Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo và tính toán ứng dụng cho kè bảo vệ bờ đảo huyện phú quý tỉnh bình thuận

Để phục vụ mục tiêu này, các đảo phải có dân cư ở, tàu thuyền phải có bến đỗ, phải có các công trình bảo vệ bờ đảo để sóng biển không xâm thực phá hoại bờ, phải có cầu cảng, giao thô

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Sau hai năm học tập và làm luận văn, được sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy

học Ứng dụng Miền Trung trường Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng học tập, nghiên cứu và tìm tòi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề tài

“Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo và tính toán ứng dụng cho kè bảo vệ bờ đảo huyện Phú Quý tỉnh Bình Thuận” đã được tác

giả hoàn thành đúng thời hạn quy định

Trong khuôn khổ của luận văn, với kết quả còn rất khiêm tốn trong việc nghiên cứu cơ sở khoa học phục vụ cho việc lựa chọn giải pháp hợp lý phù hợp cho

kè biển bảo vệ bờ đảo, tác giả hy vọng đóng góp một phần nhỏ phục vụ cho nghiên cứu các vấn đề có liên quan

Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS

Phạm Ngọc Quý, thầy giáo PGS TS Nguyễn Trung Việt đã tận tình hướng dẫn,

chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và cán bộ công nhân viên Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình, Trung tâm ĐH2 (nay là Viện Đào tạo & KHƯD miền Trung) Trường Đại học Thủy Lợi, đã giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Chi nhánh Miền Trung Công ty TV&CGCN nơi tác giả đã từng công tác, Viện đào tạo & KHƯD Miền

động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 12 tháng 03 năm 2012

HỌC VIÊN

Mai Quang Khoát

Trang 2

Luận văn Thạc sĩ i Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

MỤC LỤC

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục đích nghiên cứu 3

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

IV Nội dung chính của luận văn 4

V Kết quả đạt được 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN, BỜ ĐẢO 5

1.1 Tổng quan chung về công trình biển 5

1.1.1 Nhiệm vụ và chức năng của công trình biển 5

1.1.2 Công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo 6

1.1.3 Yêu cầu về cấu tạo đê, kè biển 9

1.1.4 Đặc điểm của đê, kè biển Việt Nam 17

1.2 Các kết quả nghiên cứu về đê, kè biển, bờ đảo 24

1.2.1 Những nghiên cứu về hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển 24

1.2.2 Công nghệ chống sạt lở bờ biển, bờ đảo, đê biển 28

1.3 Nhận xét chung 35

1.3.1 Đánh giá chung hiện trạng ổn định hệ thống đê, kè biển nước ta 35

1.3.2 Những vấn đề còn tồn tại 36

1.4 Kết luận chương 1 40

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN, BỜ ĐẢO 42

2.1 Đặc điểm, kinh tế, chính trị - xã hội, quốc phòng an ninh 42

2.1.1 Đặc điểm kinh tế, chính trị - xã hội 42

2.1.2 Đặc điểm về an ninh quốc phòng 43

2.2 Đặc điểm tự nhiên vùng biển đảo Việt Nam 43

2.2.1 Đặc điểm chung về vùng biển, đảo Việt Nam 43

2.2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo vùng biển Việt Nam 46

2.2.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn vùng biển Việt Nam 48

2.2.4 Đặc điểm địa chất công trình vùng biển Việt Nam 53

2.2.5 Đặc điểm diễn biến vùng biển ven bờ 53

2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố của điều kiện tự nhiên đến công trình biển 57

2.3.1 Ảnh hưởng điều kiện địa hình, địa mạo và địa chất 57

2.3.2 Điều kiện thủy động lực 58

2.3.3 Sóng và dòng chảy 60

2.4 Những vấn đề đặt ra 61

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU MẶT CẮT HỢP LÝ CỦA KÈ BẢO VỆ BỜ ĐẢO 63

3.1 Đặt vấn đề 63

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý kè bảo vệ bờ đảo

Trang 3

3.2 Sơ đồ tiếp cận 63

3.3 Yêu cầu về mặt cắt hợp lý 64

3.3.1 Yêu cầu kỹ thuật 64

3.3.2 Yêu cầu về quốc phòng an ninh 64

3.3.3 Yêu cầu lợi dụng đa mục tiêu 64

3.3.4 Yêu cầu về kinh tế 65

3.4 Tiêu chí đánh giá tính hợp lý 65

3.4.1 Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật 65

3.4.2 Đảm bảo các yêu cầu phục vụ an ninh quốc phòng 67

3.4.3 Thuận lợi trong việc lợi dụng đa mục tiêu và đạt hiệu quả kinh tế 67

3.5 Các dạng mặt cắt hợp lý 68

3.5.1 Mặt cắt ngang hình học kè bảo vệ bờ đảo 68

3.5.2 Mặt cắt hợp lý kè bảo vệ bờ đảo 87

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MẶT CẮT HỢP LÝ CHO KÈ BẢO VỆ BỜ ĐẢO HUYỆN PHÚ QUÝ TỈNH BÌNH THUẬN 93

4.1 Đặc điểm tự nhiên huyện Phú Quý 93

4.1.1.Vị trí địa lý 93

4.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 93

4.1.3 Đặc điểm địa chất: 93

4.1.4 Đặc điểm khí tượng và thủy văn công trình 94

4.2 Tính toán kỹ thuật 97

4.2.1 Nhiệm vụ công trình 97

4.2.2 Cấp công trình và các thông số tính toán 97

4.2.3 Chọn hình thức mặt cắt kè 98

4.2.4 Xác định các kích thước cơ bản của kè 99

4.3 Chọn chi tiết kết cấu kè 101

4.3.1 Thiết kế mái kè 101

4.3.2 Hình thức bảo vệ chân kè 102

4.4 Tính toán ổn định kè 103

4.4.1 Khi chưa kể đến nước biển dâng do BĐKH toàn cầu 103

4.4.2 Tính ổn định tường đỉnh khi kể tới nước biển dâng do BĐKH 104

KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 107

1 Kết quả đạt được trong luận văn 107

2 Hạn chế, tồn tại 107

3 Kiến nghị 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

Trang 4

Luận văn Thạc sĩ iii Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các hình thức bảo vệ bờ biển 8

Hình 1.2: Các yếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê 11

Hình 1.3: Các yếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê 11

Hình 1.4: Chân khay dạng thềm phủ cao 12

Hình 1.5: Dạng thềm chôn trong đất 12

Hình 1.6: Chân khay dạng mố nhô 12

Hình 1.7: Chân khay sâu 13

Hình 1.8: Cấu tạo các lớp mái kè 13

Hình 1.9: Chiều rộng đỉnh kè và tường đỉnh 14

Hình 1.10: Mặt cắt điển hình đê biển bắc bộ 18

Hình 1.11: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung 20

Hình 1.12: Mặt cắt điển hình đê biển miền Nam 23

Hình 1.13: Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng 24

Hình 1.14: Đê mái nghiêng bảo vệ đảo Cát Hải, Hải Phòng 24

Hình 1.15: Mặt cắt đê dạng tường đứng 25

Hình 1.16: Đê biển dạng tường đứng bảo vệ bờ ở Hà Lan 26

Hình 1.17: Đê biển dạng tường đứng giảm sóng đảo Lý Sơn Quảng Ngãi 26

Hình 1.18: Sơ đồ mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp 26

Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp nghiêng, dưới đứng 27

Hình 1.20: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng 27

Hình 1.21: Đê biển dạng hỗn hợp giảm sóng ổn định cửa sông Dinh, Bình Thuận 27 Hình 1.22: Các dạng mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp 28

Hình 1.23: Mái đê và kè lát mái bằng đá rời 30

Hình 1.24: Kè bảo vệ mái bằng thảm và rọ đá 30

Hình 1.25: Cấu kiện Tetrapod, Tribar, Dolos, Akmon (thứ tự từ trái qua phải) 30

Hình 1.26: Kè lát mái bằng đá lát khan 31

Hình 1.27: Kè lát mái bằng cấu kiện bê tông TSC-178 32

Hình 128a: Kè kiểu kết cấu âm dương, Hình 128b: Kè kiểu lát đá hoặc chít mạch 32 Hình 1.29: Trồng cỏ Vetiver chống xói bảo vệ mái phía đồng ở Hà Lan 33

