Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển cửa đại, thành phố hội an, tỉnh quảng nam và đề xuất giải pháp ổn định

Hiện tại khu vực này chưa có công trình bảo vệ bờ, các giải pháp mang tính tự phát của các doanh nghiệp đầu tư lưới thép rào quanh các cọc tre để giữ những bao cát, kè bằng nhiều thanh s

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢNG CAM KẾT CỦA HỌC VIÊN

Tên học viên : Huỳnh Thị Thu Giang

Ngày sinh : 01/03/1988

Học viên lớp : 23C12-HA

Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy Mã số: 60-58-03-02

Theo Quyết định số 1549/QĐ-ĐHTL, ngày 02/8/2016 của Hiệu trưởng trường Đại học Thủy lợi, về việc giao đề tài luận văn và người hướng dẫn cho học viên cao

học đợt 2 năm 2016, học viên đã được nhận đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng

kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Phạm Quang Đông và PGS.TS Nguyễn Trung Việt

Trong quá trình làm luận văn, tác giả có tham khảo kết quả của một số tài liệu, đề tài, dự án và công trình nghiên cứu trước đây của nhiều tác giả có liên quan đến khu vực mà học viên nghiên cứu Các tài liệu tham khảo này đã được tác giả trích dẫn đầy

đủ trong luận văn Ngoài các kết quả tham khảo trên, tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thực sự của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép của ai, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát địa hình và dưới sự hướng dẫn khoa học của Giáo viên hướng dẫn

Tác giả

Huỳnh Thị Thu Giang

L ỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện đề tài này, ngoài nỗ lực học tập của bản thân, tôi đã nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ tận tình của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp về mặt vật chất lẫn tinh thần Và hơn nữa, Nhà trường đã

tạo điều kiện, quý thầy cô đã hướng dẫn, chỉ bảo, góp ý tận tình

T ác giả luận văn xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học

Thủy lợi, các thầy cô giáo và cán bộ Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Khoa Công trình, Bộ môn Thủy công và tất cả các thầy cô giáo giảng dạy đã tạo điều kiện

và truyền dạy kiến thức trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

T ác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn: Thầy giáo TS Phạm Quang Đông và PGS.TS Nguyễn Trung Việt đã tận tình giúp đỡ trong việc

chọn đề tài, tìm tài liệu cũng như quá trình thực hiện luận văn

Trong thời gian thực hiện đề tài, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng hoàn thiện luận văn Nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được những đóng

góp quý báu của quý Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp Một lần nữa, xin gửi đến quý Thầy

Cô, bạn bè và đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhất

Trân trọng cảm ơn Tác giả

Huỳnh Thị Thu Giang

M ỤC LỤC

DANH M ỤC CÁC HÌNH ẢNH vi

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU ix

PH ẦN MỞ ĐẦU………1

1 Tên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành ph ố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” 1

2 Tính cấp thiết của đề tài 1

3 Mục đích của đề tài 4

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5

4.1 Đối tượng nghiên cứu 5

4.2 Phạm vi nghiên cứu 5

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 5

5.1 Cách tiếp cận 5

5.2 Phương pháp nghiên cứu 6

6 Các kết quả đạt được 6

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ BIỂN TRÊN TH Ế GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 7

1.1 Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới và Việt Nam 7

1.1.1 Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới 7

1.1.2 Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trong nước 8

1.2 Các nghiên cứu xói lở bờ biển Cửa Đại 10

1.3 Các giải pháp phòng chống xói lở và bảo vệ bờ biển ở Việt Nam và trên thế giới12 1.3.1 Các giải pháp phi công trình 12

1 3.2 Các giải pháp công trình 13

1.3.3 Kết quả nghiên cứu và ứng dụng công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam và trên thế giới 19

1.4 Vấn đề đặt ra và hướng nghiên cứu 27

Chương 2 PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG XÓI LỞ BỜ BIỂN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC Y ẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH KÈ MỀM BẢO VỆ BỜ BIỂN C ỬA ĐẠI, THÀNH PHỐ HỘI AN, TỈNH QUẢNG NAM 28

2.1 Tổng quan về hiện tượng xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng

Nam 28

2.2 Thực trạng, nguyên nhân xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam 37

2.2.1 Thực trạng xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam 37

2.2.2 Nguyên nhân xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam 38

2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên đến công trình kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam 42

2.3.1 Địa hình 42

2.3.2 Địa mạo 42

2.3.3 Điều kiện địa chất 42

2.3.4 Điều kiện thủy động lực 43

2.3.5 Sóng và dòng chảy 43

2.4 Ảnh hưởng của yếu tố vật liệu làm kè mềm – túi vải địa kỹ thuật 44

2.5 Ảnh hưởng của các yếu tố dân sinh, kinh tế xã hội đến công trình kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam 45

2.6 Tính toán kiểm tra hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại 46

2.6.1 Giới thiệu khu vực kè mềm tính toán, kiểm tra 46

2.6.2 Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định mái dốc 50

2.6.3 Giới thiệu phần mềm tính toán 58

2.6.4 Các dạng mặt trượt 60

2.7 Kết luận chương 2 64

Chương 3 TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO ĐOẠN KÈ M ỀM BẢO VỆ BỜ BIỂN KHỐI PHƯỚC TÂN, PHƯỜNG CỬA ĐẠI, THÀNH PH Ố HỘI AN, TỈNH QUẢNG NAM 66

3.1 Giới thiệu khu vực đề xuất cần tính toán, bảo vệ bờ 66

3.2 Kết quả tính toán ổn định hiện trạng khu vực đề xuất khi chưa có kè bảo vệ bờ 67

3.2.1 Điều kiện biên tính toán 67

3.2.2 Kết quả tính toán 67

3.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ 69

3.4 Quá trình quản lý vận hành khai thác sử dụng 74

3.4.1 Công tác quản lý 75

3.4.2 Cơ chế quản lý 75

3.5 Kết luận chương 3 76

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

1 KẾT LUẬN 77

2 KIẾN NGHỊ 77

PH Ụ LỤC 80

Phụ lục 1: Tính toán ổn định tổng thể mái kè mềm đề xuất với m = 3,0 80

Phụ lục 2: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất với m = 3,5 84

Phụ lục 3: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất với m = 4,0 88

Phụ lục 4: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất với m = 4,5 92

Phụ lục 5: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất m = 5,0 96

Phụ lục 6: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất khi xói với m = 4,0 100

DANH M ỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1 Vị trí công trình trên bản đồ hành chính tỉnh Quảng Nam 3

Hình 2 Vị trí công trình trên bản đồ Google Map 3

Hình 3 Hiện trạng sạt lở tại khu vực bờ biển phường Cửa Đại 4

Hình 4 Các giải pháp bảo vệ bờ mang tính tự phát của người dân và doanh nghiệp 4

Hình 5 Đoạn kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam 5

Hình 1.1 Những hình ảnh mất ổn định của công trình kè cứng tại khu vực Hội An 16

Hình 1.2 Đê trụ rỗng được ứng dụng tại bờ biển phía Tây Việt Nam, tỉnh Cà Mau 18

Hình 1.3 Đoạn kè mềm bờ biển Cửa Đại, Hội An bước đầu phát huy hiệu quả 19

Hình 1.4 Kè ứng dụng Hydroblock 19

Hình 1.5 Công trình lấn biển thị xã Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang 20

Hình 1.6 Cấu kiện ống phuy lục lăng sử dụng làm chân khay kè 21

Hình 1.7 Kè biển sử dụng thảm bê tông tự chèn 21

Hình 1.8 Công nghệ Stabilage tại bãi biển Lộc An, Vũng Tàu và bãi biển Bạc Liêu 22 Hình 1.9 Kè mỏ hàn 23

Hình 1.10 Rào tre chắn sóng gây bồi và trồng rừng ngập mặn 24

Hình 1.11 Cấu kiện Accropode và Cấu kiện Tetrapod 24

Hình 1.12 Công nghệ Kè mềm Geotube 25

Hình 1.13 Đê ngầm vải địa kỹ thuật ở Hà Lan 25

Hình 1.14 Đê ngầm vải địa kỹ thuật ở Malaysia 25

Hình 1.15 Công trình bảo vệ bờ biển ở Nhật Bản 26

Hình 1.16 Tường biển ở Anh 26

Hình 1.17 Đê ngầm phá sóng cấu kiện Tetrapod ở Ấn Độ 26

Hình 1.18 Công trình bảo vệ bờ ở Ai Cập 26

Hình 2.1 Vị trí khu vực xói lở bờ biển tại Hội An 28

Hình 2.2 Hiện trạng các đoạn 29

Hình 2.3 Tuyến bờ biển trước khu vực Khách sạn Vinpearl 30

Hình 2.4 Tuyến bờ biển trước khu vực từ Khách sạn Vinpearl đến Khách sạn Fusion 30

