Nghiên Cứu Đề Xuất Giải Pháp Bảo Vệ Bờ Biển Khu Vực Phường Phú Đông, Thành Phố Tuy Hòa, Tỉnh Phú Yên

Luận văn thạc sĩ đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên, nhằm ứng phó hiệu quả với tình trạng xói lở.

• Tác giả: Phạm Chí Toàn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Lượng
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÊ, KÈ BẢO VỆ BỜ BIỂN
• 1.1. Tổng quan về đê, kè bảo vệ bờ biển
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu đê, kè bảo vệ bờ biển ở Việt Nam
• 1.2.1. Những nghiên cứu về hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển
• 1.2.1.1. Đê biển dạng tường đứng
• 1.2.1.2. Đê biển dạng hỗn hợp
• 1.2.2. Công nghệ chống sạt lở bờ biển, đê biển
• 1.2.3. Những nghiên cứu về các công trình bảo vệ mái
• 1.2.4. Những nghiên cứu về các dạng bảo vệ biển từ bãi biển
• 1.3. Các kết quả nghiên cứu đê, kè bảo vệ bờ biển ở Phú Yên
• 1.3.1. Những đề tài đã và đang triển khai
• 1.3.2. Những công trình đã được triển khai xây dựng
• 1.3.2.1. Kè biển An Ninh Đông
• 1.3.2.2. Kè biển An Phú
• 1.3.2.3. Kè cửa sông Đà Diễn
• 1.3.2.4. Kè bờ Nam hạ lưu sông Đà Rằng
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ THIẾT KẾ ĐÊ, KÈ BẢO VỆ BỜ BIỂN TỈNH PHÚ YÊN
• 2.1. Các cơ sở khoa học và pháp lý về thiết kế đê, kè bảo vệ bờ biển
• 2.1.1. Các cơ sở lý thuyết chủ yếu khi thiết kế đê, kè bảo vệ bờ biển
• 2.1.1.1. Lý thuyết về tính toán thấm
• 2.1.1.2. Lý thuyết tính toán ổn định trượt mái, ổn định dạng tường đứng và tính lún thân và nền đê
• 2.1.2. Các văn bản Luật, Pháp lệnh, Nghị định, Quy chuẩn, Tiêu chuẩn về thiết kế, quản lý sử dụng đê, kè bảo vệ bờ biển ở Việt Nam
• 2.2. Hiện trạng và nguyên nhân hư hỏng của đê, kè bảo vệ bờ biển trên địa bàn tỉnh Phú Yên
• 2.2.1. Quá trình đầu tư xây dựng đê, kè bảo vệ bờ biển trên địa bàn tỉnh Phú Yên
• 2.2.2. Hiện trạng và nguyên nhân hư hỏng của đê, kè bảo vệ bờ biển trên địa bàn tỉnh Phú Yên
• 2.3. Đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển đã thực hiện tại tỉnh Phú Yên
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC TIÊU CHÍ THIẾT KẾ ĐÊ, KÈ BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC TỈNH PHÚ YÊN
• 3.1. Đặc điểm tự nhiên tỉnh Phú Yên
• 3.2. Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội và định hướng phát triển
• 3.2.1. Dân số, lao động và thu nhập
• 3.2.1.1. Lao động, việc làm và thu nhập
• 3.2.1.2. Tăng trưởng kinh tế
• 3.2.2. Định hướng phát triển KTXH vùng biển, ven biển
• 3.2.3. Cơ sở hạ tầng thủy lợi
• 3.2.4. Đánh giá chung
• 3.3. Định hướng quy hoạch xây dựng đê kè bảo vệ bờ biển tỉnh Phú Yên
• 3.4. Đề xuất các tiêu chí quy hoạch đê, kè bảo vệ bờ biển khu vực tỉnh Phú Yên
• 3.5. Cách xác định kích thước cơ bản của từng loại hình thức, kết cấu mặt cắt
• 3.5.1. Xác định cao trình đê
• 3.5.2. Kết cấu và kích thước đê
• 3.6. Phân tích lựa chọn phương án hợp lý và phạm vi ứng dụng
• 3.7. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KÈ BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC PHƯỜNG PHÚ ĐÔNG, THÀNH PHỐ TUY HÒA, TỈNH PHÚ YÊN
• 4.1. Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu
• 4.1.1. Vị trí địa lý
• 4.1.2. Điều kiện địa hình
• 4.1.3. Điều kiện địa chất
• 4.1.4. Các đặc trưng thủy hải văn thiết kế
• 4.1.5. Đánh giá hiện trạng xói lở và nguyên nhân xói lở
• 4.1.5.1. Hiện trạng xói lở
• 4.1.5.2. Nguyên nhân gây xói lở bờ
• 4.1.6. Dự báo xu thế xói lở
• 4.2. Đề xuất các phương án tuyến, hình thức, kết cấu mặt cắt kè bảo vệ bờ biển khu vực nghiên cứu
• 4.3. Xác định các thông số cơ bản của kè, tính toán kết cấu và kiểm tra ổn định công trình theo từng phương án
• 4.3.1. Tuyến kè bảo vệ bờ
• 4.3.1.1. Cao trình đỉnh kè
• 4.3.1.2. Xác định các kích thước kết cấu mái kè, thân kè
• 4.3.1.3. Xác định các thông số chân kè
• 4.3.1.4. Tính toán các thông số cừ bản
• 4.3.2. Hệ thống mỏ hàn
• 4.3.2.1. Chiều dài mỏ hàn, phương mỏ hàn
• 4.3.2.2. Số lượng mỏ hàn
• 4.3.2.3. Kích thước mặt cắt ngang
• 4.3.3. Kết cấu các phương án kè bờ
• 4.3.3.1. Kè tường đứng hộ chân bằng đá đổ
• 4.3.3.2. Kè tường đứng
• 4.3.4. Đánh giá hiệu quả phương án kè bờ
• 4.3.5. Đánh giá hiệu quả phương án hệ thống mỏ hàn
• 4.4. Phân tích lựa chọn giải pháp hợp lý
• 4.4.1. Kè mái nghiêng kết hợp mỏ hàn
• 4.4.2. Kè tường đứng kết hợp hệ cọc bê tông dự ứng lực, gia cố đá chống xói
• 4.4.3. Kè tường đứng kết hợp mỏ hàn
• 4.4.4. Chọn kết cấu chi tiết
• 4.4.4.1. Hệ thống mỏ hàn
• 4.4.4.2. Các hạng mục khác
• 4.5. Lựa chọn giải pháp thi công
• 4.5.1. Đặc điểm công trình
• 4.5.2. Biện pháp xây dựng
• 4.5.3. Tiến độ thi công xây dựng công trình
• 4.6. Chi phí xây dựng
• 4.7. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Kết luận những kết quả đạt được
• Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn
• Khắc phục, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN CHUYÊN NGÀNH