Hình 1.30: Kè mỏ hàn ở Hà Lan 34

Hình 1.31: Kè mỏ hàn ở Nghĩa Hưng Nam Định 34

Hình 1.32: Hệ thống đê giảm sóng ở bờ biển Nhật Bản 34

Hình 1.33: Trồng cây chắn sóng ở Cà Mau 34

Hình 1.34: Nuôi bãi nhân tạo để tạo bờ biển 35

Hình 1.35: Trồng phi lao trên bãi biển chống cát bay 35

Hình 1.36: Mái đê bị sạt, các viên đá bị sóng mài tròn trên bãi 36

Hình 1.37: Mái kè bị đánh sập bóc hết cấu kiện và khoét hết đất đá 36

Trang 5

Hình 2.1: Mặt cắt vùng biển ven bờ 47

Hình 2.2: Sự thay đổi mặt ngang bờ trước và sau trận bão 49

Hình 2.3: Mặt cắt ngang bãi biển điển hình 57

Hình 2.4: Sơ đồ tính toán nước dâng do gió 59

Hình 3.1: Các yếu tố cầu thành cao trình đỉnh kè 68

Hình 3.2: Mô hình tính toán sóng 70

Hình 3.3: Định nghĩa chiều cao sóng leo Ru2%trên mái nhẵn không thấm 72

Hình 3.4: Độ dốc qui đổi tính sóng leo 73

Hình 3.5: Hướng truyền sóng 73

Hình 3.6: Các thông số xác định cơ kè 74

Hình 3.7: Độ lưu không của kè trong trường hợp sóng tràn 75

Hình 3.8: Tính độ lưu không ứng với độ dốc từ 1:8 đến 1:15 77

Hình 3.9: Chiều rộng đỉnh kè và tường đỉnh 78

Hình 3.10: Cấu kiện đúc sẵn TSC-178 79

Hình 3.11: Giảm sóng leo tối đa 60%, chiều rộng cơ tối ưu 80

Hình 3.12: Quan hệ giữa độ dốc mái kè, chiều rộng cơ đê và cao trình đỉnh kè 81

Hình 3.13: Quan hệ giữa độ dốc mái kè lưulượng tràn và cao trình đỉnh kè 81

Hình 3.14: Biểu đồ quan hệ giữa m, Bcơ và cao trình đỉnh kè 81

Hình 3.15: Biểu đồ quan hệ giữa m, Bcơ và W 82

Hình 3.16: Tối ưu tiêu chuẩn an toàn theo quan điểm kinh tế 85

Hình 3.17: Chân khay kè sâu 87

Hình 3.18: Mặt cắt ngang kè loại K1 87

Hình 3.19: Mặt cắt ngang công trình kè loại K2 (dạng tường cừ) 88

Hình 3.20: Mặt cắt ngang công trình kè loại K2 (dạng tường mái kết hợp) 89

Hình 3.21: Mặt cắt ngang công trình kè loại K3 90

Hình 3.22: Mặt cắt ngang công trình kè loại K4 91

Hình 4.1: Mặt cắt ngang kè chưa kể đến BĐKH toàn cầu 99

Hình 4.2: Mặt cắt ngang kè tính đến BĐKH toàn cầu 99

Hình 4.3: Cấu tạo chi tiết tường đỉnh chống nước biển dâng 104

Trang 6

Luận văn Thạc sĩ v Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Chiều rộng đỉnh đê qui định theo cấp công trình 15

Bảng 1.2: Những nét chính đê biển Bắc Bộ 17

Bảng 1.3: Những nét chính đê biển miền Trung 20

Bảng 1.4: Kết quả tính toán ổn định cho đê khu Đông 39

Bảng 3.1: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980 – 1999 63

Bảng 3.2: Chiều cao nước dâng thiết kế cho các cấp đê, kè 69

Bảng 3.3: Trị số gia tăng độ cao an toàn (a) 69

Bảng 3.4: Tần suất đảm bảo mực nước triều tính toán thiết kế 70

Bảng 3.5: Hệ số kinh nghiệm KW 70

Bảng 3.6: Hệ số nhám và thấm của mái dốc K∆ 70

Bảng 3.7: Hệ số tính đổi KP cho tần suất luỹ tích chiều cao sóng leo 71

Bảng 3.8: Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc 74

Bảng 3.9: Trị số gia tăng độ cao (a) 77

Bảng 3.10: Quan hệ giữa kết cấu mái với cao trình đỉnh và diện tích mặt cắt 83

Bảng 4.1: Số liệu trung bình một số tính chất địa kỹ thuật 94

Bảng 4.2: Hướng và tốc độ gió mạnh nhất các tháng trong năm đo được tại trạm Khí tượng -hải văn Phú Quý, Bình Thuận (từ năm 1980 – 2008) 95

Bảng 4.3: Cao trình đỉnh kè cho các trường hợp tính toán 100

Bảng 4.4: Cao trình đỉnh kè cho các trường hợp tính toán 100

Bảng 4.5: Bảng tính trọng lượng của cấu kiện phủ mái 102

Bảng 4.6: Kết quả tính toán chiều dày cấu kiện phủ mái 102

Bảng 4.7: Kết quả tính toán vận tốc cực đại của dòng chảy 103

Bảng 4.8: Mômen đối với điểm chân tường phía đường 105

Bảng PL3.1: Quan hệ giữa độ dốc mái kè, chiều cao kè và W 122

Trang 7

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Biển và đại dương chiếm một phần diện tích lớn trên bề mặt quả đất (khoảng 75%), chứa nhiều tài nguyên vô cùng phong phú như dầu khí, khoáng sản, hải sản, , nhưng nguồn tài nguyên này chưa được khai thác nhiều Trong khi đó nguồn tài nguyên trên phần lục địa đã được khai thác gần như cạn kiệt Trước tình hình đó nhiều nước ven biển trên thế giới đã đua nhau tiến công ra biển nhằm khai thác, sử dụng tiềm năng phong phú của biển để phát triển nền kinh tế của nước mình, trước hết là thăm dò dầu khí, phát triển ngành đánh bắt và nuôi trồng Thủy sản, phát triển vận tải đường biển, phát triển du lịch biển, mở ra một mảng mới cho nền kinh tế

- Nền kinh tế biển - Một nền kinh tế đầy triển vọng, nếu biết cách tận dụng và khai

Ở nước ta có 3.260 km bờ biển, 89 cửa sông và hơn 3.000 hòn đảo phân bố trên diện rộng, trong đó có những đảo nằm cách xa bờ đến hàng trăm km như đảo Bạch Long Vỹ, Phú Quý, Thổ Chu, Riêng các quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa thì nằm cách bờ đến hàng 300-400km Ngoài những đảo lớn có đông người như các đảo Phú Quốc, Côn Đảo ở miền Nam có các đảo Phú Quý, Lý Sơn ở miền Trung, các đảo Cát Bà, Bạch Long Vỹ ở miền Bắc, , đã trở thành huyện đảo còn các đảo khác người ở còn rất thưa thớt, có nhiều đảo không có người và có những đảo chỉ nhô lên mặt nước khi triều rút

Hệ thống các đảo trên biển Việt Nam có vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển kinh tế biển và bảo vệ đất nước, là các trạm tiền tiêu bảo vệ biên giới hải đảo, là các nơi phát triển du lịch như Phú Quốc, Côn Đảo, là các nơi làm dịch vụ cho đánh bắt hải sản xa bờ trên vùng biển Hoàng Sa, Trường Sa và khai thác dầu khí trên thềm lục địa

Ngoài tầm quan trọng lớn về kinh tế và quốc phòng, các hải đảo còn tạo ra màn chắn từ xa đối với vùng biển ven bờ trước tác dụng phá hoại của sóng bão

Trang 8

Luận văn Thạc sĩ 2 Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ

Thủ tướng Chính Phủ đã ban hành quyết định phê duyệt Quy hoạch phát triển kinh tế đảo Việt Nam đến năm 2020 Mục tiêu quy hoạch nhằm phát triển kinh tế biển, đảo và xây dựng hệ thống đảo trở thành tuyến phòng thủ vững chắc bảo vệ chủ quyền, quyền chủ quyền quốc gia các vùng biển, đảo của Tổ quốc

