Nghiên cứu hoàn thiện một số giải pháp quản lý chất lượng thi công xây dựng tại ban quản lý dự án thủy lợi thanh hóa

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đánh giá hiện trạng xói lở bờ biển khu vực nghiên cứu; - Giới thiệu các biện pháp bảo vệ bờ biển, đề xuất các phương án và lựa chọn giải pháp công trình khu vực ng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Kim Dũng

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tác giả xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc và lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS PHẠM THANH HẢI Cảm ơn thầy đã hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ

tận tình trong suốt quá trình tác giả học tập và hoàn thành luận văn

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Thủy Văn và Tài nguyên nước, bộ môn Kỹ thuật sông và Quản lý tiên tai cũng như các thầy cô Khoa Kỹ thuật

Bờ biển đã hết lòng giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian học tập tại trường và trao đổi những ý kiến khoa học quý báu để tác giả có thể hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè đã luôn động viên tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn luận văn có nhiều thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 07 năm 2016

Học viên

Nguyễn Kim Dũng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÊ, KÈ BIỂN VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ, KÈ BIỂN 3

1.1.1 Tổng quan chung về đê, kè biển 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu đê, kè biển ở Việt Nam và thế giới 4

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 9

1.2.1 Điều kiện địa hình 9

1.2.2 Điều kiện khí tượng [9] 11

1.2.3 Điều kiện thủy, hải văn [9] 14

1.2.4 Điều kiện địa chất 15

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 16

CHƯƠNG 2: CƠ CHẾ XÓI LỞ VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BẰNG KÈ 17

2.1 TÌNH HÌNH DIỄN BIẾN SẠT LỞ VÙNG BỜ BIỂN HẢI DƯƠNG 17

2.1.1 Giai đoạn trước lũ lịch sử năm 1999 17

2.1.2 Giai đoạn sau lũ lịch sử 1999 đến 2002 19

2.1.3 Giai đoạn từ 2002 đến 2012 20

2.2 CƠ CHẾ NGUYÊN NHÂN XÓI LỞ BỜ BIỂN 23

2.2.1 Cơ chế xói lở 23

2.2.2 Nguyên nhân gây xói lở bờ 23

2.3 CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN 25

2.3.1 Các giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ biển 25

2.3.2 Các dạng công trình bảo vệ bờ biển 25

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 30

3.1.1 Phương án mặt bằng công trình 1 31

3.1.2.Phương án mặt bằng công trình 2 34

3.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 37

3.3 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 37

3.4 GIỚI THIỆU CẤU KIỆN KHỐI STONE – BLOCK [10] 40

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 48

C HƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁP DỤNG KHỐI 49

STONE – BLOCK CHO ĐOẠN BỜ BIỂN HẢI DƯƠNG 49

4.1 TÍNH TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN THIẾT KẾ 49

4.1.1 Tần suất thiết kế 49

4.1.2 Mực nước thiết kế 49

4.1.3 Xác định các tham số sóng nước sâu 49

4.1.4 Xác định các tham số thiết kế tại chân công trình 50

4.2 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CÔNG TRÌNH 64

4.2.1 Cao trình đỉnh 64

4.2.2 Xác định lớp bảo vệ 66

4.3 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH 74

4.3.1 Giới thiệu phần mềm GEO - SLOPE 74

4.3.2 Các chỉ tiêu cơ lý của đất 75

4.3.4 Tính toán ổn định công trình 75

4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 81

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình1.1: Một số công trình để biển ở Việt Nam và thế giới 9

Hình1.2: Hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai 10

Hình 2.1: Biến động bờ biển trước lũ năm 1999 18

Hình 2.2: Cồn Cát và trạm Hải Đăng trước lũ 1999 19

Hình 2.3: Trạm Hải Đăng bị đổ do xói lở bờ 20

Hình 2.4: Đoạn xung yếu nhất đã bị xâm thực (tháng 7/2012) 21

Hình 2.5: Biến động bờ biển giai đoạn từ 2002 đến 2012 22

Hình 2.6: Sóng đánh trực tiếp vào bờ gây mất cát 24

Hình 2.7: Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng 26

Hình 2.8: Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng có sân chống xói cho thân đê 26

Hình 2.9: Hệ thống kè mỏ hàn 27

Hình 2.10: Mặt bằng đê chắn sóng 27

Hình 2.11: Mặt cắt đê biển kiểu hỗn hợp trên nghiêng dưới đứng 29

Hình 2.12: Mặt cắt đê biển kiểu hỗn hợp trên đứng dưới nghiêng 29

Hình 2.13: Mặt cắt ngang kè mái nghiêng lựa chọn 29

Hình 3.1: Mặt bằng bố trí công trình phương án 1 33

Hình 3.2: Mặt bằng bố trí công trình phương án 2 35

Hình 3.3: Hệ thống công trình dự kiến xây dựng nhằm chống xói lở bờ 36

Hình 3.4: Tấm gia cố bờ biển và bờ sông 41

Hình 3.5: Kiểu vát nghiêng và kiểu tấm phẳng của khối STONE - BLOCK 41

Hình 3.6: Cách sắp xếp theo kiểu liên kết mảng khóa trong và kiểu mảng song song 42 Hình 3.7: Hình ảnh tấm vai đã được thi công lắp đặt 42

Hình 3.8: Hình ảnh việc không sử dụng và sử dụng tấm vai 43

Hình 3.9: Hình ảnh công trình đã được thi công 44

Hình 3.10: Hình ảnh công trình sử dụng STONE–BLOCK cho công trình trên sông 45

Hình 4.1: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 1 51

Hình 4.2: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 2 52

Hình 4.3: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 3 53

Hình 4.4: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 4 54

Hình 4.8: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 8 58

Hình 4.9: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 9 59

Hình 4.10: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 10 60

Hình 4.11: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 11 61

Hình 4.12: Kết quả tính toán truyền sóng cho mặt cắt 12 62

Hình 4.13: Chiết suất kết quả tra Hstại mặt cắt nguy hiểm nhất (MC11) 63

Hình 4.14: Kích thước khối STONE - BLOCK 69

Hình 4.14: Kết quả chạy GEO-SLOPE tại mặt cắt 1 76

Hình 4.15: Kết quả chạy GEO-SLOPE tại mặt cắt 2 76

Hình 4.16: Kết quả chạy GEO-SLOPE tại mặt cắt 3 77

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Hệ thống công trình phương án 1 32

Bảng 3.2:Hệ thống công trình phương án 2 34

Bảng 3.3: Chi phí dự kiến đầu tư theo phương án 1 và phương án 2 37

Bảng 4.1: Bảng tổng hợp kết quả tại các mặt cắt 63

Bảng 4.2: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tại điều kiện biên chi tiết 64

Bảng 4.3: Bảng xác định chỉ số Irribarren 65

Bảng 4.4: Bảng xác định các kích thước khối STONE – BLOCK (m) 68

Bảng 4.5: Khối lượng viên đá bảo vệ chân kè theo Vmax 70

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay thì bão, lũ lụt là mối hiểm họa tự nhiên phổ biến, diễn biến ngày càng nguy hiểm và phức tạp gây ra hậu quả nghiêm trọng cho con người Những năm gần đây hiện tượng bão, giông, lốc, mưa đá ngày càng nhiều với cường độ mạnh trên diện rộng