Tóm tắt

I. Tổng quan về đê kè bảo vệ bờ biển

Nước ta có đường bờ biển dài trên 3.260 km, trải dài từ Bắc vào Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế biển. Tuy nhiên, bờ biển cũng phải đối mặt với nhiều thách thức như thiên tai, bão, và xâm nhập mặn. Hệ thống đê biển được hình thành từ những năm 1930, với mục tiêu bảo vệ sản xuất và tài sản của người dân. Các tuyến đê biển đã được củng cố và phát triển qua nhiều giai đoạn, nhưng vẫn còn nhiều hạn chế trong việc đầu tư và bảo trì. Việc đầu tư thiếu đồng bộ và chưa chú trọng đến các biện pháp bảo vệ mái đê, chống xói lở là những vấn đề cần khắc phục. Đặc biệt, biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ của bão, lũ, đòi hỏi cần có các giải pháp bảo vệ bờ biển hiệu quả hơn.

1.1 Các kết quả nghiên cứu đê kè bảo vệ bờ biển ở Việt Nam

Các nghiên cứu về hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển cho thấy đê biển thường được xây dựng dọc theo bờ biển nhằm bảo vệ các khu vực dân cư và sản xuất nông nghiệp. Đê biển có nhiều dạng kết cấu khác nhau, từ đê tường đứng đến đê mái nghiêng. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc áp dụng công nghệ hiện đại trong xây dựng đê biển có thể nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ biển. Tuy nhiên, việc thực hiện các dự án này vẫn gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn lực và sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng. Do đó, cần có các chính sách và quy định rõ ràng để đảm bảo hiệu quả của các công trình bảo vệ bờ biển.

II. Các cơ sở khoa học và thực tiễn để thiết kế đê kè bảo vệ bờ biển tỉnh Phú Yên

Tỉnh Phú Yên có đường bờ biển dài khoảng 189 km, thường xuyên chịu tác động của thiên tai như bão và xói lở bờ biển. Các cơ sở khoa học và pháp lý về thiết kế đê, kè bảo vệ bờ biển đã được nghiên cứu và áp dụng. Tuy nhiên, hiện trạng và nguyên nhân hư hỏng của các công trình bảo vệ bờ biển cần được đánh giá kỹ lưỡng. Việc đầu tư xây dựng đê, kè bảo vệ bờ biển tại Phú Yên đã được thực hiện, nhưng vẫn còn nhiều tồn tại cần khắc phục. Đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển đã thực hiện tại tỉnh Phú Yên cho thấy cần có sự cải tiến trong thiết kế và thi công để đảm bảo tính bền vững của các công trình.

2.1 Hiện trạng và nguyên nhân hư hỏng của đê kè bảo vệ bờ biển

Hiện trạng xói lở bờ biển tại Phú Yên đang diễn ra nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống của người dân và phát triển kinh tế địa phương. Nguyên nhân chính gây ra tình trạng này bao gồm tác động của sóng, gió, và dòng chảy ven bờ. Các công trình bảo vệ bờ biển hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ trước các hiện tượng thiên tai. Do đó, cần có các giải pháp thiết kế và thi công mới, phù hợp với điều kiện tự nhiên và thực tiễn địa phương để bảo vệ bờ biển hiệu quả hơn.