Theo đó, một số đảo có vị trí, điều kiện tự nhiên thuận lợi và nhiều tiềm năng

sẽ được tập trung xây dựng, tạo sự bứt phá cho kinh tế biển, đảo, góp phần phát triển kinh tế cả nước; đồng thời làm đầu mối quan trọng gắn kết kinh tế đảo với kinh tế biển, ven biển, vùng nội địa và giao lưu kinh tế quốc tế

Cụ thể, quy hoạch sẽ tập trung phát triển các đảo trọng điểm như: Đảo Phú Quốc (Kiên Giang), Vân Đồn (Quảng Ninh), Côn Đảo (Bà Rịa-Vũng Tàu), Cô Tô-Thanh Lân (Quảng Ninh), Cát Bà-Cát Hải (Hải Phòng), Lý Sơn (Quảng Ngãi), Phú Quý (Bình Thuận)…

Để phục vụ mục tiêu này, các đảo phải có dân cư ở, tàu thuyền phải có bến

đỗ, phải có các công trình bảo vệ bờ đảo để sóng biển không xâm thực phá hoại bờ, phải có cầu cảng, giao thông, điện, nước, thông tin và hạ tầng xã hội phải sẽ được tập trung xây dựng nhằm tạo điều kiện phát triển kinh tế, kết nối các đảo với đất liền và bảo vệ vững chắc vùng biển của Tổ quốc

phục vụ cho nền kinh tế xã hội, cần có những đầu tư cho việc xây dựng các cơ sở hạ tầng kỹ thuật trên biển, được gọi chung là công trình biển như xây dựng các loại cảng biển, đê chắn sóng bảo vệ cảng, các công trình bảo vệ bờ, bảo vệ bờ đảo, tạo bãi phục vụ du lịch, nghỉ mát, lấn biển tạo khu dân cư mới và phục vụ sản xuất, lắp đặt các loại giàn khoan biển phục vụ thăm dò và khai thác dầu khí, khoáng sản, các đảo nhân tạo phục vụ công nghiệp dầu khí, năng lượng, thiết lập đường ống dẫn khí vào bờ, xây dựng các cơ sở đóng và sữa chữa tàu biển, các trung tâm dịch vụ hàng hải, các trung tâm trung chuyển hàng quốc tế, Các loại công trình ven bờ và xa

bờ đó được xây dựng trong điều kiện vô cùng phúc tạp, sóng to, gió lớn, dòng hải lưu phức tạp, các đảo nhỏ thì thường xuất hiện dòng bao, ở các đảo lớn thì thường

Trang 9

xuất hiện dòng ven, địa hình biến đổi không ngừng theo thời gian và không gian Địa chất có nhiều biến đổi theo vùng và mang tính đột biến

Việc nghiên cứu cơ bản làm cơ sở dữ liệu cho việc xây dựng quy hoạch phát triển và củng cố hệ thống công trình bảo vệ bờ đảo; xác định, đề xuất hình thức, kết cấu công trình bảo vệ bờ đảo hợp lý là rất cần thiết

Trong những thập kỷ qua, đã có nhiều đề tài, chương trình khoa học, các dự

án nghiên cứu để bảo vệ phòng chống sạt lở và khai thác vùng cửa sông ven biển và các hải đảo của nước ta do các cơ quan, đơn vị nghiên cứu, các tổ chức cá nhân trong và ngoài nước thực hiện Tuy nhiên, các nghiên cứu về công trình biển chỉ mới ở những bước khởi đầu, kinh nghiệm chưa nhiều, quy trình, quy phạm còn thiếu, kết quả chỉ mới dừng lại ở mức định tính, khái quát, chưa nêu lên được nguyên nhân sạt lở, bồi tụ, xâm thực, dẫn đến hạn chế về khả năng ứng dụng

Để có cơ sở khoa học phục vụ công tác xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo như tạo bãi, trồng cây giảm sóng hay bảo vệ bằng công trình kiên cố, việc nghiên cứu các cơ sở khoa học để giải quyết các vấn đề trong công tác xây dựng hệ thống hạ tầng bảo vệ bờ biển, bờ đảo nhằm phát triển kinh tế, xã hội, tăng cường quốc phòng, an ninh vùng hải đảo trước mắt cũng như lâu dài là rất cấp thiết

II Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu đề tài nhằm hai mục đích sau:

đê, kè biển bảo vệ bờ biển, bờ đảo đã có và đánh giá sự phù hợp và những vấn đề còn tồn tại của những kết quả đó;

cấu và tuyến cho kè biển phù hợp với điều kiện các đảo và tính toán cho kè bảo vệ

bờ biển đảo huyện Phú Quý, tỉnh Bình Thuận

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

vực cửa sông ven biển

Trang 10

được xây dựng

đê, kè biển, kè đảo, đánh giá nguyên nhân gây ra và đề xuất giải pháp khắc phục

- Sử dụng phần mềm tính toán để kiểm tra ổn định (trượt, lật, bảo vệ mái)

IV Nội dung chính của luận văn

Ngoài phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt được khi thực hiện đề tài, các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện để đạt được các mục tiêu đó Ngoài phần mở đầu, phần kết thúc phần phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung của luận văn gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo

Chương 2 Đặc điểm tự nhiên ảnh hưởng đến công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo

Chương 3 Nghiên cứu mặt cắt hợp lý của kè bảo vệ bờ đảo

Chương 4 Lựa chọn mặt cắt hợp lý cho kè bảo vệ bờ đảo huyện Phú Quý, tỉnh

Bình Thuận

V Kết quả đạt được

biển, bờ đảo

mục tiêu bảo vệ

Thuận

Trang 11

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN, BỜ ĐẢO

1.1 Tổng quan chung về công trình biển

1.1.1 Nhiệm vụ và chức năng của công trình biển

công trình trên vùng biển ven bờ gọi chung là công trình biển ven bờ (coastal

hay công trình biển khơi (offshore engineering) Cả hai loại công trình này đều chịu tác động của môi trường biển, các điều kiện tự nhiên vùng biển như sóng, gió, triều,

tính chất và mức độ khác nhau, phụ thuộc rất nhiều vào độ sâu nước biển của vùng biển

Công trình biển xa bờ được xây dựng ở vùng biển hở, nước sâu, nơi các yếu

tố động lực biển với nguồn năng lượng rất lớn, trong lúc công trình biển ven bờ thì được xây dựng ở vùng nước cạn nhưng lại chịu các diễn biến rất là phức tạp của điều kiện tự nhiên như sóng vỡ, xói bồi bờ biển và đáy biển, cộng thêm với các ảnh hưởng của lục địa tại vùng tiếp giáp như cửa sông, hồ phá ven biển nên tuy chịu tác động của các yếu tố động lực biển không lớn như ở vùng nước sâu nhưng lại rất nguy hiểm cho sự an toàn của các công trình xây dựng dưới nước và ven bờ

Công trình biển xa bờ bao gồm các công trình phục vụ thăm dò, khai thác dầu khí khoáng sản như các giàn khoan biển cố định hay di động, đảo nhân tạo, các

hệ thống đường ống, bể chứa, các dàn khoan (DK) phục vụ canh phòng bảo vệ biển đảo, các hệ thống phao tiêu báo hiệu trên biển, đèn biển trên các hải đảo, các cảng nước sâu và hệ thống công trình bảo vệ (như cảng dịch vụ hàng hải, cảng trung chuyển quốc tế )

1 Các công trình phục vụ giao thông bao gồm các cảng biển và đê chắn sóng bảo vệ cảng, đê chắn cát giảm sóng hướng dòng, ổn định cửa sông, bảo vệ luồng tàu vào cảng, đèn biển, hệ thống phao tiêu báo hiệu luồng tàu và cảng, các cảng dịch vụ

Trang 12

hàng hải, các cảng trung chuyển quốc tế, các nhà máy đóng sửa chữa tàu biển, sân bay cố định nổi hay trên biển

2 Các công trình bảo vệ bờ biển hải đảo, phục vụ phát triển nông nghiệp, khu dân cư bao gồm các công trình bảo bờ biển, công trình lấn biển tạo khu dân cư, công trình lấy thoát nước ven biển phục vụ nhà máy, công trình phục vụ du lịch (tạo bãi tắm, cảng du lịch, bến du thuyền )