Bờ biển Thừa thiên Huế đoạn xã Hải Dương – thị xã Hương Trà (phía Bắc cửa Thuận An) và đoạn trị trấn Thuận An - huyện Phú Vang (phía Nam cửa Thuận An) vốn đã có hiện tượng bị xâm thực, xói gây sạt lở từ trước cơn lũ lịch sử XI/1999 khá lâu Từ sau

lũ XI/1999 mức độ sạt lở bờ biển đoạn này trở nên nghiêm trọng hơn và gây tổn thất nặng nề, đe dọa đến tính mạng, tài sản của nhân dân cũng như môi trường sinh thái trong vùng

Trước tình hình đó, từ năm 2000, Ủy ban nhân dân tỉnh Thừa Thiên Huế đã giao cho

sở Giao thông vận tải, sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn nghiên cứu tổng thể về khu vực và đề xuất giải pháp chống xói lở bờ biển và chỉnh trị luồng tầu vào cảng Thuận An Cùng nghiên cứu về hiện tượng này đã có nhiều các nhà khoa học, nhà tư vấn thuộc Viện khoa học Thủy lợi, Bộ GTVT phối hợp và đề xuất giải pháp tổng thể Giải pháp tổng đề xuất là xây dựng hệ thống công trình ngăn cát và chắn sóng nhằm mục đích chỉnh trị luồng tầu vào cảng và chống xói lở bờ Do tổng mức đầu tư lớn nên

hệ thống công trình được phân kỳ đầu tư xây dựng 2 giai đoạn Đến nay đã hoàn thành giai đoạn 1với mục tiêu chính là khắc phục tình hình xâm thực bờ biển đang diễn ra nghiêm trọng tại đoạn tập trung đông dân cư thuộc xã Hải Dương và bước đầu ổn định tuyến luồng tàu qua cửa Thuận An, hiệu quả đã nhìn thấy rõ rệt

Tuy nhiên hiện nay đoạn bờ xã Hải Dương đoạn chưa được che chắn đang xảy ra xói

lở với tốc độ lớn Đoạn bờ xã Hải Dương bị xói lở phá hỏng nhiều đoạn đường bê tông giao thông của xã, làm mỏng dần dải cát ngăn cách giữa đầm phá và biển gây mất ổn định cuộc sống của dân cư sống tại khu vực lân cận

trong vùng là rất cần thiết Vì vậy học viên đã lựa chọn luận văn: “Nghiên cứu áp dụng khối bảo vệ mái STONE-BLOCK Nhật Bản cho bờ biển Việt Nam – Trường hợp bờ biển xã Hải Dương, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế” là rất cần thiết

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Đánh giá hiện trạng xói lở bờ biển khu vực nghiên cứu;

- Giới thiệu các biện pháp bảo vệ bờ biển, đề xuất các phương án và lựa chọn giải pháp công trình khu vực nghiên cứu ;

- Nghiên cứu áp dụng khối bảo vệ mái STONE - BLOCK Nhật Bản cho bờ biển Việt Nam - Trường hợp bờ biển xã Hải Dương, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Tuyến và mặt cắt kè biển hợp lý nhất để đảm bảo đê biển ổn định nhất dưới tác dụng của sóng leo và của bão lũ

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực bờ biển xã Hải Dương, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới

và trong nước Kế thừa các nghiên cứu khoa học, các dự án liên quan đến khu vực nghiên cứu

- Phương pháp điều tra, phân tích, đánh giá xác định nguyên nhân

- Phương pháp sử dụng phần mềm tính toán sóng thiết kế tại chân công trình SWAN 1D

NỘI DUNG LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, Luận văn gồm 4 chương chính như sau:

Chương 1: Tổng quan về đê, kè biển và điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Chương 2: Cơ chế xói lở và giải pháp bảo vệ bờ bằng kè

Chương 3: Đề xuất phương án công trình bảo vệ bờ và giới thiệu cấu kiện khối STONE-BLOCK

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÊ, KÈ BIỂN VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ, KÈ BIỂN

1.1.1 Tổng quan chung về đê, kè biển

1.1.1.1 Nhiệm vụ và chức năng của đê, kè biển

Đê biển là loại công trình chống ngập do thuỷ triều và nước dâng đối với khu dân cư, khu kinh tế và vùng khai hoang lấn biển Kè biển là loại công trình gia cố bờ trực tiếp chống sự phá hoại trực tiếp của hai yếu tố chính là tác dụng của sóng gió và tác dụng của dòng ven bờ Dòng này có thể mang bùn cát bồi đắp cho bờ hay làm xói chân mái dốc dẫn đến làm sạt lở bờ

1.1.1.2 Đặc điểm của đê biển Việt Nam [1]

Trước tình trạng xói lở, bồi tụ đang diễn ra trên hầu hết đường bờ biển nước ta với cường độ và tốc độ khác nhau Và để đảm bảo hiệu quả của các tuyến đê biển trong điều kiện kinh tế xã hội của nước ta hiện nay thì đê biển được xây dựng như công trình kiên cố theo tuyến được tính toán trước căn cứ theo dự báo biến đổi của đường bờ để

đê có thể phát huy hiệu quả cao nhất trong một chu kỳ nhất định

Đê biển có thể phải để cho tràn nước: Với điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, điều kiện kinh tế chưa cho phép và đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu thì đê biển Việt Nam hiện nay và trong những năm tới nhiều khi phải để cho tràn nước Tuy nhiên, do đê biển là công trình đất, được xây dựng bằng vật liệu mềm yếu, bở rời trên nền đất yếu nên khi nước tràn qua đã gây ra những hư hỏng không nhỏ, có trường hợp đứt cả tuyến đê Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu kết cấu đê biển phù hợp để có thể vẫn tận dụng được đất tại chỗ để xây dựng đê biển Ngoài ra trong trường hợp cần thiết vẫn có thể cho nước chảy tràn qua đê mà đê vẫn ổn định

Đê biển là công trình có khối lượng đào đắp rất lớn: Đê biển nước ta có chiều dài rất lớn (tới 2.700Km), có những nơi đắp đến 2, 3 tuyến đê, đại đa số đều được xây dựng trên nền đất yếu vì thế mặt cắt đê biển cũng khá lớn, thường thì đê biển hiện nay có độ

gặp nhiều bất lợi như cự ly vận chuyển xa, đường xá khó khăn, kinh phí lớn Vì vậy, dùng đất tại chỗ để đắp đê biển là sự lựa chọn hợp lý và đúng đắn

Đặc điểm địa chất nền đê và đất đắp đê biển: Theo các kết quả khảo sát, nghiên cứu thì tuyến đê biển nước ta nằm trên các dạng nền đất mềm yếu Đất đắp đê cũng là loại đất

có ở nền đê gồm á sét, á cát, bùn sét, bùn á sét, bùn á cát với đường kính hạt thay đổi trong khoảng từ 0,005 ÷ 0,5mm, góc ma sát trong φ = 3044’ ÷ 28030’, lực dính c = 0,028 ÷ 0,195 Kg/cm2 Vấn đề đặt ra khi cải tạo, nâng cấp, xây mới hệ thống đê biển nước ta là phải nghiên cứu một công nghệ mới có thể tận dụng đất tại chỗ để đắp đê

mà đê vẫn làm việc ổn định

1.1.2 Tình hình nghiên cứu đê, kè biển ở Việt Nam và thế giới

Đê biển và các hạng mục công trình phụ trợ khác hình thành nên một hệ thống công trình phòng chống, bảo vệ vùng nội địa khỏi bị lũ lụt và thiên tai khác từ phía biển Vì tính chất quan trọng của nó mà công tác nghiên cứu thiết kế, xây dựng đê biển ở trên thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia có biển, đã có một lịch sử phát triển rất lâu đời Tuy nhiên, tùy thuộc vào các điều kiện tự nhiên và trình độ phát triển của mỗi quốc gia mà các hệ thống đê biển đã được phát triển ở những mức độ khác nhau

