Nghiên cứu các giải pháp tạo bãi cho tuyến đê biển nam định; áp dụng tính toán cho các đoạn đê biển khu vực cống thanh niên bằng hệ thống kè mỏ hàn chữ t

Đặc điểm Được nối liền với tuyến đê sông của 2 dòng sông lớn: Sông Hồng ở phía Bắc đầu tuyến và sông Đáy ở phía Nam cuối tuyến, lại bị phân cắt tại các vùng cửa sông Sò và sông Ninh Cơ,

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Nguy ễn Ngọc Hiếu

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TẠO BÃI CHO TUYẾN ĐÊ BIỂN TỈNH NAM ĐỊNH; ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO ĐOẠN ĐÊ BIỂN KHU VỰC CỐNG THANH NIÊN BẰNG HỆ THỐNG KÈ MỎ HÀN CHỮ T

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Nguy ễn Ngọc Hiếu

TỈNH NAM ĐỊNH; ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO ĐOẠN ĐÊ BIỂN KHU VỰC CỐNG THANH NIÊN BẰNG HỆ THỐNG KÈ MỎ HÀN CHỮ T

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ

M Ở ĐẦU

I TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đê biển là công trình ngăn triều xâm nhập mặn vào khu cần được bảo vệ, do

đó đê biển hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp chịu tác động mạnh liệt các yếu tố biển Các tuyến đê trực diện với biển, hàng năm phải chịu tác động phá hoại của biển: Bào mòn bãi gây sụt lở chân kè, sóng tác động trực tiếp lên mái đê kè gây sạt lở cục bộ

hoặc từng mảng Đặc biệt khi có bão lớn gặp triều cường, sóng có thể vượt qua đỉnh

đê gây xói lở mái đê trong dần dần đê bị vỡ vv…

Hầu hết tuyến đê biển của Việt Nam được xây dựng từ những năm 60 của thế

kỷ trước, nhiều đoạn đã xuống cấp nghiêm trọng Hơn 2000 km đê biển ở nước ta

hiện đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mùa màng, tài sản và hơn hết là tính

Đê biển tỉnh Nam Định chạy theo 2 hướng: Bắc - Đông Bắc và Đông -Đông

Bắc vì vậy trong bất kỳ mùa mưa hay mùa khô, đều có sự cố do gió mùa Đông Bắc hay gió mùa đông Nam Phần lớn bờ biển tỉnh Nam Định thuộc vùng biển lấn, bãi thoái nghiêm trọng Khoảng trên 50km đê đi qua khu vực nền cát, đất đắp đê là cát

và cát pha Khoảng 41km đê trực diện với biển, phía trong đồng là thùng đào, đê

thường xuyên chịu sự tác động gây hại của sóng do triều cường, gió mạnh, áp thấp nhiệt đới và bão

Tại những khu vực đê trực diện với biển nhìn chung bãi hẹp, nhiều đoạn không có bãi Theo các tài liệu dự trữ qua các thời kỳ đến nay, cao độ mặt bãi liên

tiếp bị hạ thấp từ (+0.50) ÷ (+0.80) năm 1990, 1991 xuống (-1.80) ÷ (-1.90) năm

2007, sự hạ thấp mặt bãi là yếu tố bất lợi làm gia tăng chiều cao sóng, áp lực sóng lên mái kè biển, trực tiếp đe doạ an toàn đê kè biển khu vực này, vì vậy phải có giải pháp kỹ thuật công trình hợp lý để giảm năng lượng và chiều cao sóng trước công trình, bảo vệ và tạo bãi đảm bảo an toàn cho tuyến đê

Khi thiết kế đê biển ở những vùng trọng yếu, ta thường thiết kế thêm các công trình bảo vệ đê như kè lát mái, kè cấu kiện bê tông, kè mỏ hàn, đập hướng dòng chắn cát, công trình nuôi bãi nhân tạo, kè ngầm…nhằm bảo vệ ổn định cho tuyến đê Đặc biệt là các biện pháp để tạo bãi trước tuyến đê biển có ý nghĩa hết sức

to lớn

Có nhiều biện pháp tạo và giữ bãi đã được áp dụng bao gồm biện pháp công trình và phi công trình; đối với vùng có mặt bãi tương đối ổn định, có phù sa, triển khai trồng cây chắn sóng, đối với vùng biển tiến, bãi thoái sử dụng biện pháp công trình là làm các hệ thống mỏ kè chữ I, chữ T, kè ngầm Trên hệ thống kè mỏ sử

dụng các loại cấu kiện dị hình (Tetrapod, Dolod…) để giảm năng lượng sóng, hạn

chế xói cát chân đê biển

Việc nghiên cứu, tìm ra các giải pháp nhằm ổn định bờ biển, đảm bảo an toàn cho tuyến đê biển, phục vụ mục tiêu an sinh cho cộng đồng dân cư, giữ vững

an ninh chính trị, trật tự xã hội, phát triển kinh tế biển bền vững là những đòi hỏi

bức thiết đang được đặt ra

Trong thời gian qua, Nhà nước và nhân dân ta đã đầu tư những nguồn lực to

lớn cho việc khắc phục những sự cố của các tuyến đê biển trong khu vực Đã có nhiều biện pháp bảo vệ và tạo bãi được đề xuất và thực hiện Qua thực tiễn tổng kết,

mỗi giải pháp kỹ thuật đều mang lại những hiệu quả khác nhau về mặt kinh tế, xã

hội, môi trường Đã đến lúc chúng ta cần có những nghiên cứu, đánh giá và đúc rút kinh nghiệm để lựa chọn những giải pháp phòng chống xói lở bờ biển đê biển thích ứng và hiệu quả cho khu vực nghiên cứu

Trên đây là lý do chính cho thấy sự cần thiết của đề tài nghiên cứu:

“Nghiên c ứu các giải pháp tạo bãi cho tuyến đê biển tỉnh Nam Định”

II M ỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng và tác dụng của bãi đối với tuyến đê biển

- Đánh giá hiệu quả sử dụng của hệ thống kè mỏ hàn chữ T đối với tuyến đê

biển Nam Định nói chung và khu vực Đông Tây cống Thanh Niên nói riêng

III CÁCH TI ẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu tiên tiến, ứng dụng tính toán cho đoạn

đê biển khu vực cống Thanh Niên thuộc tuyến đê biển huyện Giao Thuỷ, tỉnh Nam Định

Điều tra, thu thập số liệu từ các tài liệu, đồ án thiết kế về việc xây dựng, xử

lý các tuyến đê biển Nam Định qua các thời kỳ, các kết quả nghiên cứu liên quan

của Viện nghiên cứu khoa học Thủy lợi Trung tâm môi trường biển - Viện cơ học

Việt Nam Các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế ngành

Sử dụng bài giảng thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ, hướng dẫn thiết kế đê biển theo 14TCN130-2002, Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho Chương trình củng cố,

bảo vệ và nâng cấp đê biển Tài liệu thiết kế đê của bộ môn Thủy công trường Đại

học thủy lợi Sử dụng các Quyết định, Thông tư, Nghị định hướng dẫn của chính

phủ về tiêu chuẩn thiết kế đối với đê biển tỉnh Nam Định được nâng cao đảm bảo an toàn với gió bão cấp 10 và mức triều ứng với tần suất 5%

Tiếp thu và thừa kế các kết quả nghiên cứu đã có, kết hợp xin ý kiến các chuyên gia có thực tế và đã từng nghiên cứu về đê biển tỉnh Nam Định cũng như các chuyên đề nghiên cứu khoa học của một số tác giả

Thống kê, tính toán, phân tích, tổng kết hiệu quả các giải pháp bảo vệ bờ, tạo bãi tại khu vực nghiên cứu

IV K ẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

1 Phân tích tác dụng tạo bãi của hệ thống kè mỏ hàn chữ T

2 Ứng dụng tính toán cho đoạn đê biển khu vực cống Thanh Niên thuộc tuyến

đê biển huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định

CHƯƠNG 1

T ỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát v ề đê biển Việt Nam nói chung và tuyến đê biển Nam Định nói riêng

Hiện nay dọc ven biển Việt Nam đã có hệ thống đê biển với các quy mô khác nhau được hình thành qua nhiều thế hệ, bảo vệ cho sản xuất, dân sinh kinh tế của các vùng trũng ven biển

Hệ thống đê sông, đê biển hiện nay chỉ mới có thể đảm bảo an toàn ở mức độ nhất định tùy theo tầm quan trọng về nhân sinh, kinh tế từng khu vực được bảo vệ, một số tuyến đê đã được đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua các dự án PAM và các dự án hỗ trợ của ADB có thể chống với gió bão cấp 9; 10 và mực nước triều tần suất 5%, nhiều tuyến chưa được tu bổ, nâng cấp chỉ có thể đảm bảo an toàn với gió bão cấp 8 Mặt khác, do điều kiện kinh tế việc đầu tư chưa được tập trung đồng bộ, kiên cố, lại chịu tác động thường xuyên của mưa bão nên hệ thống đê, kè biển vẫn tiếp tục bị xuống cấp như đê biển tại các tỉnh miền Trung, Nam Định, Hải Phòng, Thanh Hóa, Hà Tĩnh Đặc biệt đê tại các huyện Giao Thủy, Hải Hậu thuộc tỉnh Nam Định Nhiều đoạn đê biển có thể bị hư hỏng, phá vỡ hàng loạt nếu không được đầu

tư bảo vệ,củng cố kịp thời Việc quy hoạch tuyến đê và tiêu chuẩn an toàn đê biển chưa được đề cập đầy đủ

Theo xu thế phát triển chung, vùng ven biển nước ta là một vùng kinh tế trọng điểm năng động và ngày càng vai trò quan trọng hơn trong nền kinh tế quốc dân và an ninh quốc phòng Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ về công nghiệp,

du lịch, việc chuyển đổi cơ cấu sản xuất ( tăng nuôi trồng thủy, hải sản) và khôi phục các làng nghề truyền thống, thì tuyến đê nói chung và đê biển nói riêng sẽ không chỉ có mục tiêu ngăn lũ, ngăn mặn chung mà còn phải kết hợp đa mục tiêu, vừa ngăn lũ, kiểm soát mặn, đảm bảo an toàn dân sinh, kinh tế cho vùng đê bảo vệ, đồng thời kết hợp là tuyến đường giao thông ven biển quan trọng phục vụ phát triển

kinh tế, du lịch, an ninh quốc phòng Hệ thống đê biển cần phải được quy hoạch, đưa tiêu chuẩn an toàn theo trình độ thế giới trong điều kiện Việt Nam

Nam Định là tỉnh đồng bằng ven biển Bắc bộ Tuyến đê biển Nam Định được hình thành cách đây khoảng 250 năm trên nền đất bồi tụ phù sa của hệ thống sông Hồng Tuyến đê biển tỉnh Nam Định chạy dọc theo tuyến bờ biển tỉnh Nam Định từ cửa Ba Lạt (sông Hồng) đến cửa Đáy có tổng chiều dài 91.981 mét bảo vệ cho các huyện: Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng và 6 xã phía tả sông Ninh của huyện Trực Ninh Vùng ảnh hưởng trực tiếp của tuyến đê biển Nam Định gồm 64

xã có 56.911 ha đất tự nhiên ( trong đó có 35.570 ha đất canh tác) và tính mạng, tài sản của 536.200 người dân sống trong khu vực thuộc 3 huyện Giao Thuỷ, Hải Hậu

và Nghĩa Hưng là các huyện nằm trong vùng quy hoạch trọng điểm về kinh tế nông nghiệp và kinh tế biển của tỉnh Nam Định