III. Nghiên cứu đề xuất các tiêu chí thiết kế đê kè bảo vệ bờ biển khu vực tỉnh Phú Yên

Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của tỉnh Phú Yên có ảnh hưởng lớn đến việc thiết kế đê, kè bảo vệ bờ biển. Các tiêu chí thiết kế cần được xác định dựa trên các yếu tố như điều kiện địa hình, địa chất, và các đặc trưng thủy hải văn. Định hướng quy hoạch xây dựng đê, kè bảo vệ bờ biển cần phải đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong việc bảo vệ tài sản và tính mạng của người dân. Việc xác định kích thước và kết cấu của đê, kè cũng cần phải được thực hiện một cách khoa học và hợp lý.

3.1 Đề xuất các tiêu chí quy hoạch đê kè bảo vệ bờ biển

Các tiêu chí quy hoạch đê, kè bảo vệ bờ biển cần phải được xây dựng dựa trên các nghiên cứu khoa học và thực tiễn. Cần xác định rõ các thông số cơ bản của kè, tính toán kết cấu và kiểm tra ổn định công trình theo từng phương án. Việc lựa chọn giải pháp thiết kế cần phải đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong việc bảo vệ bờ biển, đồng thời phải phù hợp với điều kiện tự nhiên và nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của địa phương.

IV. Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kè bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông thành phố Tuy Hòa tỉnh Phú Yên

Khu vực phường Phú Đông đang phải đối mặt với tình trạng xói lở bờ biển nghiêm trọng. Việc lựa chọn giải pháp kè bảo vệ bờ biển cần phải dựa trên các đặc điểm tự nhiên của khu vực, bao gồm vị trí địa lý, điều kiện địa hình và địa chất. Các phương án kè bảo vệ bờ biển cần được phân tích và đánh giá hiệu quả để đảm bảo tính bền vững và khả năng chống chịu trước các tác động của thiên tai. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng trong việc thực hiện các giải pháp bảo vệ bờ biển.

4.1 Đề xuất các phương án tuyến hình thức kết cấu mặt cắt kè bảo vệ bờ biển

Các phương án tuyến và hình thức kè bảo vệ bờ biển cần được đề xuất dựa trên các nghiên cứu khoa học và thực tiễn. Cần xác định rõ các thông số cơ bản của kè, tính toán kết cấu và kiểm tra ổn định công trình theo từng phương án. Việc lựa chọn giải pháp thi công cũng cần phải được thực hiện một cách khoa học và hợp lý, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong việc bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu hơn 3.260 km đường bờ biển với 89 cửa sông lớn nhỏ, giữ vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh tế biển và an ninh quốc phòng. Tỉnh Phú Yên có bờ biển dài 189 km với địa hình đới bờ phức tạp, thường xuyên đối mặt với các hình thế thiên tai cực đoan, chịu ảnh hưởng bình quân từ 6 đến 8 cơn bão mỗi năm. Trong những năm gần đây, tình trạng xói lở bờ biển tại thành phố Tuy Hòa diễn biến hết sức nghiêm trọng, đặc biệt tại khu vực Xóm Rớ, phường Phú Đông. Tốc độ xâm thực bờ biển tại đây từng ghi nhận mức kỷ lục từ 45 đến 50 m/năm, cuốn trôi nhiều diện tích đất ở và đe dọa trực tiếp đời sống của hơn 200 hộ dân sinh sống sát mép nước.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là tổng hợp, đánh giá toàn diện hiện trạng sạt lở và cơ chế thủy thạch động lực tại khu vực hạ lưu cửa sông Đà Diễn đến bờ biển phường Phú Đông giai đoạn 2012–2015. Trên cơ sở khoa học đó, tác giả nghiên cứu đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ biển tối ưu về mặt cắt, tuyến công trình và kết cấu kè. Nghiên cứu tập trung vào phạm vi không gian bờ biển phường Phú Đông và vùng biển lân cận thành phố Tuy Hòa trong chu kỳ quan trắc và mô phỏng khí tượng hải văn nhiều năm.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài thể hiện qua việc bảo vệ trực tiếp tính mạng và tài sản cho cộng đồng dân cư ven biển, ổn định diện tích nuôi trồng thủy sản và cơ sở hạ tầng giao thông đô thị. Nghiên cứu góp phần cụ thể hóa mục tiêu của Chương trình củng cố, nâng cấp hệ thống đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang theo Quyết định số 667/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, hướng tới mục tiêu giảm thiểu trên 80% thiệt hại do xói lở bờ biển gây ra trong các mùa mưa bão tiếp theo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng tổ hợp các lý thuyết cơ học đất nền, thủy lực công trình thủy công và động lực học vùng bờ biển. Trọng tâm là lý thuyết thấm qua thân và nền đê biển theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4253:2012 và TCVN 9143:2012, phân tích đường bão hòa và gradient thấm tại các điểm thoát nước nguy hiểm với hệ số thấm đất nền vượt ngưỡng 1 nhân 10 mũ trừ 3 cm/s. Đồng thời, lý thuyết cân bằng giới hạn được áp dụng để xác định hệ số an toàn ổn định chống trượt tổng thể và trượt cục bộ của mái dốc theo TCVN 8216:2009. Đối với kết cấu tường đứng, nghiên cứu sử dụng lý thuyết áp lực đất chủ động và bị động của Coulomb - Rankine, kết hợp lý thuyết tải trọng sóng biển va đập theo TCVN 8421:2010 nhằm tính toán ổn định chống trượt phẳng và chống lật quanh mép chân công trình với hệ số ma sát tiếp xúc dao động từ 0,50 đến 0,70.