1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu đê, kè biển trên thế giới

Ở các nước châu Âu phát triển như Hà Lan, Đức, Đan Mạch, đê biển đã được xây dựng rất kiên cố nhằm chống được lũ biển (triều cường kết hợp với nước dâng) với tần suất hiếm Khoảng vài thập niên trước đây quan điểm thiết kế đê biển truyền thống ở các nước Châu Âu là hạn chế tối đa sóng tràn qua do vậy cao trình đỉnh đê rất cao, mặt cắt ngang đê điển hình rất rộng, mái thoải, có cơ mái ngoài và trong kết hợp làm đường giao thông dân sinh và bảo dưỡng cứu hộ đê

Ở những năm gần đây, trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng hiện nay tư duy và phương pháp luận thiết kế đê biển ở các nước phát triển đang có sự biến chuyển rõ rệt Giải pháp kết cấu, chức năng và điều kiện làm việc của đê biển được đưa ra xem xét một cách chỉnh thể hơn theo quan điểm hệ thống, lợi dụng tổng hợp, bền vững và hài hòa với môi trường An toàn của đê biển đã được xem xét trong một

trọng với công trình Các nỗ lực nhằm nâng cao mức độ an toàn của đê biển đều tập trung vào cải thiện hai nhân tố này

Về cấu tạo hình học và kết cấu đê: Qua thực tiễn thiên tai bão lũ ở nhiều nước, đa số

đê biển không phải bị vỡ do cao trình đỉnh quá thấp (nước tràn qua đê) Đê có thể vỡ trước khi mực nước lũ dâng cao tới đỉnh do mái kè phía biển không đủ kiên cố để chịu

áp lực sóng và phổ biến hơn cả là đỉnh đê và mái phía trong bị hư hỏng nặng nề do không chịu được một lượng sóng tràn đáng kể qua đê trong bão Như vậy, thay vì xây dựng hoặc nâng cấp đê lên rất cao để chống sóng tràn qua nhưng vẫn có thể bị vỡ dẫn tới thiệt hại khôn lường thì đê cũng có thể xây dựng để chịu được sóng tràn qua đê, nhưng không thể bị vỡ Tất nhiên khi chấp nhận sóng tràn qua đê cũng có nghĩa là chấp nhận một số thiệt hại nhất định ở vùng phía sau được đê bảo vệ, tuy nhiên so với trường hợp vỡ đê thì thiệt hại trong trường hợp này là không đáng kể Đặc biệt là nếu như một khoảng không gian nhất định phía sau đê được quy hoạch thành vùng đệm đa chức năng thích nghi với điều kiện bị ngập ở một mức độ và tần suất nhất định Bởi vậy đê chịu sóng tràn hay đê không thể phá hủy đã giành được một mối quan tâm đặc biệt và đã được đưa vào áp dụng trong quan điểm thiết kế đê biển hiện nay ở Châu Âu

Để đê có thể chịu được sóng tràn thì đỉnh và mái phía trong đê cần được bảo vệ chống xói đủ tốt Gia cố chống xói mái đê theo phương pháp truyền thống với đá lát hoặc cấu kiện bê tông được đánh giá là không bền vững và không thân thiện với môi trường Vì vậy các giải pháp xanh, bền vững và thân thiện hơn với môi trường đã và đang được khám phá và đê biển với mái trong trồng cỏ đã được đánh giá là một trong những giải pháp có tính khả thi và bền vững nhất cho đê chịu sóng tràn Quan điểm xây dựng đê mái cỏ chịu sóng tràn kết hợp với việc trồng rừng ngập mặn phía biển, và quy hoạch tốt không gian đê và vùng đệm sau đê, công trình đê sẽ trở nên rất thân thiện với môi trường sinh thái, lý tưởng cho mục đích lợi dụng tổng hợp vùng bảo vệ ven biển Bên cạnh các giải pháp về mặt kết cấu chống sóng tràn thì cấu tạo hình dạng mặt cắt ngang

đê đóng vai trò quan trọng đối với đê an toàn cao trong việc đảm bảo ổn định đê, tăng cường khả năng chống xói do dòng chảy (sóng tràn, nước tràn), và đặc biệt là kiến tạo

kè phía biển cũng rất quan trọng Hàng loạt các dạng kết cấu mái kè phía biển có khả năng ổn định trong điều kiện sóng lớn nhưng thân thiện với môi trường sinh thái đã được nghiên cứu áp dụng Xu thế chung hiện nay các dạng cấu kiện khối phủ không liên kết có dạng hình cột trụ đang được áp dụng rộng rãi cho mái kè Ưu điểm nổi bật

đã được chứng minh của dạng cấu kiện này là có hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn so với các dạng kết cấu truyền thống khác như liên kết mảng hoặc tấm mỏng thể hiện qua các mặt như mức độ ổn định cao, tính năng bảo vệ linh động với biến dạng nền, dễ thi công và bảo dưỡng, và khả năng thân thiện tốt với môi trường

Vấn đề thứ hai là về điều kiện làm việc và tương tác giữa tải trọng với công trình Đây chính là những giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động của tải trọng lên công trình, đặc biệt là của sóng Có thể phân chia các giải pháp này thành hai nhóm chính: (i) Tôn tạo và giữ bãi/thềm trước đê; (ii) Giải pháp công trình nhằm giảm sóng hoặc cải thiện điều kiện tương tác sóng và công trình Nhóm giải pháp thứ nhất, chủ yếu tập trung vào giảm thiểu các tác động của sóng trong điều kiện bình thường, có thể là các giải pháp mềm thân thiện với môi trường như nuôi dưỡng bãi (chống xói giữ bãi đê, chân đê), trồng rừng ngập mặn (giảm sóng tăng bồi lắng), hoặc giải pháp cứng như áp dụng

hệ thống kè mỏ hàn, hoặc đê chắn sóng xa bờ để giữ bãi Tuy vậy các giải pháp này không thể áp dụng rộng rãi mà còn phụ thuộc điều kiện cụ thể ở từng vùng Ở nhóm giải pháp thứ hai, các biện pháp công trình được áp dụng với mục đích giảm sóng trong bão từ xa hoặc cản sóng bão trên bờ nhằm thay đổi tính chất tương tác giữa sóng với công trình theo hướng giảm tác động bất lợi lên công trình nhằm cải thiện điều kiện làm việc, nâng cao mức độ an toàn của đê biển

Như vậy có thể thấy rằng trong những năm gần đây phương pháp luận thiết kế và xây dựng đê biển trên thế giới đã có nhiều chuyển biến rõ rệt Đê biển đang được xây dựng theo xu thế chống đỡ với tải trọng một cách mềm dẻo và linh động hơn, do đó đem lại

sự an toàn, bền vững và thân thiện hơn với môi trường, và đặc biệt là có thể lợi dụng tổng hợp

1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu đê biển ở Việt Nam[1]

hệ thống đê biển của nước ta cũng đã được hình thành từ rất sớm, là minh chứng cho quá trình chống chọi với thiên nhiên không ngừng của người Việt Nam Hệ thống đê biển đã được xây dựng, bồi trúc và phát triển qua nhiều thế hệ với vật liệu chủ yếu là đất và đá lấy tại chỗ do người địa phương tự đắp bằng phương pháp thủ công

