CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ BIỂN 1.TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1. Trên 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.
Hà Lan là một đất nước có đến 2/3 diện tích thấp hơn mực nước biển vì thế người Hà Lan đã trở thành một trong những chuyên gia số một về thủy lợi và công trình biển với rất nhiều thành tựu đáng khâm phục.1 Đê biển Afsluitdijk – Hà Lan Đê biển Afsluitdijk là một trong những minh chứng điển hình với tổng chiều dài hơn 32km, rộng 90m và độ cao ban đầu 7,25m trên mực nước biển trung bình. Công trình này chạy dài từ mũi Den Oever thuộc Nood Holland lên đến muic Zurich thuộc tỉnh Friesland. Giai đoạn thi công chỉ kéo dài 6 năm từ 1927 đến 1933. 4 Hệ thống đê biển của Mỹ đa dạng hơn do địa hình không giống như Hà Lan.
Chính vì thế chiến lược phòng chống thiên tai của Mỹ cũng khác dẫn toái kết cấu đê cũng khác. Kết cấu đê biển không quá kiên cốn như ở Hà Lan. Các công trình bảo vệ gồm đê chắn sóng, tường biển, tường chắn sóng và đắc biệt hệ thống mỏ hàn được xây dựng khán nhiều nhắm mục đích giảm xói lở, giảm sự vẫn chuyển bùn cát, trầm tích ở những vùn có nguy cơ cao. Riêng các công trình kè bảo vệ bờ biển ở Mỹ rất đa dạng gồm các loại: kè đá đổ, kè bê tông đổ tại chỗ kiểu bậc, kè mảng bê tông, kè tấm bê tông chèn.
Các nước gần chúng ta như Nhật Bản có hệ thống đê biển khá đặc biệt. Quốc gia có bốn mặt là biển, thường xuyên bị động đất và sóng thần đê dọa với nguy cơ phá hoại hệ thống đê điều rất lớn nên Nhật Bản đặc biệt quan tâm tới đê cửa sông và đê biển mặt dù Nhật Bản phần lớn cao hơn mực nước biển. Quy định thiết kế với từng loại đê theo cấp công trình giám sát chặt chẽ. Đê cũng là một công trình đa mục tiêu, trong đó vẫn đề giao thông được ưu tiên hàng đầu vì vậy đê biển Nhật Bản đáp ứng được cả yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ.
Nhìn chung ở các nước phát triển như Hà Lan, Đức, Đan Mạch, Nhật Bản.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 (đặc biệt ở Hà Lan, một quốc gia với khoảng 20% diện tích nằm dưới mực nước biển trung bình đang áp dụng tiêu chuẩn phòng lũ biển từ 1/1.000 tùy theo vị trí). 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. Nhưng vì lượng sóng tràn qua là rất ít nên mái phía trong đê thường được bảo vệ rất đơn giản như chỉ trồng cỏ bản địa, phù hợp cảnh quan với môi trường. Nhìn chung, mặt cắt ngang đê điển hình rất rộng, mái thoải (phổ biến là 1/6 hoặc thoải hơn), có cơ mái ngoài và trong kết hợp làm đường giao thông dân sinh và bảo dưỡng cứu hộ đê.
Ngoài ra, cơ đê phía ngoài còn đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là giảm sóng leo sóng tràn qua đê, góp phần hạ thấp cao trình đỉnh đê thiết kế. Trong nước Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực ổ bão tây bắc Thái Bình Dương với đường bờ biển dài, tỷ lệ giữa đường bờ biển so với diện tích lục địa là rất lớn. Do vậy 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.
Trải qua thời gian dài xây dựng và phát triển nước ta hiện nay có khoảng 2.700km đê biển, đê cửa sông trải dài khắp từ Quảng Ninh đến Kiên Giang. Đê biển của nước ta không liền tuyến mà bị ngăn cách nhiều đoạn bởi 114 cửa sông lớn nhỏ khác nhau. Chính vì thế tổng chiều dài đê cửa sông xấp xỉ bằng đê biển. Trong số 117 huyện ven biển có 105 huyện có đê.