Hình 2.5 Tuyến bờ biển trước khu vực Khách sạn Fusion 31

Hình 2.6 Tuyến bờ biển trước khu vực từ khách sạn Fusion đến khách sạn Sunrise 31

Hình 2.7 Tuyến bờ biển trước khu vực khách sạn Sunrise 32

Hình 2.8 Tuyến bờ biển trước khu vực từ Sunrise đến Golden Sand 32

Hình 2.9 Tuyến bờ biển trước khu vực khách sạn Golden Sand 33

Hình 2.10 Tuyến bờ biển trước khu vực từ khách sạn Golden Sand đến khách sạn Victoria 34

Hình 2.11 Tuyến bờ biển trước khu vực khách sạn Victoria 34

Hình 2.12 Tuyến bờ biển cần được xử lý khẩn cấp 1 – Kè Geobag đã thi công 35

Hình 2.13 Tuyến bờ biển cần được xử lý khẩn cấp 2 – Kè Geobag đang thi công 35

Hình 2.14 Tuyến bờ biển cần được xử lý khẩn cấp 3 36

Hình 2.15 Tuyến bờ biển còn lại Bắc Cửa Đại 36

Hình 2.16 Thay đổi đường bờ biển Cửa Đại 37

Hình 2.17 Ảnh vệ tinh Landsat cho Cửa Đại 38

Hình 2.18 Bãi biển tại resort Golden Sand, bờ biển lúc này còn cách đường giao thông khoảng 100m khi chưa có công trình bên phải (11/10/2004) 39

Hình 2.19 Bãi biển tại resort Golden Sand, bờ biển lúc này còn cách đường giao thông khoảng 50m khi có công trình bên phải (02/8/2011) 39

Hình 2.20 Bãi biển tại resort Golden Sand, bờ tắm bị xói hoàn toàn do tác động của công trình bên phải (04/10/2012) 40

Hình 2.21 Lưu vực các con sông đổ ra biển Cửa Đại, Hội An 41

Hình 2.22 Sơ đồ các nhà máy thủy điện của Quảng Nam 41

Hình 2.23 Cắt ngang hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Hội An 47

Hình 2.24 Kích thước túi vải địa kỹ thuật 48

Hình 2.25 Mặt cắt ngang một mái dốc 50

Hình 2.26 Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt tròn 53

Hình 2.27.Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt tổ hợp 54

Hình 2.28 Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt gãy khúc 54

Hình 2.29 Các dạng mặt trượt 61

Hình 2.30 Ổn định mái kè mềm hiện trạng theo phương pháp Ordinary(K=1,051) 63

Hình 2.31 Đa giác lực tổng hợp tác động lên phân tố đất với hệ số hiện trạng 64

Hình 3.1 Vị trí khu vực đề xuất công trình kè mềm bảo vệ bờ 67

Hình 3.2 Ổn định bờ theo phương pháp Bishop với hệ số mái hiện trạng m=2,5

(K=0,925) 68

Hình 3.3 Đa giác lực tổng hợp tác động lên phân tố đất với hệ số mái m=2,5 68

Hình 3.4 Kè mềm đề xuất bảo vệ bờ biển Cửa Đại 70

Hình 3.5 Thi công hố móng, trải vải địa kỹ thuật 72

Hình 3.6 Đưa cát vào trong túi vải địa kỹ thuật 73

Hình 3.7 Lắp đặt túi vải địa kỹ thuật 73

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các loại công trình “Cứng” bảo vệ bờ biển trên thế giới và Việt Nam 14

Bảng 1.2 Các loại công trình “Mềm” bảo vệ bờ biển trên thế giới và Việt Nam 17

Bảng 2.1 Xói lở, bồi tụ bờ biển tại khu vực Cửa Đại - Hội An (1965-2014) 29

Bảng 2.2 Các thông số của túi địa kỹ thuật 48

Bảng 2.3 Chỉ tiêu cơ lý của đất nền 49

Bảng 2.4 Bảng tham số địa hình 49

Bảng 2.5 Kết quả tính toán ổn định kè mềm hiện trạng 63

Bảng 3.1 Kết quả tính toán ổn định cho khu vực cần được bảo vệ bờ 67

Bảng 3.2 Kết quả tính toán ổn định ứng với các trường hợp hệ số mái khác nhau 74

PH ẦN MỞ ĐẦU

1 Tên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành ph ố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định”

2 Tính c ấp thiết của đề tài

Cách phố cổ Hội An khoản 5 km về phía đông và cách Đà Nẵng 30 km về phía Nam Biển Cửa Đại là hợp lưu của ba con sông lớn ở Hội An đó là: sông Thu Bồn, Trường Giang và Đế Võng trước khi đổ về biển Đông Bờ biển Cửa Đại có chiều dài

gần 8 km, là bờ biển đẹp của tỉnh Quảng Nam và là một trong những bãi biển đông du khách nước ngoài nhất Việt Nam

Khu vực nghiên cứu nằm dọc theo bờ biển thuộc địa bàn khối Phước Tân, phường Cửa Đại, Hội An, Quảng Nam có chiều dài hơn 3km Nơi tập trung các khu nghỉ dưỡng lớn, chuỗi hệ thống resort cao cấp, nhiều dự án khách sạn, nhà hàng lớn hiện đại và

tiện nghi nhưng được xây dựng thân thiện với môi trường Dân cư ở đây sống chủ yếu

dựa vào nghề khai thác hải sản và không ai khác, là những người sống bằng nghề buôn gánh bán bưng, phục vụ khách du lịch Họ, đã mấy chục năm ròng bám vào bờ biển này để sinh tồn và nuôi lớn con cái…

Nổi tiếng là bãi biển ôn hòa, mênh mông và rộng lòng bãi thoãi Nhưng hình ảnh bãi cát trải dài tận chân trời cùng hàng phi lao chắn sóng và những rặng dừa hàng chục năm tuổi đã không còn.Thay vào đó là những bờ kè chắn sóng bằng bê tông cốt thép, bao tải, gạch đá nằm ngổn ngang, nhếch nhác Bãi cát trắng nổi tiếng một thời giờ đã

bị cày xới thành những hốc sâu, nham nhở, những cây dừa bị sóng đánh bật gốc, nằm

đổ rạp bên bờ Bởi thời gian qua, nạn nước biển xâm thực đã “nuốt chửng” hàng trăm mét bờ biển, phá đi hàng chục công trình trị giá hàng trăm tỷ đồng Sạt lở đã dần tiến lên khu vực phía Bắc biển Cửa Đại Con đường ven biển của Hội An là đường Âu Cơ, trước đây bãi biển cách đường hơn 200m thì nay tình trạng sạt lở đã tiến sát chỉ còn cách đường vài chục mét Hiện nay, hiện tượng xói lở và bồi lấp xảy ra ngày càng nghiêm trọng, diễn biến phức tạp, ảnh hưởng lớn đến đời sống nhân dân và sự phát triển kinh tế của địa phương

Hiện tại khu vực này chưa có công trình bảo vệ bờ, các giải pháp mang tính tự phát

của các doanh nghiệp (đầu tư lưới thép rào quanh các cọc tre để giữ những bao cát, kè

bằng nhiều thanh sắt lớn chôn sâu dưới biển, dùng đá hộc và cọc tre, gỗ đóng để giữ chân bờ kè) chỉ nhằm chống xói lở bãi biển tại khu khách sạn của riêng mình, chứ không tính tới việc một bờ biển dài sẽ bị tác động xấu Một số nơi người ta xây tường,

kè thẳng đứng để chắn sóng, làm vậy sóng đập vào tạo sóng phản xạ, đào thêm cát mang đi Về nguyên tắc, chắn sóng bên ngoài và giữ cát bên trong mới giữ được bờ

biển Phương pháp kè mềm bằng vải địa kỹ thuật chứa cát ở trong mà các chuyên gia

kè biển giới thiệu là một trong những phương án tối ưu giải quyết được những vấn đề trên