Được sự quan tâm của nhà nước hệ thống đê biển nước ta đã được đầu tư khôi phục và nâng cấp nhiều lần thông qua các dự án PAM 4617, OXFAM, EC, CARE, ADB và các chương trình đê biển quốc gia, tuy nhiên các tuyến đê biển nhìn chung vẫn còn thấp và nhỏ Đê biển miền bắc thuộc loại lớn nhất cả nước tập trung chủ yếu ở các tỉnh Hải Phòng, Thái Bình và Nam Định Một số tuyến đê biển đã được nâng cấp hiện nay

có cao trình đỉnh phổ biến ở mức + 5,5 m (kể cả tường đỉnh) Mặt đê được bê tông hóa một phần, nhưng chủ yếu vẫn là đê đất, sình lầy trong mùa mưa bão và dễ bị xói mặt Mặc dầu có lịch sử lâu đời về xây dựng đê biển nhưng phương pháp luận và cơ sở khoa học cho thiết kế đê biển ở nước ta còn lạc hậu, chưa bắt kịp với những tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới Bên cạnh đó phương pháp và công nghệ thi công đê biển còn chậm tiến bộ, ít cơ giới hóa Gần đây trong khuôn khổ các đề tài thuộc

“Chương trình khoa học công nghệ phục vụ xây dựng đê biển và công trình thủy lợi vùng cửa sông ven biển” (Giai đoạn I từ Quảng Ninh đến Quảng Nam) thực hiện năm

2008 - 2009, các tiến bộ mới trong kỹ thuật thiết kế và xây dựng đê biển ở trên thế giới

đã được nghiên cứu áp dụng với điều kiện cụ thể của nước ta Trong đó đặc biệt là khái niệm sóng tràn lần đầu tiên được xem xét là một tải trọng quan trọng nhất trong tính toán thiết kế đê biển và đã được đưa vào Hướng dẫn thiết kế đê biển mới thay cho tiêu chuẩn ngành 14TCN-130-2002 Trong phạm vi đề tài nhánh “Nghiên cứu, đề xuất mặt cắt ngang đê biển hợp lý với từng loại đê và phù hợp với điều kiện từng vùng từ Quảng Ninh đến Quảng Nam”, các thí nghiệm sóng tràn qua đê biển trên mô hình vật

lý máng sóng ở Trường Đại học Thủy Lợi đã chứng tỏ việc áp dụng các phương pháp tính toán sóng tràn tiên tiến đang được áp dụng phổ biến hiện nay trên thế giới cho điều kiện ở Việt Nam là hoàn toàn phù hợp Đề tài này cũng đã đề xuất được phương pháp tính toán thiết kế cùng với các dạng mặt cắt đê biển điển hình phù hợp cho từng

tạo tại Việt Nam với mục tiêu thử nghiệm đánh giá khả năng chịu sóng tràn của đê biển nước ta Trong thời gian qua, khoa Kỹ thuật biển đã thực hiện nhiều thí nghiệm kiểm tra độ bền của mái đê biển tại các tỉnh Hải Phòng, Thái Bình và Nam Định Thí nghiệm đã thử nghiệm ở một số dạng mặt cắt ngang đê biển điển hình, đặc biệt là với

đê biển có mái trong trồng cỏ Kết quả thí nghiệm cho thấy một số loại cỏ bản địa mọc trên đê biển ở nước ta (Nam Định) mặc dù không được nuôi trồng chăm sóc nhưng vẫn có sức kháng chống xói đến ngạc nhiên Sức kháng này tương đương với mái đê phía đồng lát bê tông kết hợp trồng cỏ Vetiver đã thí nghiệm ở Hải Phòng Tương tự như các kết quả thí nghiệm hiện trường ở Hà Lan, vị trí xung yếu nhất vẫn là ở chân đê phía đồng nơi có sự chuyển tiếp địa hình từ mái dốc sang phương ngang Gần đây việc nghiên cứu áp dụng một số công nghệ vật liệu mới như Consolid, kết cấu neo địa kỹ thuật,… nhằm gia tăng ổn định của đê biển hiện có cũng đã được đề cập đến ở một số

đề tài nghiên cứu cấp bộ và nhà nước Mặc dù vậy khái niệm đê an toàn cao thân thiện với môi trường vẫn còn khá mới mẻ ở nước ta và chưa có công trình nghiên cứu áp dụng

Trong khuôn khổ luận văn, tác giả đề xuất hướng giải quyết xây dựng hệ thống kè biển theo hướng an toàn và thân thiện với môi trường thể hiện qua việc lựa chọn thiết kế tiêu chuẩn sóng tràn và gia cố mái kè phía biển bằng khối phủ STONE - BLOCK

c-Đê biển Nhật Bản d-Đê biển Hà Lan

Hình1.1: Một số công trình để biển ở Việt Nam và thế giới

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.2.1 Điều kiện địa hình

1.2.1.1 Hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai [9]

Hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai được hợp thành bởi các đầm phá chính là Tam Giang, Thủy Tú, An Truyền và Cầu Hai, có tổng chiều dài khoảng 67 km và tổng diện tích khoảng 216 km2

Phá Tam Giang nằm ở phía Bắc (từ cửa sông Ô Lâu đến cửa Thuận An) với chiều dài gần 27km, chiều rộng trung bình khoảng 2 km, nơi rộng nhất 3,5km và nơi hẹp nhất là 0,6km Phá Tam Giang có diện tích 54km2, độ sâu trung bình gần 2,0m

Đầm Thủy Tú là đoạn từ cửa Thuận An đến cửa Hà Trung có chiều dài 24,0 km, chiều rộng trung bình khoảng 1,0km, nơi rộng nhất 2,6km, độ sâu trung bình khoảng 2,5m

Ở phía Bắc của đầm Thủy Tú có một vùng được mở rộng ra khoảng 5,5km, độ sâu trung bình nhỏ, khoảng 1,0 ÷1,2m, diện tích khoảng 16 km2 được gọi là đầm Thanh Lam (An Truyền) Tổng diện tích của đầm Thủy Tú (kể cả đầm Thanh Lam) khoảng 52km2

Đầm Cầu Hai nằm ở phía Nam của hệ đầm phá Chiều dài nhất của đầm theo hướng

Tây Bắc - Đông Nam khoảng 16km, chiều ngang từ Đá Bạc đến Tuý Vân khoảng

Vực nước của hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ triều và lưu lượng nước sông từ các nguồn đổ về Hai chế độ thủy văn này đã kết hợp chặt chẽ với nhau, tác động lẫn nhau trong vực nước để tạo nên môi trường nước của

hệ đầm phá với những đặc điểm riêng của từng khu vực

Hình1.2: Hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai

Bờ biển có cồn cát chắn từ cửa Thuận

An đến làng Hoà Duân tương đối

thẳng và có hướng Tây Bắc - Đông

Nam Dải cát trong đoạn này, nơi

rộng nhất đạt tới 850m (gần cầu

Thuận An) đến 80m (ở eo Hoà

+2,2m (hệ Lục địa), bờ phía đầm có cao độ thấp hơn

Bờ biển vùng này trống trải không được che chắn Từ bờ ra 20-25m đáy biển có độ dốc 9-10%, kế đến có độ dốc 1,75-2,5% trong khoảng 100m, ra xa nữa đáy biển thay đổi đột ngột dốc và sâu