1.2 Hiện trạng và nhiệm vụ của tuyến đê biển tỉnh Nam Định

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên

1.2.1.1 Địa hình

Địa hình vùng ven biển Nam Định tương đối bằng phẳng, có xu hướng thấp dần từ Tây bắc xuống Đông nam, cao trình đại diện từ (+0,70) ÷ (+0,80), cao trình cao nhất từ (+1,20) ÷ (+1,30), cao trình thấp nhất (+0,25) ÷ (+0,30) Vùng ven biển

có nhiều ao đầm, kênh lạch Đất đai do sông Hồng, sông Ni``h Cơ bồi đắp

Bờ biển Nam Định kéo dài từ cửa sông Hồng đến cửa sông Đáy là một dải

bờ biển phẳng, địa hình thềm lục địa tương đối đơn giản, thoải dần từ bờ ra khơi

Nhìn chung bãi biển tỉnh Nam Định hẹp và thấp không có vật cản che chắn ( trừ 2 bãi bồi Cồn Lu, Cồn Ngạn của huyện Giao Thuỷ; Cồn Xanh, Cồn Mờ của huyện Nghĩa Hưng) Chiều rộng bãi trung bình từ (100 ÷150 mét ) có nơi không có bãi biển, biển tiến sát chân đê (Hải Lý, Hải Triều, Hải Hoà ) Cao độ trung bình (0.00 ÷ -0.50), cá biệt có nơi cao trình bãi dới (-1.00)

Vùng biển Nam Định rất thoáng, phía ngoài không có cồn, đảo che chở, vì vậy sóng từ ngoài khơi đã truyền trực tiếp vào bờ

1.2.1.2 Địa chất - Thổ nhưỡng

* Đặc điểm địa chất:

Hiện nay ở các cửa sông đã và đang hình thành các bãi bồi nhờ nguồn phù sa của sông Hồng, sông Đáy bồi đắp

Theo kết quả khảo sát cho thấy về địa chất chưa ổn định, bãi đang trong thời

kỳ bồi tụ, sơ bộ có thể phân thành 3 lớp như sau:

- Lớp thứ nhất: Đất á sét nhẹ dày 1 ÷ 3 mét

- Lớp thứ hai: Đất cát pha dày 3 ÷ 6 mét

- Lớp thứ ba: Đất á sét xen kẹp các lớp cát mỏng hạt thô dày trên 6 mét Với đặc điểm địa hình, địa chất như trên 2 bãi bồi này có thể đảm bảo an toàn cho đê biển khu vực cửa sông khi gặp gió bão kết hợp với triều cường ở mức trung bình

* Đặc điểm địa chất khu vực xa cửa sông (Trực diện với biển)

Khu vực xa cửa sông hiện nay bãi đang trong thời kỳ xói mòn, sạt lở nghiêm trọng Địa chất nền được phân thành 3 lớp

- Lớp thứ nhất: Là cát hạt mịn trên mặt, đường kính hạt cát d = 0,09 ÷ 0,11mm, dày 0,50 ÷ 2,0m

- Lớp thứ hai: Là lớp thịt nhẹ pha sét, dẻo chảy màu xám nâu, xám thẫm có chiều dày 0,50 ÷ 1,5 m trên lớp này còn tồn tại nhiều di tích, vật kiến trúc (móng nhà ở, nhà thờ, cầu cống ) của khu dân cư trước đây từ 40 ÷ 50 năm trở lên do hiện tượng biển tiến sâu vào trong đồng nay còn lại ngoài bãi

- Lớp thứ ba: Là cát hạt thô có chiều dày trên 5 mét

* Đặc điểm địa chất thủy văn:

Theo các tài liệu khảo sát có phân bố tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích hỗn hợp sông–biển thống Haloxen, hệ tầng Thái Bình (Qhtb) Thành phần thạch học chủ yếu là hạt mịn, bao gồm các lớp cát, á cát phân bố trong các lớp sét, á sét Nước

dưới đất thường gặp trong các lớp cát, á cát có chiều dày từ 3 ÷ 4 m hoặc lớn hơn Mực nước tĩnh thường cách mặt đất từ 1,0 m ÷ 2,0 m Hệ số thấm k = 3,55 ÷ 3,90 m/ ngày đêm Thành phần hoá học và tổng độ khoáng hoá biến đổi phức tạp, phụ thuộc vào điều kiện địa hình, đặc tính các thành tạo chứa nước và cách nước cùng với sự xâm nhập của nước mặn

* Đặc điểm thổ nhưỡng

Hầu hết đất đai của vùng dự án là đất phù sa do sông Hồng, sông Ninh Cơ bồi đắp Trải qua quá trình canh tác lâu đời, dưới tác động của con người và thiên nhiên, đến nay đất đai đã được thay đổi về lý, hóa tính, độ chua mặn đã được giảm nhiều Do lợi dụng được tưới tự chảy từ nguồn nước phù sa sông Hồng và sông Ninh Cơ, nên nhìn chung lớp đất canh tác tương đối dày từ 20 ÷ 30 cm và màu mỡ, phù hợp với các loại cây trồng đặc biệt là cây lúa

1.2.1.3 Khí tượng, thủy hải văn

Khí hậu mang đặc tính chung của khí hậu vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ, ngoài ra còn chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão, thuỷ triều, nước dâng và lũ hạ du sông Hồng Hàng năm trung bình có khoảng 4÷5 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp đến

bờ biển Nam Định và tất cả các cơn bão vào Vịnh Bắc Bộ đều ảnh hưởng đến đê biển Nam Định

Nam Định chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới, phổ biến từ tháng 7 đến tháng 10 Từ năm 1990 đến năm 2000 trong vùng đó

chịu ảnh hưởng của trận 50 cơn bão Năm 1973 chịu ảnh hưởng của 7 cơn bão, năm 2005: 6 cơn

Hình 1.2:Các cơn bão

Vùng ven biển tỉnh Nam Định nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng trực tiếp của khí hậu và chế độ thuỷ văn vùng thuỷ triều ven biển Vịnh Bắc Bộ Các yếu tố khí tượng thuỷ văn - thuỷ triều - dòng chảy ven bờ - nước dâng - sóng biển của Vịnh Bắc Bộ có ảnh hưởng rất lớn đến tuyến đê kè bờ biển tỉnh Nam Định nói chung, trong đó có tuyến đê biển Giao Thuỷ

1.2.2 Đặc điểm đê biển

1.2.2.1 Đặc điểm

Được nối liền với tuyến đê sông của 2 dòng sông lớn: Sông Hồng ở phía Bắc (đầu tuyến) và sông Đáy ở phía Nam (cuối tuyến), lại bị phân cắt tại các vùng cửa sông Sò và sông Ninh Cơ, do vừa trực tiếp chịu ảnh hưởng của thuỷ triều, gió – bão

từ biển Đông vừa chịu ảnh hưởng dòng chảy lũ đổ vào biển Đông của các sông ngòi nội địa và hệ thống cống tiêu trên đê biển nên những năm vừa qua tuyến bờ biển Nam Định diễn biến phức tạp, vùng giữa tuyến trực diện với biển thuộc khu vực cuối huyện Giao Thuỷ và gần hết khu vực huyện Hải Hậu, tình trạng biển tiến bãi thoái gây xói lở nghiêm trọng ảnh hưởng đến tuyến đê, nhiều khu vực biển đã ăn sâu vào đất liền phá vỡ đê, nhấn chìm làng mạc, đồng ruộng (như khu vực từ Hải

Lý đến Hải Triều, Hải Chính huyện Hải Hậu), gây nên thiệt hại lớn cho nhân dân

trong vùng Đặc biệt nguy hiểm khi gặp bão lớn trực tiếp đổ bộ kết hợp triều cường tuyến đê biển Nam Định thường xẩy ra các sự cố vỡ đê, sạt, trượt gây nhiều thiệt hại tính mạng, tài sản của nhân dân trong khu vực

Từ sau 1954 đến nay hàng năm Nhà nước đã phải đầu tư nhiều tỷ đồng để tu

bổ, sửa chữa, xử lý đột xuất những sự cố sau mỗi trận bão, mỗi đợt gió mùa Đông bắc về Trong khoảng 50 năm nay nhiều đoạn đê xung yếu đã phải di chuyển tuyến lùi sâu vào trong khu vực nội đồng đến 2, 3 lần, mỗi lần gây tốn kém hàng chục tỷ đồng, hàng chục vạn ngày công lao động và làm mất hàng trăm ha đất canh tác

Hình 1.5: Bản đồ vị trí tuyến đê biển Nam Định

Tổng chiều dài toàn tuyến đê biển Nam Định là 91,981 km

Trong đó:

• Tuyến đê huyện Giao Thủy dài 32,333 km (có 15,5 km trực diện với biển)

• Tuyến đê Hải Hậu dài 33,323 km (có 20,5 km trực diện với biển)

• Tuyến đê Nghĩa Hưng dài 26,352 km (có 4,8 km trực diện với biển)

Ba tuyến đê này được nối tiếp vào các tuyến đê hữu sông Hồng, đê tả - hữu sông Sò, đê tả - hữu sông Ninh Cơ và đê tả sông Đáy tạo thành một hệ thống đê khép kín bảo vệ vùng trọng điểm kinh tế, xã hội vùng ven biển tỉnh Nam Định

Đê biển Nam Định chạy theo 2 hướng: Đê Giao Thủy chạy theo hướng Bắc Đông Bắc, đê Hải Hậu chạy theo hướng Đông - Đông Bắc Vì vậy,trong bất kì mùa mưa hay mùa khô đều có sự cố gió mùa Đông Bắc hay gió mùa Đông Nam

-Các đoạn đê ở vùng cửa sông: Có tổng chiều dài 28.648km, thân đê chủ yếu

được đắp bằng đất thịt đất pha cát quy mô nhỏ và thấp Phía ngoài sông có bãi bồi nhưng cao trình mặt bằng bãi thấp từ (0.00÷+0.03) Khi thủy triều lên hầu hết bãi bị ngập sâu, nước biển trược tiếp tác động vào thân đê, khi gặp bão lớn, sóng biển tràn qua mặt đê Cao trình đê (3.60÷3.80), chiều rộng mặt đê (3.20÷4.00), hệ số mái

mb=1.5÷2,5; mđ=1.0÷1.5

Các đoạn đê trực diện với biển: có tổng chiều dài 50,8km, thân đê chủ yếu

đắp bằng đất thịt pha cát, mặt cắt ngang một số đoạn nhỏ, cao trình đỉnh thấp và bị sạt lở