Giải pháp này thay thế cho các phương pháp bảo vệ bờ biển truyền thống như bê tông,

đá hộc, thép hoặc cừ tràm Hệ thống các túi vải địa kỹ thuật được lắp cát này hạn chế

việc mất đi hoặc di chuyển của cát do tác động của sóng, các dòng thủy triều và hải lưu, làm giảm kích cỡ và năng lượng của sóng, làm tiêu sóng khỏi bờ biển, tạo ra kết

cấu chắn gió hình thành nên vũng nước được che chắn, chống lại các áp lực gây ra xói

lở bờ biển Giải pháp này có nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, tạo cảnh quan môi trường, sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương là cát để bảo vệ bờ biển, giảm giá thành các công trình xây dựng

Vì vậy, việc “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp

ổn định” nhằm đánh giá hiệu quả của giải pháp công trình kè mềm, từ đó có kiến nghị nhân rộng mô hình trên cho các bãi biển lân cận hay không là hết sức cần thiết

Hình 1 Vị trí công trình trên bản đồ hành chính tỉnh Quảng Nam

Hình 2 Vị trí công trình trên bản đồ Google Map

ĐOẠN BỜ BIỂN PHƯỜNG CỬA ĐẠI

ĐOẠN BỜ BIỂN PHƯỜNG CỬA ĐẠI

Hình 3 Hiện trạng sạt lở tại khu vực bờ biển phường Cửa Đại

Hình 4 Các giải pháp bảo vệ bờ mang tính tự phát của người dân và doanh nghiệp

3 M ục đích của đề tài

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến công trình kè mềm

- Đánh giá, kiểm tra cho công trình kè mềm hiện trạng bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Hội

An

- Đề xuất giải pháp nâng cao ổn định cho đoạn kè mềm mới bảo vệ bờ biển Cửa Đại,

Hội An hiện nay

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 1 Đối tượng nghiên cứu

Các nhân tố gây mất ổn định cho công trình kè mềm bảo vệ bờ biển

4.2 Ph ạm vi nghiên cứu

Đoạn kè mềm điển hình cho bờ biển khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam

Hình 5 Đoạn kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, khối Phước Tân, phường Cửa Đại,

thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam

5 Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu

5.1 Cách ti ếp cận

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả luận văn đã lựa chọn các hướng tiếp cận một cách toàn diện, đi từ đánh giá đến kế thừa các kết quả, phương pháp nghiên cứu đã

thực hiện, phân tích đầy đủ các cơ sở khoa học vững chắc để đưa ra các kiến nghị, đề

xuất phương pháp tính toán và giải pháp phù hợp nâng cao ổn định cho kè mềm bảo vệ

bờ biển Cửa Đại, Hội An

5 2 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đề tài, tác giả sử dụng chủ yếu các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo

- Phương pháp điều tra thực địa

- Phương pháp nghiên cứu trên mô hình toán

6 Các k ết quả đạt được

- Trên cơ sở nghiên cứu, tổng quan về thực trạng xói lở bờ biển Cửa Đại, Hội An tác

gải chỉ ra được nguyên nhân gây mất ổn định và các yếu tố ảnh hưởng đến công trình

kè mềm hiện nay

- Đề xuất được biện pháp nghiên cứu ổn định cho giải pháp bảo vệ bờ biển Cửa Đại đoạn xói lở hiện nay chưa được bảo vệ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ

BI ỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

1.1 Các nghiên c ứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Các nghiên c ứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới

Xói lở và bồi tụ bờ biển là kết quả của hoạt động địa động lực biển hoặc địa động lực biển kết hợp địa động lực dòng sông, thường xuyên xảy ra ở các bờ biển trên toàn thế giới với những mức độ, cường độ và phạm vi ảnh hưởng khác nhau Nó không chỉ được các ngành khoa học quan tâm mà còn thu hút sự chú ý của các nhà quản lý Ở không ít nơi, bồi tụ xói lở trở thành mối lo sâu sắc của các cấp chính quyền, nhân dân địa phương, uy hiếp đến sự an toàn của nhiều công trình, cơ sở kinh tế ven biển Hiện tượng xói lở, bồi tụ bờ biển là một trong những thiên tai nặng nề nhất làm mất đất, sa bồi luồng cảng, ảnh hưởng đến dân sinh kinh tế

Nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực, biến đổi địa hình tại vùng ven biển, cửa

sông đã được phát triển rất mạnh tại Trung tâm thủy lực Hà Lan với bộ chương trình DELFT3D, UNIBEST, SWAN; Viện Thủy lực Đan Mạch với các bộ chương trình: MIKE 21, MIKE 3, LITPACK, (DHI, 2000) Nghiên cứu, đánh giá các vùng cửa sông ven biển thông qua các yếu tố hải văn có tác giả như Zubov N.N, Makarov S O

Một số mô hình tính toán, dự báo các quá trình sóng, dòng chảy, vận chuyển bồi tích

và biến đổi địa hình như mô hình tính sóng vùngkhơi STWAVE (Tolman, 1991); mô hình mô phỏng quá trình diễn biến lòng dẫn sông như: mô hình HEC của Mỹ, mô hình toán MIKE của Viện kỹ thuật tài nguyên nước và môi trường Đan Mạch Và còn có một số nghiên cứu về dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào gây ra của các tác giả như:

Phạm Thành Nam và Magnus Larson (2010) đã nghiên cứu dòng chảy dọc bờ do sóng

đổ nhào gây ra tại bãi biển Leadbetter, Thụy Điển

Nhưng chỉ xây dựng các công trình chưa đủ mà cần phải đánh giá và khắc phục tác động của các công trình gây ra Griggs và cộng sự (1990) đã tiến hành đánh giá các tác động của các công trình bảo vệ bờ như tường biển, kè phủ mái, lên sự xói lở - bồi tụ đường bờ và bãi tại vịnh Monterey, California (Mỹ) và đã đề xuất các giải pháp giảm

nhẹ tác động Work và cộng sự (2004) đã đánh giá sự xói lở đường bờ do tác động của việc nạo vét vùng ven bờ lấy vật liệu để nuôi bãi…

Hiện nay với kỹ thuật tiên tiến người ta đã áp dụng các giải pháp công trình “mềm” để chống xói lở đường bờ và bãi Những công trình “mềm” này ít gây tác động đến môi trường xung quanh, đặc biệt nó thường được ưu tiên áp dụng tại các bãi tắm du lịch

1.1.2 Các nghiên c ứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trong nước

Xói lở bờ biển, cửa sông là dạng thiên tai nặng nề xảy ra hầu hết ở cả ba miền Trung-Nam của nước ta, diễn biến hết sức phức tạp gây thiệt hại lớn về người, tài sản, công trình, kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái Chính quyền các địa phương đã nhanh chóng xây dựng các công trình bảo vệ bờ và những công trình lấn biển Nhưng, khi công trình được xây dựng xong thì quá trình tương tác giữa công trình với bờ cũng như các quá trình thủy thạch động lực và các yếu tố môi trường xung quanh xảy ra là chuyện đương nhiên Và những tương tác đó là hoàn toàn tự nhiên để thiết lập một trạng tháicân bằng mới của các quá trình thủy thạch động lực tại khu vực công trình

Bắc-và lân cận Các công trình đó đã chặn dòng bùn cát dọc bờ, làm thay đổi phân bố năng lượng của trường sóng tới Do vậy, hình thành quá trình xói lở, bồi tụ mới

Trong thời gian qua, trên bờ biển nước ta các hoạt động xói lở và bồi tụ bờ biển thường xuyên xảy ra với nhiều kiểu, dạng, quy mô và cường độ tác động khác nhau…, các cửa sông bị bồi lấp đều được xây kè bảo vệ như Hội An (Quảng Nam), Phan Rí, Phan Thiết… (Bình Thuận); Nha Trang (Khánh Hòa); Cần Giờ (Tp Hồ Chí Minh); Đề