Trong thời gian gần đây, bờ biển đang bị xâm thực nặng nề, dải cồn cát phía ngoài đầm phá Tam Giang - Cầu Hai đang trong thời kỳ bị đe doạ phá hủy, biểu hiện rõ nét như ở khu vực Hải Dương, bãi tắm Thuận An, phía Bắc Tư Hiền vv

Nhân tố hình thái học của các cửa biển ở khu vực thường xuyên có sự thay đổi, đó là hiện tượng hoán vị của các cửa biển mà đặc biệt là 2 cặp cửa biển Thuận An - Hoà Duân, Vinh Hiền - Tư Hiền Quy luật đóng mở và hoán vị của các cửa biển đó chịu sự chi phối của các yếu tố tự nhiên Nghiên cứu quá trình đóng mở cửa biển cho thấy: Các cửa biển thường được khai thông trong mùa mưa bão lớn (mùa mưa bão, lũ lụt trùng với mùa gió thịnh hành Đông Nam trong khu vực) tại khu vực cồn cát bờ yếu nhất - nơi bề rộng và chiều cao cồn cát hẹp và thấp

Cửa biển bị lấp tự nhiên lại chủ yếu xảy ra vào mùa khô (mùa gió Đông Bắc thịnh hành trong khu vực), nhất là trong những năm không có mưa lớn, hiếm khi trùng hợp với thời kỳ bão lũ

Cửa lạch càng hẹp càng nông càng chóng bị lấp cạn (Hải Dương, Vinh Hiền)

Càng có nhiều cửa sông cùng tồn tại và hoạt động thì càng đẩy nhanh tốc độ bồi lấp, đóng kín những cửa biển hẹp, nông và ở xa dòng chủ lưu

Hiện nay cửa biển chính của phá Tam Giang - Cầu Hai là cửa Thuận An và cửa Tư Hiền Cửa biển Thuận An, rộng khoảng 350m, dọc theo đường trũng sâu theo hướng

NW (từ cửa ra biển), cao độ tự nhiên biến đổi với biên độ lớn, nơi sâu nhất đạt -14m (ngay tại vị trí cửa, giữa 2 mỏm cồn cát phía Bắc và phía Nam), nơi cạn nhất ≈-2,5m Ngay trước cửa cồn cát , với cao độ tự nhiên không vượt quá -2,0m

1.2.2 Điều kiện khí tượng [9]

Xét về vị trí địa lý, Thừa Thiên Huế là tỉnh cực Nam của miền duyên hải Bắc Trung

hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm Mặt khác, do nằm ở trung đoạn Việt Nam, lại bị dãy núi trung bình Bạch Mã án ngữ theo phương á vĩ tuyến ở phía Nam nên khí hậu Thừa Thiên Huế mang đậm nét vùng chuyển tiếp khí hậu giữa hai miền Nam - Bắc nước ta Bên cạnh vị trí địa lý, các đặc điểm địa hình, đặc biệt là độ cao, hướng các dãy núi chính, độ che phủ rừng cũng có vai trò rất quan trọng trong sự phân hóa khí hậu theo từng vùng, lãnh thổ cụ thể:

- Nhiệt độ: Nhiệt độ thấp vào mùa đông, cao về mùa hè và giảm dần từ đồng bằng lên miền núi Mùa lạnh chỉ tồn tại ở miền núi, còn ở đồng bằng duyên hải thời gian lạnh không kéo dài, nhưng vẫn làm giảm nhiệt độ đáng kể Số ngày rét đậm không nhiều, nhưng thời tiết âm u kéo dài trong thời kỳ lúa trổ vẫn là một trong những nguyên nhân gây mất mùa vụ Đông Xuân

- Mưa: mùa mưa bắt đầu từ tháng IX và kết thúc vào tháng XII Lượng mưa trong 4 tháng mùa mưa chiếm khoảng hơn 70% lượng mưa cả năm, trong đó tháng X thường

là tháng có lượng mưa lớn nhất Lượng mưa năm lưu vực sông Truồi và vùng phụ cận dao động trong khoảng 3400 - 4000mm, có năm trên 5000mm như năm 1973, 1996 và

1999 ở Nam Đông, đặc biệt năm 1980 ở Bạch Mã là 8664mm

- Độ ẩm: thuộc vào một trong số các vùng có độ ẩm tương đối cao nhất nước Độ ẩm tương đối trung bình năm của không khí tăng theo độ cao địa hình và có giá trị từ 83 đến 87% tùy theo vùng Độ ẩm tương đối trung bình của không khí cao nhất hàng năm đạt tới 86 - 87% ở núi cao trên 500m (A Lưới - Nam Đông - Bạch Mã), còn trên đồng bằng duyên hải độ ẩm tương đối trung bình năm của không khí chỉ đạt xấp xỉ 83 - 84%

Các hiện tượng thời tiết đáng chú ý khác:

+ Gió, bão: Theo số liệu thống kê 116 năm (1884 - 2000) số cơn bão đổ bộ vào Thừa Thiên Huế trung bình là 0,84 cơn/năm, trong đó một số năm không có bão, nhưng lại

có năm 3 - 4 cơn bão dồn dập Tần suất bị ảnh hưởng của bão trong các tháng như sau: 35% tháng IX, 28% tháng X, 18% tháng VIII, 7% tháng VII, 6% tháng XI, 5% tháng

VI và 1% tháng V Bão thường gây gió mạnh, mưa lớn và nước dâng Lượng mưa do

tháng IX ở đồng bằng duyên hải vùng gò đồi còn nơi cao trên 500m ít xảy ra dạng thời tiết đặc biệt này Số ngày có gió mùa hè Tây Nam khô nóng trung bình hàng năm trên đồng bằng là 35 ngày, ở thung lũng Nam Đông tới 55 ngày Thời kỳ thịnh hành gió Tây Nam khô nóng trên đồng bằng duyên hải rơi vào các tháng V - XIII với cực đại vào tháng VI (10 ngày)

+ Gió mùa Đông Bắc: Hàng năm ở Thừa Thiên Huế trung bình chịu tác động 15 - 20 đợt gió mùa đông lạnh Đông Bắc, trong đó những đợt không khí lạnh mạnh có thể giảm nhiệt độ ở vùng núi xuống dưới 10°C gây rét đậm (rét hại), làm ảnh hưởng hầu hết địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế Gió mùa Đông Bắc tràn về theo đợt kéo dài từ 2 - 3 đến 10 - 12 ngày mỗi đợt và cách nhau từ 5 - 7 đến 10 - 15 ngày

+ Dông, lốc, mưa đá: dông hay xuất hiện khi không khí lạnh tràn về, hay khi dải hội tụ nhiệt đới ảnh hưởng đến hoặc gió mùa mùa hè Tây Nam khô nóng từ phía Tây thổi sang Trong cơn dông có thể kèm theo gió mạnh, mưa rào đôi khi mưa đá Dông xuất hiện từ tháng II đến tháng XI, nhưng tập trung nhất trong thời kỳ từ tháng IV đến tháng IX, hàng năm trung bình có 50-75 ngày dông Tháng V là tháng có nhiều ngày dông nhất (10 - 12 ngày)

+ Sương mù, mưa phùn: Sương mù trên đồng bằng duyên hải chỉ 14 ngày, tại thung lũng Nam Đông đạt 24 ngày và vùng cao A Lưới là 70 ngày Thời kỳ xuất hiện sương

mù nhiều nhất trên đồng bằng vào tháng 8 (4 - 5 ngày), ở A Lưới là tháng X (10 ngày); Mưa phùn xuất hiện từ tháng XII đến tháng IV năm sau, đặc biệt trong các tháng II - III Mỗi năm có 10 - 11 ngày mưa phùn