Bãi biển ngoài đê thấp và hẹp do bị xói mòn liên tục, khi thủy triều xuống bãi rộng trung bình 100÷150, nhiều đoạn không còn bãi (Hải Lý, Hải Triều, Hải Chính) Khi thủy triều lên, bãi bị ngập sâu, sóng và dòng chảy ven bờ thường xuyên tác động trực tiếp vào đê gây sói, sạt lở mái, nghiêm trọng nhất là khi có bão vào hoặc những cơn gió mùa Đông Bắc

* Tuyến đê biển Giao Thủy

Tuyến đê biển Giao Thủy dài 32,333km có 9 kè dài 6829 m, có 9 điểm canh

đê và 14 cống Từ năm 1962÷2000 tại K15,5 ÷ K20,5 đê phải di dời 3 lần

0.00

k24

4.10 2.24 -1.10 0.27 0.20

3.17 0.31 0.94

0.20 4.20

k25

khu kt mới 0.20 0.22 0.26

Kè pam 0.40

0.42

Cống Ang Giao phong k25 + 697 0.20

-1.00 0.45

-1.46 0.00 -1.50 -1.64

4.25 3.04

1.12 5.00 0.40 4.00 0.46

4.10k27

0.46 1.00

k26

0.40 0.50

0.40

2.00 2.17

-1.00 0.00

Cống Bạch Long k23+245 2.51 0.26

k23

0.40 0.24

2.40 0.30 giao phong 1.50

0.45 0.47

1.43 0.40 0.24 0.10

k20

0.40

1.48 1.50 0.40 0.50 0.11 4.70 1.14 2.00

Cống 8b K19 + 649 0.26

1.00 0.22

0.30 0.20

1.00 0.17

k19

0.20 -0.11

2.26 0.19

0.00 0.27

1.74

k13

0.70

1.30 0.50 1.34

0.25 1.36 0.40

1.32 1.17

k12

1.74 1.37 2.14 4.10 0.34 1.19 4.40

Cống đại đồng k11 + 317 0.27 0.30 0.30 Cống C7 K9 + 692 0.35 1.12

1.19 0.31 giao an

0.34

1.11 0.34

0.35 1.16

1.24

0.12

1.00 0.20 0.20

k18

0.20

0.15 0.25

0.16 1.12 0.21 2.35 0.14 0.16

1.74 1.56 thôn nam long 2.30 0.22

0.12 0.14

1.14 0.79

2.43

giao an 0.31

0.60 1.14

0.32

2.50

k160.27 Cống số 9 K17 +560 1.00 1.00 1.00 1.00

giao hải

0.25

0.40 0.14 0.30

k17

2.14 1.14

k21

n.t bạch long 0.14

4.30 2.32

1.50 0.20

k224.16

1.06 0.36 1.17 1.14

0.99 0.32 1.15 0.96

đồn biên phòng

0.21 0.32

0.25

k100.26 0.26 0.30 1.16

0.86

0.20 0.40 0.26k9

4.30 0.40 0.26 4.34 1.16 1.17 0.25 0.40

0.30

0.99 0.31

1.17 0.31

1.19

0.32 0.24

b

k4

0.14 0.24

đồn biên phòng 0.99

0.30

sôn g v ọp

Cống hoành đông K4 + 892

0.24 0.20 0.73 Cống số 10 4.40 K6 + 949

0.30 2.40 0.20

0.30

4.80

0.10 0.00

0.42 0.20 0.50

k5

4.60 0.99

0.20 0.77 0.11

0.30

0.07 0.21 1.10 1.04 1.12 2.54 1.10 0.32 0.25 0.25

n hồ ng

giao thiện0.72 0.12 0.30

bình đồ tuyến đê biển huyện giao thuỷ

Kè cai đê số 9 l= 2855m k15+111 : k17+965

Kè đông cống 8b l= 160m k19+463 : k19+632

0.36 0.24

0.37

0.28 2.34 2.45

0.24 0.36 1.10

0.35 1.74 0.72

0.20 3.00

Cống cai đề k15 + 133 0.07

k15

1.00 0.00 0.40 0.23 giao xuân 0.25

0.27 1.34 0.36

0.94 0.35 1.14 0.30

0.25

1.12

k14

1.14 0.10 0.34

0.96 0.59

1.36 1.90

thôn bắc cường 0.29 1.20 1.17 0.95

0.35 0.34

k11

4.30 1.21

0.40

1.10 1.42

0.25

1.94

0.50 0.50 0.24 0.24

giao long 0.17 -0.20 1.70 1.16 0.24

Cống 8A

2.14

Kè pam

0.20 0.23 2.14 2.50 0.24

k8

4.32 0.40

0.32 0.60

k74.40 0.21 0.20 0.27

giao thiện 1.34

1.26

0.29 0.70

0.30

1.19 0.36 0.77 0.24

1.29

1.27 1.14

0.24k6

0.76 2.17

0.21

0.30

0.22

Hỡnh 1.6: Bỡnh đồ lộ tuyến đờ biển huyện Giao Thủy

* Tuyến đờ biển Hải Hậu:

Tuyến đờ biển dài 33,323 km cú 10 kố dài 17.611m, cú 6 điểm canh đờ và 23 cống qua đờ Đặc điểm của đờ biển Hải Hậu là nằm ở vựng biển tiến, đờ được đắp bằng cỏt bọc đất thịt Chỉ từ năm 1986 ữ 2000 đờ biển Hải Hậu đó bị tàn phỏ 11.900

m

Năm 1989ữ2000: đờ Hải Lý, Hải Chớnh (K10 ữ K14) dời vào trong tới 3 lần

Năm 1971ữ1994: đờ Hải Hũa (K17,5ữK18,8) di dời 3 lần

Năm 1926ữ1972: Đờ Hải Lý (K7 ữK10) di dời 3 lần

Từ năm 1996ữ2000 dự ỏn PAM đó phải đầu tư 123.384 m3

, và 37.432 m3đỏ

kố cỏc loại

* Cao trỡnh mặt cắt đờ

Về cơ bản đủ cao độ thiết kế, hiện tại cũn một số đoạn thiếu cao trỡnh Đoạn

từ Ko ữK1+650 cao độ hiện tại chỉ đạt (+3.20ữ+4.30) nhưng đõy là đờ cửa sụng trong đú cú đoạn K28 +100ữK33 +171 mặt đờ là đường nhựa kết hợp giao thụng

kè cồn tròn l= 239m k19+996 : k20+ 235

kè hải thịnh 2 l=1550m k21+633 : k23+183

cống phú lễ k33 + 218

0.00

0.22

0.24

Hải Thịnh Thôn Tùng Năm

1.94 1.64 0.36

1.00

1.52 -0.50

cống trùng tư

k31 + 979 cống 1 - 5

0.20

kè cồn tròn l= 450m k21+003 : k21+ 453

0.34

Đê kè tuyến 2 (ctnc - Kè Loại 4) k19 + 750 - k21+650; L = 1750m

K21

-1.00 -1.00 1.54 -1.49

0.30 -0.50 -0.30

-0.50

3.37 0.36 0.54

1.72 -1.56

1.72

K20 cống cồn tròn k19 + 681

2.14

2.24 0.60 0.70 1.44

0.24 -1.10

0.42 0.20

1.32 1.02

cống xuân hà k3 + 051

1.50 1.41 0.00 -0.27

0.31 0.26 0.24

Cống An Hoá 2 (làm mới)

B = 3m; = (-1.50) 0.59

0.24

3.59 0.21

3.50

K1

0.22 1.10 K0

-0.22

0.22 0.21

0.26 0.26

-0.22

0.21 -0.22

-0.19 0.25

c doanh châu 2 k5 + 420

0.00 0.00

kè ba nõn l= 280 m k6+276 : k6+556

c doanh châu 1 k5+575

1.00

0.32

1.70 0.21

0.00 -0.20 1.17 0.74

0.51

0.00 -0.20 1.90

K6

0.31 0.10 -0.16 0.20 0.21

0.24

0.21

0.27

0.16 0.40

cống an hoá k1 + 488

kè xuân hà l= 2076m k2+854 : k4+093

0.40 0.31

-0.10 0.22

K4

kè kiên chính l= 1105m k10+460 : k11+565

kè kiên chính +hải triều l= 4669 m k11+565 : k16+234

1.66 1.45 1.48

cống số 4 k11 + 655

-1.80 0.30 0.20

0.32 0.21 -1.10 1.60 -0.09

cống số 1 k9 + 700

0.00 0.66 -0.10

1.72

0.21

0.21 -0.27 0.24

3.34

0.24 0.24

kè lý chính l= 1325m k9+135 : k10+460

0.21

3.90

cống Xương Điền k8 + 390

0.32 -1.623.040.02 -1.52

K9

4.10 1.10 0.22

1.00

0.20

-0.10

-0.02 0.44 0.37 0.00 -1.50

cống ba nõn k6 + 372

-1.50 0.00 -1.50

0.21

K7

0.23

-0.24 0.21 0.21 0.21 1.22

0.26

0.30

-0.30 0.20

-0.270.25

0.24

-0.40

0.21 0.32 3.40

kè đinh mùi l= 106m k17+025 : k17+ 509

kè táo khoai l= 1470 m k17+158 : k18+ 628

4.50

-1.50

K17

kè hải hòa l= 903 m k18+429 : k19+332

0.27

1.00 1.00 1.49 1.10

cống hải hoà K18 + 930

0.60

-1.00 1.54

Đê kè tuyến 2 (ctnc - Kè Loại 4) k16 + 300 - k18+800; L = 2850m

4.38 0.43

4.34 0.41

0.20 1.17 1.70

kè đinh mùi l= 788 m k16+234 : k17+ 052

Đê kè tuyến 2 (làm mới - Kè Loại 4) k18 + 800 - k20; L = 1186m

-1.50 4.53 -1.00 1.00

cống hạ trại k17 + 090

1.52 0.60

0.00 3.40

2.54

K16

1.00 1.57

K15

0.46

4.58 0.84 0.71

4.72 0.72

kè doanh châu-ba nõn l= 771m k5+505 : k6+276

Đê kè tuyến 2 (làm mới - Kè Loại 4) k1 - k5 +350; L = 5000 m

* Tuyến đờ biển Nghĩa Hưng

Dài 26,325 km cú 5 kố dài 7.126 m, cú 4 điểm canh đờ và 12 cống

bình đồ đê biển huyện nghĩa hưng

kè tây nam điền l=654m k16+616 : k17+270

k15 k14

cống thuỷ sản 1 k12 cống c1 mới

k10+ 887 k11 k10

cống thanh hương

hải hậu

k7 cống quần vinh i k6 + 773 cống quần vinh ii

k 8 + 660 k9

k6 k5 k4

k3

k1 k2

Hỡnh 1.8: Bỡnh đồ lộ tuyến đờ biển huyện Nghĩa Hưng

Những năm qua, bằng nguồn vốn đầu tư trong nước và tài trợ của cỏc tổ chức Quốc tế (Chủ yếu là PAM) đó khụi phục, nõng cấp được 49,40 km đờ - Trong đú cú 23,875 km đờ đó được kố lỏt mỏi bảo vệ phớa biển (riờng tuyến đờ biển Giao Thuỷ 5,083 km; Hải Hậu 16,56 km; Nghĩa Hưng 2,232 km) Trờn toàn tuyến, nhiều đoạn thõn đờ và nền đờ chủ yếu là đất cỏt và cỏt pha, dễ sạt lở do mưa và súng Hiện tại trờn toàn tuyến đờ biển Nam Định cú 33,739 km đờ trực diện với biển, tỡnh trạng biển tiến, biển thoỏi xảy ra ở nhiều khu vực, mặc dự những vị trớ xung yếu đó được