3 Các công trình phục vụ khai thác và nuôi trồng thủy hải sản như cảng cá, trung tâm nghề cá

4 Các công trình phục vụ quốc phòng như cảng quân sự, căn cứ Hải quân,

cơ sở sữa chữa đóng tàu quân sự, các DK (trạm bảo vệ trên biển và hải đảo )

Trong các công trình biển, hệ thống đê, kè biển và cửa sông là lá chắn đảm bảo an toàn và ổn định dân cư, các công trình hạ tầng cho công cuộc phát triển của các nước có biển Các quốc gia có bờ biển trên thế giới hàng năm đã phải đổ không biết bao nhiêu tiền của vào các công trình bảo vệ bờ biển, đặc biệt trong các năm gần đây thời tiết, bão lũ khắc nghiệt Vấn đề sạt lở bờ, các hiểm họa từ biển gia tăng đột biến và trở thành vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu

tâm, nhất là các thành phố ven biển Xu hướng chung là ngoài nhiệm vụ bảo vệ dân

cư và các cơ sở hạ tầng, các công trình bảo vệ bờ còn tạo ra các địa điểm du lịch nghỉ dưỡng với cảnh quan thiên nhiên tươi đẹp Với các công trình đê, kè biển ngoài tác dụng bảo vệ bờ biển, còn có các tuyến đê, kè nhằm tạo ra các vùng trú ẩn cho tàu thuyền, bảo vệ các cảng lớn khi có gió bão

1.1.2 Công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo

Công trình bảo vệ bờ biển, bờ đảo là loại công trình có tầm quan trọng to lớn trong nền kinh tế xã hội, nó có ảnh hưởng trực tiếp đến dân sinh xã hội và đang chiếm một khối lượng không nhỏ trong công trình biển Như chúng ta đã biết, bờ biển thường bị đẩy lùi vào dưới tác động của sóng và dòng chảy (biển tiến), gây sụp

đổ nhiều nhà cửa đê điều và các công trình ven biển, gây thiệt hại lớn về tài sản của nhân dân, cũng như cơ sở hạ tầng kỹ thuật của Nhà Nước

Trang 13

Công tác bảo vệ bờ biển, bờ đảo do đó là công trình quan trọng và bức thiết, đặc biệt là đối với nước ta, một nước có bờ biển dài hơn 3.000km, lại còn có gió to bão lớn, nên phải xây hàng nghìn km đê biển Tuy nhiên, còn rất nhiều vùng vẫn còn chịu sự đe dọa, phá hoại thường xuyên của sóng biển và hệ thống đê biển đã được xây dựng vẫn luôn bị phá hoại nặng nề sau mỗi trận bão nên nhiệm vụ sửa chữa duy tu vẫn là công việc thường xuyên phải làm

Việc nghiên cứu, quy hoạch thiết kế và xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển một cách bền chắc và ổn định là nhiệm vụ lớn lao do thực tế Việt Nam đặt ra cho các nhà kỹ thuật biển

Ngoài việc bảo vệ bờ biển phục vụ cho sản xuất và đời sống của nhân dân, việc cải tạo xây dựng vùng ven biển, biến bờ biển thành các khu du lịch, trong đó có những công trình tạo bãi, xây dựng bãi tắm, làm đẹp bờ biển, xây dựng các bến du thuyền, cảng du lịch nhằm phục vụ cho nghỉ ngơi, giải trí, tắm biển, du lịch ven biển, du lịch ra các đảo bằng tàu thuyền, cũng là một trong các nhiệm vụ cấp bách hiện nay ở nước ta Do đó, ngoài các mặt tiêu cực gây thiệt hại về người và cơ sở vật chất kỹ thuật, còn có mặt rất tích cực là đem lại cho con người và đất nước nhiều tài nguyên quý giá, trong đó có du lịch, chỉ cần con người biết khai thác vận dụng

Công trình bảo vệ bờ biển được thực hiện với những phương pháp và kết cấu rất đa dạng, có thể phân ra 2 loại hình chủ yếu là: Bảo vệ chủ động và bảo vệ bị động

1.1.2.1 Bảo vệ chủ động: Là chủ yếu bắt sóng và dòng chảy thực hiện theo ý

đồ bảo vệ của con người, đó là phải giữ cát từ các nguồn đưa về tại vị trí gần đường

bờ để tạo thành con đê bảo vệ bờ từ xa bằng những hạng mục công trình thích hợp như đập đinh (groin) hay đê chắn sóng bờ (offshore breakwater), bố trí cách bờ một

của sóng, mang tính chất bảo vệ từ xa Loại hình này chỉ được thực hiện tại các vùng bờ bờ có cát dọc bờ tương đối lớn, như ở vùng bờ biển của miền Trung nước

ta Các hạng mục công trình dùng vào việc tiêu sóng gây bồi theo loại hình bảo vệ

Trang 14

chủ động ngoài 2 loại chính thường dùng là đập đinh và đê chắn sóng bờ, còn có đê chắn sóng ngầm, ngưỡng ngầm

Ngoài ra, việc chủ động bồi tụ bãi bằng phương thức nhân tạo nghĩa là đổ cát

để tạo bãi (nuorishment) (có hay không có sự giúp đỡ của đập đinh để chống mất cát) cũng là hình thức bảo vệ bờ hiệu quả

1.1.2.2 Bảo vệ bị động: Là tìm cách ngăn chặn hay làm giảm yếu tác động

phá hoại trực tiếp của sóng và dòng chảy đối với bờ bằng các công trình bảo vệ trực tiếp, thường là các công trình được xây dựng ở ngay trên tuyến đường bờ, nơi chịu tác động trực tiếp của sóng và dòng chảy, mang tính chất bảo vệ trực tiếp

lớp bảo vệ mái bờ (kè bờ)

Công trình bảo vệ bờ biển, dù thuộc loại bảo vệ chủ động (bảo vệ từ xa) hay bảo vệ bị động (bảo vệ trực tiếp) đều có mối liên hệ chặt chẽ và thường hỗ trợ lẫn nhau Ở công trình bảo vệ bị động, ở nhiều trường hợp cũng cần có sự hỗ trợ của bảo vệ chủ động (bảo vệ từ xa) dưới dạng rừng ngập mặn hay dải cát ngầm, bãi triều tiêu sóng ở tuyến trước Ngoài ra công trình bảo vệ bị động nhiều lúc cũng cần

sự hỗ trợ của công trình bảo vệ chủ động như đập đinh, ngưỡng ngầm (liên tục hay không liên tục), đôi khi cả đê chắn sóng bờ Trong trường hợp này, công trình bảo

vệ bị động như kè bờ, tường chắn sẽ mang tính chất làm đẹp đường bờ nhiều hơn

là kết cấu chịu lực chính (xem hình 1.1)

a) Nuôi cát nhân tạo bảo vệ bờ biển b) Đê chắn sóng bảo vệ bờ biển

Trang 15

1.1.3 Yêu cầu về cấu tạo đê, kè biển

1.1.3 1 Yêu cầu chung

Tuyến đê biển được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án,

trên cơ sở xem xét:

- Điều kiện địa hình, địa chất;

- Diễn biến cửa sông và bờ biển;

bảo vệ;

- Bảo vệ các di tích văn hoá, lịch sử và địa giới hành chính;

- Đảm bảo khai thác đa mục tiêu;

- Đảm bảo tính kinh tế

1.1.3.2 Yêu cầu cụ thể

1) Vị trí tuyến đê

a) Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tốt;

b) Nối tiếp với các vị trí ổn định, tận dụng công trình đã có;

c) Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ;

e) So sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của 2-3 vị trí tuyến đê để chọn một vị trí đạt hiệu quả tổng hợp tốt nhất;

f) Ảnh hưởng của tuyến đê đến hoạt động giao thông bến cảng và vùng đất phía sau, đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể

chấp nhận

2) Hướng tuyến đê

ngột, ít lồi lõm

Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có các biện pháp giảm sóng

Trang 16

trong khu vực;

hưởng xấu đến các vùng đất liên quan

3) Hình dạng mặt cắt ngang

Theo biên dạng hình học của mặt cắt đê biển có thể chia thành 3 loại:

Đê mái nghiêng, đê tường đứng và đê kết hợp, chi tiết sẽ được tổng hợp và trình bày ở phần 1.2.1 của luận văn này

4) Các kích thước mặt cắt cơ bản của đê biển

4).1 Cao trình đỉnh đê

4).1.1 Tính toán theo 14 TCN 130 – 2002, Hướng dẫn thiết kế đê, kè biển [1]

Theo tiêu chuẩn này, cao trình đỉnh đê, kè biển xác định theo công thức (1.1)

Zđ = Ztp + Hnd + Hsl + a (1.1) Trong đó: Zđ - Cao trình đỉnh đê, kè thiết kế (m);

Ztp - Mực nước tính toán (m);

Hnd - Chiều cao nước dâng do bão (m);

Hsl - Chiều cao sóng leo (m);

Với công thức này, tác giả luận văn thấy một số vấn đề sau:

- Vi ệc chọn tần suất căn cứ vào tiêu chuẩn của ngành, tuy nhiên căn cứ chọn

là chưa thật sự thuyết phục, chẳng hạn mực nước lấy với p=5%, nước dâng p=20%, sóng leo không rõ tính theo t ần suất nào

- Ở đây, trị số gia tăng độ cao không bao gồm độ cao phòng lún và nước biển dâng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu Mà các công trình biển, đảo ở Việt Nam, lại chịu ảnh hưởng rất nhiều của biến đổi khí hậu Do vậy nếu lấy trị số a theo tiêu chuẩn này sẽ chưa đủ an toàn cho đê, kè biển

Trang 17

Hình 1.2: Các y ếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê

4).1.2 Tính toán theo “Dự thảo lần 10 hướng dẫn thiết kế đê biển”[4]

Ztk - Cao trình mực nước thiết kế là cao trình mực nước biển ứng với tần suất thiết kế (tổ hợp của tần suất mực nước triều và tần suất nước dâng do bão gây ra) và mức nước biển dâng do bão ứng với tiêu chuẩn an toàn thiết kế (mực nước tổng cộng);

a – Chiều cao phòng lún (m);

theo tiêu chuẩn sóng leo hoặc sóng tràn

Với công thức này, trong tính toán đã kể tới rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn cao trình đỉnh đê như việc bố trí cơ đê, tường đỉnh, hệ số mái dốc, v.v Khi đó, cao trình đỉnh đê được chọn sẽ đảm bảo an toàn Song quá trình tính toán phức tạp và công trình không mang tính kinh tế

Hình 1.3: Các y ếu tố cấu thành cao trình đỉnh đê

Trang 18

4).2 Chân kè

lớp phủ mái (D)

a) Chân khay nông: Áp dụng cho vùng có mức độ xâm thực bãi biển ít, chân

cao sóng trung bình, chiều dày từ 1 đến 2 lần chiều dày lớp phủ mái

Hình 1.4: Chân khay d ạng thềm phủ cao Hình 1.5: D ạng thềm chôn trong đất

năng sóng, giảm sóng leo, giữ bùn cát, phù hợp với vùng bãi thấp

Hình 1.6: Chân khay d ạng mố nhô

b) Chân khay sâu: Đối với những vùng bãi biển xâm thực mạnh, tránh moi

Trang 19

a) Nơi dòng chảy ven bờ lớn b) Nơi độ sâu hố xói lớn, dòng chảy ven bờ mạnh

Hình 1.7: Chân khay sâu

Phía trước ống buy thông thường là rọ đá, phía xa hơn- phần phạm vi hố xói

lý thuyết - thường gia cố bảo vệ bằng thả đá hộc

4).3 Mái kè bảo vệ đê

Hình 1.8: C ấu tạo các lớp mái kè

3 Lớp lót (filler layer): là lớp chuyển tiếp giữa vật liệu nhỏ của lớp lọc với vật

động trực tiếp của sóng, dòng chảy, ăn mòn của nước biển… Cấu tạo thường là các

Trang 20

kích thước và hình thức liên kết khác nhau

Độ dốc mái kè phụ thuộc vào đặc điểm đất nền , chất lượng đất đắp thân kè , biện pháp thi công, yêu cầu sử dụng, khai thác, mặt bằng tuyến kè và kết cấu gia cố

Yêu c ầu chung đối với vật liệu, cấu kiện của kè biển

- Thích ứng với sự biến hình của bờ, bãi biển;

- Chế tạo, thi công đơn giản

Chi tiết hình thức bảo vệ mái sẽ được tác giả trình bày ở trang 29 phần (1.2.2.1) chương 1 của luận văn

4).4 B ề rộng kết cấu đỉnh đê, kè biển

a) Chiều rộng đỉnh đê, kè: Không bao gồm phần tường đỉnh chắn sóng ,

được xác định trên cơ sở tính toán ổn định thân kè , ổn định nền kè , yêu cầu chống thấm, chống sóng, yêu cầu của phương pháp thi công, quản lý, cấp cứu hộ, v.v

R80

Hình 1.9: Chi ều rộng đỉnh kè và tường đỉnh

Hiện nay, chiều rộng đỉnh đê được qui định tùy theo cấp công trình như bảng (1-1) Tuy nhiên, tùy theo nhiệm vụ của kè theo yêu cầu lợi dụng đa mục tiêu như giao thông ven biển, phát triển du lịch , quốc phòng an ninh có thể chọn chiều rộng mặt đường dọc đê lớn hơn so với cấp công trình tương ứng Khi đó phải có các luận chứng, luận cứ cụ thể và phải được sự thống nhất giữa các đơn vị có thẩm quyền

Trang 21

Bảng 1.1: Chiều rộng đỉnh đê qui định theo cấp công trình

b) Kết cấu đỉnh đê: Mặt đỉnh đê cần được ổn định, thuận lợi cho phương tiện

đi lại kiểm tra trong mọi hoàn cảnh thời tiết

đất đắp, mưa gió xói mòn v.v… để xác định theo các tiêu chuẩn mặt đường tương ứng

trung thoát nước về các rãnh thoát nước mặt

đạt cao trình đỉnh đê thiết kế

nhưng thông thường bằng đá xây, có khe biến dạng có kết cấu chặn nước cách nhau

xây Ở những vị trí thay đổi đất nền, thay đổi chiều cao tường, kết cấu mặt cắt v.v

cần bố trí thêm khe biến dạng

suất nền, cũng như yêu cầu chống thấm v.v

4).5 H ệ thống thoát nước mặt

Các công trình đê đất cao hơn 6m ở vùng mưa nhiều, nên bố trí rãnh tiêu nước

ở đỉnh đê, mái đê, chân đê và những chỗ nối tiếp mái đê với bờ đất hoặc với các công trình khác

Rãnh tiêu nước song song với tuyến trục đê có thể bố trí ở mép trong của cơ đê

Trang 22

4).6 Yêu c ầu về ổn định đê biển

4).6.1 N ội dung tính toán

- Lún thân và nền đê;

- Ổn định thấm cho đê (cho đê cửa sông ở vùng có biên độ triều cao, mưa nhiều)

4).6.2 Các bước tính toán

nhiệm vụ đoạn đê, cấp công trình, điều kiện địa hình địa chất, kết cấu đê, chiều cao thân đê, vật liệu đắp đê v.v

+ Mái đê trong và ngoài ở thời kỳ thi công;

Chi tiết các bước tính toán được hướng dẫn cụ thể trong tiêu chuẩn ngành

Trang 23

1.1.4 Đặc điểm của đê, kè biển Việt Nam

Hệ thống đê, kè biển Việt Nam được xây dựng, bồi trúc và phát triển theo thời gian và do nhiều thế hệ thực hiện Đê chủ yếu là đê đất, vật liệu lấy tại chỗ và

do người dân địa phương tự đắp bằng những phương pháp thủ công Hệ thống đê,

kè biển hình thành là kết quả của quá trình đấu tranh với thiên nhiên, mở đất của các thế hệ người Việt Nam đi trước Chính vì vậy đê không thành tuyến mà là các đoạn nằm giữa các cửa sông