Các khái niệm chính được vận hành xuyên suốt bao gồm: hệ số ổn định chống trượt (Ks), lưu lượng sóng tràn cho phép qua đỉnh kè (q), chiều cao lưu không (Rc), dải sóng vỡ ven bờ (Lb) và cơ chế vận chuyển bùn cát dọc bờ dưới tác động của dòng chảy ven bờ. Nghiên cứu tuân thủ chặt chẽ khung pháp lý của Luật Đê điều số 79/2006/QH11, Tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 9901:2014 về yêu cầu thiết kế đê biển và Quy chuẩn xây dựng Việt Nam QCVN 04-05.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập từ các trạm khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ, chuỗi số liệu quan trắc địa hình đáy biển, cao trình bãi từ âm 1,0 m đến dương 1,0 m và các tài liệu khảo sát địa chất công trình từ 5 hố khoan tiêu chuẩn tại khu vực bờ biển Tuy Hòa. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm 15 mặt cắt ngang địa hình bờ biển đại diện trải dài trên đoạn bờ hơn 1.500 m tại phường Phú Đông. Phương pháp chọn mẫu điển hình có chủ đích được áp dụng nhằm tập trung vào các vị trí xung yếu có cường độ xói lở sâu nhất từ năm 2012 đến cuối năm 2014.

Nghiên cứu lựa chọn phương pháp mô hình hóa toán học kết hợp phương pháp tính toán giải tích truyền thống. Tác giả sử dụng mô hình DELFT 3D để mô phỏng trường dòng chảy và vận chuyển bùn cát qua cửa Đà Rằng; mô hình WADIBE-CT để tính toán chiều sâu hố xói cục bộ dưới chân kè trong điều kiện bão kéo dài 4 giờ liên tục; mô hình GENESIS để dự báo xu thế biến đổi đường bờ sau khi xây dựng công trình; và phần mềm GEO-SLOPE/W để kiểm tra hệ số ổn định trượt mái dốc. Lý do lựa chọn tổ hợp các phương pháp này là nhằm phản ánh chính xác tương tác phức tạp giữa chế độ sóng, dòng chảy cửa sông và bùn cát đáy biển, khắc phục hạn chế của các tính toán đơn lẻ trước đây. Toàn bộ quá trình nghiên cứu và xử lý dữ liệu được hoàn thành vào đầu năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu xác định tốc độ xâm thực bờ biển tại Xóm Rớ thuộc phường Phú Đông là điểm nóng xói lở nghiêm trọng nhất toàn tỉnh Phú Yên. Mức độ xâm thực trung bình đạt từ 45 đến 50 m/năm trong giai đoạn 2009–2012, cao hơn từ 1,5 đến 2 lần so với các khu vực xói lở khác như Long Thủy (25–30 m/năm) hay thôn 5 xã An Ninh Đông (20–30 m/năm).

Thứ hai, kết quả mô phỏng bằng mô hình WADIBE-CT cho thấy kè đá đổ và rọ đá tạm thời gia cố năm 2014 bị phá hủy hoàn toàn là do hiện tượng hạ thấp cao trình mặt bãi biển xuống âm 1,0 m trong bão, tạo ra hố xói chân kè sâu từ 1,8 m đến 2,2 m chỉ sau 4 giờ tác động của sóng bão có chu kỳ lặp lớn.

Thứ ba, tính toán từ mô hình DELFT 3D chỉ ra rằng lưu lượng bùn cát dịch chuyển dọc bờ qua cửa Đà Rằng đạt khoảng 150.000 đến 200.000 m3/năm theo hướng Bắc - Nam vào mùa gió Đông Bắc. Khi địa hình bãi bị mất cân bằng bùn cát nghiêm trọng, các đợt triều cường kết hợp sóng lớn dễ dàng đánh sập các kết cấu mái kè có lớp bảo vệ không đủ trọng lượng.