kố lỏt mỏi bảo vệ nhưng súng biển vẫn thường xuyờn phỏ hoại phần chõn kố và phần mỏi lỏt bằng đỏ hộc lỏt khan khi gặp triều cường, nước dõng, giú mựa đụng bắc và bóo lớn xuất hiện ngoài biển Đụng, nhất là tại vị trớ phớa ngoài súng thường xuyờn đỏnh sỏt chõn đờ - kố, phớa trong là ang nước sõu Một số cống qua đờ xõy dựng

cách đây trên 40 năm, cống ngắn so với thân đê, đã bị hư hỏng và xuống cấp v.v

Sau các cơn bão số 2 (01/8/2005) và cơn bão số 6(18/9/2005), cơn bão số 7

đổ bộ trực tiếp vào tỉnh Nam Định lúc 7 giờ 45 phút sáng ngày 27/9/2005 với sức gió cấp 11, 12 và giật trên cấp 12 kèm theo mưa to gặp lúc triều cường (8 triều con nước), thời gian bão kéo dài đến 14 giờ cùng ngày Mặc dù trước và trong thời gian

có bão, các cấp, ngành và nhân dân trong tỉnh đã chủ động tích cực tập trung toàn

bộ khả năng về chỉ đạo, vật tư phương tiện cho khắc phục hậu quả cơn bão số 6 và phòng chống bão số 7 (trên 58.000 nhân lực ứng cứu, trên 60.000m2 chống tràn, 10.350 m2 vải lọc, trên 5.100 rọ thép, 270.000 bao tải v.v ), di dời dân ra khỏi vùng nguy hiểm, khẩn trương tiêu rút nước đệm và đóng toàn bộ phai các cống trên

tuyến đê biển để chống nước tràn vào nội đồng v.v song do đây là cơn bão mạnh nhất trong vòng 10 năm qua và diễn biến phức tạp nên đã gây thiệt hại nghiêm trọng

về cơ sở vật chất, nhất là các tuyến đê biển của tỉnh bị phá hoại nặng nề Tổng chiều dài các đoạn Đê - Kè biển bị phá hoại do bão là 19.054 m Riêng tuyến đê biển huyện Giao Thuỷ chiều dài Đê - Kè bị phá hoại 3.882 mét bao gồm các đoạn Cai Đề

- Tiền Lang; Cống số 8B, đoạn Cống 8B - Cống Thanh Niên, đoạn Cổ Vạy ÷ Ang Giao Phong:

1.2.2.2 Quá trình đầu tư

Để chống sạt lở, do gió bão - thuỷ triều - nước dâng dẫn đến nguy cơ gây ra

vỡ đê ảnh hưởng đến tính mạng, tài sản, đất đai của nhân dân trong vùng, từ sau

1954 đến nay mỗi năm Nhà nước đã phải đầu tư nhiều tỷ đồng để tu bổ, sửa chữa,

xử lý đột xuất những sự cố sạt lở chân, mái và thân đê sau mỗi trận bão hoặc mỗi đợt gió mùa Trong khoảng 50 ÷ 60 năm nay những đoạn đê xung yếu của tuyến đê Hải Hậu đã phải di chuyển tuyến lùi sâu vào trong đồng đến 2 hoặc 3 lần, mỗi lần gây tốn kém hàng chục tỷ đồng, hàng triệu ngày công lao động của nhân dân địa phương

Năm 1996 ÷ 1999 Nhà nước có dự án PAM 5325 đã đầu tư trên 146 tỷ đồng

để gia cố, nâng cấp tuyến đê biển Nam Định : đã đắp tôn cao, áp trúc được 70 km

đê biển với B = 4,0m; ∇mặt đê (+5,0) và làm kè chống sóng cho 12.753m bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn và đá hộc xếp khan cho những đê xung yếu, trong đó tuyến đê Hải Hậu đã làm kè bảo vệ mái được 9.221 m

Năm 2005 đến nay Cùng với sự phát triển và tăng trưởng kinh tế của đất nước nói chung và của tỉnh Nam Định nói riêng, kinh tế biển đã được chú trọng và phát triển các ngành kinh tế du lịch, nuôi trồng chế biến thủy hải sản, đóng tàu phát triển rất mạnh, để bảo vệ cơ sở hạ tầng các ngành kinh tế vùng ven biển hàng loạt các dự án về đê biển đã được triển khai thực hiện, nhằm hoàn thiện và nâng cấp tuyến đê biển Nam Định, hầu hết những đoạn đê xung yếu trên tuyến đê biển đã được nâng cấp, làm kè gia cố mái phía biển, làm tường chắn sóng, gia cố mặt đê và mái phía đồng

Tính cho đến thời điểm hiện nay đã có 59 km đê trực diện với biển đã và đang được triển khai thi công, đặc biệt 2 hệ thống mỏ giữ bãi sử dụng cấu kiện Tetrapod đã thi công xong đưa vào khai thác sử dụng đem lại hiệu quả rõ rệt, bãi biển tại khu vực này đã được nâng cao từ 0,6 – 1,2m, tuyến đê biển đã được nâng cấp theo đúng Chương trình đầu tư củng cố, bảo vệ và nâng cấp đê biển hiện có tại các tỉnh có đê từ Quảng Ninh đến Quảng Nam mà thủ tướng đã phê duyệt

Hình 1.9: Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng và lãnh đạo tỉnh Nam Định kiểm tra

công trình kè biển Giao Thủy

1.3 Các hình th ức bảo vệ và tạo bãi trước đê biển

1.3.1 Phân loại bãi biển

Theo tài liệu “Bài giảng thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ” của bộ môn thủy công trường Đại học Thủy lợi thì dải bờ biển gồm 3 thành phần hợp thành:

- Bãi cao: Là phần lục địa nằm cao hơn mực nước đỉnh triều, có thể bị ngập khi gặp sóng biển và triều cường

- Bãi giữa: Là phần bãi nằm giữa mực nước đỉnh triều và mực nước chân triều bao gồm cả khu vực sóng leo lên đường đỉnh triều

- Bãi thấp: Là phần bãi trong dải sóng vỡ dưới đường chân triều Khi triều cao thì bãi giữa cũng là một phần của dải sóng vỡ Đây là phần hoạt động nhất của

bờ biển do sự chuyển động rất mạnh của bùn cát

Từ góc độ diễn biến của bờ biển, có thể phân thành bờ biển bồi tích, bờ biển xâm thực và bờ biển cân bằng chuẩn

- Bờ biển bồi tich là vùng bờ biển mà hàng năm đất liền tiến ra biển (như bãi biển Cồn Lu, Cồn Ngạn, Cồn Xanh…, của tỉnh Nam Định)

- Bờ biển xâm thực là vùng bờ biển mà hàng năm biển tiến vào đất liền (như vùng biển Hải Hậu, Khu vực cống Thanh Niờn đê biển huyện Giao Thủy – Nam Định)

- Bờ biển được coi là cân bằng chuẩn khi trong một chu kỳ động lực thủy văn, qua quá trình bồi tích xâm thực bờ biển cơ bản được phục hồi như diện mạo ban đầu

1.3.2 Tác dụng của bãi trước bờ biển và biện pháp bảo vệ

Bãi trước đê biển hết sức quan trọng đối với sự an toàn của đê, đặc biệt là đối với khu vực bãi biển bị xâm thực Vì vậy việc tìm ra các biện pháp tạo bãi phù hợp với các tuyến đê cụ thể là hết sức quan trọng

Bãi trước đê cần bảo vệ bằng các giải pháp chính sau:

- Trồng rừng cây để giữ bãi và giảm sóng

- Xây dựng hệ thống mỏ hàn, tường giảm sóng,

- Các biện pháp nuôi bãi nhân tạo

1.4 Cơ sở lựa chọn hình thức tạo bãi trước đê biển tỉnh Nam Định

1.4.1 Phân loại đê biển tỉnh Nam Định

Đê biển tỉnh Nam Định được chia thành 2 loại chính như sau:

* Tuyến đê cửa sông

Gồm các đoạn đê cửa sông và gần cửa sông phía ngoài có bãi bồi nhờ nguồn phù

sa của sông Hồng, sông Đáy bồi đắp

Đoạn đê biển xa khu vực cửa sông, khu vực này đang trong thời kỳ xói mòn, sạt lở nghiêm trọng bãi hẹp và thấp không có vật cản che chắn

Hình 1.10 Phân loại đê biển tỉnh Nam Định 1.4.2 Giải pháp kỹ thuật chính

Trên cơ sở phân tích đặc điểm về sóng, gió, địa hình, địa chất, của từng đoạn

đê, kết hợp với quá trình theo dõi thực tế sự tác động của sóng gió khi bão đổ bộ vào bờ biển Nam Định để đưa ra các giải pháp kỹ thuật Có nhiều biện pháp tạo và giữ bãi đã được áp dụng bao gồm biện pháp công trình và phi công trình; đối với

vùng có mặt bãi tương đối ổn định, có phù sa, triển khai trồng cây chắn sóng, đối với vùng biển tiến, bãi thoái sử dụng biện pháp công trình là làm các hệ thống mỏ

kè chữ I, chữ T, hệ thống kè ngầm Trên hệ thống kè mỏ có sử dụng các loại cấu kiện dị hình (Tetrapod, Dolod…) để giảm năng lượng sóng, hạn chế xói cát ở chân

đê biển Các biện pháp tạo và giữ bãi cho từng loại đê như sau:

1.4.2.1 Giải pháp tạo và giữ bãi đối với đê cửa sông

Trồng cây chắn sóng: Do đặc điểm của đê cửa sông có bãi bồi phía ngoài rất

ổn định và có chiều rộng lớn, đất phù xa khá tốt phù hợp cho việc trồng rừng ngập mặn, vừa giữ bãi vừa làm thành hệ thống cây chắn sóng che chắn cho tuyến đê, làm giảm chiều cao và áp lực sóng tác động vào thân đê

Trồng cây chắn sóng là một biện pháp kỹ thuật rất có hiệu quả để bảo vệ đê,

bờ biển Khi được trồng theo đúng quy cách, cây lên tốt sẽ có tác dụng tiêu hao năng lượng sóng (do ma sát với cây), làm giảm chiều cao và sức phá hoại của sóng

Vì vậy rừng cây ngập mặn được coi là hàng rào xanh để bảo vệ chống sụt lở đê, bờ sông, bờ biển Ngoài ra, bộ rễ cây của rừng ngập mặn (cây Sú, Vẹt…) có tác dụng làm tăng khả năng lắng đọng phù sa Nhờ vây mà bãi biển được bồi cao dần lên, hình thành các vùng đất mới có thể quai đê lấn biển (như bãi bồi Cồn Lu, Cồn Ngạn, Cồn Xanh của tỉnh Nam Định…)