Gi (Bình Định); Gò Công (Tiền Giang); Bình Châu (Bà Rịa - Vũng Tàu); Ghềnh Hào (Bạc Liêu) Những công trình trên đã tác động nghiêm trọng đến xói lở, bồi tụ đường

bờ xung quanh Tại các bãi tắm du lịch có xây kè bảo vệ bờ như tại Hội An (Quảng Nam), Nha Trang (Khánh Hòa); Hàm Tiến, Đồi Dương (Phan Thiết) tuy bảo vệ được

bờ nhưng bãi biển bị xói lở

Nhận thức rõ tính cấp bách và tầm quan trọng của vấn đề này nên hàng năm Nhà nước cũng như các địa phương phải chi một lượng kinh phí lớn để khắc phục, phòng chống

và cứu hộ Bên cạnh đó, đã có nhiều chương trình cấp quốc gia, dự án hợp tác quốc tế,

đề tài, đề án điều tra nghiên cứu và đánh giá hiện trạng, theo dõi diễn biến xói – bồi ở

các vùng trọng điểm, xây dựng các luận cứ khoa học cho các giải pháp phòng chống như:

- Đề tài KHCN.06.08 (1996-2000), KC.09.05 (2001-2005): nghiên cứu, dự báo quá trình xói lở-bồi tụ bờ biển và cửa sông Việt Nam của Phạm Huy Tiến và cộng sự (2005);

- Chương trình: Phòng ngừa và xử lý sạt lở bờ sông, bờ biển (2005) của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn;

- Dự án Việt Nam - Thụy Điển (2004-2007): nghiên cứu xói lở bờ biển Hải Hậu, Nam Định đã ứng dụng nhiều mô hình tính toán sóng, vận chuyển bồi tích, xói lở, bồi tụ,…

nhằm lý giải các nguyên nhân gây ra xói lở bờ, bãi như Donnelly và cộng sự (2004) đã dùng mô hình GENESIS để nghiên cứu xói lở đường bờ tại Hải Hậu (Nam Định);

- Hướng dẫn quản lý bờ biển: Bảo vệ bờ biển ở Đồng bằng sông Cửu Long (10/2013) của Thorsten Albers, Đinh Công Sản và Klaus Schmitt;

- Đề tài: Một số kết quả nghiên cứu về diễn biến xói lở, bồi tụ bờ biển các tỉnh từ Tp

Hồ Chí Minh đến Kiên Giang – nguyên nhân và các giải pháp bảo vệ của PGS TS Lê Mạnh Hùng, TS Nguyễn Duy Khang, Th.S Lê Thanh Chương, Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam;

- Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc bảo vệ bờ biển, cửa sông phục vụ việc quản lý, phát triển bền vững vùng ven biển tỉnh Quảng Nam (10/2015) của TS Lê Đình Mầu và cộng sự

Ngoài ra còn một số đề tài cấp VAST và một số hợp đồng khoa học với các địa phương như nghiên cứu hiện tượng xói lở - bồi tụ tại cửa Phan Rí; Trần Thanh Tùng (2004) tính toán vận chuyển bùn cát và nghiên cứu diễn biến đường bờ đoạn Cửa Đại (Quảng Nam) bằng mô hình UNIBEST Vũ Tuấn Anh (2000) đã mô phỏng sự biến động địa hình khu vực cửa sông Cà Ty (Phan Thiết) dưới tác động của hệ thống kè bảo

vệ cửa sông

1.2 Các nghiên c ứu xói lở bờ biển Cửa Đại

Theo số liệu tổng hợp từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp tỉnh “Nghiên cứu cơ sở khoa

học cho việc bảo vệ bờ biển cửa sông, phục vụ việc quản lý, phát triển bền vững vùng

ven biển tỉnh Quảng Nam” do TS Lê Đình Mầu làm chủ nhiệm Các nghiên cứu, dự

báo các quá trình thuỷ thạch động lực và biến động đường bờ, cửa sông tại vùng biển

Quảng Nam đã được tiến hành ở các qui mô khác nhau, đáng kể nhất là đề tài cấp nhà

nước KHCN.06.08 “Nghiên cứu qui luật và dự đoán xu thế bồi tụ-xói lở vùng ven biển

và cửa sông Việt Nam” (1996-2000); dự án hợp tác quốc tế Việt Nam-Ấn Độ

(2002-2003) “Nghiên cứu, dự báo quá trình xói lở-bồi tụ tại dải ven biển Việt Nam” với khu

vực nghiên cứu trọng điểm là vùng biển Hội An do TSKH Lê Phước Trình (Viện Hải

dương học) chủ trì Hai đề tài trên đã tập trung nghiên cứu diễn biến của quá trình xói

lở, bồi tụ tại cửa Hội An Kết quả đã thành lập được tập bản đồ biến động địa hình và

đường bờ cho khu vực cửa Hội An Trên cơ sở những dữ liệu thu thập được của đề tài

một loạt các công trình khoa học về các quá trình thuỷ thạch động lực và biến động địa

hình đã được công bố và 02 cán bộ đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ Gần đây nhất

là công trình nghiên cứu của TS Đặng Đình Đoan thông qua luận án tiến sĩ kỹ thuật

“Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp

giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội”, tuy nhiên để đánh giá

được một cách định lượng về nguyên nhân, cơ chế gây xói lở bờ biển Cửa Đại thì cần

phải tiếp tục có các nghiên cứu tiếp theo

Đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội “Nghiên cứu tai biến thiên nhiên trên cơ sở

phương pháp địa mạo phục vụ phát triển đô thị dải đồng bằng ven biển Đà

Nẵng-Quảng Ngãi” (1999-2000) do TS Đào Đình Bắc chủ trì đã cung cấp một số tư liệu về

tai biến thiên nhiên nhất là hiện trạng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông tại Quảng Nam

Đề tài cấp Nhà nước “Áp dụng bước 3, 4, 5 mô hình quản lý tổng hợp đới bờ cho tỉnh

Quảng Nam” (2008-2010) do PGS.TSKH Nguyễn Tác An (Viện Hải dương học) chủ

trì Đề tài đã tiến hành thu thập các dữ liệu về các quá trình thủy thạch động lực và xói

lở, bồi tụ tại dải ven biển Quảng Nam phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ

Đề tài cấp Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam (2008-2009): “Đánh giá

những tác động của các công trình bảo vệ đến môi trường vùng cửa sông ven biển

Nam Trung Bộ” do TS Lê Đình Mầu (Viện Hải dương học) chủ trì đã nghiên cứu, đánh giá hiện trạng và tác động của các công trình bảo vệ bờ và cửa sông tại Quảng Nam Kết quả nghiên cứu của các đề tài/dự án trên đã cung cấp hiện trạng xói lở-bồi tụ

và biến động địa hình cũng như những tác động của các công trình bảo vệ tại Quảng Nam Trong khuôn khổ của dự án hợp tác quốc tế Việt Nam - Đan Mạch (2008-2010):

“Đánh giá những tác động của biến đổi khí hậu đến điều kiện tự nhiên, môi trường và phát triển kinh tế xã hội ở Trung Trung Bộ, Việt Nam” do Viện Địa lý chủ trì trong đó Quảng Nam là khu vực nghiên cứu trọng điểm Mục tiêu của dự án là góp phần vào việc xóa đói giảm nghèo, bảo vệ môi trường và cuộc sống của cộng đồng, gồm cả sức khỏe, ở các khu vực ven biển thông qua các nghiên cứu về biến đổi khí hậu, các tai biến tự nhiên và tác động của chúng, cũng như giải pháp ứng phó cần thiết Tuy nhiên,

dự án mới tập trung nghiên cứu, dự báo sự biến động của các điều kiện khí hậu và những tác động của chúng, các quá trình thuỷ thạch động lực ven biển chưa được nghiên cứu chi tiết Những công trình có liên quan trực tiếp đến vùng biển ven bờ Quảng Nam đã được công bố như: Bùi Hồng Long, Lê Đình Mầu (2000); Lê Phước Trình và cộng sự (2001); Lê Đình Mầu (2002, 2005, 2006, 2009, 2012); Lê Đình Mầu

và cộng sự (2004); Đinh Thị Hội và cộng sự (2013) Gần đây nhất là các công trình nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Trung Việt và cộng sự (2015, 2016) về chế độ thủy động lực, biến đổi hình thái vùng cửa sông và bờ biển Cửa Đại Các kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy nguyên nhân chính gây nên xói lở nghiêm trọng bờ biển Cửa Đại

là do thiếu hụt lượng bùn cát từ thượng lưu (do khai thác cát dọc sông và xây dựng hệ thống thủy điện ở thượng lưu lưu vực Vu Gia-Thu Bồn) Kết quả nghiên cứu trên cũng