Thứ tư, qua so sánh ba phương án kỹ thuật, phương án kè mái nghiêng lát cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn kết hợp hệ thống mỏ hàn chữ T ngoài bãi cho thấy khả năng tiêu tán năng lượng sóng đạt trên 65%, đồng thời giữ lại được khoảng 80% lượng cát bồi tụ giữa các mỏ hàn so với phương án kè tường đứng truyền thống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi gây sạt lở bờ biển Phú Đông là sự mất cân bằng động lực học giữa tác động của sóng biển mùa gió Đông Bắc và nguồn bùn cát bổ sung từ sông Đà Rằng bị sụt giảm. Khi bão kết hợp triều cường, sóng vỡ đổ trực tiếp vào chân công trình tạo dòng xoáy đáy cuốn trôi lớp cát đệm, làm sập rọ đá và phá vỡ cấu kiện bảo vệ mái. So sánh với các công trình kè biển lân cận như kè An Ninh Đông (dài 243,5 m) và kè An Phú (dài 481,6 m), các dạng kè tường đứng đơn thuần có nhược điểm tạo sóng phản xạ lớn, làm gia tăng cường độ xói chân kè nếu không có hệ thống cọc ngàm sâu và lăng thể đá phản áp đủ lớn.

Các dữ liệu nghiên cứu được trình bày trực quan thông qua bảng tổng hợp các tham số thiết kế cơ bản, bảng phân cấp độ bền vật liệu và biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng sóng tràn q với chiều cao lưu không Rc. Đồ thị tiến triển hố xói cục bộ theo thời gian mô phỏng WADIBE-CT làm rõ ranh giới an toàn cho cao trình chân cừ ngàm bảo vệ. Kết quả này chứng minh rằng việc kết hợp công trình bảo vệ bờ trực tiếp với hệ thống mỏ hàn giảm sóng từ xa là giải pháp mang tính đột phá và bền vững nhất cho đới bờ biển miền Trung.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, triển khai xây dựng tuyến kè bảo vệ bờ dạng mái nghiêng kết hợp hệ thống mỏ hàn chữ T với chiều dài tuyến kè chính khoảng 1.500 m. Mái kè có hệ số dốc từ m = 3 đến m = 4, được bảo vệ bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn khóa ngàm ba chiều liên kết chặt chẽ trên tầng lọc ngược bằng vải địa kỹ thuật không dệt và lớp đá dăm đệm dày 20 cm. Chủ thể thực hiện là Ban Quản lý Dự án Thủy lợi và Phòng chống thiên tai tỉnh Phú Yên, hoàn thành trong mốc thời gian 24 tháng nhằm giảm thiểu trên 85% nguy cơ sạt lở bờ.

Thứ hai, gia cố kiên cố hóa chân kè bằng hệ thống cọc cừ bê tông cốt thép dự ứng lực ngàm sâu vào tầng địa chất ổn định đến cao trình tối thiểu âm 3,5 m. Phía ngoài chân kè bố trí lăng thể đá đổ hộ chân với khối lượng viên đá từ 300 kg đến 500 kg để ngăn chặn triệt để hiện tượng moi xói đáy. Doanh nghiệp xây dựng công trình thủy công chuyên nghiệp chủ trì thực hiện theo đúng thiết kế bản vẽ thi công.

Thứ ba, thiết lập quy trình quan trắc định kỳ đường bờ và cao trình bãi biển với tần suất 6 tháng/lần vào trước và sau mùa mưa bão. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Yên phối hợp với chính quyền thành phố Tuy Hòa chủ trì vận hành trạm đo đạc, kịp thời phát hiện biến dạng lún sụt hoặc xói lở cục bộ để xử lý duy tu trong vòng 30 ngày sau khi xảy ra thiên tai lớn.

Thứ tư, kết hợp giải pháp phi công trình thông qua việc khôi phục dải cây xanh chắn cát, chắn sóng ven biển bằng cây phi lao với diện tích từ 10 đến 15 ha tại khu vực bãi bồi phía trong đê kè. Ủy ban nhân dân phường Phú Đông huy động cộng đồng dân cư địa phương triển khai trồng và bảo vệ trong vòng 12 tháng, nhằm tạo cảnh quan sinh thái và ngăn chặn cát bay xâm nhập vào khu dân cư.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm kỹ sư và chuyên gia thiết kế công trình thủy - hải văn: Đây là tài liệu tham khảo giá trị để nắm bắt quy trình tính toán ổn định thấm, trượt mái dốc, xác định lực tác động của sóng vỡ và ứng dụng các phần mềm chuyên ngành như DELFT 3D, WADIBE-CT vào bài toán thực tế đới bờ.

Nhóm cán bộ quản lý và hoạch định chính sách tại các cơ quan quản lý đê điều, Ban Quản lý dự án cấp tỉnh và thành phố: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và số liệu thực chứng giúp xây dựng chiến lược đầu tư công, lập báo cáo tiền khả thi cho các dự án đê kè biển và tối ưu hóa nguồn vốn ngân sách phòng chống thiên tai theo các chương trình mục tiêu quốc gia.

Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy, Quản lý Đới bờ và Kỹ thuật Tài nguyên nước: Luận văn đóng vai trò là một case-study hoàn chỉnh về xử lý sự cố xói lở bờ biển miền Trung, cung cấp phương pháp luận nghiên cứu kết hợp giữa khảo sát hiện trường, lý thuyết cơ học và mô phỏng số.

Nhóm doanh nghiệp và nhà thầu thi công hạ tầng thủy lợi ven biển: Cung cấp các chỉ dẫn kỹ thuật quan trọng về biện pháp thi công bè chìm đá đổ, đóng cọc cừ bê tông dự ứng lực trong điều kiện mực nước triều biến động và giải pháp đảm bảo an toàn thi công trong mùa mưa bão.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân chính khiến bờ biển Xóm Rớ, phường Phú Đông bị xói lở dữ dội lên tới 45–50 m/năm là gì? Hiện tượng này xuất phát từ tác động tổng hợp của sóng bão mùa Đông Bắc có năng lượng rất lớn, triều cường dâng cao và sự thiếu hụt nghiêm trọng nguồn phù sa, cát bồi từ thượng nguồn sông Đà Rằng. Địa hình bãi ngang chịu tác động trực diện khiến đáy cát ven bờ bị rửa trôi nhanh chóng.

Tại sao các giải pháp kè tạm bằng rọ đá và đá đổ trước năm 2015 đều bị sóng đánh sập? Các công trình tạm thời có kích thước mặt cắt nhỏ, cao trình đỉnh thấp và chân kè không được ngàm sâu. Khi bão đổ bộ, sóng biển kết hợp dòng xoáy đáy hạ thấp cao trình mặt bãi xuống âm 1,0 m, tạo hố xói sâu tới 2,2 m làm trôi cát nền, khiến lăng thể đá mất chân đỡ và đổ sập hoàn toàn.

Hệ thống mỏ hàn chữ T mang lại lợi ích kỹ thuật vượt trội nào cho khu vực ven biển Phú Đông? Mỏ hàn chữ T vươn ra biển giúp ngăn cản dòng chảy bùn cát dọc bờ, cản trở sóng tới xiên góc và tiêu hao năng lượng sóng từ xa. Cấu trúc này tạo điều kiện cho bùn cát bồi lắng vào khoảng giữa hai mỏ hàn, giúp nâng cao cao trình thềm bãi tự nhiên và bảo vệ an toàn cho thân kè phía trong.

Mô hình số DELFT 3D và WADIBE-CT giải quyết mắt xích kỹ thuật quan trọng nào trong luận văn? Mô hình DELFT 3D mô phỏng chính xác trường dòng chảy và lượng bùn cát dịch chuyển qua cửa sông Đà Rằng (khoảng 150.000–200.000 m3/năm), trong khi WADIBE-CT xác định chính xác chiều sâu xói chân kè sau 4 giờ bão. Nhờ đó, người thiết kế lựa chọn được cao trình chân cừ ngàm an toàn mà phương pháp giải tích không lượng hóa được.

Chi phí đầu tư và khả năng ứng dụng thực tiễn của giải pháp kè đề xuất được đánh giá như thế nào? Phương án kè mái nghiêng lát cấu kiện đúc sẵn kết hợp mỏ hàn tận dụng được nguồn vật liệu đá hộc và cát sẵn có tại địa phương, giúp tiết kiệm chi phí xây dựng so với tường đứng bê tông đặc khối. Kết cấu có độ bền cao, dễ duy tu sửa chữa cục bộ và hoàn toàn thích hợp với điều kiện địa chất ven biển Phú Yên.

Kết luận

• Luận văn hệ thống hóa toàn diện cơ sở khoa học, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và bài học thực tiễn từ hơn 30 công trình đê kè biển trên địa bàn tỉnh Phú Yên.
• Làm rõ cơ chế xâm thực khốc liệt từ 45 đến 50 m/năm tại bờ biển phường Phú Đông do tác động kết hợp của dòng chảy cửa sông Đà Diễn, sóng bão và hiện tượng hạ thấp cao trình bãi.
• Ứng dụng thành công tổ hợp mô hình thủy thạch động lực DELFT 3D, WADIBE-CT và GENESIS để lượng hóa chính xác các thông số sóng tràn, xói chân kè và diễn biến bồi xói đường bờ.
• Đề xuất giải pháp công trình tối ưu gồm kè mái nghiêng bảo vệ bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn, hộ chân bằng cọc cừ dự ứng lực kết hợp hệ thống mỏ hàn chữ T tiêu năng giữ bãi.
• Cung cấp các tiêu chí thiết kế, kích thước mặt cắt ngang và quy trình thi công cụ thể, có tính khả thi cao và sẵn sàng đưa vào ứng dụng thực tế.

