Tổng quan về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở việt nam và thế giới ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển phú nhuận – thừa thiên huế

Tổng quan về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở Việt Nam và thế giới. Ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển Phú Nhuận – Thừa Thiên HuếTổng quan về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở Việt Nam và thế giới. Ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển Phú Nhuận – Thừa Thiên HuếTổng quan về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở Việt Nam và thế giới. Ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển Phú Nhuận – Thừa Thiên HuếTổng quan về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở Việt Nam và thế giới. Ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển Phú Nhuận – Thừa Thiên Huế

BẢO VỆ BỜ BIỂN PHÚ NHUẬN-HUẾ

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

HảI PHÒNG, THÁNG 05 NĂM 2016

ii

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 7

1.1 Phần mở đầu 7

1.2 Phương pháp nghiên cứu 7

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 7

1.4 Phương pháp nghiên cứu 8

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 8

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐÊ NGẦM PHÁ SÓNG VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐÊ NGẦM Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 9

2.1 Tổng quan về đê ngầm phá sóng 9

2.1.1 Định nghĩa đê ngầm 9

2.1.2 Quá trình tiêu hao năng lượng sóng qua đê ngầm 11

2.2 Ứng dụng đê ngầm phá sóng trên Thế giới và ở Việt nam 15

2.2.1 Ứng dụng đê ngầm trên thế giới 15

2.2.2 Ứng dụng đê ngầm giảm sóng ở Việt Nam 34

2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu đê ngầm giảm sóng trong và ngoài nước 35

2.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 35

2.3.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 38

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM BẢO VỆ BỜ BIỂN PHÚ NHUẬN - HUẾ 42

3.1 Đặt vấn đề 42

3.2 Xác định chức năng thiết kế của đê ngầm 43

3.3 Xác định mặt cắt ngang đê ngầm 44

3.3.1 Bề rộng đỉnh đê 44

3.3.2 Xác định mặt cắt ngang đê ngầm có chức năng giảm sóng bão 44

3.3.3 Xác định mặt cắt ngang đê ngầm có chức năng giảm sóng trong điều kiện thường Error! Bookmark not defined. 3.4 Xác định cao trình đỉnh đê ngầm 45

iii

3.5 Áp dụng tính toán lựa chọn kích thước mặt cắt ngang đê ngầm Phú Thuận – Thừa Thiên Huế 463.5.1 Hiện trạng khu vực công trình 463.5.2 Thiết kế mặt cắt ngang đê ngầm có chức năng giảm sóng trong bão 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined.

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Một số dạng kết cấu đê ngầm bảo vệ bờ 9

Hình 2.2 Bố trí công trình đê ngầm giảm sóng 10

Hình 2.3 Các dạng công trình đỉnh thấp thông dụng 11

Hình 2.4 Cơ chế giảm sóng 11

Hình 2.5 Nhiễu xạ và khúc xạ sóng trong vùng giữa hai đê 12

Hình 2.6 Quá trình tiêu hao năng lượng sóng qua đê ngầm 12

Hình 2.7 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hưởng của bãi nông (TAW-2002) 13

Hình 2.8 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hưởng của dải cát (sand bar) ngầm trên bãi (Eldeberky and Battjes, 1996) 14

Hình 2.9 Tiêu năng trong sóng vỡ tương tự như nước nhảy 14

Hình 2.10 Biểu tượng (logo) của trường Đại học Bách khoa Error! Bookmark not

defined.

vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

APA American Psychological Association

sẽ giảm Do vậy đã có rất nhiều nghiên cứu đến các biện pháp để ngăn cản hoặc giảm

sự tác động của sóng lên đê biển như: kè mỏ hàn, trồng rừng ngập mặn, tường phá sóng, đê phá sóng, trong đó phải kể đến một biện pháp vừa đảm bảo mỹ quan, vừa

có hiệu quả giảm sóng rất tốt, lại vừa có khả năng gây bồi tạo bãi – đó là công trình đê ngầm giảm sóng