đã chỉ ra được tính bất đối xứng của lượng bùn cát ở thượng lưu về phía Nam (chiếm đến 80-85%), trong khi đó lượng bùn cát dịch chuyển về Bắc (chỉ chiếm 15-20%)

Việc xác định các nguyên nhân, cơ chế và đề xuất các giải pháp quy hoạch, xây dựng công trình nhằm phòng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có ý nghĩa rất lớn đối với sự an toàn của các khu dân cư, đô thị Về công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình bảo vệ bờ chống sạt lở vẫn chủ yếu dựa vào giải pháp truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển như kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bê tông đơn giản

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ trong các ngành vật liệu, kết cấu xây dựng để tăng cường hiệu quả bảo vệ bờ sông, biển đã được tiến hành, thử nghiệm và đưa vào sử dụng rộng rãi, thay thế, bổ sung cho các giải pháp truyền thống

Trong đó đã được ứng dụng thử nghiệm ở Việt Nam Vì vậy việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng các công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển chống sạt lở vào điều kiện thực tế ở Việt Nam là một yêu cầu cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao

1.3 Các gi ải pháp phòng chống xói lở và bảo vệ bờ biển ở Việt Nam và trên thế

gi ới

1.3.1 Các gi ải pháp phi công trình

Đây là giải pháp mang tính xã hội cao, kết hợp các hoạt động nắm bắt thông tin, theo dõi, dự báo nguy cơ sạt lở bờ, cảnh báo kịp thời từ các cấp quản lý tới nhân dân trước nguy cơ tai biến của thiên nhiên để kịp thời phòng tránh

Giải pháp phi công trình ở đây, trước hết là tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức cho người dân về các tai biến thiên nhiên và các nguyên nhân cơ bản (trong đó có tác nhân con người) gây xói lở để họ có ý thức thực hiện nghiêm chỉnh các luật: Luật bảo

vệ Môi trường; Luật bảo vệ và phát triển rừng; Luật tài nguyên nước Các giải pháp phi công trình bao gồm:

- Tiến hành theo dõi sạt lở định kỳ về qui mô, cường độ, biên độ hướng dịch chuyển kết hợp đo đạc đánh giá bất thường với các tình huống xảy ra Xây dựng cơ sở dữ liệu

kiểm soát xói lở theo địa bàn huyện, tỉnh Tất cả các thông tin về xói lở phải được cập

nhật thường xuyên, phải được phân tích, đánh giá tổng hợp để cảnh báo kịp thời và được lưu trữ bằng hệ thống thông tin địa lý

- Thông tin cảnh báo, dự báo phải được thông báo kịp thời đến người dân để họ chủ động tự ứng cứu cho mình Phát lệnh cấp báo trường hợp khẩn cấp thông qua hệ thống thông tin quản lý kiểm soát xói lở, kết mạng g

iữa các cơ quan quản lý, cơ quan nghiên cứu khoa học và cộng đồng dân cư để người dân di dời và phòng tránh nhanh nhất

- Đối với các khu vực có đê cần tổ chức bảo vệ đê kè an toàn với các phương án ứng cứu, bảo vệ theo kế hoạch khi có sự cố bất thường Xây dựng đội ứng cứu đê, kè, chuẩn bị tốt cơ sở vật chất kỹ thuật và nhân lực ứng cứu khi có sự cố Kết nối mạng

thông tin để có quyết định ứng xử phù hợp, kịp thời

- Điều chỉnh qui hoạch phát triển kinh tế - xã hội theo tỉnh, huyện, xã, theo vùng lãnh thổ Cần khoanh các vùng có nguy cơ xói lở với các cấp khác nhau: mạnh, trung bình, yếu để bố trí hợp lý các tụ điểm dân cư, các công trình dân sinh, kinh tế Tổ chức di dời dân cư ra khỏi khu vực nguy hiểm dưới các hình thức di dời vĩnh viễn theo kế hoạch qui hoạch; di dời tạm thời khi có cảnh báo và khẩn cấp khi gặp sự cố

Xói lở bờ biển là một mặt của quá trình bồi tụ - xói lở có nguồn gốc tự nhiên, do đó chỉ nên can thiệp bằng giải pháp công trình trong các trường hợp thật sự cần thiết Với chi phí tổ chức thấp giải pháp phi công trình là sự lựa chọn rất cần thiết cho phòng chống giảm nhẹ thiên tai

1 3.2 Các gi ải pháp công trình

Công trình gia cố bờ là biện pháp công trình dùng để bảo vệ bờ đất tự nhiên ở vùng cửa sông, ven biển đang có hoặc sắp có nguy cơ sạt lở Các công trình gia cố bờ đã được xây dựng tại nhiều nơi và yêu cầu về các công trình này càng gia tăng theo mức tăng trưởng kinh tế xã hội và mục tiêu cần bảo vệ Các công trình thể hiện sự phát triển

có tính logic và kế thừa, từ đơn giản đến phức tạp, từ thô sơ đến hiện đại, trình độ công nghệ được hoàn thiện dần Để bảo vệ bờ chống xói lở có thể sử dụng 02 giải pháp sau:

- Đê phá sóng là công trình được xây dựng ở đới biển ven bờ và thường kéo dài song song với bờ biển để ngăn chặn sóng tác động trực tiếp vào bờ, đồng thời tạo các bãi cát chống xói lở ở phía sau đập phá sóng

- Đê luồn, đê chìm đặt xiên hoặc vuông góc với tuyến đường bờ nhằm ngăn chặn dòng chảy ven bờ tạo bồi, nuôi bãi, bảo vệ đường bờ

- Kè bảo vệ sát bờ nhằm chống lại sự gây xói mòn của dòng chảy hay sóng lên đường

bờ, đồng thời chấp nhận phía trước chân kè bị xói sâu đến giới hạn cho phép trong thiết kế của công trình

Theo SPM (1984) có các loại công trình “Cứng” bảo vệ bờ cơ bảng như sau (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Các loại công trình “Cứng” bảo vệ bờ biển trên thế giới và Việt Nam Stt Loại công trình

1 Đê biển (Sea Dike) Chống ngập lụt cho vùng

đất thấp ven biển Phân cách bvùng đất bên trong bằng ờ biển và

công trình có cấu trúc cao, không thấm nước

2 Tường chắn sóng

(seawall)

Bảo vệ vùng đất ven biển

khỏi sự ngập lụt và sóng tràn qua

Bảo vệ vùng đất ven biển

Bảo vệ bờ khỏi bị xói lở Làm giảm độ cao sóng

tại khu vực khuất sóng

của công trình và giảm

trầm tích dọc bờ

7 Kè phá sóng ngầm

(Reef Breakwater)

Bảo vệ bờ khỏi bị xói lở Làm giảm độ cao sóng

tại khu bờ bảo vệ

Tiêu hao và phản xạ năng lượng sóng

10 Phao phá sóng

(Floating Breakwater)

Bảo vệ khu cảng, neo đậu

từ sự tác động của sóng Tiêu hao và phnăng lượng sóng ản xạ

11 Kè bảo vệ cửa sông

Bảo vệ vùng cửa sông từ

sự tác động của bão Bsự tác động của sóng bão ảo vệ vùng cửa sông từ

bởi hệ thống rào chắn di động

đã gây nguy hại đến các khu vực lân cận, tác động “thô bạo” đến điều kiện tự nhiên, làm thay đổi dòng chảy,khiến dòng sạt lở chuyển dịch theo nhiều hướng khác nhau, không những không tạo được bãi tắm, làm mất cảnh quan bờ biển, môi trường tự nhiên

mà còn khiến cho tình trạng xói lở khốc liệt hơn

Những hình ảnh về xói lở bờ tại khu vực Hội An thể hiện ở hình 1.1

Hình 1.1a Kè dọc đường Âu Cơ bị sóng

phá hủy đến gần 200m (11/2011) Hình 1.1b các khu resort Hội An (10/2013) Sóng bão phá hủy kè bảo vệ

Hình 1.1c Xây dựng công trình bảo vệ

kết hợp lấn biển của resort tại Hội An

(10/2014)

Hình 1.1d Củng cố công trình bảo vệ các

resort Hội An (11/2013)

Hình 1.1e Kè bị phá hủy tại resort bắc

Cửa Đại (9/2014) Hình 1.1f Gia cố kè chống sạt lở tại biển Cửa Đại (9/2015) Hình 1.1 Những hình ảnh mất ổn định của công trình kè cứng tại khu vực Hội An