Lộ trình tiếp theo đòi hỏi các cơ quan chức năng hoàn thiện hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công trong vòng 6 tháng tới, bố trí nguồn vốn trung hạn và hoàn thành xây lắp toàn tuyến trong 24 tháng. Các đơn vị tư vấn và cơ quan quản lý đới bờ cần nhanh chóng khai thác kết quả nghiên cứu này để triển khai các dự án kè biển đồng bộ, bảo vệ an toàn bền vững cho cộng đồng cư dân ven biển miền Trung.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐÊ, KÈ BẢO VỆ BỜ BIỂN 1.1 Tổng quan về đê, kè bảo vệ bờ biển Nước ta có 3.260km bờ biển trải dài từ Bắc tới Nam qua địa bàn 29 tỉnh, thành phố là thuận lợi lớn trong phát triển kinh tế - xa hội vùng ven biển, song cũng là thách thức không nhỏ trong công tác phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, đặc biệt là bão (trung bình hàng năm chịu ảnh hưởng từ 6 đến 8 cơn bão) và xâm nhập mặn, nhất là trong điều kiên biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Hệ thống đê biển được hình thành và từng bước củng cố, phát triển qua nhiều thời kỳ để bảo vệ sản xuất, tính mạng và tài sản của nhà nước và nhân dân. Đê biển vùng đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ hầu hết được hình thành từ những năm 1930. Đê biển và đê cửa sông khu vực miền Trung và Nam Bộ phần lớn được đắp sau năm 1975.

Các tuyến đê biển ban đầu được hình thành chủ yếu do nhân dân tự đắp, một số tuyến đê biển quan trọng được nhà nước và các tổ chức quốc tế hỗ trợ kinh phí để đầu tư thông qua các dự án “Khôi phục và nâng cấp đê biển, cửa sông” do Chương trình lương thực thế giới (WFD) tài trợ, các dự án xây dựng đê cửa sông khu vực Trung Trung Bộ do các tổ chức như CARE, CEC, OXFAM tài trợ. Cùng với sự hỗ trợ của Trung ương, các địa phương đã huy động các nguồn lực đầu tư xây dựng hệ thống tuyến đê biển, đê cửa sông với quy mô khác nhau, bước đầu đã mang lại hiệu quả trong việc ngăn chặn các tác động từ biển, từng bước đảm bảo an toàn dân sinh, ổn định sản xuất. Tuy nhiên do hạn chế về kinh phí, nên việc đầu tư thiếu đồng bộ, chủ yếu tập trung tôn cao áp trúc thân đê, việc trồng cây chắc sóng, bảo vệ mái đê, chống xói lở và cứng hóa mặt đê chưa được quan tâm đúng mức, chưa chú trọng đến việc kết nối giao thông ven biển,…Riêng đồng bằng sông Cửu Long, ngoài những tồn tại nêu trên, nhiều nơi đê đi qua vùng địa chất mềm yếu chưa được xử lý trước khi đắp, dẫn đến lún sụt, hạ thấp; hầu hết các nơi đê đi qua các kênh rạch chưa được xây dựng cống nên nhiều tuyến đê chưa khép kín, hiệu quả đầu tư chưa cao và chưa phù hợp Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 5 với tiềm năng phát triển vùng ven biển. Mặt khác, hệ thống đê biển thường xuyên chịu tác động của mưa bão, lũ nên dễ bị xuống cấp và phá hoại khi gặp bão lũ.

Do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, bão, lũ có xu hướng ngày càng gia tăng về tuần suất lẫn cường độ. Để thực hiện củng cố, nâng cấp đê biển bảo vệ tài sản tính mạng của nhà nước và nhân dân, năm 2006 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Chương trình củng cố, nâng cấp hệ thống đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam (Quyết định số 58/2006/QĐ-TTg ngày 14/5/2006) và năm 2009 Thủ tướng Chính phủ tiếp tục phê duyệt chương trình củng cố nâng cấp hệ thống đê biển từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang (Quyết định số 667/QĐ-TTg ngày 27/5/2009). Cho đến nay 1, cả nước đã xây dựng được khoảng 6. Trong đó Chương trình củng cố nâng cấp hệ thống đê biển các tỉnh từ Quảng Ninh đến Quảng Nam (Quyết định số 58/2006/QĐ-TTg ngày 14/03/2006 của Thủ tướng Chính phủ): Tổng chiều dài: 1.693 km; đã củng cố, nâng cấp được: 569,893 km.

Kinh phí đã được đầu tư đến 2014: 8.738,432 tỷ đồng (trong đó: TW 7.409,220 tỷ đồng, các nguồn vốn khác 1.329,212 tỷ đồng); Chương trình củng cố nâng cấp hệ thống đê biển các tỉnh từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang (Quyết định số 667/QĐ-TTg ngày 27/05/2009 của Thủ tướng Chính phủ): Tổng chiều dài: 1.168,41 km; đã củng cố, nâng cấp được: 145,413 km. Kinh phí đã được đầu tư đến 2014: 2.211,331 tỷ đồng (trong đó: TW 1.192 tỷ đồng, các nguồn vốn khác 629,139 tỷ đồng). Các kết quả nghiên cứu đê, kè bảo vệ bờ biển ở Việt Nam 1. Những nghiên cứu về hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển Đê biển thường xây dựng dọc theo bờ biển nhằm bảo vệ làng mạc, ruộng đồng chống lại tác động phá hoại của dòng chảy và sóng biển.