Bảng 1-1: Một số đặc trưng khí tượng tại trạm quan trắc Huế [6]

Tháng

Năm

Nhiệt độ không khí trung bình tháng và năm (o

C) 20,0 20,7 23,1 26,1 28,2 29,3 29,5 29,0 27,2 25,3 23,1 20,7 25,2

Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình tháng và năm (o

C) 23,8 24,4 27,7 31,0 33,3 34,4 34,7 34,3 31,5 28,8 26,1 23,6 29,5

1.2.3 Điều kiện thủy, hải văn [9]

Hệ thống thuỷ văn ở Thừa Thiên Huế hết sức phức tạp và độc đáo Tính phức tạp và độc đáo thể hiện ở chỗ hầu hết các con sông đan nối vào nhau thành một mạng lưới chằng chịt: sông Ô Lâu - phá Tam Giang - sông Hương - sông Lợi Nông - sông Đại Giang - sông Hà Tạ - sông Cống Quan - sông Truồi - sông Nong - đầm Cầu Hai Tính độc đáo của hệ thống thuỷ văn Thừa Thiên Huế còn thể hiện ở chỗ nơi hội tụ của hầu hết các con sông trước khi ra biển là một vực nước lớn, kéo dài gần 70km dọc bờ biển,

có diện tích lớn nhất Đông Nam Á (trừ sông A Sáp chạy về phía Tây, và sông Bu

Lu chảy trực tiếp ra biển qua cửa Cảnh Dương)

Cửa biển Hải Dương - Thuận An và phá Tam Giang nằm trong vùng chịu ảnh hưởng tác động của giao động mức nước thủy triều

Thủy triều khu vực cửa Thuận An thuộc chế độ bán nhật triều đều (Biên độ triều không lớn vào loại nhỏ nhất so với các khu vực khác trong toàn quốc):

Thời kỳ triều cường : 0,35 - 0,5m

Hàng năm trong khu vực các sông đổ vào đầm phá thường có các mùa lũ sau:

+ Lũ tiểu mãn: thường xuất hiện vào cuối tháng V và đầu tháng VI;

+ Lũ sớm: thường xuất hiện vào tháng IX, tuy nhiên cũng có năm xuất hiện vào tháng VII, VIII;

+ Lũ muộn: thường xuất hiện vào cuối tháng XII nhưng cường suất và biên độ nhỏ; +Lũ chính vụ: thường xuất hiện vào thời kỳ từ tháng X đến tháng XII

Đây là thời kỳ hoạt động mạnh của các hình thái thời tiết gây mưa lớn, kéo dài ngày, diện mưa rộng Lũ lớn nhất hàng năm thường xuất hiện vào thời kỳ này, đặc biệt là tháng X

Trong những năm từ 1950 đến nay tại tỉnh Thừa Thiên Huế đã xảy ra những trận lũ lớn vào các năm 1953, 1975, 1983, 1985, 1990 và đặc biệt các trận lũ mang tính lịch

sử như lũ tháng X, XI/ 1983 và lũ tháng XI, XII/1999 đã làm cho nhiều nơi trong tỉnh

bị ngập sâu bình quân 1,5 ÷ 4,0m

Lũ năm 1999, mực nước tại cửa Hoà Duân đạt 2,92m Theo số liệu điều tra vết lũ thì tại khu vực cảng cao trình đỉnh lũ là 2,98, tại khu vực cửa biển Thuận An cao trình đỉnh lũ 2,81m

Sóng ở đây chủ yếu là sóng do gió và có thể phân ra thành 2 mùa rõ rệt :

+ Mùa đông sóng thịnh hành là sóng do gió mùa Đông Bắc tạo ra

+ Mùa hè sóng thịnh hành là sóng do gió mùa Đông Nam tạo ra

Theo số liệu quan trắc 12/XI-12/XII/1987 với trạm quan sát gần nhà đèn và vị trí thả phao cách trạm 700m ở nơi có cao độ đáy - 6,0m cho thấy : sóng ở khu vực chỉ xuất hiện ở hướng Đông Bắc, độ cao sóng quan trắc được chủ yếu từ 1,26 - 2,0m chiếm tần suất 45,6% và cấp độ cao 0,7-1,25m chiếm 40% Trong thời kỳ này cũng xuất hiện sóng ở cấp độ cao 2,01-3,0m (chiếm tần suất 12,2%) Độ cao sóng lớn nhất quan trắc được theo hướng Đông Bắc là 2,6m (trong thời kỳ ảnh hưởng của bão)

1.2.4 Điều kiện địa chất

Địa chất khu vực nghiên cứu có các lớp địa chất theo thứ tự từ trên xuống dưới như

Cát hạt vừa lẫn nhiều cát hạt nhỏ màu xám vàng nhạt, xám sáng phía trên mặt lớp phủ một lớp khoáng sản titan màu nâu đen dày 20cm -:- 30cm Lớp này phía trên cát hơi

ẩm - ẩm vừa xốp xuống sâu cát bão hòa nước trạng thái nín chặt vừa

Lớp 2 – Sét pha nặng màu xám xanh đậm, xanh đen, trạng thái dẻo mềm, kết cấu kém chặt

Sét pha nặng lẫn cát hạt nhỏ lớp có màu xám xanh đậm, xanh đen, xám nâu đậm trong tầng có lẫn ít vỏ sò hến vỡ vụn, và mùn thực vật và xen kẹp các ổ cát hạt nhỏ lớp ở trạng thái dẻo mềm, kết cấu kém chặt dần về cuối lớp chặt hơn

Lớp 3 - Cát hạt vừa lẫn bụi và cát hạt to màu xám ghi nhạt, nâu nhạt, xám sáng, cát bão hòa nước trạng thái nín chặt vừa

Lớp cát hạt vừa lẫn ít bụi sét, cát hạt to, và vỏ sò hến vỡ vụn lớp có màu xám ghi nhạt, nâu nhạt, xám sáng, phía trên mặt lớp có màu xám nâu lẫn bụi sét nhưng càng xuống sâu cát có màu ghi nhạt và xám sáng cát bão hòa nước trạng thái nín chặt vừa

Lớp 4 - Lớp cát hạt nhỏ lẫn cát hạt mịn màu xám ghi nhạt, xám sáng trắng Cát bão hòa nước trạng thái nén chặt vừa đến chặt

Cát hạt nhỏ lẫn cát vừa, hạt mịn và ít vỏ sò hến vỡ vụn lớp có màu xám ghi nhạt, xám sáng trắng, cát bão hòa nước trạng thái nín chặt vừa đến chặt, lớp này càng xuống sâu hàm lượng cát hạt mịn tăng dần

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thừa Thiên Huế là tỉnh ven biển thuộc Nam Trung Bộ có hệ thống đê sông, đê biển rất phong phú, hệ thống công trình giao thông, thủy lợi được xây dựng và đầu tư, tu bổ hàng năm có thể đáp ứng cơ bản yêu cầu sử dụng hiện nay Chương 1 của luận văn tác giả tập trung nghiên cứu những yếu tố về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu và giới thiệu tổng quan về công trình đê, kè đã được nghiên cứu áp dụng trong và ngoài nước

