chi tiết của còng tác kháo sât cần phái được lên ke hoạch rat chi tiết căn cứ vào quy mô và tinh chất cùa công trinh vả đặc biệt là phái phù họp với tửng giai đoạn thiết kể Ờ các giai đoạn thiết kể ban đầu khi vị tri xây dựng cõng trinh cũng như lã giái pháp ket cãu chưa thực sụ rỗ ràng thi phạm vi khao sát đia chat can phái rộng nhưng mức dỏ chi tiết ycu cằu lại thẵp Ỡ giai đoạn thiết kể sau thì cóng tác kháo sát sô dược thực hiện trên một phạm vi họp hon với mức dộ chi tict cao hơn

Các phương pháp khao sát nhanh như thâm dò rada vã dịa vật lý có the được tiên hành trước đê đánh giá sư bộ đặc điềm và mức độ biến dồi địa chất trên toàn vùng nghiên cứu trước khi thục hiện cảc hố khoan thâm dỏ chi tiết Ngoải ra, còn tùy theo mức độ phức tạp về cấu tạo địa chất cùa các lớp đắt nền yêu cầu của thiết kế cũng như điều kiện hiện trường nơi khao sát (như điều kiện giao thõng, mức độ lặng sóng, ) mà lựa chọn kỳ thuật thảm dò cho phù hợp

Có thố tham kháo các tái liệu, quy đinh chuyên ngành VC thành phần và khối lượng khao sát địa chát phục vụ cho thiêt ké cua từng loại công trinh cụ thê

h) Vật liệu xảy dựng

Các công trinh bào vệ bỡ thường đòi hòi mọt khối lượng lớn đá cấp phối các loại và cốt liệu rởi cho bê tông Do vậy cằn thực hiện công tác khảo sát hiện trưởng đê thu thập các dừ liệu về nguồn cung, trừ lượng và chất lượng cỏ the đãp ứng cùa các loại vật liệu này Những thõng tin này cân được làm rò ngay từ giai đoạn đàu cua quá trinh thiết kê.Chat lượng cũng như các cờ cap phối khai thác cua các loại vật liệu này can phai đạt theo quy định vã cần phái dược kiêm tra trực tiếp ơ hiện trường bơi chuyên gia cỏ thè tham khao các tãi liệu, quy dinh chuyên ngành vè chất lượng vã càp phôi cùa vật liệu như

số tay sừ dụng đá CIRIA C683

i) Dãn sinh, kinh tổ xá hộl và mỏi trường

Các dừ liệu vẻ tinh hình dãn sinh, trinh độ phát tricn kinh tế xà hội (dân số sừ dụng đất cơ cãu thành phân kinh tè yêu tô vân hóa) vã cảc van đề mỏi trưởng ở khu vực dự ãn

sê lã tiền đề cho việc dự báo các tác động cùng như so sánh hiệu quá đầu tu đến các một kinh te, xã hội và môi trường sau khi có công trình

31

1.5 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VẸ BỜ

1.5.1 Các vắnđẻ thực tién cũa kỹ thuậtxâydỊHigcông trình bảovệbờ

Kỹ thuật xây dựng công trình báo vệ bờ cố liên hệ mật thiết với tất cả cảc hoạt động

về kỹ thuật xây dựng xảy ra ven biên Khi có kẻ hoạch xây dựng một công trinh báo vệ hờ hoặc một công trình dân dụng vcn bờ, người ta thường tham vân các kỹ str thict kc cóng trình báo vệ bở Tuy nhiên, trong nhiều tnrờng hợp điều nảy đà không xáy ra cho đền khi công trinh đà được xây dựng sau một thời gian và xay ra một số vấn đề đối với công ninh hoặc đoạn bờ biến dó Thông thường các vấn đề xày ra đều do các tác động về dicn biến hĩnh thái dén các vũng biên lân cận đã chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng, o đoạn bõ bicn được báo vệ bữi cõng trinh thi tinh trạng cùa đoạn bờ biên cỏ thẻ được cái thiện một cách cục bộ Tuy nhiên, những vãn đẽ lỏn hơn lại có the náy sinh ở đoạn bở biên vũng lãn cận cách đó không xa