Trên thế giới việc nghiên cứu và áp dụng đê ngầm giảm sóng (submerged breakwater) nhằm giảm tác động của sóng được nhiều nước triển khai như: Nhật Bản, Anh, Ai Cập, Italia, Ba Lan, Thái Lan, Hàn Quố Đê ngầm ngoài tác dụng bảo vệ bờ biển, đê biển, chúng còn có cả tác dụng làm bến cảng, bảo vệ bến cảng, tạo bãi bồi Hiệu quả của đê ngầm phụ thuộc rất nhiều vào đặc trưng của sóng biển và độ sâu mực nước biển ở vị trí xây dựng đê ngầm Để kế thừa kinh nghiệm xây dựng của các nước tác giả đã giới thiệu một số công trình đê ngầm đã sử dụng trên thế giới và những công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam Đặc điểm về sóng biển và tổng quan về đê ngầm giảm sóng trên thế giới và Việt Nam được trình bày sau đây sẽ đưa ra toàn cảnh về công trình, hiệu quả công trình Từ đó phân tích, đánh giá và đề xuất áp dụng vào bảo

vệ bờ biển Việt Nam Trong bối cảnh như vậy tác giả nghiên cứu đề tài “Tổng quan

về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở Việt Nam và trên Thế giới Ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển Phú Nhuận - Thừa Thiên Huế” 1.2 Phương pháp nghiên cứu

Bằng phương pháp nghiên cứu thống kê, tác giả phân tích tổng hợp một cách khoa học đưa ra các công trình đê ngầm đã được xây dựng cũng như các phương pháp tính toán dạng đê này ở trong và ngoài nước

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Đê ngầm và hiệu quả giảm sóng của chúng

Phạm vi nghiên cứu:

8

Đê ngầm xây dựng trên bãi đê thuộc vùng Bắc Trung Bộ

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp thống kê, kế thừa có chọn lọc, phân tích, tính toán

để đạt được mục đích nghiên cứu

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài làm rõ cơ chế bảo vệ bờ biển của đê ngầm là thông

qua sự tác động trực tiếp của công trình vào yếu tố cơ bản nhất là sóng biển, không hoàn toàn phòng ngự bị động như loại công trình gia cố bờ, cũng không chỉ dựa vào việc chờ đợi xử lý sản phẩm của sóng là bùn cát ven bờ của loại công trình mỏ hàn

- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài đã thống kê một cách tổng quan được hệ thống đê

ngầm trên thế giới cũng như các phương pháp tính toán loại công trình này Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho các trung tâm tư vấn thiết kế, đào tạo

9

NGHIấN CỨU Đấ NGẦM Ở VIỆT NAM VÀ TRấN THẾ GIỚI

2.1 Tổng quan về đờ ngầm phỏ súng

2.1.1 Định nghĩa đờ ngầm

Đờ ngầm giảm súng là một biện phỏp vừa đảm bảo mỹ quan lại vừa cú hiệu quả giảm súng rất tốt Tuy nhiờn dạng cụng trỡnh này cũng tỏc động tới quỏ trỡnh vận chuyển bựn cỏt và diễn biến đường bờ Đờ ngầm cú thể xõy dựng theo cấu trỳc đơn (Hỡnh 2.1a) hoặc phõn đoạn (Hỡnh 2.1b) Cấu trỳc đơn được sử dụng để bảo vệ một đoạn đường bờ nhỏ, giải phỏp đờ phõn đoạn được ỏp dụng để bảo vệ một dải đường bờ rộng lớn hơn

Hỡnh 2.1 Một số dạng kết cấu đờ ngầm bảo vệ bờ

mặt cắt c-c

A

A mặt cắt a-a

Hệ thống đê ngầm phân đoạn

B B

10

Hình 2.2 Bố trí công trình đê ngầm giảm sóng

Đê ngầm đơn (Hình 2.1a) thường được xây dựng ở vùng có độ sâu trên 3÷4m với mục tiêu giảm xói lở, đồng thời tạo khu vực bảo vệ (khu vực bãi tắm, các hoạt động vui chơi giải trí) hoặc khu neo đậu tàu thuyền Hình 2.1c mô tả hệ thống đê phân đoạn, khoảng cách giữa các phân đoạn đê nhỏ