CHƯƠNG 2: CƠ CHẾ XÓI LỞ VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BẰNG KÈ 2.1 TÌNH HÌNH DIỄN BIẾN SẠT LỞ VÙNG BỜ BIỂN HẢI DƯƠNG

Các giai đoạn diễn biến sạt lở vùng nghiên cứu [9]:

2.1.1 Giai đoạn trước lũ lịch sử năm 1999

Thời kỳ trước năm 1950 cửa Thuận An thông đầm phá với biển có chiều rộng cửa khoảng 250-300m, cách vị trí hiện nay khoảng 500m về phía Nam

Thời kỳ 1950-1965: Mỏm cát bờ Nam được bồi tụ lấn dần sang phía Bắc Trong khi

đó mỏm cát phía Bắc lại bị xói lở dần đến vị trí cửa như hiện nay Đây là thời kỳ diễn

ra quá trình xói lở - bồi tụ mạnh nhất

Thời kỳ 1965-1983: Mỏm cát phía Bắc trên chiều dài 2km chủ yếu là xói lở và mỏm cát bờ Nam chủ yếu là bồi tụ

Thời kỳ 1983-1995 : Đoạn bờ Bắc vẫn tiếp tục bị xói lở từ đầu mỏm cát đến thôn 2 xã Hải Dương với tốc độ xói lở đạt tới 10-12m/năm, đồng thời lại xuất hiện một vùng được bồi tụ từ thôn 2 đến thôn 3 xã Hải Dương, tốc độ bồi đạt được chỗ rộng nhất là 13-15m/năm Bờ Nam vẫn tiếp tục được bồi tụ nhưng tốc độ yếu hơn thời kỳ 1950-

1965 Ở thời kỳ này tốc độ bồi tụ bờ Nam đạt tối đa 6-8m/năm và diện tích bồi tụ chỉ đạt 25% diện tích bị xói bên bờ Bắc

Qua các thời kỳ quan sát trên cho thấy tại khu vực cửa Thuận An có bờ Bắc cửa chủ yếu là xói lở trong lúc đó bờ Nam cửa chủ yếu là bồi tụ Sự xói lở và bồi tụ tại đây cũng diễn ra mạnh nhất vào thời kỳ 1950-1965 và 1983-1985

Hình 2.1: Biến động bờ biển trước lũ năm 1999

2.1.2 Giai đoạn sau lũ lịch sử 1999 đến 2002

Sau lũ XI/1999 đoạn bờ biển xã Hải Dương có hiện tượng bị sạt lở diễn ra hết sức phức tạp, đặc biệt là 2 thời kỳ tháng I/2000 và I/2001 xói lở bờ biển đã gây ra nhiều thiệt hại trực tiếp cho các hộ dân sống ở khu vực và khu vực xóm Đồn, xã Hải Dương Thời kỳ này khu dân cư xóm Đồn chỉ còn cách biển khoảng 15-20m, đồi cát từ xóm Đồn đến tháp hải đăng bị sạt lở, cột hải đăng cửa Thuận An cũng đã bị xói làm sụp đổ Theo số liệu thống kê cho thấy trong giai đoạn này biển lấn bờ trung bình khoảng 10m/năm

Hình 2.2: Cồn Cát và trạm Hải Đăng trước lũ 1999

Hình 2.3: Trạm Hải Đăng bị đổ do xói lở bờ

2.1.3 Giai đoạn từ 2002 đến 2012

Giai đoạn này bờ biển xã Hải Dương, đoạn thôn 2 đã được bảo vệ hiện tượng bồi tụ xảy ra rõ rệt Đoạn bờ còn lại chưa được bảo vệ dài khoảng 1000m xảy ra hiện tượng xói nghiêm trọng, nhất là giai đoạn từ 2010 đến 2012

Phía bờ Hải Dương Đường bờ theo đường đồng mức +2,0m, từ 2002 đến 2012 đã bị lấn sâu dần vào bờ trung bình khoảng 30m, chỗ lớn nhất đạt tới 50m, trong đó tốc độ

từ năm 2010 đến 2011 là lớn và nghiêm trọng Theo số liệu thống kê từ năm 2002 đến

2010 chiều rộng xói trung bình nằm trong khoảng 20 đến 30m, nhưng chỉ từ 2010 đến

2012 chiều rộng xói trung bình đã lên tới 30m, biển lấn sát nhà dân và các công trình công cộng

Hình 2.4: Đoạn xung yếu nhất đã bị xâm thực (tháng 7/2012)

Hình 2.5: Biến động bờ biển giai đoạn từ 2002 đến 2012

2.2 CƠ CHẾ NGUYÊN NHÂN XÓI LỞ BỜ BIỂN

2.2.1 Cơ chế xói lở

Diến biến đường bờ theo cơ chế xói bồi, xen kẽ nhưng chủ yếu là hiện tượng xói lở, mất cát hoặc không bằng bùn cát trên đoạn đường bờ nên gây ra hiện tượng biển lấn Phía bờ Hải Dương bờ biển chủ yếu là xói lở, cát bị vận chuyển ra xa bờ tạo (là một yếu tố hình thành bãi cát ngầm 2 bên cửa biển Xói lở thường diễn ra theo các cơ chế sau:

+ Xói do bị moi hẫng chân và sụt xuống:

Hiện tượng này thường xảy ra vào các thời kỳ sóng tác dụng xiên góc hoặc dòng lũ trong sông ra đi dọc sát theo bờ Hải Dương gây dòng ven mạnh đào thông rãnh sát chân bờ làm cho khối cát trên bờ sập xuống

Hiện tượng này còn có thể xảy ra ở thời kỳ sóng vuông góc với bờ nhưng ở xảy ra ở mực nước thấp, sóng vỗ trực diện vào bờ tạo ra hiện tượng moi hẫng bờ cát

+ Xói do bị phá hủy bề mặt của dải cát:

Ở thời kỳ mực nước cao, sóng kèm theo gió mạnh đánh vào đỉnh bờ phá hoại mặt bờ kéo theo cát và vận chuyển đi theo phương ngang và dọc bờ

2.2.2 Nguyên nhân gây xói lở bờ

2.2.2.1 Nguyên n hân thường xuyên

Do sóng đánh trực tiếp vào bờ, nhất là sóng trong mùa Đông Bắc thường kết hợp với bão, lũ, triều cường, mực nước dâng cao, với địa chất cát có tính chất rời rạc không có tính kết dính, cát bị bào mòn mang ra ngoài Gây ra hiện tượng mất cát, gây xói lở bờ

2.2.2.2 Nguyên nhân không thường xuyên

Do dòng chảy dọc do lũ từ trong sông ra gây ra các rãnh xói dọc theo bờ gây sập bờ cát, gây xói lở bờ, cụ thể xem các hình dưới đây:

Hình 2.6: Sóng đánh trực tiếp vào bờ gây mất cát

2.3 CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN

2.3.1 Các giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ biển

Hiện nay có nhiều giải pháp công nghệ bảo vệ và phòng chống xói lở bờ biển như: đê biển, kè lát mái, tường chắn sóng, kè mỏ hàn, đê chắn sóng xa bờ, Các công trình đã xây dựng rất phong phú, đa dạng cả hình thức kết cấu và vật liệu xây dựng Có thể giới thiệu một cách tổng quát như sau:

- Phương pháp bảo vệ tĩnh: Sử dụng các dạng công trình để trực tiếp bảo vệ bờ và giữ đất Các công trình trực tiếp chống lại tác động môi trường Các loại công trình thuộc phương pháp bảo vệ tĩnh như: Đê, kè