Diễn biên hĩnh thái cùa mót đoạn bở biên có the xây ra theo nhiêu quy mô thời gian khác nhau, ngẩn hạn là xảy ra chi từ vài ngày đến hãng tháng và dài hạn là nhiều năm Nếu như van đề cằn giái quyết cỏ liên quan đẽn hĩnh thái cùa đoạn bờ biên thi nguyên nhân vả bán chất cùa vắn đề cẩn phài được xem xét trước tiên Diều nãy có nghía là vũng nghiên cứu không chi giới hạn ò đoạn bở biên dang xem xét mà sẽ bao gôm những vùng lởn hon ơ phía thượng và hạ lưu cùa đoạn bờ biên đỏ ơ bất kỳ một vùng bờ biên nào thi đẽu xay ra các qua trình ven bỡ như minh họa ỡ Hình 1.17 Trong ô bùn cát nãy có chứa nhùng đoạn

mà bùn cát cùa nó có the rất dề dàng bị đem đi (như các đoạn bài biển cát) và những đoạn

cõ sức kháng nhât định đối với sụ vận chuyên này (các đoạn bò dược bao vệ bơi công trình, các mũi đá ) Dỏng vận chuyên bùn cát sẽ đi vào hoặc đi ra khỏi ó tại các biên vã đặc biệt là có cà diêm nguồn (vi dụ dỏng bủn củt sông) và điẽm lang (vi dụ cảl bị khai thác đem di) Sự cân bảng lượng bùn cát vận chuyến bơi các quá trinh ven bờ trong ò xác định quỹ bùn cát cùa ô bao gôm các lưu hrợng vận chuyên bùn cát dọc bỡ và ngang bờ (Ọi và

Ọ,) lưu lượng vặn chuyên do giỏ (ộđ) lưu lượng lừ sông (Ọ,) và ọ, là lưu lượng bị XÔI lớ

xung quanh công trinh báo vệ hoặc phía sau mùi dã Tỏng cùa củc thành phân lưu lượng trong ô sẽ xác định ra sự biền đối the tích bún cát cùa ô theo thời gian ỔV / ở, túc là tốc độ xói hay bồi xây ra trên một đoạn bở biển não đó trong ỏ Như vậy nhận định vấn đề xối lở

vã bồi lắng có liên quan mật thiết đen các quá trinh vận chuyến bún cát (kết quá của sự tương tác thúy dộng lực cua sóng, dòng cháy), sự can thiệp cùa con người vào tv nhiên thông qua việc xây dụng các cõng trinh, khai thãc vật liệu

32

Hình 1.17 Quỷ bùn cát của một vùng bờ biến.

Việc nghiên cứu tim hiếu nguyên nhân gây ra vấn đề diễn biến hinh thãi lá rất thiết ycu trước khi chúng ta có the đi den quyêt định can thiệp vào đoạn bò biển Vi dụ trong rãt nhiêu tnròng hợp, ban chắt cua vàn đe xói lớ xày ra chi lả tạm thời Trong nhùng trường hụp đó, tôt nhát là chúng ta nên ãp dụng các giài pháp quàn lý mâ không nén can thiệp bàng giài pháp công trình vì ràt có the nó sẽ có tác động đen những doạn bò biên lân cận Neu như nguyên nhãn gây ra vấn để đà được nghiên cứu lảm sủng tó và cùng với nỏ lã các

dừ liệu vê khu vực nghiên cứu vã lân cận (thượng và hạ lưu ngoài khơi vã trên bở của đoạn bờ biển xem xét) đã được thu thập đầy đu thi khi đõ chúng ta có thế đề xuất được các giái pháp báo vệ phù hợp Trên cơ sở mục tiêu chinh cằn giai quyết cua vấn đề tất cá các phương án so sánh phù hợp dêu phái được de xuất và dành giá dê tim ra dược giai pháp kha thi nhất Moi một giãi pháp bao vệ dcu cản phai được xem xct kỹ lưỡng vê các khía cạnh kinh te, kỹ thuật và đặc biệt là các tác động về diễn biến hình thái trong tương lai đối với bán thân đoạn bỡ biên xem xét vã vùng bỡ biên lãn cận cẩn lưu ỷ ràng giãi pháp công trinh dược áp dụng sẽ luôn có tác dụng phụ vả do vậy nó không bao giở có thè giãi quyết được một cách triệt de van đe cũa đoạn bở biên Trong thực tiễn, hầu hết các giái pháp công trinh bao vệ đều có xuất đầu tư không nhó