Mục đích của các công trình đỉnh thấp hoặc ngầm là giảm tải thuỷ lực ở một mức độ nhất định để duy trì bờ biển ở trạng thái cân bằng động Để đạt được mục tiêu này, chúng được thiết kế cho phép năng lượng sóng được truyền qua công trình ở mức độ nhất định dưới dạng tràn qua đỉnh và xuyên qua cấu trúc rỗng của thân (đập phá sóng đỉnh nhô) hoặc làm vỡ và tiêu tan năng lượng sóng truyền qua đỉnh ngập (đê ngầm giảm sóng, thùng chìm tiêu sóng)

Đê ngầm thường sử dụng vật liệu đá, cấu kiện bê tông được sử dụng cho lớp áo ngoài, tuy nhiên gần đây các nhà nghiên cứu đã cho xây dựng đê ngầm bằng Geotube, hay nghiên cứu ra các dạng cấu kiện cấu tạo đê ngầm với mục đích tăng khả năng giảm sóng, tăng độ ổn định, cho phép sinh vật dưới biển cư ngụ trong cấu kiện, bảo vệ môi trường,…

11

Hình 2.3 Các dạng công trình đỉnh thấp thông dụng

2.1.2 Quá trình tiêu hao năng lượng sóng qua đê ngầm

Đê ngầm có thể được thiết kế để giảm xói lở, bảo vệ bờ biển, hoặc để tái tạo bãi hay hình thành một bãi biển mới Dạng công trình này phân tán năng lượng sóng tới trực tiếp trên kết cấu, tạo hiệu ứng phản xạ và truyền năng lượng sóng này do hiện tượng nhiễu xạ vào trong vùng khuất sau đê (xem Hình 2.4) Phần năng lượng sóng tiêu hao lớn nhất là qua cơ chế sóng vỡ, thứ hai là phần năng lượng sóng phản xạ và cuối cùng

là phần năng lượng sóng tiêu hao qua cơ chế dòng chảy qua môi trường rỗng Năng lượng sóng cũng tiêu hao một phần do nhiễu xạ và khúc xạ trong khu vực xung quanh đầu đê (xem Hình 2.5)

Hình 2.4 Cơ chế giảm sóng

Hình 2.6 Quá trình tiêu hao năng lượng sóng qua đê ngầm Các quá trình vật lý cơ bản tại đê ngầm có thể được chia thành ba khu vực:

Khu vực 1 (Hình 2.6): Sóng truyền từ vùng nước sâu gặp mái đê ngầm, độ sâu nước thay đổi, hiệu ứng nước nông xảy ra ở khu vực này Một phần sóng bị phản xạ về phía biển, một phần bị “hấp thụ” vào đê ngầm (nếu đê ngầm làm bằng đá đổ hay vật liệu thấm nước), một phần ma sát với mái của đê ngầm (đặt biệt là mái đê ngầm trải cấu kiện tiêu sóng hoặc cấu kiện có độ gồ gề), phần còn lại tiếp tục được truyền vào khu

13

vực 2 Sự tiêu tán sóng ở khu vực 1 này phụ thuộc vào độ sâu của ngập nước của đê ngầm và phần nào phụ thuộc vào độ dốc của mái phía ngoài của đê ngầm cũng như phụ thuộc vào đặc tính sóng truyền qua đỉnh đê ngầm

Khu vực 2 (Hình 2.6): Tại khu vực này năng lượng sóng bị tiêu hao một phần do ma sát trên đỉnh đê ngầm Tuy nhiên khi được truyền từ khu vực 1 sang khu vực 2 do chiều sâu nước giảm đột ngột sẽ dẫn đến hiện tượng sóng vỡ Sự tiêu tán năng lượng này phụ thuộc nhiều vào chiều cao mức nước trên đỉnh đê và bề rộng đỉnh đê Vì đê chắn sóng cho phép nước thấm qua thân đê nên dòng chảy tầng, dòng chảy rối trong