Hình 1.11.Tạo bãi bằng trồng cây chắn

1.4.2.2 Giải pháp tạo và giữ bãi với tuyến đê trực diện với biển

Xây dựng hệ thống các công trình giữ bãi: Phía trước đê khu vực bãi thấp xây dựng hệ thống kè mỏ hàn chữ T, chữ I hoặc đê ngầm giảm sóng, để giữ và tạo bãi chống sự suy thoái của bãi hiện nay

Hình 1.13 Tạo bãi cho đê trực diện với biển

Đê mỏ hàn có chức năng ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ, giữ bùn cát lại gây bồi cho vùng bãi đang bị xâm thực, điều chỉnh vùng bờ biển làm cho phương của dòng gần bờ thích ứng với phương truyền sóng, giảm nhỏ lượng bùn cát trôi, che chắn cho bờ khi bị sóng xiên góc truyền tới, tạo ra các vùng nước yên tĩnh làm cho bùn cát trôi bồi lắng lại, hướng dòng chảy ven bờ đi ra vùng xa bờ, giảm yếu dòng ven bờ

- Nghiên cứu tổng kết thực trạng và nhiệm vụ của tuyến đê biển tỉnh Nam Định

- Nghiên cứu tác dụng của bãi trước đê đối với đê biển và các biện pháp tạo, giữ bãi cho đê biển, từ đó đưa ra các cơ sở thực tiễn để lựa chọn các giải pháp tạo

và giữ bãi cho đê biển tỉnh Nam Định

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG

ĐẾN BÃI ĐÊ BIỂN2.1 Tác động của dòng chảy ven bờ do sóng và vận chuyển bùn cát ven bờ biển

Sóng, gió là những nhân tố quan trọng hình thành nên dòng chảy ven bờ, chúng tác động tới các quá trình vận chuyển bùn cát và ảnh hưởng tới diễn biến hình thái đường bờ Để tìm hiểu các quá trình vận chuyển bùn cát vùng gần bờ cùng với các hiện tượng xói lở, bồi lắng do các dòng ven bờ gây nên tới ổn định của bờ biển, ổn định của đê hay các công trình xây dựng ở ven bờ chúng ta xem xét một cách khái quát sự hình thành các dòng chảy ở vùng gần bờ do sóng, gió gây nên

2.1.1 Tổng quan dòng chảy vùng ven bờ

Sóng hình thành bắt nguồn từ gió và là một tác nhân quan trọng có tác dụng truyền năng lượng từ gió qua đại dương tới bờ biển Khi tới vùng nước nông, năng lượng sóng chuyển thành dòng chảy ngang bờ và dọc bờ gây nên hiện tượng vận chuyển bùn cát hướng ngang hay quá trình vận chuyển bùn cát ven bờ

Hình 2.1: Sóng hình thành khi tiến vào bờ

Sự hình thành sóng từ gió phụ thuộc vào tốc độ gió và thời gian gió thổi và phạm vi không gian có gió thổi Sóng có khi được hình thành trong vùng có bão

được gọi là sóng bão và chúng thường rất phức tạp Tuy vậy, khi sóng di chuyển ra khỏi vùng có bão thì chúng lại trở nên đều đặn và phát triển thành sóng lừng (swell

wave), đây là các sóng có chiều cao và khoảng cách giữa các đỉnh sóng đồng đều

nhau ở trạng thái đều đặn này, một con sóng có thể nối tiếp các con sóng đơn khác trên một quãng đường dài đáng kể khi chúng lan truyền qua đại dương Sóng lừng

có vai trò truyền năng lượng qua đại dương tới bờ biển, tại đó các sóng bị vỡ do ảnh hưởng của ma sát đáy và giải phóng năng lượng mà nó mang theo trong vùng sóng

vỡ Các kiến thức cơ bản và cụ thể về lý thuyết sóng gió đã được trình bày trong một số giáo trình của Khoa kỹ thuật bờ biển, trường Đại học Thủy lợi và một số sách, tài liệu khác Trong giới hạn của báo cáo này chủ yếu đề cập tới ảnh hưởng của sóng ở vùng gần bờ và ảnh hưởng của nó tới quá trình vận chuyển bùn cát ven bờ

Khi sóng chuyển động tới gần bờ và vỡ trên bờ biển dốc, chúng tạo

thành dòng chảy ở vùng gần bờ, dòng chảy này biến đổi dưới nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm sóng và trạng thái bờ biển Dòng chảy gần bờ ảnh hưởng đến quá trình diễn biến đường bờ đặc biệt khi nó kết hợp với sóng dâng do bão và thủy triều lớn

Thực tế quá trình phát triển và hình thành các dạng cửa sông cũng như diễn biến đường bờ phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố động lực như sóng gió, dòng chảy cũng như các quá trình vận chuyển bùn cát do các yếu tố động lực này Theo Komar, ở vùng ven bờ có hai hệ thống dòng chảy chính do sóng tạo thành, đó là (i)

hệ thống dòng chảy tuần hoàn gồm dòng tiêu (dòng tách bờ) kết hợp với dòng chảy

dọc bờ; và (ii) dòng chảy dọc bờ, hình thành khi sóng chuyển động tới bờ biển theo một góc xiên so với đường bờ

Ảnh hưởng của hướng sóng tới so với đường bờ có ý nghĩa rất quan

trọng đối với các hệ thống dòng chảy này Ví dụ khi sóng vỡ với đường đỉnh sóng song song với hướng đường bờ trung bình, dòng chảy được hình thành

có dạng dòng tuần hoàn Ngược lại khi sóng đến không song song với đường

bờ mà tạo thành một góc xiên sẽ hình thành nên dòng chảy dọc bờ như hình Đối với dòng chảy tuần hoàn đơn vị hay dòng chảy tuần hoàn trung gian có sự

kết hợp của dòng tiêu, dòng tiêu này là một thành phần của dòng tuần hoàn Dòng tiêu thường mạnh và hẹp, có hướng chảy về phía biển và đi qua vùng sóng vỡ, thường có tác dụng vận chuyển các vật trôi nổi và bùn cát tạo thành những luồng dòng chảy có màu sắc hoàn toàn khác biệt với vùng nước ở xung quanh nó

Dòng tiêu được nuôi dưỡng bởi các dòng chảy có hướng dọc bờ bên trong vùng sóng vỡ, có độ lớn dòng chảy nhỏ nhất bằng 0 tại điểm giữa của hai dòng tiêu

kế tiếp nhau, và đạt tới giá trị lớn nhất ngay tại điểm khi dòng tiêu đổi hướng ra phía

biển (hình 2.3) Dòng chảy dọc bờ ngược lại được nuôi dưỡng bởi dòng chảy yếu hơn

có hướng từ biển vào trong bờ bên trong dải sóng vỡ khi xảy ra sóng vỡ

+ Khi góc giữ đường đỉnh sóng song song với đường bờ (αb = 0), dòng tuần hòa đơn vị, bị chi phối bởi dòng tiêu có hướng về phía biển

+ Khi góc αb lớn, dòng chảy hình thành do sóng vỡ có hướng song song

Do vậy mà dòng tuần hoàn bao gồm dòng chảy dọc bờ có tác dụng nuôi dưỡng các dòng tiêu và dòng chảy hồi quy từ ngoài vào trong bờ thay thế phần nước

bị dịch chuyển ra khỏi bờ dưới tác dụng của dòng tiêu (Shepard and Inman, 1950a, 1950b) Dạng lý tưởng nhất của dòng tuần hoàn là dòng chảy được hình thành trong

đó dòng tiêu có hướng vuông góc với bờ, dòng chảy trong vùng sóng vỡ có hướng

dọc bờ nuôi dưỡng các dòng tiêu đều theo cả hai phía Tuy nhiên, các dòng tiêu thường cắt ngang dải sóng vỡ theo một góc xiên nhất định và dòng chảy nuôi dưỡng dòng dọc bờ hoặc có hướng khác nhau hoặc có cường độ dòng chảy khác nhau

Hình 2.2: Trường dòng chảy quan trắc ở gần bờ, phụ thuộc vào góc sóng vỡ

Hình 2.3: Hệ thống dòng chảy tuần hoàn

Khi sóng vỡ tạo thành một góc tương đối lớn so với đường bờ, trong vùng sóng vỡ sẽ hình thành dòng chảy dọc bờ có hướng song song với đường

bờ và bị giới hạn giữa bờ biển và dải sóng đổ Dòng chảy này có ý nghĩa rất đặc biệt khi nó gây nên hiện tượng vận chuyển bùn cát theo hướng dọc bờ

Khả năng vận chuyển bùn cát do dòng chảy dọc bờ này có thể kéo dài trên quãng đường hàng trăm kilômét dọc theo bờ biển

Khi xem xét và đánh giá tác động của một con sóng lên bãi biển, người ta

thường xác định mức độ tác động lớn hay nhỏ căn cứ vào 3 thông số chính, đó là: chiều cao và chu kỳ sóng, hướng sóng tác động tới đường bờ và tần suất xuất hiện

của sóng đó trong năm Hướng sóng tác động tới đường bờ là một tham số quan

trọng, không chỉ đối với tính toán thiết kế công trình, mà còn đối với cả các nghiên

cứu vận chuyển bùn cát ở ven bờ Khi tính toán thiết kế các công trình ven biển, người ta thường quan tâm tới các tài liệu thống kế về sóng, đặc biết là số liệu có liên quan tới con sóng lớn nhất đã từng xuất hiện tại khu vực xây dựng công trình Nếu khu vực xây dựng công trình có đầy đủ tài liệu quan trắc sóng thì việc tính toán xác định các thông số sóng thiết kế theo tần suất thường không quá phức tạp Tuy nhiên,

nếu khu vực xây dựng công trình không có tài liệu quan trắc sóng, thì cần tính toán

phục hồi lại số liệu sóng lớn nhất từ các số liệu về các trận bão lớn, đã xảy ra trong quá khứ

Bên cạnh đó cao trình mực nước biển cũng là một tham số quan trọng trong tính toán thiết kế công trình và tính toán diễn biến bờ biển Thường đây là căn cứ để tính toán cao trình đỉnh của các công trình xây dựng ven biển và tính toán sóng leo trên bãi biển hoặc sóng leo trên mái công trình Mực nước triều có thể dự báo được

rất chính xác dựa vào bảng thủy triều xây dựng từ mực nước thực đo trong một, hai năm

Hiện tượng nước dâng do bão thường hay xảy ra ở dọc bờ biển, đặc biệt là

tại những vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão Nước dâng là hiện tượng dâng cao đột ngột mực nước biển dọc theo bờ biển trên một đoạn bờ biển nhất định nào đó Hiện tượng xảy ra khi đoạn bờ biển chịu tác động của gió bão, thổi liên tục

với vận tốc lớn theo hướng nhất định từ biển vào đất liền, kết hợp với sự biến đổi khí áp cục bộ (xuất hiện khi có bão) Hiện tượng nước dâng do bão có thể gây ra

những thiệt hại rất lớn trên một diện rộng vì nó gây ngập lụt các vùng đất thấp ven

biển và tạo điều kiện cho các sóng tác dụng vào sâu trong đất liền Bởi vậy trong tính toán diễn biến đường bờ và nghiên cứu các quá trình vận chuyển bùn cát vùng ven bờ cần quan tâm đến các đặc trưng của sóng và hiện trạng mực nước biển dâng trong các điều kiện thời tiết đặc biệt