Một cách tương dõi chúng ta có the chia các vãn đe xây ra ờ ven bờ trong mồi tương quan vôi kỳ thuật công trinh bao vệ bở thành bon loại như sau:

a) Vắn đẻ xâm thực bở biến (xói lở bở biên)

Sẽ xày ra hai tinh huống vê hiện tượng xôi lỡ bờ biên, đô là:

Đoạn bờ hiên đang ôn định thi đột nhiên hiện tượng xói lỡ xáy ra Các câu hỏi cân phái được trã lởi là:

33

+ Nguồn gốc cùa hiện tượng xàm thực bở biên lả gi?

+ Chùng la có cân can thiệp bủng giãi pháp cóng trinh hay không?

4- Nếu cân giai pháp, giai pháp nào lã phú hợp?

E)oạn bở biên dang bị xói làu nay vã đen lúc cản dược bao vệ (dã diễn ra trong một thời gian dài và tiẽp tục cho đên tận bảy giờ) Các câu hói cân phái dược tra lởi:

+ Nguôn gòc cùa hiện lượng xàm thực bờ biên là gì?

+ Giãi pháp báo vệ phũ hợp não cỏ thè giái quyết dược vân đẻ?

b) Vắn đè bổi lẳng

Hiện tượng bồi lúng đang xây ra ở một cứa biền (vi dụ luồng kênh dẫn tâu vào bề cáng), lãm can trơ tàu bè lưu thõng ra vào cang Câu hoi đặt ra càn trá lời là:

- Tại sao hiện tượng bôi lăng lại xảy ra?

- Giai pháp phú hợp nào có thê giãi quyết dược vân dê?

c) Vắn đẻ sóng tác động

Sóng tác dộng vảo một vùng cụ thè nào dó quá lởn (vi dụ đoạn bờ biên, bên trong hè càng, ) Các câu hói can phái được trã lởi:

Tại sao xây ra hiện tượng sóng quã lờn?

Giái pháp phũ họp não có thề giái quyết được vấn đe?

d) Quy hoạch các cõng trinh dân dụng ven bờ

Điên hĩnh cùa dụng này là việc quy hoạch xây dưng một khu cáng và hậu cân cua cang trên một doan bò biên dang ỏn dịnh Câu hoi cân phái tra lời là:

- Lựa chọn vi trí xây dựng khu bê cang ớ đâu?

- Tác dộng den đoạn bỡ biên sau khi khu cáng được xây dựng?

- Giãi pháp nâo cần phài được áp dụng đê giám thiêu lác dộng đến các vùng bờ biên lãn cận khu vực xây dựng căng?

Sau đây chúng ta sê lần lượt bán luận các yếu tố cố thế lã nguyên nhãn gãy ra các vấn đề nêu trên, vắn đề xói lơ sê được đề cập đến một cách chi tiết hơn bới vì đây là vấn

de chính và nguy hiềm nhât trong công tác bao vệ bờ biên Một số giái pháp báo vệ bờ tương ứng với nguyên nhân cùng với các tác dộng cùa chúng cũng sẽ dược đe cập

1.5.2 Ván đèxàm thực bỡ biến

Như dề cập đen ờ trên, ờ đáy chúng ta cần tim hiểu đe phân biệt hai tinh huống có thè xây ra với đoạn bờ biên, dó là hiện tượng xói lớ cỏ thực sụ mói diễn ra gần dãy hay quá trình đố đang được tiếp diễn trong một thời gian dâi Ờ tinh huống sau nãy chúng ta gọi lả