đê cũng gây ra sự tiêu hao một phần năng lượng sóng Sự giảm năng lượng sóng ở vùng này phụ thuộc nhiều vào độ ngập nước của đê ngầm, bề rộng đỉnh đê, cấu trúc của lớp vật liệu cấu tạo đỉnh và thân đê

Khu vực 3 (Hình 2.6): sóng từ khu vực 2 được chuyển sang khu vực 3, chiều sâu nước thay đổi đột ngột, chuyển sang vùng nước sâu hơn Tại khu vực 3 này chiều cao sóng giảm đồng thời chu kỳ sóng cũng giảm Hình dạng, cấu tạo của đê ngầm và độ sâu mực nước phía trong đê có thể ảnh hưởng đến sự chuyển đổi sóng; năng lượng sóng phản xạ và năng lượng sóng tiêu hao

Ngoài ra, còn có quá trình tán xạ làm biến đổi phổ sóng (chuyển dịch năng lượng sóng giữa cái dải tần số), đặc biệt khi vào vùng nước nông hay khi gặp vật cản như đê ngầm (Hình 2.7 và Hình 2.8) Quá trình biến đổi phổ sóng có ảnh hưởng gián tiếp đến mức độ tiêu hao năng lượng sóng ở vùng nước nông bởi vì với dải sóng dài (tần số thấp) thì mức độ tiêu hao năng lượng ít hơn so với dải sóng ngắn (tần số cao)

Hình 2.7 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hưởng của bãi nông (TAW-2002)

14

Hình 2.8 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hưởng của dải cát (sand bar) ngầm trên

bãi (Eldeberky and Battjes, 1996)

Hình 2.9 Tiêu năng trong sóng vỡ tương tự như nước nhảy Trong các quá trình tiêu hao năng lượng sóng thì sóng vỡ là quá trình tiêu tán năng lượng sóng lớn nhất Hiện tượng sóng vỡ xảy ra khi sóng biến hình trong nước nông làm gia tăng chiều cao sóng và do đó độ dốc sóng vượt quá ngưỡng giới hạn ổn định hình dạng dẫn đến sóng vỡ (đặc biệt lưu ý tránh nhầm lẫn giữa sóng vỡ với tiêu tán năng lượng do ma sát đáy, tiêu hao năng lượng do ma sát đáy chỉ chiếm một tỷ trọng rất nhỏ, có thể nói là không đáng kể trong toàn bộ quá trình tiêu hao năng lượng sóng) Khi sóng vỡ xảy ra thì vận tốc của các phần tử nước ở phía trên đầu sóng trở nên lớn hơn so với vận tốc của đầu sóng và do vậy xảy ra hiện tượng cuộn sóng mặt (Hình 2.9) Tiêu hao năng lượng trong sóng vỡ được mô tả một cách tương tự như tiêu hao năng lượng trong nước nhảy (xem Battjes và Janssen, 1978 và 2008)

Quá trình lan truyền sóng vào bờ với sự có mặt của đê ngầm phá sóng thì cũng xảy ra các hiện tượng và quá trình vật lý cơ bản như đã đề cập ở trên Tuy nhiên quá trình sóng vỡ xảy ra mạnh mẽ hơn hay nói cách khác là chiều cao sóng sẽ suy giảm mạnh

do bên cạnh ảnh hưởng của bãi đê còn có sự suy giảm độ sâu cục bộ tại vị trí của đê

ngầm Tính chất sóng (chiều cao, dạng phổ sóng hoặc chu kỳ sóng đặc trưng) do đó

cũng có sự thay đổi đáng kể sau khi qua đê ngầm

15

Như đã đề cập ở trên trong quá trình truyền sóng thì sự suy giảm chiều cao sóng (hay

là tiêu hao năng lượng sóng) chủ yếu gây ra bởi sóng vỡ khi vào vùng nước nông

Khác với đê cao có nhiệm vụ chắn sóng, với công trình ngập nước (cản, phá sóng) như

đê ngầm thì quá trình dẫn đến tiêu hao năng lượng sóng chủ yếu vẫn là sóng vỡ xảy ra