1.3.2.2 Giải pháp kè mềm

+ Trồng rừng ngập mặn chống sóng, giữ cát ở phía ngoài bãi biển;

+ Nuôi bãi bằng cách vận chuyển cát, sỏi với khối lượng lớn từ đới biển xa bờ ở ngoài khơi hoặc từ nơi khác đến để tạo ra các bãi cát, sỏi hoặc duy trì phát triển các bãi cát, sỏi vốn đã tồn tại ở đới biển ven bờ để chống xói lở bờ biển Các bãi cát, sỏi chống xói

lở thường xây đắp theo nhiều dạng khác nhau như: Dạng cồn đụn cát, dạng bờ thềm, dạng mặt cắt, dạng đê cát ngầm…

Các bãi biển dốc và gờ bãi biển là đường ngoài của việc bảo vệ bờ biển trong việc hấp thu hầu hết năng lượng sóng, cồn cát là những khu vực cuối cùng trong việc hấp thu năng lượng sóng bão Mặc dù, những cồn cát bị xói mòn trong suốt các cơn bão, nhưng nó đủ khả năng bảo vệ phần đất phía sau nó Ngay cả khi bị những cơn bão

mạnh tàn phá nghiêm trọng, cồn cát có thể dần dần hồi phục lại một cách tự nhiên để

có thể bảo vệ bờ cho những cơn bão tương lai Do vậy, việc xây dựng các công trình trên các bãi cát ven biển mà không quan tâm đến việc bảo vệ các cồn cát là việc làm phá hoại sự ổn định bờ biển Khi hệ thống bảo vệ tự nhiên bị thất bại trước những trận bão lớn, các giải pháp đầu tiên thường được lựa chọn là phương pháp bán tự nhiên như nuôi bãi nhân tạo hoặc xây dựng cồn cát Củng cố bãi biển như nuôi bãi là giải pháp hiệu quả trong việc tiêu hao năng lượng sóng, những cồn cát là nơi cuối cùng của việc bảo vệ bờ

Theo SPM (1984) có các loại công trình “Mềm” bảo vệ bờ cơ bảng như sau (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Các loại công trình “Mềm” bảo vệ bờ biển trên thế giới và Việt Nam Stt Loại công trình

1 Nuôi bãi và bờ (Beach

Nourishment and

Dune Construction)

Bảo vệ bãi khỏi bị xói lở

và chống sóng tràn qua bờ Bthiổ sung vật liệu và bờ bị ếu hụt do tác động của

sóng và dòng chảy

2 Hệ thống thoát nước

bãi biển (Beach

Drainage)

Bảo vệ bờ khỏi bị xói lở Giữ vật liệu bãi

3 Túi vải địa kỹ thuật

(Geotextile filled bags)

Bảo vệ bờ khỏi bị xói lở Tác dụng như kè bảo vệ

khác Ngoài các loại công trình “Mềm” bảo vệ bờ biển Theo SPM (1984) như trên, ở Việt Nam đã ứng dụng thành công các giải pháp phi công trình để chống sạt lở bờ như:

Đê trụ rỗng giảm sóng, gây bồi, tạo bãi: là các cấu kiện có hình dạng là nửa hình trụ

rỗng đúc sẵn, bằng bê tông mác 500, có các lỗ rỗng tiêu sóng Khi sóng vào các lỗ

rỗng chúng va đập vào nhau tiêu năng lượng thừa, để phù sa lắng đọng gây bồi tạo bãi

Hình 1.2 Đê trụ rỗng được ứng dụng tại bờ biển phía Tây Việt Nam, tỉnh Cà

Mau Theo GS.TS Lương Phương Hậu - trường ĐH xây dựng nhận xét, giải pháp xây tường, kè thẳng đứng để chắn sóng, làm vậy sóng đập vào tạo sóng phản xạ, đào thêm cát mang đi Về nguyên tắc, chắn sóng bên ngoài và giữ cát bên trong mới giữ được bờ

biển Phương pháp kè mềm là một trong những phương án tối ưu giải quyết được những vấn đề trên Giải pháp kè “mềm” là hệ thống bảo vệ bờ biển bằng sử dụng các túi cát vải địa kỹ thuật tiên tiến được thiết kế để lắp cát, được lắp đặt và sắp xếp để tạo nên kết cấu bền và kiên cố.Hệ thống các loại vật liệu túi địa kỹ thuật này có độ bền và đáng tin cậy hơn so với các vật liệu bằng đá như trước đây bởi vì nó tạo ra khối nặng hơn (ổn định hơn), chân đế rộng hơn so với các khối đá có cùng tỷ lệ chiều cao tương ứng; khả năng biến hình dạng phong phú hơn, đồng thời sự liên kết tiếp xúc của các túi liền nhau cũng tốt hơn nhiều Ngoài ra, phương pháp này còn làm giảm sự nhiễm bẩn bãi biển vì không có đá thải ra; giảm vết tác động môi trường nhờ sử dụng các vật liệu tại chỗ và giảm nhu cầu nhập khẩu các vật liệu lấp vào túi vải; gia tăng tiện ích cộng đồng thông qua việc gia tăng đường vào bãi biển công cộng dễ dàng và giảm rủi ro về

an toàn và sức khỏe Giải pháp đã được chứng minh độ bền qua rất nhiều năm trong môi trường biển lộ thiên và xâm thực

Hình 1.3 Đoạn kè mềm bờ biển Cửa Đại, Hội An bước đầu phát huy hiệu quả

1.3.3 K ết quả nghiên cứu và ứng dụng công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam và trên th ế giới

1.3.3.1 Cấu kiện Hydroblock

Cấu kiện Hydroblock là các khối bê tông hình trụ có chiều cao lớn hơn vài lần bề rộng, hình dạng tiết diện của khối trên mặt bằng được cấu thành bởi các cung cong lồi lõm liên tục, tạo các khe rỗng giữa các viên cấu kiện khi lắp ghép thuận lợi cho việc tiêu sóng âm và dương tác động lên mái kè

Hình 1.4 Kè ứng dụng Hydroblock

Ưu điểm:Kết cấu bền – đẹp, dễ điều chỉnh chiều dày phù hợp với địa chất nền khác nhau Sản xuất theo hình thức công nghiệp dễ dàng, thi công đơn giản Khả năng chịu uốn cục bộ tốt, độ võng cao, kín nền Khả năng tiêu năng lượng sóng tốt (lỗ rỗng giữa các viên lớn)

Nhược điểm: Chi phí xây dựng công trình cao do cấu kiện sử dụng nguyên lý trọng

lượng để ổn định vì vậy chiều dày cấu kiện yêu cầu lớn hơn loại có ngàm liên kết Yêu

cầu thi công đòi hỏi phải xử lý nền mái kè tốt trước khi lắp ghép nhằm tương thích với trọng lượng bản thân khối bê tông cấu kiện Không có khả năng liên kết khóa biên và ngàm khóa theo mảng nên mỗi cấu kiện dễ bị phá hoại khi xảy ra sự cố Chưa được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam, vấn đề chuyển giao bản quyền, công nghệ

1.3.3.2 Cừ bê tông dự ứng lực

Cừ bê tông dự ứng lực đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành giao thông, cầu cảng; đối với công trình thủy lợi được dùng để làm cọc bê tông và tường chắn đất cho các công trình kè sông, kè biển

Hình 1.5 Công trình lấn biển thị xã Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang

Ưu điểm: Độ bền cao, mômen chống uốn lớn, cường độ bê tông đạt Rb = 725 kg/cm2(gấp 2-3 lần so với bê tông thường) Sản xuất theo dây chuyền công nghiệp nên kiểm soát và đảm bảo chất lượng vật liệu, giảm thiểu các khuyết tật, chống xâm thực tốt, đặc biệt trong môi trường nước mặn và chua phèn Tiết kiệm vật liệu bê tông do kích thước mặt cắt nhỏ nhưng khả năng chịu lực cao

Nhược điểm: Thiết bị thi công là thiết bị chuyên dùng, vận chuyển khó khăn và tốn

kém Đối với công trình bảo vệ bờ thì cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực chỉ có tác dụng như tường chắn đất vì vậy vẫn phải kết hợp với các hình thức bảo vệ mái công trình Giá thành đắt hơn nhiều so với các vật liệu truyền thống