- Phương pháp bảo vệ động: Là phương pháp sử dụng các công trình để điều chỉnh sự cân bằng bùn cát, sử dụng các công trình để chủ động tiêu tán năng lượng sóng, giữ bãi gây bồi,… Các loại công trình thuộc phương pháp bảo vệ động như: Đê chắn sóng,

kè mỏ hàn, đê thuỷ khí, đê nổi

- Phương pháp hỗn hợp: Sử dụng kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên để có thể đạt hiệu quả tốt nhất

- Ngoài ra còn có thể phân chia thành 2 loại công trình cứng và công trình mềm Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng về kỹ thuật xây dựng, thi công, những ứng dụng khoa học và công nghệ vật liệu mới Các công trình bảo vệ bờ biển rất phong phú

và đa dạng về cả hình thức kết cấu và vật liệu xây dựng Căn cứ vào các yếu tố về: vị trí xây dựng, điều kiện địa hình, địa chất, chế độ thủy hải văn, mức độ quan trọng, hoàn cảnh và thời điểm xây dựng để lựa chọn giải pháp công nghệ áp dụng phù hợp

2.3.2 Các dạng công trình bảo vệ bờ biển

2.3.2.1 Đê biển kiểu tường đứng

Là công trình thực hiện được cả hai chức năng là bảo vệ bờ và ngăn chặn nước mặn xâm nhập (bảo vệ trực tiếp) Đê biển thông dụng nhất là đê mái nghiêng, tuy nhiên với

đê biển vùng nước sâu, người ta thường dùng đê thành đứng, với vùng nước vừa có thể dùng đê hỗn hợp (phần trên dạng thành đứng, phần dưới dạng mái nghiêng)

Hình 2.7: Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng

Hình 2.8: Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng có sân chống xói cho thân đê

Hình 2.9: Hệ thống kè mỏ hàn

2.3.2.3 Đê chắn sóng

Là công trình đê có hướng song song với tuyến công trình trong bờ (đúng hơn là vuông góc với hướng sóng tác dụng chính) nhằm làm giảm năng lượng sóng trước khi sóng đánh vào bờ biển Kích thước đê chắn sóng phụ thuộc vào chế độ sóng, quy mô kết cấu, địa hình khu vực xây dựng công trình và yêu cầu về các thông số sóng

biệt nguy hiểm

- Bồi đắp bờ biển nhân tạo: Dùng các phương tiện để mang bùn cát từ nơi khác đến bồi đắp cho vùng cần tôn tạo

2.3.2.5 Đê biển dạng kè lát mái

Làm nhiệm vụ bảo vệ mái đất chống lại sự xói mòn, sạt lở đất dưới tác động của dòng chảy, sóng và môi trường ven biển Mái kè thường có độ dốc m= 2÷5, lớp ngoài cùng

là vật liệu bảo vệ như đá, bê tông,…

- Kè đá lát khan: Mái kè được gia cường bằng đá hộc xếp khan Loại kết cấu gia cố này là biện pháp đơn giản, dễ thi công, có khả năng tận dụng vật liệu địa phương Nhưng có nhược điểm thường chỉ dùng ở vùng có bãi, tác động sóng gió không lớn và thường xuyên phải tu bổ do mái kè dễ bị phá hỏng

- Kè đá xây: Tương tự như kè lát khan nhưng các viên đá được xây thành khối Loại kết cấu gia cố này có ưu điểm như mái kè lát khan nhưng tính ổn định của lớp gia cố tăng cao hơn Nhược điểm của loại kè này là hay bị nứt do lún không đều trên mái kè gây nên những lỗ hổng, sóng đánh qua lỗ hổng và moi vật liệu bên trong thân đê làm tăng nhanh độ sụt lở của mái

- Kè bê tông: Mái kè được làm bằng các tấm bê tông đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ Loại kè này có khả năng bền vững và tồn tại lâu dài hơn hẳn so với kè đá Thường sử dụng ở những nơi xung yếu (các tác động của sóng, gió, dòng chảy mạnh) Nhược điểm của loại kè này là giá thành thường cao, thi công phức tạp hơn Hiện tượng hư hỏng chủ yếu do các tấm bê tông bị nứt, lún không đều tạo ra các khe hở làm vật liệu bên trong

bị moi ra ngoài gây hư hỏng công trình Để khắc phục hiện tượng đó, ngày nay người

ta thường thay thế các tấm bê tông phẳng bằng các khối bê tông phức hình, vừa đảm bảo bảo vệ mái đê vừa làm giảm năng lượng sóng

Hình 2.11: Mặt cắt đê biển kiểu hỗn hợp trên nghiêng dưới đứng

Hình 2.12: Mặt cắt đê biển kiểu hỗn hợp trên đứng dưới nghiêng

Giải pháp công trình được lựa chọn: Từ các điều kiện trên, và để phù hợp với hệ thống các công trình kè đã được xây dựng trong khu vực, lựa chọn mặt cắt ngang kè là dạng

kè đá đổ mái nghiêng, có mặt cắt ngang sơ bộ như sau:

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Chương 2 của luận văn đã nêu ra được chi tiết tình hình diễn biến xói lở bờ biển qua các thời kỳ, các nguyên nhân dẫn đến xói lở bờ của khu vực nghiên cứu

Tác giả đưa ra được các dạng công trình bảo vệ bờ biển như đê, kè, đê chắn sóng, kè

mỏ hàn, kè lát mái Qua phân tích, nghiên cứu luận văn đã chọn được giải pháp công trình chống xói lở bờ biển khu vực nghiên cứu là xây dựng hệ thống kè liền bờ dạng

kè đá đổ mái nghiêng

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÀ GIỚI THIỆU CẤU KIỆN KHỐI STONE - BLOCK

+ Che chắn sóng tác động trực tiếp vào bờ, giảm tác động gây xói;

+ Hướng dòng chảy ven bờ đi xa vùng ven bờ tự nhiên (dòng dọc do sóng và dòng lũ trong sông ra);

+ Thu gom và giữ bùn cát trôi trong giới hạn hình thành đường bờ mới;

+ Giảm tác động dòng chảy ven bờ tác động trực tiếp vào bờ tự nhiên

Định hướng này đã được xác định xuyên suốt trong nhiều nghiên cứu và đề xuất, nhiều phương án xử lý được đề xuất nhưng đều hội tụ là xây dựng hệ thống công trình vừa kết hợp bảo vệ chống xói lở bờ biển và đảm bảo ổn định luồng tầu giao thông thủy qua cửa Hải Dương

Để đáp ứng được các chức năng, nhiệm vụ trên đề xuất các phương án mặt bằng công trình như sau:

3.1.1 Phương án mặt bằng công trình 1

Bố trí hệ thống kè chữ T dọc theo đoạn bờ đang bị xói lở: (hình 3.1)

Phần cánh chữ T được bố trí song song với bờ với mục đích để tạo đường bờ mới và đồng thời có chức năng giảm sóng tác động vào bờ (nguyên nhân chính gây xói lở), giữ bùn cát không bị mang đi xa bờ, cánh chữ T được đặt ở vị trí có cao độ đáy tự nhiên khoảng -2,5m hiện tại, cách bờ hiện tại khoảng 100m, vị trí thẳng với mép kè đá

đã được xây dựng

xa bờ (Một trong những nguyên nhân gây xói lở bờ), gốc kè được chôn sâu vào nơi đường bờ ổn định có cao độ tự nhiên ≈2,0m