2.1.2 Vận chuyển bùn cát vùng ven bờ

Vận chuyển bùn cát đóng một vai trò quan trọng trong kỹ thuật bờ biển nói chung và trong nghiên cứu các diễn biến bờ biển nói riêng Các vấn đề liên quan tới

diễn biến bờ biển thường gặp là hiện tượng thiếu hụt bùn cát dẫn tới bờ biển bị xói

lở; hay hiện tượng dư thừa bùn cát gây nên những vấn đề như bồi lấp các cửa sông,

giảm khả năng thoát lũ qua cửa, hay luồng tàu vào cảng, đôi khi là bồi lấp cảng

Vận chuyển bùn cát ở vùng ven bờ thường được phân thành hai hình thức vận chuyển bùn cát riêng biệt, đó là vận chuyển bùn cát theo phương song song với đường bờ hay còn gọi là vận chuyển bùn cát dọc bờ; và vận chuyển bùn cát theo phương vuông góc với đường bờ, hay còn gọi là vận chuyển bùn cát ngang bờ Nhìn chung, vận chuyển bùn cát dọc bờ và cụ thể là gradient của vận chuyển bùn cát dọc

bờ là nguyên nhân chính gây nên sự diễn biến của đường bờ trong thời đoạn dài;

nhưng ngược lại, vận chuyển bùn cát theo phương ngang trên mặt cắt ngang bãi biển thường gây nên những diễn biến bờ biển trong thời đoạn ngắn Nếu những diễn biến theo phương ngang diễn ra lặp lại trong nhiều năm thì nó cũng có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng bồi xói bờ biển trong thời đoạn dài, tuy nhiên, cũng rất khó có thể

nhận thấy được điều này vì bản thân các quá trình vận chuyển bùn cát trong tự nhiên

rất đa dạng và bản chất tự nhiên của chúng cũng khác nhau

Hình 2.4: Vận chuyển bùn cát ven bờ do tác dụng của dòng ven

Vận chuyển bùn cát dọc bờ thường xuất hiện trong một vùng tương đối hẹp

dọc theo bờ biển và có hướng, độ lớn vận chuyển bùn cát chủ yếu được xác định từ

độ cao, chu kỳ và hướng sóng (ở đây không xét tới ảnh hưởng của dòng triều) Sự

hiện diện của dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ có thể nhận thấy rất dễ khi quan sát sự phát triển của đường bờ cũng như địa hình ở gần các cửa sông, các mũi đất nhô ra

biển, các đập mỏ hàn, các đê chắn sóng ngoài cảng v.v… Các ảnh hưởng của vận chuyển bùn cát theo phương ngang trên bãi biển trong thời đoạn ngắn cũng có thể

nhận thấy một cách dễ dàng từ sự thay đổi độ lớn và vị trí của các dải cát ngầm tạo thành khi sóng vỡ, xói lở các đụn cát do nước dâng do bão, vv Thông thường, ảnh hưởng do sự biến đổi mang tính mùa của trường sóng đối với bờ biển và địa hình đáy

biển đều được xem như là các ảnh hưởng mang tính ngắn hạn

Thông thường lượng bùn cát tịnh vận chuyển dọc bờ sẽ lớn hơn rất nhiều so

với lượng bùn cát tịnh vận chuyển theo phương ngang trên một mét bề ngang của bờ

biển Tuy vậy, lượng bùn cát tổng cộng vận chuyển theo phương ngang lại lớn hơn

rất nhiều so với phương dọc bờ Về nguyên tắc, mỗi lần sóng lên, bùn cát bị vận chuyển từ ngoài biển vào trong bờ và mỗi khi sóng rút, bùn cát lại bị vận chuyển theo hướng ngược lại Trong chuyển động này, dòng chảy dọc bờ làm dịch chuyển bùn cát

dọc theo bờ biển Do vậy lượng vận chuyển bùn cát tổng cộng theo phương ngang có

thể bằng với lượng vận chuyển bùn cát tổng cộng theo phương dọc Do không thể

trực tiếp đo đạc được vận chuyển bùn cát dọc bờ trong điều kiện tự nhiên và lượng

vận chuyển bùn cát tịnh có thể có trong thời đoạn dài Nếu như diễn biến trong thời đoạn dài của đường bờ biển không thể giải thích được bằng gradient của lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ thì có thể đi đến một kết luận là, còn có thành phần vận chuyển bùn cát tịnh theo phương ngang có mặt tại khu vực nghiên cứu, tuy rằng

rất khó có thể đưa ra được những bằng chứng thuyết phục

Trong nghiên cứu diễn biến bờ biển, việc tính toán vận chuyển bùn cát ở vùng ven bờ là hết sức quan trọng, vì bùn cát chính là yếu tố trung gian trong quá trình diễn biến gây nên những hiện tượng xói lở hay bồi lấp ở bờ biển Biết được lượng vận chuyển bùn cát vùng ven bờ thì có thể dự báo được sự biến đổi của đường bờ trong điều kiện tự nhiên cũng như đánh giá được ảnh hưởng của các công trình xây dựng vùng ven bờ sau này

So với tính toán vận chuyển bùn cát trong sông thì tính toán vận chuyển bùn cát ở biển phức tạp hơn rất nhiều, do quá trình vận chuyển bùn cát ở biển không

những chịu sự tác dụng của dòng chảy mà còn chịu ảnh hưởng của các dao động

mực nước thủy triều, tác động của sóng và vô số các lực tạo thành dòng chảy khác nhau và liên tục biến đổi

Vận chuyển bùn cát theo phương ngang hình thành khi có dòng chảy ngang bờ

do hướng sóng đến vuông góc với đường bờ, các đường đỉnh sóng có xu thế song song với đường bờ Vận chuyển bùn cát ngang bờ rất được chú ý quan tâm trong nghiên cứu hình thái bờ biển trong khoảng thời gian hơn chục năm trở lại đây đặc

biệt khi nghiên cứu những tác động của sóng bão, và các loại hình thời tiết lớn gây nên Hiện nay những nghiên cứu về vận chuyển bùn cát ngang bờ vẫn còn nhiều

vấn đề chưa được làm sáng tỏ và do vậy, nó đang là hướng nghiên cứu thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực kỹ thuật bờ biển cả trong nghiên cứu lý thuyết lẫn thực nghiệm

Vận chuyển bùn cát theo phương ngang là hình thức vận chuyển bùn cát rất quan trọng vì hình dạng mặt cắt ngang được tạo nên do hiện tượng xói lở/bồi lấp

có liên quan tới vận chuyển bùn cát theo phương ngang Đối với bãi biển cát, hình

dạng của bãi biển thay đổi liên tục dưới tác động của sóng gió và dòng chảy và nó

có thể có những thay đổi đáng kể trong thời gian xảy ra bão Do ảnh hưởng của sóng bão, đường bờ phát triển rất nhanh, mặt cắt ngang bờ biển thay đổi chỉ trong

một thời gian ngắn đặc biệt khi các con sóng lớn tác động tới bờ biển kết hợp với

mực nước dâng do bão hay kết hợp với triều cường

Ở đây chúng ta cần phân biệt hai quá trình phát triển của đường bờ theo hướng ngang do dòng chảy ngang bờ gây nên, đó là: quá trình xói lở do các điều kiện thủy

lực, các điều kiện về sóng gió và dòng chảy trung bình và quá trình xói lở do các điều

kiện hình thế thời tiết đặc biệt lớn gây nên Cả hai quá trình này đều tác động tới quá trình diễn biến của đường bờ nhưng mức độ tác động khác nhau theo chu kỳ thời gian Nếu như với các điều kiện về thủy lực, sóng gió và dòng chảy trung bình sự thay đổi của đường bờ có thể diễn ra trong thời gian dài (trong một mùa hay năm

thậm chí là nhiều năm) và sự thay đổi của đường bờ chủ yếu do các tác động của dòng chảy ven bờ gây nên Nhưng dưới ảnh hưởng của các hình thế thời tiết đặc biệt

lớn như áp thấp, bão, các cơn lốc biển… đường bờ thay đổi rất nhanh chóng, sự phát triển của đường bờ có thể diễn ra chỉ trong một ngày hay thậm chí vài giờ Dòng chảy ngang bờ trong trường hợp này có tác động rất lớn làm thay đổi hình dạng của đường

bờ Ngược lại những tác động của dòng chảy dọc bờ lại rất nhỏ, không đáng kể nếu

so sánh với tác động của dòng chảy ngang bờ trong trường hợp có sóng bão

Hình vẽ 2.5 dưới đây sẽ mô tả quá trình diễn biến của đường bờ dưới tác

động của sóng bão Mặt cắt ngang bờ biển trước bão được coi là mặt cắt ổn định và được hình thành trong một thời gian dài với tác động của các điều kiện sóng gió và

mực nước biển trung bình

Hình 2.5: Sự thay đổi mặt cắt ngang bãi biển trước và sau trận bão

Do ảnh hưởng của bão, mực nước biển dâng cao, chiều cao sóng biển cũng tăng đáng kể Dưới tác động của sóng bão, mặt cắt ngang bãi biển bắt đầu bị xói lở Đối với các bãi biển dạng doi cát, quá trình xói lở sẽ diễn ra ở phía mái ngoài doi cát Một khối lượng lớn bùn cát bị xói lở do mực nước biển dâng cao, sóng tác động đến chân và đỉnh của doi cát Bùn cát bị xói lở này được các con sóng vận chuyển

ra xa bờ về phía biển và chúng sẽ bồi tụ tại chân mặt cắt phía xa bờ nơi tác động của sóng yếu dần, kết quả là một mặt cắt mới sẽ được hình thành Quá trình xói lở tiếp

tục diễn ra, mặt cắt bãi biển thoải dần hơn và khi bão tan, cường độ tác động của sóng bão nhỏ dần và mặt cắt bãi biển dần trở về trạng thái ổn định mới Mặt cắt ngang bãi biển lúc này là mặt cắt mới được hình thành do tác động của các điều

kiện sóng bão Nó được hình thành chỉ trong vài giờ khi cơn bão đến và đi qua Nhưng khi đường bờ ổn định, bùn cát bị xói lở lại được các con sóng vận chuyển vào bờ, và theo thời gian một mặt cắt ổn định mới sẽ được tái hình thành Quá trình tái tạo lại mặt cắt ổn định này có thể diễn ra trong nhiều năm thậm chí đến vài chục năm