ở tầng nước sát mặt phía trên bụng sóng (xem Battjes and Janssen, 1978; Stive and De Vriend, 1994) Tiêu hao năng lượng sóng do ma sát tiếp xúc với đáy cũng chỉ là thứ

yếu

2.2 Ứng dụng đê ngầm phá sóng trên Thế giới và ở Việt nam

2.2.1 Ứng dụng đê ngầm trên thế giới

Với nhiều ưu điểm, đê ngầm đã sớm được nghiên cứu, áp dụng ở nhiều nước trên thế giới như: Vương quốc Anh, Nhật Bản, Ai Cập, Italia, Hàn Quốc, Ba Lan, Mexico, Hà Lan, Malaysia…

2.2.1.1 Đê ngầm tại Vương quốc Anh

Hình 2.10 Biển Palling, Norfolk Hình 2.11 Đê chắn sóng ngoài khơi tại

Elmer, West Sussex

Bờ biển Elmer nằm ở phía nam bờ biển của vương quốc Anh, là một đoạn bờ biển thẳng, nằm giữa Bognor Regis và Littlehampton Elmer nằm trong vùng bán nhật triều Mực nước triều trung bình cao là khoảng 5,3 m, Mực nước triều chân triều thấp nhất là 2,9 m Đỉnh triều lớn nhất có thể lên tới 6m Khoảng 30 cm trên bề mặt đáy, vận tốc triều tối đa là 1m/s (trong thời kỳ triều cường), dòng triều theo hướng Đông Tây ở khu vực ngoài khơi Một hệ thống gồm 8 đê chắn sóng song song với đường bờ được xây dựng từ năm 1991-1993, khu vực giữa hệ thống công trình này và bờ biển là các bãi trầm tích 8 đê chắn sóng có kích thước khác nhau do phụ thuộc vào vị trí xây dựng chúng Hệ thống công trình đê chắn sóng này nổi khi thủy triều thấp và ở trạng thái

16

bán ngập khi thủy triều cao Sau khi xây dựng hệ thống này, đã không những hạn chế được xói lở bờ biển mà còn hình thành các salient ở phía sau đê ngầm

Hình 2.12 Các dạng cắt ngang chính được xem xét trong quá trình thiết kế 8 đê chắn

sóng Elmer, Vương quốc Anh

2.2.1.2 Đê ngầm tại Nhật Bản

Việc xây dựng đê chắn sóng và đặc biệt là đê ngầm rất phổ biến tại Nhật Bản, công trình đê ngầm đầu tiên được xây dựng từ thập niên 70, sau đó có rất nhiều các dự án nghiên cứu mở rộng đã được thực hiện

Do hiệu quả giảm sóng mà đê ngầm mang lại đáp ứng được nhiều mục đích như bảo

vệ bờ biển, thân thiện với môi trường, tính thẩm mỹ,… nên đã có khá nhiều các nghiên cứu về việc lựa chọn kết cấu đê ngầm theo hướng thân thiện với môi trường sinh thái

lý tưởng cho mục đích lợi dụng tổng hợp vùng bảo vệ ven biển

Trong những năm gần đây, Nhật Bản quan tâm rất nhiều đến vấn đề môi trường biển (Nakayama, 1993) Điều này đã dẫn đến sự phát triển của các dải đê ngầm thân thiện với môi trường bờ biển Một ví dụ về kết cấu dải đê ngầm là Aquareef, đường bờ được bảo vệ bởi các khối Aqua (Hình 2.13, Hình 2.14) Nghiên cứu đầu tiên được thực hiện

17

bởi Asakawa và Hamaguchi vào năm 1991, trong nghiên cứu này, các tính toán thực hiện trong điều kiện sóng thường Đặc điểm và tác dụng của khối Aqua được nêu chi tiết trong nghiên cứu của Hirose, 2002 Gần đây kết cấu này được tiếp tục nghiên cứu

mở rộng trong điều kiện sóng ngẫu nhiên, xem xét đến các yếu tố ảnh hưởng tới sự lan truyền sóng qua thân đê và sự ổn định của công trình Các yếu tố ảnh hưởng này được nghiên cứu với các tổ hợp sóng khác nhau Kết quả nghiên cứu là xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số ảnh hưởng tới quá trình truyền sóng, bao gồm hệ số truyền sóng Ht/H1/3 và chiều dài sóng tương đối B/L1/3, chiều cao sóng Ht, chiều cao sóng H1/3

và bước sóng L1/3, B là bề rộng đỉnh đê Ở Nhật Bản, một số đê ngầm đã được xây dựng và đưa vào hoạt động