đoạn bở biên xôi /hưởng xuyên.

a) Đoạn bỡ biển đang ổn định đột nhién xây ra hiện tưựng xàm thực bớ biến

Cỏ hai nguyên nhãn chinh có (hê khiên đoạn bở biên bị xảy ra hiện tượng xói lở đột ngột, đó lả quá trinh vân chuyên bùn cát ngang bõ hoặc là dang tôn tại một độ dôc dương

vê vận chuyên bùn cát dọc bờ qua doạn bở bicn

• Vụn chuyên bùn cứt ngang bở

Sự gia tăng đột ngột vẽ lượng vận chuyên bùn cãl ngang bõ thường chi xây ra ngắn ngùi, tạm thời do sự thay đối đột ngột về chế độ sóng ờ khu vực (sóng bào hoặc sóng thời

kỳ gió mùa) Tiêu bicu là dạng xói lơ bờ bicn và dụn cát xày ra trong bão, cát ớ phía trong

bờ bị sóng cuốn đem ra lăng đọng ơ ngoải khơi (bơi dòng phán hỏi undertow) Sau bão cùng lã quả trinh vận chuyền bủn cát ngang bỡ do sóng (và gió) nhưng trong điều kiện thường lại dem lượng cát này quay trở lại vị tri mặt cắt phía trong bỡ (xcm Hình 1.18) Xói

lơ trong tnrờng hợp này do vậy mang tính tạm thời, dao dộng theo mùa và bãi biên có thê được phục hòi một phần hoặc hoàn toàn Theo bán chất cua hiện tượng, người ta còn gọi xói do quá trinh vận chuyền bùn cãi ngang bở gây ra lã "xói cấp tinh”

Trong một trận bão, lượng cát bị lấy di tù phía trong bỡ hằng ngày có thê lén tới hàng trăm mét khôi trẽn một mét dài bờ bicn cô the bị xâm thực hàng chục mét moi ngày Nếu phía sau bở không có lài sán và cơ sở hạ tảng bị đe dọa thì tổt nhất là chúng ta không cân phái can thiệp Neu van để chi là sự vận chuyên bùn cát ngang bở tạm thôi theo mùa thì bỡ biển và đụn cát sè được tự nhiên hoàn trá lại vào mùa sau

Hình 1.18 Xói lờ bờ biền và đụn cát trong bào

do cắc quá trinh vận chuyến bùn cắt ngang bỡ tạm thói.

35

Vị trí đường bở

(m)

R = 1 lành lang an toàn với chu kỷ lặp lại Tf năm

'11101 gian (năm)

Hình 1.19 Dao động của vị tri đ<fỡng bỡ của một đoạn bờ biến ồn định

theo các con bão hoặc đợt gió mùa.

Sự dao động cùa vị tri đường bờ sau mồi một đợt sóng tác động (bào gió múa) với các khoáng cách xâm thực về phía dat lien r tính tử vị tri ban dâu được minh họa tròn Hình I.I9 Khoáng không gian ven bicn ở khoang cách R não dó từ vi trí mcp nước vào phía trong bờ được gọi là hành lang an toàn xói lờ Các công trinh xây dụng không nên được phép phát tricn trong giói hạn cùa hành lang an toàn do chúng có thê bị đe dọa bởi quá trinh xâm thực bở biên trong bâo

Bề rộng của hãnh lang an toàn lã một khái niệm mang tính tần suắt và hoàn toán có thê xác đinh được Tuy nhiên, mức độ chấp nhận được cùa tằn suắt hay chu kỳ lộp lại cùa

bẽ rộng hành lang an toàn (10 năm, 20 năm 50 năm ) cân phái được quyêt dịnh dựa trên bãi toán phàn tích rủi ro

Vi một lý do nào dó mà công trình xây dựng đang nám trong hãnh lang an toàn xói

lờ thi chúng có thể được báo vệ bởi các cõng trinh kẽ Công trinh kè (kè mái hoặc kẻ tường dửng) có tác dụng giừ vặt liệu lại hạn chế tãc động xâm thực cùa sống biên trong bào Lưu