Bờ biển nước ta trải dài từ Bắc vào Nam Ba miền Bắc, Trung, Nam có đặc trưng khí hậu, sắc thái địa hình khác nhau Trong thực tế, nhiệm vụ cũng như cấu tạo mặt cắt đê biển mỗi vùng miền có những đặc trưng khác nhau

1.1.4 1 Đê biển Bắc bộ (từ Móng Cái – Quảng Ninh đến Hậu Lộc – Thanh Hóa)

Tổng chiều dài 719,3 km Nhiệm vụ của đê biển Bắc bộ là ngăn mặn, chống sóng bảo vệ sản suất ba vụ thâm canh tăng năng suất, bảo vệ đồng muối và nuôi trồng thủy sản Những nét chính đê biển Bắc bộ được thể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2: Những nét chính đê biển Bắc Bộ

TT Địa phương Chiều

dài bờ biển (km)

Chiều dài đê (km) Bình quân

(m)

Mái dốc

Tổng chiều dài kè (km)

Tổng cửa sông

Đê cửa sông

Trực tiếp với biển

Từ số liệu bảng trên ta thấy rằng: 48% chiều dài đê trực tiếp với biển đã có

kè bảo vệ Tuy nhiên qua kết quả kiểm tra của các đơn vị có trách nhiệm thì sau mỗi lần mưa bão, chỉ có khoảng (10 ÷ 15)% kè có khả năng chống chịu được sóng khi

có bão cấp 9 triều cường Số đê kè còn lại thường xuyên bị hư hỏng phải tu sửa hàng năm

Trang 24

Vùng ven đồng bằng bắc bộ là nơi có địa hình thấp trũng, là một trung tâm kinh tế của cả nước – đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, tập trung dân cư đông đúc Đây là vùng biển có biên độ thủy triều cao (khoảng 4 mét) và nước dâng do bão cũng rất lớn

- Tuyến: Cơ bản được khép kín; phía trước bãi có cây chắn sóng như sú, vẹt, v.v

5)m, mái đê phía biển m1 = (3 ÷ 4); phía đồng m2 = (2 ÷ 3) (hình 1.1)

Hình 1.10: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ

1: Thân đê; 2: Kè mái đê; 3: Tường chắn sóng; 4: Chân kè

chống được mực nước ứng với tần suất P = 5% và gió cấp 9

- Theo các tài liệu khảo sát thì đất ở nền đê, thân đê vùng Bắc bộ hiện nay là đất thịt, thịt pha cát, đất phù sa Hàm lượng bùn cát tăng khi tuyến đê càng ở xa cửa sông

bằng cỏ Những đoạn chịu tác dụng trực tiếp của sóng được bảo vệ bằng kè lát mái, hoặc tấm bê tông kết hợp đá lát khan trong khung xây chia ô

hộc; hoặc sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn

sóng bằng các loại vật liệu như đá, bê tông, có chiều dày từ (20÷50)cm; lớp thứ hai là lớp chuyển tiếp giữa lớp trực tiếp sóng với thân đê, lớp này làm nhiệm vụ

Trang 25

tầng lọc ngược bằng vật liệu hạt rời như cát, sỏi Thời gian gần đây ở một số đoạn

đê, lớp cát sỏi này được thay thế bằng vải địa kỹ thuật

Ngoài hình thức đê, kè ở trên, một số đoạn đê được kết hợp giữa đê đất và tường kè để tạo cảnh quan và giảm chi phí đầu tư

Một số vấn đề còn tồn tại như sau:

- Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định) đang đứng trước nguy cơ bị phá vỡ do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê biển, đe dọa trực tiếp đến an toàn đê biển Một số đoạn trước đây có rừng cây chắn sóng nên mái đê biển chưa được bảo vệ, đến nay, rừng cấy chắn sóng bị phá hủy, đê trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thủy triều nên nếu không được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào Có đoạn trước đây đê

có hai tuyến nên tuyến đê trong không được bảo vệ mái, đến nay tuyến đê ngoài bị

vỡ nên tuyến đê trong cấp thiết phải được củng có, bảo vệ chống vỡ

đỉnh đê khoảng từ +3,5m đến +5m trong khi cao trình thiết kế là từ +5m đến +5,5m

cũng như kiểm tra, ứng cứu đê như các tuyến đê Hà Nam (Quảng Ninh), đê biển Hải Hậu, Giao Thủy (Nam Định), đê biển số 5, 6, 7, 8 (Thái Bình), v.v

Phòng, hầu hết mặt đê chưa được gia cố cứng hóa nên khi mưa lớn hoặc trong mùa mưa bão mặt đê thường bị sạt lở, lầy lội, nhiều đoạn không thể đi lại được

tuyến chủ yếu được đắp bằng đất cát có phủ lớp đất thịt như đê biển Hải Hậu, hầu hết mái đê phía đồng chưa có biện pháp bảo vệ, nên thường xuyên bị xói, sạt khi mưa, bão

1.1.4 2 Đê biển miền Trung

Có tổng chiều dài 1.425,2Km Những nét chính của đê biển miền Trung được thể hiện ở bảng 1.3 Mặt cắt điển hình như hình 1.8

Trang 26

Bảng 1.3: Những nét chính đê biển miền Trung

TT Địa phương

Chiều dài bờ biển (km)

Chiều dài đê (km)

Bình quân (m) Mái dốc

Tổng chiều dài kè (km)

Tổng cửa sông

Đê cửa sông

Trực tiếp với

Hình 1.11: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung

1: Thân đê; 2: Kè mái đê; 3: Kè mặt đỉnh đê; 4: Chân kè

1) Đê biển Bắc Trung bộ: Các tỉnh từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh: Vùng ven biển Bắc trung bộ là vùng đồng bằng nhỏ hẹp của hệ thống sông Mã, sông Cả Cũng

là một trong những vùng trọng tâm phát triển kinh tế, địa hình thấp trũng và cao dần về phía Tây Đây là những vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai Mặc

dù đã được quan tâm đầu tư khôi phục, nâng cấp, nhưng tuyến đê biển nhìn chung còn một số tồn tại như sau:

theo tần suất thiết kế, nước tràn thường xuyên khi có bão hoặc gió mùa duy trì dài ngày (cao trình đỉnh đê còn thiếu (0,5 ÷ 1)m so với cao trình thiết kế

Trang 27

- Chiều rộng mặt đê nhỏ (2 ÷ 2,5) gây khó khăn trong việc duy tu bảo dưỡng, đặc biệt trong những trận lũ gây sạt lở hay vỡ đê

không đủ dày, không đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý đất đắp nên chỉ cần một hư hỏng cục bộ sẽ dẫn tới hậu quả phá hỏng cả đoạn đê lớn Thực tế cho thấy rằng, khi gặp bão có nước tràn là đê bị vỡ nhiều đoạn

- Mặt đê mới được gia cố cứng hóa một phần, về mùa mưa bão mặt đê thường bị sạt lở, lầy lội nhiều đoạn không thể đi lại được

cơ sạt lở đe dọa đến an toàn của đê, đặc biệt trong mùa mua bão Mái đê phía đồng chưa được bảo vệ nên nhiều đoạn bị xói, sạt khi mưa lớn hoặc sóng tràn qua

đê hầu hết được xây dựng từ vài chục năm trước đây với kết cấu tạm bợ và đang bị xuống cấp nghiêm trọng

2) Đê biển Trung Trung Bộ (Từ Quảng Bình đến Quảng Nam): Vùng ven

thoát nhanh lũ chính vụ Một số ít tuyến đê có nhiệm vụ bảo vệ các khu nuôi trồng

thủy sản

đổi từ +1,5m đến +4m và thấp dần từ Bắc vào Nam Cục bộ có một số tuyến cao hơn như Nghi Xuân, Nghi Lộc (Hà Tĩnh) là +4,5m đến +5m Thân đê phần lớn đắp

Trang 28

như các tuyến đê của huyện Quảng Xương, Tĩnh Gia (Thanh Hóa), Diễn Châu

sóng, gió được kè đá hoặc tấm bê tông

M ột số tồn tại như sau:

thường bi lầy lội nhiều đoạn không thể đi lại được

nhưng chưa đồng bộ hoặc chưa đủ kiên cố nên vẫn thường xuyên bị sạt lở, đe dọa đến an toàn của các tuyến đê biển