Hình 2.13 Khối Aqua

Hình 2.14 Đê ngầm sử dụng khối Aqua ở Nhật Bản [14]

Trận động đất và sóng thần ngày 11/3/2011 tại Nhật Bản đã gây ra thiệt hại nặng nề

Ba tỉnh miền đông bắc Nhật Bản và nhiều tỉnh lân cận chịu thiệt hại nặng nề với 16.000 người chết và hàng nghìn người mất tích, hư hại các lò phản ứng và hệ thống làm mát của nhà máy điện hạt nhân Fukushima I, dẫn tới các vụ nổ tại cơ sở này Đây được coi là một thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất thế giới kể từ sau vụ Chernobyl năm

1986 Để giảm thiểu các thiệt hại do sóng thần, một dự án đê ngầm đã được triển khai tại thành phố Kainan, quận Wakayama, miền tây Nhật Bản vào tháng 9/2012

18

Hình 2.15 Thi công đê ngầm bằng ống thép tại Nhật Bản Các ống thép rộng 3m, dài 30m được đóng xuống biển với độ ngập nước 13m Độ ngập này cho phép tàu thuyền di chuyển tự do vào vùng phía sau đê ngầm Khi xảy ra trận động đất lớn, các ống thép này sẽ nổi lên và giảm thiểu năng lượng sóng thần, từ

đó giảm thiếu được thiệt hại do sóng thần gây ra Đây là địa điểm đầu tiên thực hiện

xây dựng thí điểm loại hình đê ngầm giảm thiệt hại sóng thần

2.2.1.3 Đê ngầm tại Ai cập

Với mục đích bảo vệ bờ và giảm thiểu xói lở, một hệ thống đê ngầm đã được xây dựng dọc theo phần phía Đông của bờ biển Alexandria Hệ thống đê ngầm này gồm: một đê ngầm chính và hai phân đoạn đê ở hai bên, khoảng cách từ hệ thống công trình tới bờ

biển khoảng 150m-300m

Tổng chiều dài của đê ngầm là khoảng 3000 mét, được xây dựng trong khu vực có phạm vi độ sâu mực nước biển từ 2,5-8,5 m Bề rộng đỉnh đê ngầm là 36m trong khu vực có độ sâu 3÷5m, và đỉnh đê rộng 46 m ở khu vực có độ sâu 8,5m Các đê ngầm có cao trình đỉnh thấp hơn mực nước biển thấp nhất là 0,5m – đây là khoảng cách tối thiểu mà đảm bảo tính hiệu quả của đê ngầm và đảm bảo tốt nhất việc lưu thông dòng chảy với vùng được đê ngầm bảo vệ Đê được bảo vệ ở cả mái phía biển và mái phía

bờ, vật liệu bảo vệ chủ yếu là đá tự nhiên có khối lượng 10÷300kg và cấu kiện Tetrapode Độ dốc mái đê phía biển và phía bờ là 1:2; 1:3; 1:5 để đảm bảo tính ổn định của công trình chắn sóng Tại khu vực có độ sâu 3÷5m, mái phía biển được bảo vệ bởi

2 hai lớp Tetrapod nặng 3 tấn, mái phía bờ được bảo vệ bởi khối bê tông nặng 5 tấn Trong khu vực độ sâu 8,5 mét, mái phía biển được bảo vệ bởi cấu kiện Tetrapod nặng

5 tấn và hai lớp bê tông đá

19

Hình 2.16 Hiệu quả của đê ngầm được xây dựng ở khu vực có độ sâu mực nước 8,5 m

trong một cơn bão

Đê ngầm dài 220 m ở khu vực có mực nước biển sâu 8 m được hoàn thành năm 2006, đến tháng 7/2007 toàn bộ hệ thống đê ngầm đã được hoàn thiện và đi vào hoạt động Sau khi hệ thống đê ngầm được hoàn thành, một dự án theo dõi đánh giá hiệu quả của