ỷ công trinh kè chi thực sụ hiệu qua nếu đoạn bở biên đang ôn định, tức là vắn đề xói lơ bò biên chi là cảp tính (gây ra bơi các quá trinh vận chuyên bùn cát ngang bở trong bão hoặc gió mùa)

Một nguyên nhàn nữa cùng có the gây ra vận chuyên bùn cát ngang bở nhtmg không phải do sóng mã do khai thác vật liệu đáy biên (cát sõi, ) ờ ngoài khơi nhưng vị tri khai thác lại quá gan bở Khai tliảc cảt sê lãm hình thành các hô sâu ngoải khơi Neu các hô sâu nãy quả gần bở sê làm cho cãi ớ phía bở bõ trườn dần vào hố gây ra hiện tượng xói lờ bơ

36

biền cho đến khi hố được lấp đầy Do vậy cãt cằn phái được khai thác ở nhùng vị tri câng

ra xa ngoài khơi câng tốt hoặc ớ những vũng bở lân cặn nơi mà vắn đồ xói lớ không gây ra các tác dộng bầt lợi

Một nhóm nguyên nhản khác không (hê dự báo dược cũng có thê dột nhicn gãy ra xói lớ bờ biên, đó là hiện tượng nước biên dâng bời sự âm lên toàn câu hoặc hiện tượng lún sụt đất do câc hoạt động kiến tạo hay khai thác tài nguyên dầu khi

• Độ dốc vận chuyên hùn cát dọc hở

Trong trướng hợp nãy hiện tượng xói lở gây ra bơi một độ dốc dương về lưu lượng vận chuyên bún cát dọc bở Chúng ta cỏ thê sơ bộ nhận định dược tinh huống xói lơ này thông qua sự tịnh ticn song song cua mặt cãt ngang bãi biên như minh họa trên Hình 1.20 Quá trình xói lớ bỡ biên lúc này sẽ xây ra cá ớ trcn bờ (sạt lở) lan phàn dưới nước ơ phía ngoài cùa mật cắt (xói)

Nguyên nhân lãm phát sinh ra một độ dốc vê vận chuyên bùn cát qua đoạn bờ biên, làm cho xói lở dột ngột xây ra có thê có nguỏn gốc tự nhiên hay lủ do sự can thiệp cùa con ngươi Trong trưởng họp nãy câu trá lỏi hầu như luôn có thế tim được ơ đâu đó ở phía thượng lưu cùa đoạn bỡ biên

Nguyên nhân tư nhicn làm xáy ra một sự thay dôi VC lưu lượng vận chuyên bủn cãt

có thê là:

- Sự thay đổi về chế độ sóng (chiều cao, hường sóng tới, );

- Sụ chuyên dịch theo một chu kỳ dài não đó cùa đương bờ biên

Trong nhiêu trưởng hợp các hoạt động can thiệp cùa con ngươi vào thiên nhiên chính là nguyên nhân làm cho lưu lượng vận chuyển bùn cát có sụ biển đối Sau đây lã một

sò vi dụ diên hình (ơ phía thượng lưu cùa đoan hờ biên theo chiêu cua dòng cháy bùn cát):

- Xây dựng các công trình cang hoặc sân bay ra hãn ngoài phía bicn nhưng thiêu hệ thông chuyên trà cát tir thượng lưu vè phia hạ lưu cùa công trinh

- Xây dụng công trinh kẽ bão vệ một đoạn bờ biên

Xây dựng hệ thống mó hãn nhảm tạo và giữ bài cho một đoạn bơ biên

Xây dựng đê chán cát chống bồi lủng luồng tâu ơ cưa sõng ven biền

- Sự hình thành các bờ loi ( Tombolo) tạo bơi hệ thống đê chăn sóng tách bờ

37

Vị Iri đường bơ

(m)

Điẽni băt đâu cua xôi thương xuyên đột nhiên xảy ra

Thói gian (nỉm)

Hình 1.20 xỏi lớ bỏ’biền do độ dóc vận chuyền bùn cát dọc bờ gảy ra.