Trên thế giới, đê biển được xây dựng nhiều nhất là ở Hà Lan. Ở nước ta, đê biển cũng được xây dựng từ lâu và có độ dài đến hàng nghìn cây số. Có các dạng kết cấu đê biển sau: 1 Nguồn: Tổng cục thủy lợi – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 6 1. Đê biển mái nghiêng ®å mÆt c¾t ®ª biÓn d¹ng m¸i nghiªng phÝa §åNG PhÝa biÓn 10 NÒn ®ª 1.

Gia cè m¸i phÝa biÓn 9. L¨ng thÓ chèng xãi Hình 1.1: Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng Hình 1.2: Đê mái nghiêng bảo vệ đảo Cát Hải, Hải Phòng 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; - Đê khối bê tông đổ; - Đê đất: Thân đê chủ yếu đắp bằng đất, mái đê có lớp gia cố. Lớp gia cố mái có 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 Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 7 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. Đê biển dạng tường đứng s¬ ®å mÆt c¾t ®ª biÓn d¹ng t­êng ®øng biÓn 7 phÝa §åNG NÒn ®ª 1.

L¨ng thÓ chèng xãi 7. C©y ch¾n sãng Hình 1.3: Mặt cắt đê dạng tường đứng Hình 1.4: Đê biển dạng tường đứng bảo Hình 1.5: Đê biển dạng tường đứng vệ bờ ở Hà Lan giảm sóng đảo Lý Sơn Quảng Ngãi Đê biển dạng tường đứng thường được dùng cho các vùng bờ biển chịu tác động của sóng lớn, mực nước triều biến động lớn, hoặc với mục đích giảm phạm vi chiếm đất cho các thành phố, các khu công nghiệp nằm giáp biển. Khối tường có thể bằng đá xây hoặc bê tông. Với kết cấu đá xây, có thể là khối đá xây khan, không có vữa mà các tảng hoặc khối đá xếp chèn lên nhau.

Xét từ góc độ tác dụng của sóng, sóng trước đê tường đứng có phản xạ lớn, hình thái sóng có thể là sóng đứng hoặc sóng đứng không hoàn toàn, nên chiều cao sóng leo nhỏ hơn đê mái nghiêng, nhưng lưu tốc đáy do tường đứng gây ra khá lớn, dễ gây xói chân đê. Ngoài ra trước đê tường đứng cũng có thể xuất hiện sóng vỡ. Lúc đó, tác dụng động lực của sóng rất mạnh, khi xô vào thân tường, sóng bắn tung Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 8 lên rất nguy hiểm cho sự an toàn của đê. Tính thích ứng của đê tường đứng với biến hình của thân đê tương đối kém, sau khi bị phá hoại rất khó sửa chữa.

Đê biển dạng hỗn hợp s¬ ®å mÆt c¾t ®ª biÓn d¹ng hçn hîp PhÝa biÓn 4 5 10 phÝa §åNG 7 6 8 9 NÒn ®ª MÆt ®ª 5. Gia cè m¸i phÝa biÓn 9. L¨ng thÓ chèng xãi 2. Khèi Tetrapod Hình 1.6: Sơ đồ mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp Mặt cắt đê phía biển có cả phần mái nghiêng lẫn phần tường đứng.

Thường có 2 cách kết hợp như sau: - Một loại là trên nghiêng, dưới đứng. Cao trình đỉnh tường đứng ở khoảng mực nước triều cao trung bình.7: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp nghiêng, dưới đứng - Loại thứ hai là trên đứng dưới nghiêng. Tường đứng được đặt trên bệ đá đổ mái nghiêng. Đỉnh lăng thể mái nghiêng ở khoảng mực nước triều cao.

Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 9 Hình 1.8: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng Hình 1.9: Đê biển dạng hỗn hợp giảm sóng ổn định cửa sông ở 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 1.10e); tường bê tông và thân đê đất (hình 1.10f); hỗn hợp thân đê đất, tường bê tông cốt thép và móng tường bằng đá không phân loại (hình 1. f) PhÝa biÓn PhÝa ®ång T­êng BTCT §Êt ®¾p g) T­êng BTCT PhÝa biÓn PhÝa ®ång §Êt ®¾p §¸ kh«ng ph©n lo¹i Hình 1.10: Các dạng mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 10 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. Công nghệ chống sạt lở bờ biển, đê biển 1.

Những nghiên cứu về các công trình bảo vệ mái 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 trình bảo vệ mái có những đặc thù riêng.