1.3.3.3 Cấu kiện chân khay kè đúc sẵn dạng ống phuy lục lăng

Đây là hình thức cấu kiện công trình được cải tiến từ ống phuy hình trụ tròn thuần túy thành ống phuy có mặt trong là hình tròn, mặt ngoài là lăng trụ nhằm mang lại khả năng chèn kín giữa các hàng ống phuy khi xếp kề nhau và được ứng dụng lần đầu cho

công trình kè biển tại Bình Thuận Việc cải tiến cấu kiện này đã mang lại hiệu quả sử dụng rất lớn đối với công trình bảo vệ bờ kè biển do việc đổ bê tông tại chỗ của chân khay kè trong điều kiện thủy triều khó khăn

Hình 1.6 Cấu kiện ống phuy lục lăng sử dụng làm chân khay kè

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản và không đòi hỏi công nghệ chế tạo cao Khả năng thích

ứng với nền tốt Thi công đơn giản, dễ lắp đặt và hạ móng đạt cao trình Có khả năng

tự chèn, linh động trong điều chỉnh vị trí Do cấu tạo bên ngoài là các mặt phẳng, nên giữa các cấu kiện dễ liên kết, tiếp xúc làm giảm thiểu các khe hở giữa các cấu kiện

Nhược điểm: Chế tạo khuôn đòi hỏi độ chính xác Thi công cồng kềnh, phải có máy

móc chuyên dụng Do thiếu liên kết ngàm khóa nên cấu kiện dễ bị xê dịch và mất ổn định khi bãi phía ngoài bị hạ thấp hoặc sóng tác động mạnh trực tiếp vào kết cấu

1.3.3.4 Thảm bê tông tự chèn

Được sử dụng rộng rãi đối với các loại kè biển trong cả nước Đặc biệt là các tỉnh đồng bằng Nam bộ, loại thảm này được đan từ các viên thảm và liên kết với nhau bởi 3 chiều vì vậy đã tạo thành 1 mảng mềm rất ổn định

Hình 1.7 Kè biển sử dụng thảm bê tông tự chèn

Ưu điểm: Mảng mềm bê tông tự chèn chịu được chiều cao sóng lớn Các cấu kiện

trong mảng tự điều chỉnh, tự dãn ra biến dạng cùng với nền, che kín nền và chống sự bóc ra của sóng ở mọi hướng Liên kết trọng lượng làm tăng khả năng chống sóng và cuốn trôi của dòng chảy, giảm chiều dày lớp bảo vệ Cấu kiện đúc sẵn trên dây chuyền công nghệ chất lượng cao, thi công lắp ghép nhanh Do các cấu kiện độc lập có trọng lượng nhỏ từ (80÷100)kg nên có thể áp dụng biện pháp thi công bằng thủ công

Nhược điểm: Do đặc điểm liên kết mảng của cấu kiện độc lập thảm bê tông tự chèn là

trọng lượng nhỏ nên khi bị phá hoại thì phá hoại rất nhanh chóng và khi đó các cấu kiện dễ bị sóng cuốn trôi

1.3.3.5 Công nghệ Stabilage

Công nghệ Stabiplage tạo thành các túi, ống chứa đất cát, sỏi thay thế cho các khối đá thông thường mà trước nay vẫn thường dùng trong thủy lợi và công trình biển Hệ thống các loại vật liệu ống, túi địa kỹ thuật này có độ bền và đáng tin cậy hơn so với các vật liệu bằng đá như trước đây bởi vì nó tạo ra khối nặng hơn (ổn định hơn), chân

đế rộng hơn so với các khối đá có cùng tỷ lệ chiều cao tương ứng; khả năng biến hình dạng phong phú hơn, đồng thời sự liên kết tiếp xúc của các ống-túi liền nhau cũng tốt hơn nhiều Stabiplage là một công trình tự thích ứng trong nhiều loại môi trường Lắp đặt không cần nhiều thiết bị máy móc, thi công nhanh và ít ảnh hưởng đến môi trường

Là một kết cấu địa-vật liệu tổng hợp được phun cát vữa thủy lực với nguyên lý chủ yếu là thu giữ, tích tụ và duy trì tại chỗ các trầm tích

Hình 1.8 Công nghệ Stabilage tại bãi biển Lộc An, Vũng Tàu và bãi biển Bạc Liêu

1.3.3.6 Giải pháp chắn sóng, nuôi bãi bằng kè mỏ hàn

Công trình dạng kè luồn – mỏ hàn là công trình đặt song song hay vuông góc, xiên góc với đường bờ để tiêu hao phần năng lượng sóng trước khi tiếp cận bờ nhằm giảm xói

lở bờ và có thể gây bồi, tái tạo đường bờ

Có tính năng điều chỉnh dòng chảy và phá sóng

Hình 1.9 Kè mỏ hàn

Ưu điểm: Đây là phương án đẩy một phần dòng chảy ra xa bờ, điều chỉnh một phần

kết cấu dòng chảy, nhằm gây bồi khu vực ven bờ, phương án này tuân thủ qui hoạch chung cho cả đoạn sông, kết quả là tạo ra một đường bờ trơn thuận, gây bồi, chống xói tại những đỉnh cong của đoạn sông

Nhược điểm: Phương án này có vốn đầu tư xây dựng tương đối lớn, ảnh hưởng đến

giao thông thủy Điều kiện thi công cơ giới, đơn vị thi công cần phải có thiết bị và kinh nghiệm thực tế Thông thường khi thiết kế mỏ hàn ta phải thí nghiệm mô hình vật lý

để kiểm chứng các thông số của mỏ hàn làm tăng kinh phí đầu tư

1.3.3.7 Rào chắn sóng gây bồi và trồng rừng

Xây dựng rào chắn sóng bằng vật liệu địa phương (tre, tràm…) sau đó trồng rừng phòng hộ ven biển để giảm tác động của sóng và gió vào khu vực phía sau

Hình 1.10 Rào tre chắn sóng gây bồi và trồng rừng ngập mặn

Ưu điểm: Đây là phươn án rẻ tiền, tận dụng vật liệu địa phương hiện có, thi công

nhanh, nhằm gây bồi khu vực ven bờ

Nhược điểm: Vật liệu chịu lực kém, chỉ sử dụng cho các khu vực có sóng không lớn

và bờ đang có xu thế bồi

1.3.3.8 Cấu kiện bê tông dị hình

Khối bê tông dị hình được sử dụng làm khối phủ mái, với nhiều tên gọi khác nhau: khối Tetrapod, Tribar, Dolos, Stabit, khối chữ T, khối chữ U… ở Việt Nam đã được

sử dụng ở nhiều nơi nhưng chủ yếu là trong các công trình ngăn cát, giảm sóng của các bể cảng, công trình bảo vệ bờ thì chưa được ứng dụng nhiều

Hình 1.11 Cấu kiện Accropode và Cấu kiện Tetrapod

1.3.3.9 Đê chắn sóng Geotube

GeoTube (Các loại ống địa kỹ thuật) được chế tạo bằng vải địa kỹ thuật cường độ cao

để chứa đất, cát tạo thành những cấu kiện được xếp chồng lên nhau dùng để gia cố

chân, mái bờ, lòng sông hoặc làm kè mỏ hàn Phía ngoài các GeoTube có thể được phủ

bằng các vật liệu như đất, cát, đá hộc để tăng cường ổn định và bảo vệ ống

Hình 1.12 Công nghệ Kè mềm Geotube Công trình đê mềm bằng ống địa kỹ thuật đã được Hiệp hội kỹ thuật quân đội Mỹ

(USACE) áp dụng đầu tiên vào năm 1962 và đã trở thành một công nghệ được ứng

dụng rộng rãi trên 50 quốc gia để xây dựng và bảo vệ các công trình bờ biển, bờ sông

một cách nhanh chóng và tồn tại lâu dài, với chi phí hợp lý Đặc biệt là dùng làm đê

mềm cho các công trình biển

Sử dụng ống địa kỹ thuật Geotube giúp chống xói lở xâm thực bờ sông, biển, kết lắng

trầm tích, bồi đắp tái tạo bờ biển, thân thiện với môi trường xung quanh Ngoài ra ống