đê ngầm cũng được triển khai Qua quá trình theo dõi hiệu quả làm việc của hệ thống

đê ngầm ở đây, các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng hệ thống đê ngầm tại khu vực bờ biển Alexandria đã mang lại hiệu quả bảo vệ bờ đáng kinh ngạc: không có hiện tượng xói lở bờ, công trình ổn định trong điều kiện mưa bão, chất lượng nước trong khu vực được đảm bảo, chiều cao sóng không vượt quá 0,5m…

Trước khi xây dựng đê ngầm Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.17 Hiệu quả tái tạo bờ biển của hệ thống đê ngầm ở các bãi biển Mandra,

Alexandria, Ai Cập

20

Trước khi xây dựng đê ngầm Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.18 Hiệu quả tái tạo bờ biển của hệ thống đê ngầm ở các bãi biển Miamy,

Alexandria, Ai Cập

Trước khi xây dựng đê ngầm Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.19 Hiệu quả tái tạo bờ biển của hệ thống đê ngầm ở các bãi biển Motaza,

Alexandria, Ai Cập

Trước khi xây dựng đê ngầm Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.20 So sánh giữa chất lượng nước trước và sau khi xây dựng đê chắn sóng chìm,

Alexandria, Ai Cập

21

2.2.1.4 IV.1.4 Đê ngầm tại Italia

Ở Italia, khái niệm về “rào cản chìm” (submerged barriers) được áp dụng từ những năm 1980, tính đến năm 1996 đã có 50 công trình được xây dựng để bảo vệ bờ biển và việc áp dụng loại công trình này nhanh chóng trở thành giải pháp hữu hiệu bảo

vệ bờ biển Tại Italia, công trình đê ngầm được bổ trí kết hợp với các loại công trình bảo vệ bờ khác nhằm làm tăng hiệu quả bảo vệ đường bờ

Hình 2.21 Đê ngầm ở Lido di Dante (đỉnh rộng 12m, ngập nước 0,5m)

Hai loại công trình bảo vệ bờ chính được áp dụng cho bờ biển Italia là:

Các túi cát bảo vệ bờ kết hợp với giải pháp nuôi các bãi nhân tạo, hình thức bảo vệ bờ này không đem lại hiệu quả giảm sóng tối ưu nhưng ưu điểm của giải pháp bảo vệ bờ này là đảm bảo trạng thái tự nhiên cho bãi biển, thời gian thực hiện nhanh, đây cũng là giải pháp được đánh giá cao do ít ảnh hưởng tới các vùng lân cận

Đê ngầm giảm sóng, mái bảo vệ:giải pháp này có thể được áp dụng độc lập hoặc kết hợp với giải pháp nuôi các bãi nhân tạo

Năm 1981, giải pháp túi cát được ứng dụng để bảo vệ bờ biển Lido di Dante, các túi cát này được bố trí ở độ sâu -2,5m÷-3,0m Giải pháp này đã giúp tái tạo bờ biển, tuy nhiên sau đó do nhiều lý do mà chất lượng công trình bị hư hỏng Sau vài lần gia cố, giải pháp công trình được lựa chọn là đê ngầm (Hình 2.22)

22

Hình 2.22 Mặt cắt ngang đê ngầm bờ biển Lido di Dante(bềrộng đỉnh 10÷12m, độ

ngập 0,5m) Năm 1982-1983, một hệ thống đê ngầm chắn sóng, mái bảo vệ đƣợc xây dựng ở Grottammare, chiều rộng đỉnh đê là 3,00m, độ ngập 0,9m, khoảng cách giữa các đê ngầm là 30m (Hình 2.23)

Hình 2.23 Đê ngầm bằng đá đổ đƣợc xây dựng ở Grottammare

Ở bờ biển Montemarciano, giải pháp bảo vệ bờ bằng đê ngầm đƣợc ứng dụng độc lập, không kết hợp với giải pháp nuôi bãi nhân tạo (Hình 2.24)