Một vấn đề hiện nay được đề cập đến rất nhiều trong nghiên cứu diễn biến

bờ biển, cũng như nghiên cứu các hiện tượng xói lở bờ biển, đê biển hay xói lở các

doi cát khi có bão xảy ra đó là hiện tượng sóng chảy tràn đỉnh Mực nước biển dâng cao do bão, những con sóng dâng cao tới đỉnh đê làm xuất hiện dòng chảy tràn qua

bề mặt Dòng chảy này ngày một lớn khi mực nước biển, chiều cao sóng trong bão ngày một dâng cao gây nên hiện tượng xói tràn trên bề mặt (overwashing) Xói tràn

là hiện tượng dòng chảy bùn cát chảy tràn qua bề mặt khi sóng biển dâng cao tới cao trình đỉnh đê gây nên hiện tượng xói lở trên bề mặt cũng như phía sau đê biển hay doi cát

2.2 Hư hỏng của tuyến đê khi bãi bị phá hoại

Như đã phân tích ở trên, sóng được sinh ra chủ yếu do gió Khi sóng đánh vào bờ theo hướng xiên góc với đường bờ sẽ sinh ra hai thành phần phản lực, một thành phần phản lực vuông góc với đường bờ và một thành phần phản lực song song với đường bờ Hợp lực của hai thành phần này tạo ra một dòng ven mang theo bùn cát ra ngoài làm phá hủy bãi trước đê, bãi sẽ bị hạ thấp liên tục nếu không có

biện pháp công trình để ngăn chặn dòng ven

Khi dòng ven tải bùn cát đã được sóng bứt ra khỏi bờ và đáy ra ngoài, đối

với những vị trí không có đê, bãi bị phá hoại theo phương ngang biển tiến sâu vào đất liền (bãi thoái) Ngược lại, đối với những đoạn bờ biển có đê, biển sẽ không tiếp

tục lấn sâu vào đất liền và xói mòn theo phương ngang mà chuyển sang xói theo phương thẳng đứng, làm hạ phấp địa hình bãi biển ở chân đê Xói lở làm hạ thấp địa hình bãi phá hủy chân khay đê biển đã được ghi nhận bằng các mô hình vật lý trong phòng thí nghiệm bởi Barnett và Wang (1988) Hiện tượng này được xác định chủ

yếu là do sự hình thành các dòng chảy rối do sóng tương tác với đê biển gây ra Ngoài ra sóng phản xạ từ đê cũng góp phần cường hóa hiện tượng này

Đối với tuyến đê biển tỉnh Nam Định nhìn chung đây là vùng biển tiến (trừ các đoạn đê cửa sông như sông Đáy, sông Hồng Vùng bồi tụ diễn ra chủ yếu trên các doi cát nằm kề các cửa Ba Lạt và Lạch Giang) Các số liệu quan trắc về tốc độ xói lở bờ biển và tốc độ hạ thấp địa hình bãi biển qua các thời kỳ được thống kê ở các bảng 2.1 và 2.2:

Bảng 2.1: Tốc độ xói lở bờ biển một số đoạn thuộc Nam Định qua các thời kì

1965-1985 1985-1995

Bảng 2.2: Tốc độ hạ thấp địa hình bãi biển ở chân đê do xói lở thuộc Nam Định

Khu vực Độ dốc bãi biển Chiều cao vách bờ

(m)

Tốc độ xói

lở (m/năm)

Tốc độ hạ thấp (cm/năm)

Nghĩa Phúc (Nghĩa Hưng) 0.0045 2.00 11.0 12.20 Thực tế nhiều năm cho thấy khi chưa có hệ thống kè mỏ bãi phía ngoài đê bị

hạ thấp, phần thân đê chưa có kè lát mái bị sạt lở nghiêm trọng, phần kè lát mái cũng bị đe dọa do mặt bãi bị hạ thấp làm cho hàng ống buy chân kè nhiều vị trí đã

bị lộ ra đe doạ đến sự an toàn cuả tuyến đê Đặc biệt đối với các đoạn đê kè trực diện với biển không còn bãi, mặt bãi có xu hướng liên tiếp bị hạ thấp, phá huỷ chân

kè cũ và thường xuyên phá hoại mái kè do sóng và áp lực sóng được gia tăng ở vùng nước sâu

Hình 2.6: Xói lở chân khay kè tại

Qua nghiên cứu thực tế tại các tuyến đê biển Giao Thuỷ, Hải Hậu, Nghĩa Hưng của tỉnh Nam Định qua các thời kì đặc biệt là trong năm 2005 tỉnh Nam Định chịu ảnh hưởng trực tiếp của các cơn bão số 2 (01/8/2005) và cơn bão số 6(18/9/2005), cơn bão số 7 đổ bộ trực tiếp vào tỉnh Nam Định lúc 7 giờ 45 phút sáng ngày 27/9/2005 với sức gió cấp 11, 12 và giật trên cấp 12 kèm theo mưa to gặp lúc triều cường (8 triều con nước), thời gian bão kéo dài đến 14 giờ cùng ngày do đây là cơn bão mạnh nhất trong vòng 10 năm qua và diễn biến phức tạp nên đã gây thiệt hại nghiêm trọng về cơ sở vật chất, nhất là các tuyến đê biển của tỉnh bị phá hoại nặng nề Tổng chiều dài các đoạn đê - kè biển bị phá hoại do bão là 19.054

Tuyến đê biển huyện Giao Thuỷ chiều dài Đê - Kè bị phá hoại 3.882 mét bao gồm các đoạn Cai Đề - Tiền Lang; Cống số 8B, đoạn Cống 8B - Cống Thanh Niên, đoạn Cổ Vạy ÷ Ang Giao Phong :

HÌNH ẢNH VỠ ĐÊ TẠI GIAO THUỶ SAU BÃO SỐ 7 NĂM 2005

Hình 2.8: Đê, Kè Tiền Lang-Cai Đề Hình 2.9: Đê, Kè phía Đông cống Thanh Niên

Tuyến đê biển huyện Hải Hậu - Chiều dài đê kè bị phá hoại 8.122 mét bao gồm các đoạn kè Phúc Hải, Xuân Hà, Kiên Chính - Cống số 4, Tây cống Hạ Trại, Táo Khoai - Hạ Trại, đê Cồn Tàu, đê kè Hải Thịnh II và III Trong đó ngoài 3 vị trí

vỡ đê (Táo Khoai - Hạ Trại 470m, Cồn Tròn 325m, Hải Thịnh III dài 174m), nhiều đoạn kè bị phá huỷ nghiêm trọng Trong đó khu vực đê kè Kiên Chính từ K10 + 460 đến K11+562 dài 1.102m, thuộc địa phận xã Hải Chính do bãi bị hạ thấp (-1,60) ÷ (-1,80) sóng biển dâng cao nước tràn qua đê gây sạt lở mái đê, kè lát mái (mới được xây dựng cuối năm 1999) phần thân kè từ cos(+3,00) trở xuống bằng cấu kiện BT200# (âm dương) đúc sẵn ổn định, phần thân kè từ cos(+3,00) trở lên bằng đá hộc lát khan bị phá huỷ toàn bộ)

HÌNH ẢNH VỠ ĐÊ TẠI HẢI HẬU SAU BÃO SỐ 7 NĂM 2005

Hình 2.12: Đê kè Cồn Tròn – Hải Hậu

* Tuyến đê biển Nghĩa Hưng - Chiều dài đê kè bị phá hoại 7.050m bao gồm các đoạn đê kè Nghĩa Bình, Nghĩa Thắng, thị trấn Rạng Đông, Nam Điền, Nghĩa Hải Riêng kè Nghĩa Phúc từ K9+228 đến K10 +160 bằng đá lát khan bị phá huỷ toàn bộ; Kè PAM Nghĩa Phúc từ K10+160 đến K11_462 có 2 đoạn đê vỡ dài 38m; Phần lớn kè lát mái từ cos (+3,50) trở xuống bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn M200#

ổn định, phần đá lát từ cao trình (+3,50) trở lên bị phá huỷ toàn bộ

Hình 2.13: Hư hỏng kè Nghĩa Phúc sau bão số 7 năm 2005

Những thiệt hại trên tuyến đê biển của tỉnh Nam Định do bão số 7 năm 2005 gây ra ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất và đời sống dân sinh, đặc biệt đối với các vùng dân cư nông thôn ven đê bị ảnh hưởng trực tiếp do vỡ đê nước biển tràn vào khu vực nội đồng Tổng diện tích canh tác bị ảnh hưởng : 33.721 ha Trong đó diện tích trồng cây lương thực 27.366 ha, nuôi trồng thuỷ sản 1.329 ha; Sản xuất muối 1.117 ha

2.3 Hư hỏng thường gặp trờn tuyến đê biển tỉnh Nam Định

Quá trình theo dõi diễn biến sạt lở và sự tác động của sóng biển vào thân đê tại Nam Định có thể thống kê các hư hỏng thường gặp và cơ chế phá hoại (đặc biệt

là đối với các đoạn đê không có bãi hoặc bãi thấp) như sau:

2.3.1 Phá từ phía trong đồng

Các tuyến đê cũ chưa đổ bê tông mặt đê và gia cố mái phía đồng khi gặp

sóng lớn vượt tần suất, kết hợp triều cường sóng tràn qua đỉnh đê, bào mòn phá huỷ mặt đê và mái hạ lưu, đất trong thân đê bị trôi theo sóng tràn làm sập mái kè và phá

Tại các khu vực mặt bãi bị hạ thấp, theo kinh nghiệm chiều sâu mực nước trước công trình tăng thì chiều cao sóng tăng, khi có gió bão kết hợp với triều cường

và nước dâng cao làm cho sóng tràn qua mặt đê Do thân đê chủ yếu được đắp bằng đất cát có bọc một lớp đất thịt dày từ 50cm đến 100cm, dưới tác động của sóng tràn qua thân đê thì lớp đất thịt này nhanh chóng bị cuốn trôi đi, sau đó cát trong thân đê cũng bị lôi khỏi thân đê cứ như vậy mái đê phía đồng bị phá hủy và đe bị vỡ từ bên trong vỡ ra

2.3.2 Phá từ phần cấu kiện bị vỡ hỏng

Các tuyến đê cũ đươc gia cố mái bằng cấu kiện BT mác thấp hoặc đá hộc lát khan, trải qua quá trình sử dụng lâu dài cấu kiện bị bào mòn, vỡ hỏng, đá lát khan bị bong tạo thành lỗ thủng trên mái kè khi gặp sóng lớn kết hợp triều cường sóng tác động vào phần kè bị hư hỏng mang theo đất trong thân đê làm sập mái kè gây phá huỷ tuyến đê huỷ toàn bộ tuyến đê