được xây dựng từ vài chục năm trước nên đang xuống cấp nghiêm trọng

3) Đê biển Nam Trung Bộ: Từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang được hình

cường kết hợp với gió bão, đặc biệt là trong xu thế nước biển ngày càng dâng cao

Trang 29

- Nhiệm vụ ngăn mặn đảm bảo yêu cầu thoát lũ, bảo vệ mùa vụ, đất đai sản

lấn biển đê nuôi trồng thủy sản

M ột số vấn đề còn tồn tại là:

đê không đồng bộ và hầu hết chưa đạt yêu cầu chống lại nước dâng và nước dâng

do sóng

- Chưa bố trí đủ các đường tràn, các cống xả dọc chiều dài đê

- Nhiều công trình cống tiêu thóat lũ dưới đê đã bị xuống cấp hư hỏng

1.1.4 3 Đê biển miền Nam (Từ Đồng Nai đến Kiên Giang)

Nhiệm vụ của đê biển Nam bộ là ngăn mặn bảo vệ sản xuất 2 vụ lúa Các tuyến đê biển được đắp phần lớn là sau ngày giải phóng miền Nam năm 1975 Cao trình đê biển từ 1,5m đến 3m; mặt đê rộng từ 2m đến 3m, có tuyến kết hợp giao thông mặt đê rộng từ 8m đến 12m Mái phía biển và phía đồng cùng một độ dốc từ 2,5 đến 3 Đến mùa nước lớn, đê ngập chìm trong nước Vì vậy có đoạn đê không chỉ có kè chống sóng mà còn được kè cả hai mái và đỉnh như hình 1.12

Hình 1.12: Mặt cắt điển hình đê biển miền Nam

1: Thân đê; 2: Mái đê; 3: Chân khay kè; 4: Kè lát đỉnh đê

Nhìn chung đê biển, đê cửa sông vùng Nam Bộ đã phát huy tác dụng ngăn mặn xâm nhập vào đồng, bảo vệ đất canh tác cho những vùng ngọt hóa Ở nhiều nơi

đê đã góp phần khai hoang lấn biển, mở rộng đất canh tác Việc xây dựng đê biển

Trang 30

Luận văn Thạc sĩ 24 Chuyờn ngành Xõy dựng cụng trỡnh thuỷ

tiết nguồn nước gúp phần chuyển đổi cơ cấu sản xuất, phỏt triển giao thụng nụng thụn, củng cố an ninh quốc phũng Tuy nhiờn vẫn cũn nhiờ̀u mặt hạn chế như:

chống thiờn tai, khi gặp triờ̀u cường và bóo thường thiệt hại lớn

trong tiờu ỳng, tiờu phốn, hạn chế hiệu quả ngăn mặn, giữ ngọt, chưa đỏp ứng yờu cầu chuyển đổi sản xuất cho mọt số vựng

vờ̀ vựng và đối tượng bảo vệ, khụng thống nhất vờ̀ tiờu chuẩn kỹ thuật

1.2 Cỏc kết quả nghiờn cứu về đờ, kố biển, bờ đảo

1.2.1 Những nghiờn cứu về hỡnh dạng kết cấu mặt cắt đờ biển

Đờ biển thường xõy dựng dọc theo bờ biển nhằm bảo vệ làng mạc, ruộng đồng chống lại tỏc động phỏ hoại của dũng chảy và súng biển Trờn thế giới, đờ biển được xõy dựng nhiờ̀u nhất là ở Hà Lan Ở nước ta, đờ biển cũng được xõy dựng từ lõu và cú độ dài đến hàng nghỡn cõy số Cú cỏc dạng kết cấu đờ biển sau:

1.2.1.1 Đờ biển mỏi nghiờng

m=3~5

1 4

m=2~3

5 6

7 8 9

sơ đồ mặt cắt đê biển dạng mái nghiêng

Phía biển phía ĐồNG

Nền đê

1 Mặt đê

2 Nền đê được bóc phong hóa 6 Lớp lót

3 Đất dắp thân đê

4 Trồng cỏ mái đê 7 Chân khay8 Lăng thể chống xói

5 Gia cố mái phía biển 9 Mương tiêu nước

10 Cây chắn sóng

10

Hỡnh 1.13: Mặt cắt ngang đờ biển mỏi nghiờng

Hỡnh 1.14: Đờ mỏi nghiờng bảo vệ đảo Cỏt Hải, Hải Phũng

Nghiờn cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải phỏp hợp lý kố bảo vệ bờ đảo

Trang 31

Mặt cắt đê có dạng hình thang, độ dốc mái đê phía biển theo tổng kết thông thường có hệ số mái dốc m =3-5 Đê mái nghiêng có các loại kết cấu chính như sau:

- Đê đá đổ: Đổ lộn xộn không theo lớp, hoặc đổ theo lớp, trên lớn dưới nhỏ, ngoài lớn trong nhỏ (rubble mound type);

- Đê khối bê tông đổ (conrete block type)

các loại kết cấu chính: Đá lát khan, đá xây, đá đổ, tấm bê tông đúc sẵn, bê tông đổ tại chỗ, bê tông nhựa đường, đất- xi măng, trồng cỏ đặc điểm đê mái nghiêng là độ dốc mái đê phía biển tương đối thoải, tính ổn định tốt, phản xạ sóng trước đê ít, đáy đê rộng, ứng suất phân bố đều trên đất nền, thích hợp ở vùng bãi biển trầm tích Đê biển mái nghiêng thi công đơn giản, sử dụng vật liệu địa phương, tính thích ứng với biến dạng của thân đê và phá hoại cục bộ của sóng tương đối tốt, dễ duy tu sửa chữa

Khuyết điểm chủ yếu của đê biển mái nghiêng là mặt cắt đê lớn, khối lượng công trình lớn và chiếm nhiều diện tích; trong một phạm vi độ dốc nhất định, chiều cao sóng leo lên mái phía biển khá lớn; trong trường hợp bãi biển có cao trình thấp, do lúc thi công luôn luôn yêu cầu đắp đất trước, gia cố mái sau, dễ gây ra tình trạng đất đắp bị cuốn trôi,

cho nên thường dùng ở mặt bãi cao hơn mực nước cao của kỳ triều yếu

1.2.1.2 Đê biển dạng tường đứng

m=2~3

1

3 2

Trang 32

Luận văn Thạc sĩ 26 Chuyờn ngành Xõy dựng cụng trỡnh thuỷ

Hỡnh 1.16: Đờ biển dạng tường đứng

bảo vệ bờ ở Hà Lan

Hỡnh 1.17: Đờ biển dạng tường đứng

giảm súng đảo Lý Sơn Quảng Ngãi

Đờ biển dạng tường đứng thường được dựng cho cỏc vựng bờ biển chịu tỏc động của súng lớn, mực nước triờ̀u biến động lớn, hoặc với mục đớch giảm phạm vi chiếm đất cho cỏc thành phố, cỏc khu cụng nghiệp nằm giỏp biển

Khối tường cú thể bằng đỏ xõy hoặc bờ tụng Với kết cấu đỏ xõy, cú thể là khối

đỏ xõy khan, khụng cú vữa mà cỏc tảng hoặc khối đỏ xếp chốn lờn nhau

Xột từ gúc độ tỏc dụng của súng, súng trước đờ tường đứng cú phản xạ lớn,

súng leo nhỏ hơn đờ mỏi nghiờng, nhưng lưu tốc đỏy do tường đứng gõy ra khỏ lớn,

dễ gõy xúi chõn đờ Ngoài ra trước đờ tường đứng cũng cú thể xuất hiện súng vỡ Lỳc đú, tỏc dụng động lực của súng rất mạnh, khi xụ vào thõn tường, súng bắn tung lờn rất nguy hiểm cho sự an toàn của đờ Tớnh thớch ứng của đờ tường đứng với biến hỡnh của thõn đờ tương đối kộm, sau khi bị phỏ hoại rất khú sửa chữa

7 8 9

10

sơ đồ mặt cắt đê biển dạng hỗn hợp

Phía biển phía ĐồNG

3 Đất thân đê

4 Trồng cỏ mái đê 7 Tường8 Khối Tetrapod

5 Gia cố mái phía biển 9 Lăng thể chống xói

10 Cây chắn sóng Nền đê

Hỡnh 1.18: Sơ đồ mặt cắt ngang đờ biển dạng hụ̃n hợp

Mặt cắt đờ phớa biển cú cả phần mỏi nghiờng lẫn phần tường đứng Thường

cú 2 cỏch kết hợp như sau:

Nghiờn cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải phỏp hợp lý kố bảo vệ bờ đảo

Trang 33

- Một loại là trên nghiêng, dưới đứng Cao trình đỉnh tường đứng ở khoảng mực nước triều cao trung bình

Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp nghiêng, dưới đứng

mái nghiêng Đỉnh lăng thể mái nghiêng ở khoảng mực nước triều cao

Hình 1.20: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng

Hình 1.21: Đê biển dạng hỗn hợp giảm sóng ổn định cửa sông Dinh, Bình Thuận

Thân đê có thể làm bằng các loại vật liệu khác nhau như tường bê tông đá xây kết hợp thân đê đất (hình 1.22e); tường bê tông và thân đê đất (hình 1.22f); hỗn hợp thân đê đất, tường bê tông cốt thép và móng tường bằng đá không phân loại (hình 1.22g)

Trang 34

Hình 1.22: Các dạng mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp

Việc chọn mặt cắt nào là tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, thủy hải văn, vật liệu, điều kiện thi công của từng khu vực Vì vậy để có thể có sự lựa chọn hợp lý phù hợp với từng vùng cần phải có những nghiên cứu cụ thể về

những điều kiện trên cho từng vùng

1.2.2 Công nghệ chống sạt lở bờ biển, bờ đảo, đê biển 1.2.2.1 Những nghiên cứu về các công trình bảo vệ mái (Reventments)

Đối với tất cả các công trình dạng mái nghiêng , dù ở xa bờ hay gần bờ đều cần bảo vệ mái Tuy nhiên ở các công trình bảo vệ bờ thì công tr ình bảo vệ mái có những đặc thù riêng Vấn đề chống sạt lở bờ bao gồm bờ biển nói chung và mái đê biển nói riêng là vấn đề vừa có tính cấp bách vừa có tính lâu dài, gắn liền với quá trình phát triển của xã hội và của tự nhiên Phân tích các kết cấu công trình áp dụng trên thế giới, tài liệu tổng kết hàng năm về hiện trạng sạt lở bờ sông, bờ biển, đê biển nước ta đã phân loại công trình như sơ đồ 1.1

Trang 35

Sơ đồ 1.1: Các hình thức kè bảo vệ bờ và mái

Trang 36

* Các hình thức lát mái đã được sử dụng:

này được dùng khi có nguồn đá phong phú gần khu vực xây dựng, mái đê thoải, yêu

các khối lớn có lỗ thoát nước

Hình 1.23: Mái đê và kè lát mái bằng đá rời

Hình 1.25: C ấu kiện Tetrapod, Tribar, Dolos, Akmon (thứ tự từ trái qua phải)

Trang 37

Kè được làm từ các cấu kiện riêng biệt có hình dạng hợp lý tự lên kết có khả năng tự điều chỉnh, có hình dạng đặc biệt và đã được nghiên cứu ở nhiều nước tiên

Ở Việt Nam trên toàn bộ đường bờ biển dài hơn 3.250km có hơn 2.700km đê

nhau, song tập trung chủ yếu vào 4 loại chính sau:

- Kè lát mái bằng đá lát khan

- Kè lát mái bằng đá xây, đá chít mạch

- Kè lát mái bằng bê tông đổ tại chỗ

liên kết một chiều, 2 chiều, 3 chiều

* Kè lát mái bằng đá lát khan

có kích thước 0,25m - 0,3m

Hình 1.26: Kè lát mái b ằng đá lát khan

* Kè lát mái bằng bê tông đổ tại chỗ

thể Có 2 loại như sau:

Lo ại không có lỗ thoát nước: loại này che kín được mái nhưng phải chịu áp

Lo ại có lỗ thoát nước: Ưu điểm là giảm được áp lực đẩy nổi, nhưng do lỗ

thoát nước thẳng trực tiếp xuống nền sẽ dễ mất đất nền dưới tác động của dòng

chảy

Trang 38

- Kè lát mái t ấm bê tông lắp ghép có lỗ thoát nước;

- Kè lát mái b ằng bê tông lắp ghép có ngàm 3 chiều TSC – 178 (bằng sáng

-

Hình 1.27: Kè lát mái b ằng cấu kiện bê tông TSC-178

dụng được hết các ưu điểm, đem lại lợi ích lớn nhất

128a, 128b dưới đây

Hình 128a: Kè ki ểu kết cấu âm dương, Hình 128b: Kè kiểu lát đá hoặc chít mạch

* Trồng cỏ gia cố mái đê

Cỏ có thể tồn tại trong sóng và dòng chảy có vận tốc lớn miễn là tải trọng tác

Trang 39

động trong một thời gian nhất định và cỏ được chăm sóc tốt Ở Hà Lan có rất nhiều công trình nghiên cứu về cường độ của cỏ và các kết quả nghiên cứu này tập hợp thành cuốn TAW, 1998

Hình 1.29: Trồng cỏ Vetiver chống xói bảo vệ mái phía đồng ở Hà Lan

1.2.2.2 Những nghiên cứu về các dạng bảo vệ biển từ bãi biển

Đê biển phải chống đỡ sự tác dụng của sóng biển, đê biển còn chịu sự phá hoại không kém phần nghiêm trọng do sự xâm thực của bãi biển trước đê Bãi biển bị dòng chảy, sóng ven bờ xáo xới, rửa trôi, làm mất bùn cát, ngày càng hạ thấp cao trình và moi xói vào bờ Các biện pháp bảo vệ đê biển từ bãi biển thường gồm 2 loại:

gây bồi tụ để bãi không bị hạ thấp

Do đê biển có nhiều hạn chế không thể xây dựng thành một công trình quá vững chắc nên các biện pháp gián tiếp bảo vệ từ phía ngoài bãi tỏ ra khá hiệu quả và đem lại nhiều lợi ích khác ngoài chức năng bảo vệ đê như bảo vệ môi trường, chống bồi lấp cửa sông lân cận, tạo bãi tắm v.v…

Các biện pháp bảo vệ đê biển từ bãi biển:

Hệ thống mỏ hàn (Groynes)

Hệ thống mỏ hàn có tác dụng ngăn chặn, cản trở đối với sóng có phương tiến vào xiên góc với đường bờ và đối với dòng chảy dọc bờ Mục tiêu của việc xây dựng mỏ hàn là giảm nhẹ lực xung kích của sóng đối với bờ biển, ngăn chặn bùn cát chuyển động dọc bờ, kiến cho bùn cát bồi lắng vào khoảng giữa hai mỏ hàn, mở rộng và nâng cao thềm bãi, củng cố đê, bờ

Trang 40

Hình 1.30: Kè mỏ hàn ở Hà Lan Hình 1.31: Kè mỏ hàn ở Nghĩa Hưng

Nam Định

Hệ thống đê giảm sóng (Breakwater): Đê giảm sóng có thể là tường giảm

sóng cao hơn đỉnh mực nước hoặc tường ngầm (cao trình đê thấp hơn mực nước);

có thể là tường liên tục (chạy suốt chiều dài đoạn bờ cần bảo vệ) hoặc tường đứt khúc (từng khúc ngắn đặt cách nhau trên cùng một tuyến)

Hình 1.32: Hệ thống đê giảm sóng ở bờ biển Nhật Bản

Tác dụng chủ yếu của đê giảm sóng là giảm sóng và gây bồi

Trồng cây chắn sóng (Mangrove)

Hình 1.33: Trồng cây chắn sóng ở Cà Mau

Trồng cây chắn sóng là một biện pháp kỹ thuật rất có hiệu quả để bảo vệ đê biển Khi được trồng theo đúng quy cách, cây lên tốt sẽ tiêu hao được năng lượng sóng nhờ lực cản do bản thân, cành, tán, lá cây tạo ra trên đường truyền sóng, làm giảm nhỏ chiều cao sóng

Nuôi bãi nhân tạo (Artificical Beach Nourishament)

Định dạng
Số trang	137
Dung lượng	6,17 MB