23

Hình 2.24 Đê ngầm ở Marina di

Montemarciano

Hình 2.25 Đê ngầm giảm sóng dọc theo

bờ biển San Lucido

Năm 1995, nhằm hạn chế những xói lở ở các mỏ hàn chữ T dọc bờ biển San Lucido, giải pháp đưa ra là xây dựng một đê ngầm bằng đá đổ với chiều dài 500 m, ngập 1,5m, cách bờ biển 35 m Tuy nhiên hiệu quả dự án này đem lại không được như mong muốn (Hình 2.26)

Hệ thống mỏ hàn kết hợp với đê ngầm dài 9000 m được xây dựng ở hòn đảo Pellestrina Lagoon Venice, Italy Giải pháp bảo vệ bờ tương tự cũng được áp dụng ở Lido di Ostia, Rome với hệ thống mỏ hàn ngập nước kết hợp với 2800 m đê ngầm

Hình 2.26 Đê ngầm bảo vệ bờ biển của hòn đảo Pellestrina Lagoon Venice, Italy

Hình 2.27 Hệ thống đê ngầm kết hợp với mỏ hàn ngập nước ở Rome, Italy

24

Đê ngầm dạng rạn san hô bảo vệ bờ

biển Castel Volturno (CE)

Đê ngầm bảo vệ bờ biển Bisceglie

(BAT)

Kết cấu xây dựng đê ngầm ở Ý Kết cấu đê ngầm mới ở Ý

Lắp đặt túi vải địa kỹ thuật tại Marina dạng mặt cắt đê ngầm bằng đá đổ ở Ý

Hình 2.28 Các dạng đê ngầm ở Italia

2.2.1.5 Đê ngầm tại Hàn Quốc

Bãi biển Songdo nằm trên bờ biển phía Đông Nam của Hàn Quốc và có một hình thức bãi biển túi mở về phía Đông Nam, chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi sóng Bãi biển Songdo đã có một chiều rộng bãi biển rộng, tuy nhiên, do sự phát triển của các thành phố gần bãi biển, xây dựng đường và kè thẳng, chiều rộng đã giảm đáng kể

25

Hình ảnh hai đê ngầm Phác thảo dự án sau khi hoàn thiện 6/2008

Hình 2.29 Đê ngầm ở bãi biển Songdo, Busan, Hàn Quốc

Hình 2.30 Sự thay đổi đường bờ bãi biển Songdo, Busan, Hàn Quốc

Nhằm ngăn chặn những xói lở đường bờ, các nhà khoa học đã cho xây dựng 02 đê ngầm giảm sóng: Đê ngầm ở phía Đông có chiều dài 100 m, bề rộng đỉnh đê 40 m, độ ngập nước 0,5 m; Đê ngầm ở phía Tây dài 200 m, bề rộng đỉnh 40 m, độ ngập nước 0,5 m Cả hai đê ngầm được đặt song song với đường bờ, cách đường bờ 200m và được thi công hoàn thành vào tháng 6/2004

Hai đê ngầm sử dụng cấu kiện tiêu sóng Tetrapod nặng 25 tấn với khả năng thấm cao hơn so với cấu trúc đá đổ Kết cấu này có độ rỗng là 0,5 (50%) Ngoài ra, một đê chắn sóng xa bờ và một vài biện pháp công trình khác đã được ứng dụng kết hợp với hai đê ngầm này nhằm giảm năng lượng sóng tác dụng vào bờ

2.2.1.6 Đê ngầm ở Ba Lan

Với mục tiêu giảm xói lở bờ do tác động của sóng, trong năm 2006, đê ngầm chắn sóng

đã được xây dựng ở vịnh Gdansk,Gdynia, Ba Lan, với 03 đoạn đê ngầm có chiều dài 73

m và khoảng cách giữa các đoạn đê là 45 và 55 m, hệ thống đê bố trí cách bờ biển khoảng 140 ÷ 170m Thiết kế sơ bộ của đê chắn sóng được đề xuất bởi Pilarczyk (2003)