2.3.3 Phá từ phần chân kè

Các tuyến đê cũ chân kè là ống buy bằng BT, trải qua quá trình sử dụng lâu dài do tác động của dòng ven mặt bãi phía ngoài chân kè bị hạ thấp làm ống BT bị nghiêng đổ tạo ra các khoảng hở tại chân kè, Khi sóng biển tác động vào mái kè đất trong thân đê bị moi ra từ các khoản hở chân kè làm sập mái kè gây hư hỏng cho tuyến đê

ph¸ ho¹i tõ phÇn ch©n kÌ do mÆt b·i bÞ h¹ thÊp

m = 2

phÝa §ång +3.50

phÝa §ång +3.50 m = 4

(-0.50)

phÝa biÓn

+5.20 +4.70

m = 2

Hình 2.14: Các cơ chế phá hoại đê biển thường gặp tại Nam Định

Xây dựng thềm giảm sóng kết hợp Kè mỏ chữ T là giải pháp CT có tác dụng lớn trong việc giữ bãi đảm bảo ổn định lâu dài cho kè lát mái Bảo vệ phía biển cho các khu vực đê kè trực diện với biển không còn bãi, mặt bãi có xu hướng liên tiếp bị

hạ thấp, phá huỷ chân kè và thường xuyên phá hoại mái kè do sóng và áp lực sóng được gia tăng ở vùng nước sâu Vì vậy để đảm bảo ổn định cho công trình ngoài giải pháp xây dựng cơ giảm sóng (phủ lên chân kè) kết hợp bảo vệ chân kè, cần phải thực hiện kết hợp giải pháp xây dựng hệ thống kè mỏ hàn chữ T hoặc kè mỏ hàn chữ I để đảm bảo giữ mái ổn định lâu dài Kết quả đã kiểm nghiệm cho khu vực

đê kè Kiên Chính huyện Hải Hậu kè Đông - Tây công Thanh Niên huyện Giao Thuỷ và đê kè khu vực Nghĩa Phúc huyện Nghĩa Hưng, sẽ được phát huy rất tốt khi được tiếp tục đầu tư xây dựng nâng cấp bằng hệ thống kè mỏ chữ T và kè mỏ hàn

sử dụng cấu kiện BT khối lớn và thềm giảm sóng giữa bãi Phân tích và tính toán biện pháp tạo bãi sẽ được miêu tả ở các chương sau

ra việc phá hủy bờ bãi

- Nghiên cứu tác động của sóng biển đối với bãi đê và thân đê dựa trên ba thông số chính, đó là: chiều cao và chu kỳ sóng, hướng sóng tác động tới đường bờ

và tần suất xuất hiện của sóng đó trong năm

- Nghiên cứu, đánh giá, tổng kết thực trạng những hư hỏng của đê biển nói chung và trên tuyến đê biển tỉnh Nam Định nói riêng khi bãi bị phá hoại Các sự cố thường gặp tại các đoạn đê có bãi thấp, trực diện với biển khi gặp gió bão kết hợp với triều cường

- Nghiên cứu các cơ chế phá hoại thường gặp trên tuyến đê biển tỉnh Nam Định do các nguyên nhân khách quan và chủ quan, từ đó định hướng các giải pháp tạo và giữ bãi cho tuyến đê biển tỉnh Nam Định

CHƯƠNG 3 NGHIÊN C ỨU GIẢI PHÁP GIỮ BÃI VÀ TẠO BÃI BẰNG HỆ THỐNG

KÈ M Ỏ HÀN CHỮ T CHO ĐÊ BIỂN THUỘC KHU VỰC CỐNG THANH NIÊN HUY ỆN GIAO THUỶ - TỈNH NAM ĐỊNH

3.1 Gi ới thiệu chung về tuyến đê biển Giao Thủy

3.1.1 Đặc điểm tự nhiên

3.1.1.1 Vị trí - Giới hạn

Tuyến đê biển Giao Thuỷ tỉnh Nam Định có chiều dài 32.333 m (từ cửa sông Hồng đến cửa sông Sò) và 14 cống dưới đê tiêu úng, ngăn mặn, giữ ngọt làm nhiệm

vụ bảo vệ Dân sinh - Kinh tế - Đất đai – Môi trường cho 22 đơn vị hành chính cấp

xã - thị trấn thuộc huyện Giao Thuỷ

* Vùng ảnh hưởng trực tiếp được giới hạn

- Phía Bắc giáp đê sông Hồng từ cống Cồn Nhất đến cống Mốc Giang

- Phía Tây-Tây Bắc giáp đường trục liên xã ven kênh Cồn Nhất đến Quất Lâm

- Phía Đông - Đông Nam giáp đê biển Giao Thuỷ từ Cống Mốc Giang đến Quất Lâm

Bao gồm 19 xã của huyện Giao Thuỷ là: Giao Hương, Giao Thanh, Bình Hoà, Giao An, Giao Châu, Giao Nhân, Giao Thiện, Giao Lạc, Giao xuân, Giao Hải, Giao long, Bạch Long, Giao Yến, Giao Phong, Giao Long, Giao Lâm, Giao Tiến, Giao Tân, Giao Thịnh

- Số dân được bảo vệ: 177.736 người

- Diện tích tự nhiên là: 20.042,05 ha

- Diện tích đất nông nghiệp: 9.711,70 ha

Trong đó:

+ Diện tích đất trồng 2 vụ lúa: 7.596,90 ha

+ Diện tích trồng 1 vụ màu + 1vụ lúa: 352,840 ha + Diện tích đất 2 ÷3vụ màu: 197,50 ha + Diện tích nuôi trồng thuỷ sản: 1.005,50 ha + Diện tích làm muối: 559,00 ha

* Vùng ảnh hưởng gián tiếp

Nằm trong vùng bảo vệ của tuyến I đê biển huyện Giao Thuỷ bao gồm 22 đơn vị hành chính cấp xã - thị trấn của huyện Giao Thuỷ

- Số người dân được bảo vệ là: 205.799 người

ở phía Bắc, tiêu nước thuận lợi ra Vịnh Bắc Bộ ở phía Tây Nam), đất đai màu mỡ nguồn nhân lực dồi dào, nông dân cần cù chịu khó trong sản xuất nên trong nhiều năm qua Giao Thuỷ luôn là trọng điểm nông nghiệp và là điển hình về phát triển nông thôn của tỉnh Nam Định Tuy nhiên do nằm gần kề với biển Đông, khu vực thường xuyên chụi ảnh hưởng trực tiếp của các cơn bão lớn áp thấp nhiệt đới hình thành từ phía biển đe doạ đến an toàn tuyến đê biển, và các công trình trên đê gây bất lợi cho sản xuất dân sinh Thiên tai về bão, đặc biệt là các cơn bão số 6, 7 năm

2005 đã gây tổn thất nặng nề cho tuyến đê biển kinh tế và dân sinh trong khu vực

3.1.1.2 Đặc điểm địa hình công trình

Khu vực nghiên cứu nằm ở phía Đông và Tây cửa cống Thanh Niên mới, xây dựng từ năm 2002 thay thế cống cũ Đây là khu vực có có điều kiện địa lý bất lợi, trực diện với biển và ảnh hưởng trực tiếp của dòng chảy tiêu úng qua cửa cống

Thanh Niên ra biển (Q=15 ÷ 30m3/séc) nên địa hình bờ bãi biến đổi phức tạp, các

sự cố liên tiếp xảy ra trong nhiều năm, đã được xử lý đột xuất nhiều lần qua các năm (4/1990); 3/1991; 5/1991; 3/1993; 3/1998; 3/1999; 7/1999) và gần đây 11/2005 sau cơn bão số 7

* Địa hình bãi phía biển

Theo các tài liệu lưu trữ hồ sơ thiết kế qua các thời kỳ đến nay, cao độ mặt bãi liên tiếp bị hạ thấp từ (+0,50) ÷ (+0,80) những năm 1990, 1991 xuống (-1,80)

÷(-2,00) năm 2007 Sự hạ thấp mặt bãi là yếu tố bất lợi làm gia tăng chiều cao sóng,

áp lực sóng lên mái kè biển, trực tiếp đe doạ an toàn đê, kè biển trong khu vực dự

án, vì vậy cần phải có giải pháp kỹ thuật công trình hợp lýđể giảm năng lượng và chiều cao sóng trước công trình, bảo vệ bãi đảm bảo an toàn đê

* Địa hình đê - kè

Thực hiện “Dự án đầu tư xây dựng xử lý và khắc phục hậu quả do bão số 7 năm 2005 gây ra đối với đê - kè biển tỉnh Nam Định – GĐI” được Uỷ ban nhân dân tỉnh Nam Định phê duyệt tại quyết định số 3072/2005-UBND ngày 10/10/2005, hiện nay đê kè trong khu vực dự án đã được đầu tư xây dựng xử lý khôi phục và nâng cấp: Mặt đê gia cố bê tông ∇đỉnh=(+5,50); Chiều rộng mặt đê B=5m - đoạn K20+364,2 đến K21+134 bố trí tường chắn sóng ∇mặt đê: (+5,0) ÷(+5,10), đoạn còn lại không bố trí tường chắn sóng ∇mặt đê =(+5,50); Mái đê phía biển m=4 bảo

vệ bằng kè lát mái cấu kiện bê tông; chân kè ống buy (φ100; L=2,0m); ∇đỉnh chân

kè (-0,50) Mái đê phía đồng m=2 bảo vệ bằng bê tông kết hợp trồng cỏ trong khung bằng đá xây

* Địa hình khu vực chân đê phía đồng

Khu vực phía đông cống Thanh Niên là thùng đào ven đê, cao độ phổ biến từ (0,00)÷(- 0,36); Phía tây cống cao độ phổ biến là (+0,00) ÷ (+0,40) Từ chân đê vào

đê tuyến II hiện tại chủ yếu là khu vực trũng thấp sử dụng khai thác nuôi trồng thuỷ sản và hệ thống tưới tiêu phục vụ sản xuất nông nghiệp

3.1.1.3 Đặc điểm địa chất công trình

* Đặc điểm địa chất chung

Phân bố trong phạm vi khảo sát là các trầm tích trẻ thuộc kỳ hiện đại của kỷ

Đệ tứ được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng vật liệu trầm tích trong điều kiện biển nông và hoạt động của dòng chảy các sông Hồng nên có nguồn gốc trầm tích sông và sông – biển hỗn hợp thuộc hệ tầng Thái Bình (Qhtb), thành phần trầm tích hạt vụn với ưu thế là nhóm cát, bụi, sét, đất có kiến trúc cát ÷ bụi, sét ÷ bụi, cấu tạo phân lớp Do hoạt động của dòng chảy và điều kiện địa hình nên sự phân bố, chiều dày, thế nằm của các lớp đất không đồng đều

Các trầm tích đang ở thời kỳ đầu của quá trình tạo đá nên có độ bền yếu, đặc tính biến dạng cao, mức độ cố kết của các trầm tích tăng theo chiều sâu, thuộc các nhóm đất : mềm dính, bở rời và đất có thành phần, tính chất, trạng thái đặc biệt

* Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu vực đoạn đê được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông cùng với hoạt động của dòng chảy sông, địa hình tương đối bằng phẳng, do hoạt động dân sinh nên bề mặt địa hình bị thay đổi trở nên gồ

gề, lồi lõm, cao độ mặt địa hình dao động từ (+5,65) tại mặt đê đến (-1,40) m tại bãi bồi ven đê

* Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Khu vực đoạn đê, theo các tài liệu khảo sát có phân bố tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích hỗn hợp sông–biển thống Haloxen, hệ tầng Thái Bình (Qhtb) Thành phần thạch học chủ yếu là hạt mịn, bao gồm các lớp cát, á cát phân bố trong các lớp sét, á sét Nước dưới đất thường gặp trong các lớp cát, á cát có chiều dày từ 3÷4 m