Tât cà các tác nhân I1CU trên đêu có XII thê ngãn chặn dõng vận chuyên bùn cát dọc bì» Do vậy, giãi pháp thực sự cho vấn để này là cần phải khôi phục lại giá trị ban đầu cúa lưu lượng vận chuyên bùn cát Diều này có the làm được bằng cách liên tục chuyên trá cát

từ thượng lưu về phía hạ lưu của công trinh hay định kỹ cung cấp một lượng bún cát nhất định cho đoạn bi» biên (nuôi bãi)

Một trường hợp độc biệt cùa hiện tượng XÓI lớ bờ biẻn xảy ra đột ngột mà nguyên nhàn khỏng the dược tim thây ớ vùng bãi biên phía thượng lưu dó là khi sõng là nguồn cung câp bùn cát chu yêu cho bãi biên Một khi dòng bùn cát sóng bi chặn lại bơi các dập ngàn được xây dựng ỡ phía thượng nguồn thi sẽ dần dền một sự thiểu hụt nguồn cung bùn cát cho bài biên, quá trinh xói lỡ bãi biên sẽ xảy ra như là một hậu qua tâl yêu cho dên khi một trạng thái cân bằng mới được thiết lập cho vũng bỡ biên đô

38

b) Bão vệ đoạn bỡ biển bị đe dọa bời hiện tượng xói lờ thường xuyẻn (nguyên nhân tự nhiên)

Trong trưởng hợp nãy đoạn bờ biẽn cần được báo vệ khói sự đe dọa nghiêm trọng cùa hiện tượng xói lơ thường xuycn có nguôn gốc tự nhiên hay còn dược gọi lã xói mân lính Một lan nừa chúng ta cân phái tim hiểu nguyên nhân gây ra xói lớ vả đõ có thê lả quá trinh vận chuyên bùn cát ngang bờ hoặc (và) lỏn tại một độ dòc VC vận chuyên bùn cát dọc bờ

tự nhiên

Ngoài ra anh hương cùa nước biên dàng cũng là một nguyên nhân tư nhiên khiên bỡ biên ở nhiêu noi bị thụt lùi Ngày nay nuởc biên dâng ngày câng trờ nên trầm trọng do hiệu ứng nhà kinh trên toàn câu

* Độ dóc vận chuyên hùn cát dọc hờ

Sự thay đói về lưu lượng vận chuyển bùn cát dọc bỡ cỏ thế gãy ra bới ban thân hĩnh dụng đường bờ (trên mặt băng) hoặc do dõng bùn cát dục bờ bị chăn ơ đâu đó ỡ phía thượng lưu cùa đoạn bỡ biên xem xẽt

Neu đoạn bở biên có dạng hĩnh cong lỏi trcn mặt băng thi xói lờ có nguyên do từ sự biến đòi về sửc vận chuyên bũn cát dọc bỡ (gốc phương vị đuởng bỡ biến đôi dân lởi sự biên đôi vê súc vận chuycn bủn cát) Quá trinh xói lớ trên đoạn bờ bicn van sê tièp diễn nêu hình dạng dường bỡ vẫn cỏn là dạng cong lồi

Trong trường họp dóng bũn cãi ven bỡ bị chận lại đâu đó ó phía thượng lưu cua đoạn

bờ biên xem xét thi các nguyên nhân cũng tương tụ như trường hợp bờ bicn đột nhiên xây

ra xói lở Tuy nhiên, thời diem xảy ra XÔI ló dạng nãy dà được bát đầu tù rất lâu vá quá trình xói lờ van dược ticp lục cho dèn nay với tinh chát xói lơ van dược giữ nguyên.Nêu như xói lở lã do độ dốc vận chuyên bủn cát dọc bỡ thi giái pháp an toàn vả hiệu qua nhất là nuôi bãi nhân tạo vì nỏ không gãy ra tác dộng dôi vời các vùng biên lãn cận