địa kỹ thuật Geotube còn được ứng dụng làm các đường dẫn tạm thi công các công

trình đê chắn sóng, các công trình lấn biển

1.3.3.10 Công trình bảo vệ bờ trên thế giới

Hình 1.13 Đê ngầm vải địa kỹ thuật ở Hà Lan Hình 1.14 Đê ngầm vải địa kỹ

thuật ở Malaysia

Hình 1.15 Công trình bảo vệ bờ biển ở

Nhật Bản Hình 1.16 Tường biển ở Anh

Hình 1.17 Đê ngầm phá sóng cấu kiện

Tetrapod ở Ấn Độ Hình 1.18 Công trình bảo vệ bờ ở Ai Cập Xói lở bờ biển, cửa sông đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống của người dân, đến sự phát triển kinh tế - xã hội và các quy hoạch của từng tỉnh, từng địa phương Ở các công trình được đầu tư một cách bài bản và khoa học thì hầu hết đều phát huy hiệu quả sử dụng Tuy nhiên vẫn còn một số công trình bị hư hỏng chỉ sau một thời gian

xây dựng như: công trình bảo vệ đê biển dài 600m bằng thảm rọ đá khu vực xã Hiệp

Thạnh, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh Qua nghiên cứu, đánh giá rút kinh nghiệm ở các công trình này đều có những vấn đề tồn tại ở một trong các giai đoạn quy hoạch, thiết kế hoặc thi công Không phải bất cứ một công nghệ mới là có thể ứng dụng tốt cho mọi vùng bờ biển, mỗi hiện tượng xói lở bờ đều có những đặc thù riêng cần được nghiên cứu một cách khoa học mới có thể tìm ra nguyên nhân và từ đó áp dụng được các biện pháp công trình phù hợp và hiệu quả

1.4 V ấn đề đặt ra và hướng nghiên cứu

Với chiều dài bờ biển gần 8km, khu vực bờ biển Cửa Đại, Hội An, Quảng Nam có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế và khai thác nguồn lợi từ vùng bãi ven bờ nuôi trồng đánh bắt thủy hải sản; khai thác du lịch Nhưng hiện nay, khu vực này đang

phải gánh chịu những thiệt hại hết sức nặng nề do thiên tai từ biển mang lại Những năm qua tình hình xói lở bờ biển đã và đang diễn biến rất phức tạp, có xu thế ngày càng gia tăng cả về quy mô và phạm vi, không những làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự an toàn của các công trình hạ tầng kỹ thuật, các khu du lịch, nghĩ dưỡng và đời

sống, kinh doanh của người dân Hội An mà còn gây ra sự thay đổi nghiêm trọng địa hình, địa mạo của khu vực này

Vấn đề đặt ra trong việc “giải cứu” cho biển Cửa Đại hiện nay là cần phải nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ và giải quyết vấn đề dân sinh cho người dân sống ven biển Công tác xử lý xói lở mặc dù đã được Đảng và Nhà nước quan tâm sâu sắc, đã được địa phương chủ động thực hiện, nhưng vì có những khó khăn về kinh tế, đã khiến cho

việc xây dựng một hệ thống kè mềm bảo vệ bờ biển hoàn chỉnh, thẩm mỹ, thích nghi

với thành phố Hội An – thành phố du lịch vẫn chưa được thực hiện một cách đồng bộ

và trên quy mô lớn

Vì vậy, việc nghiên cứu đưa ra giải pháp để xây dựng kè mềm, bảo vệ bờ biển hoàn

chỉnh, đồng bộ với quy mô công trình có khả năng giảm nhẹ thiên tai là một nhu cầu cấp thiết nhằm ứng phó với những thay đổi về khí hậu toàn cầu, bảo vệ sự phát triển bền vững cho sản xuất và ổn định đời sống nhân dân trong vùng Việc “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” là nội dung chính cần đi sâu nghiên cứu giải quyết trong đề tài luận văn này

Chương 2 PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG XÓI LỞ BỜ BIỂN VÀ ĐÁNH

V Ệ BỜ BIỂN CỬA ĐẠI, THÀNH PHỐ HỘI AN, TỈNH QUẢNG NAM

2.1 T ổng quan về hiện tượng xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh

Qu ảng Nam

Đoạn bờ thành phố Hội An có bờ biển kéo dài khoảng gần 8km nhưng từ năm 2009 đến nay tình trạng xói lở do nước biển xâm thực đã xảy ra liên tục, đặc biệt ở khu vực Cửa Đại, nơi tập trung các khu nghĩ dưỡng cao cấp của thành phố du lịch này Con đường ven biển của Hội An là đường Âu Cơ, trước đây bãi biển cách đường hơn 200m thì nay tình trạng sạt lở đã tiến sát chỉ còn cách đường vài chục mét Các khu nghĩ dưỡng cao cấp đã tiến hành xây dựng các công trình kè để chống chọi với sự xâm thực Khu nghĩ dưỡng Victoria khi bắt đầu khai trương năm 2001 bãi biển nơi đây còn cách

bờ kè của khu nghĩ dưỡng 100m nhưng từ tháng 9/2013 đến nay nước biển đã xâm thực đến sát bờ kè của khu nghĩ dưỡng này Ở khu nghĩ dưỡng Đồng Dương, sóng biển còn làm vỡ các bờ kè bằng bê tông kiên cố, cuốn trôi đất phía bên trong làm cho một dãy các căn hộ nhỏ trong khu nghĩ dưỡng này bị ngã, đổ trơ phần móng Các khu nghĩ dưỡng nằm liền kề như Golden Sand, Sunrise, Vinpearl (Hình 2.1) và nhiều bãi tắm công cộng cũng chung tình cảnh tương tự

ị trí khu vực xói lở bờ biển tại Hội An

Trên cơ sở tham khảo kết quả phân tích ở các giai đoạn về xu thế xói lở, bồi tụ và mức

độ xói sạt cho từngđoạn bờ cụ thể, cường độ và quy mô xói lở được tính cho từng khu vực như sau:

Bảng 2.1 Xói lở, bồi tụ bờ biển tại khu vực Cửa Đại - Hội An (1965-2014)

Giai

đoạn Đoạn bờ

Độ dài (km)

Diện tích (ha)

Tốc độ

TB (m/năm)

Độ dài (km)

Diện tích (ha)

Tốc độ

TB (m/năm) 1965-

1973

Bắc - Cửa Đại 1,62 25,1 63,75 4,79 38,2 18,02 Nam - Cửa Đại 2,88 15,8 10,04 2,98 35,7 16,65 1973-

1989

Bắc - Cửa Đại 1,08 33,4 7,5 5,53 65,1 9,29 Nam - Cửa Đại 0,88 12,1 8,75 4,46 60,0 8,33 1989-

2000

Bắc - Cửa Đại 3,31 59,31 18,18 4,01 40,09 10,91 Nam - Cửa Đại 1,43 12,39 20,91 4,36 50,57 15,45 2000-

2009

Bắc - Cửa Đại 1,62 12,42 8,29 4,16 43,76 20,72 Nam - Cửa Đại 1,48 27,18 21,11 3,59 16,98 8,75 2009-

2014

Bắc - Cửa Đại 0,92 2,18 5,96 4,82 21,42 14,61 Nam - Cửa Đại 1,38 4,46 4,91 1,72 22,24 40,45

Hình 2.2 Hiện trạng các đoạn Trong khu vực bờ biển Cửa Đại khoảng 7,6km từ mép bờ Bắc của Cửa Đại đến Cẩm

An bao gồm các đoạn bờ sau:

- Đoạn bờ biển trước khu vực khách sạn Vinpearl (Đoạn 1: tuyến bờ biển dài 650m):

Mặc dù quá trình đầu tư đã tốn vài trăm tỷ đồng nhưng khách sạn đã tạm dừng thi công vì bị tình trạng xâm thực bờ biển ảnh hưởng tiến sát đến khách sạn Trong đoạn

bờ này, từ năm 2004 đến nay chỗ xâm thực nhiều nhất lên đến 190m

Hình 2.3 Tuyến bờ biển trước khu vực Khách sạn Vinpearl

- Đoạn bờ biển trước khu vực từ khách sạn Vinpearl đến khách sạn Fusion (Đoạn 2: tuyến bờ biển dài 137m): Đây là khu vực phục vụ bãi tắm công cộng, mới được chính quyền thi công hệ thống kè cứng để ngăn chặn quá trình xâm thực đang ăn sâu Khu vực này từ năm 2004 đã bị xâm thực khoảng 160m

Hình 2.4 Tuyến bờ biển trước khu vực từ Khách sạn Vinpearl đến Khách sạn Fusion