Đê duy tri được hiệu quã thi nuôi bài cằn phái được thực hiện định kỷ Chu kỳ giữa hai lần nuôi bãi ke tiêp được xác định căn cứ vào mức độ xói lơ và khối lượng nuôi bâi cho moi đợi.Giải phãp làu dài hơn đẽ chòng xói cho đoạn bí» biên bị xói thường xuyên đó là sử dụng hệ thõng mờ hàn biên hoặc đê chắn sóng xa bờ Mặc dù cái thiện được tình trọng xói

lớ ớ đoạn bờ bicn được bao vệ, tuy nhicn nhược diêm lớn nhàt cùa các giái pháp công trinh

39

nãy lã lại tạo 13 một độ dốc vận chuyển bùn cát dọc bở khác và do vậy vẫn không giái quyèt triệt dê được vân dè mà chi lã chuyên hiện tượng xói lờ tương tự VC phía hụ lưu den một đoạn bỡ biên khác

vã tai trọng tàu bẽ qua lại) mà việc duy tri nạo vét định kỷ đỏi khi cũng đà đu đê giái quyết vàn de Nêu nạo vét van không du dem lại hiệu qua, khi dó có thê xem xét việc xây dựng cõng trinh đẽ chăn sõng, chan cãi Nêu vận chuyên bùn cât dọc bỡ lã yếu 10 chú đạo gãy ra bôi lãng thi cỏ thê chi càn xây dựng một de chăn sóng ở phia thượng lưu cua cưa biên (tinh theo chiêu cùa dòng bún cát chù dạo) như minh họa trên Hình 1.2la Tuy nhiên, nêu nguồn bùn cát gây bồi lăng lại chú yểu do sòng thi van dề sỗ trơ nên phức tụp hơn nhiều và việc

bõ trí xây dựng đé chăn cát ờ cứa cân phải được nghiên cứu kỹ lưỡng Trong trường hợp này, giái pháp có thê lã xây dụng hai đê chăn sõng ơ hai bẽn cùa (một chinh vã một phụ) với bê rộng cứa vào giữa hai đê đú nho đê sao cho dõng chày sông được duy trì với hiu tôc

đù lởn đẽ đem theo bủn cát vả hướng ra vị tri sâu hơn ở ngoải biên Khi thoát ra ngoài, lưu tôc dòng cháy sẽ bi giam, gãy ra sụ lãng dọng bùn cát và hình thành khu bôi tụ trước cứa vào (xem Hình 1.2lb) DỘ sâu vươn ra của đè chăn cát phái đũ lớn dế khu bồi tụ cỏ thê trừ bùn cát trong một khoáng thơi gian đu dãi mà không lãm ánh hương dẽn sự ra vào cùa tâu

bè ở cửa Cùng cẩn khuyến cáo rằng dối với những sóng có lượng bủn cát đò ra quá lim và

cỏ sự biên đỏi dỏng cháy theo hai mùa rô rệt (mùa lũ vã mùa kiệt) như các con sông ở mien Trung nước ta thi giái phãp xây dụng hai đê có thê chi làm trám trọng thêm vân đê bôi lăng ở cứa do sự tương tác phức tạp cùa các yếu tỏ sóng VỚI khu bôi tụ vào thơi diêm mùa kiệt và sự tãc nghẽn bùn cát ơ cưa kéo theo ngập lụt vùng cứa sông vào mùa hì.Cân phái luu ỹ rang tãt cả các giãi pháp cõng trinh chinh trị luồng trong cảc trướng hợp nêu trên đêu không phai là triệt đê vã luôn đê lại hậu qua Khi bùn cát lăng đọng ơ thượng lưu dê chấn sóng (Hình 1.2la) và trước cứa (Hình l.21b) dú lơn thi tất cà các vân

đe lại sõ băt đau lại từ đau Như vậy, luôn cân phát áp dung giai pháp báo dường dó là duy tri nạo vét dịnh kỳ đế đâm bào chức nàng cho công trinh Ngoài ra, cần phái xây dựng hệ thõng liên tục chuyên trá cát vẽ phía hạ lưu đẽ chống xói lơ cho vùng biên phía hạ lưu chịu ãnh hương cùa cõng trình

40