Hầu hết các tuyến đê biển hiện nay có nhiệm vụ bảo vệ sản xuất nông nghiệp. Ở đồng bằng Bắc Bộ và Thanh Hóa vùng có đê biển bảo vệ sản xuất 3 vụ, còn đối với các tỉnh miền Trung, Nam Bộ sản suất 2 vụ, có nơi 3 vụ. Có khoảng 300km đê biển để nuôi trồng thủy sản được phát triển mạnh mẽ những năm gần đây.1: Thống kê chiều dài đê biển, đê cửa sông hiện có ở nước ta STT Vùng biển Chiều dài đê biển, đê cửa sông (Km) 1 Bắc Bộ 719,1 2 Trung Bộ 1.410,86 3 Nam Bộ 624,35 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 1 phần, nhưng chủ yếu vẫn là đê đất, sình lầy trong 6 mùa mưa bão và dễ bị xói mặt. Hàng năm, các sự cố hư hỏng đê biển vẫn diễn biến phức tạp. Cụ thể như sau: a) Bờ biển phía Bắc: Đồng bằng Bắc Bộ có nhiều đoạn bờ xói lở rất nghiêm trọng, như Cát Hải (Hải Phòng), Đông Long, Thụy Xuân, Nam Cửa Lân (Thái Bình), Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Phúc (Nam Định).
Đoạn bờ xói lở điển hình nhất là ở huyện Hải Hậu, với chiều dài gần 20km. Đặc biệt đoạn bờ Hải Chính - Hải Hòa, tốc độ xói lở đạt tới 15-21m/năm. Xỏi lở diễn ra mạnh mẽ nhất vào mùa gió đông bắc, đặc biệt là ở Hải Thịnh, tốc độ có thể đạt tới hơn 40-50m/năm trong một vài năm qua. Xói sạt bờ biển là hiện tượng phổ biến ở ven biển Hải Phòng, kể cả ở bờ các đảo và nhiều đoạn bờ nằm sâu phía trong các sông.
Tổng số chiều dài đường bờ biển Hải Phòng bị xói lở 16,1 km, tốc độ trung bình 5,4 m/năm trên tổng số 125 km đường bờ biển, chiếm tổng số 23,0%. Ở khu vực ven bờ Hải Hậu, cường độ xói lở tăng lên rất rõ rệt trong giai đoạn 1985-1995, gấp 1,5-2 lần giai đoạn 1965-1985. Do dâng cao mực nước biển và xu thế suy tàn của cửa Thái Bình đã và đang làm phát sinh, phát triển đoạn bờ xói lở mới ở cửa Thái Bình. Tuy nhiên, cường độ xói lở yếu vì đường bờ được bảo vệ bởi dải rừng ngập mặn có chiều rộng tương đối lớn.2: Chân đê hư hỏng nặng – đê Hải Phòng 7 Hình 1.3: Sạt cục bộ mái đê biển Thái Bình Hình 1.4: Vỡ đê biển Giao Thủy (Nam Định) b) Bờ biển miền Trung: Xói sạt bờ biển vùng Bắc Trung Bộ từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế: - Khu vực từ Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế là trọng điểm.
- Vùng từ cửa Thuận An đến Tư Hiền (Thừa Thiên Huế) diễn biến sạt lở rất phức tạp, phụ thuộc vào chu kỳ dịch chuyển của các cửa sông lên phía tây hay 8 xuống đông nam với chu kỳ 30-60 năm. Xói sạt bờ biển Nam Trung Bộ từ Đà Nẵng đến Bình Thuận: diễn biến sạt lở phức tạp với xu thế tăng mạnh cả về quy mô lẫn cường độ và tăng dần từ Bắc vào Nam. Tại Quảng Ngãi sạt lở tại Sa Huỳnh sẽ tăng quy mô mở rộng về phía Nam. Thừa Thiên Huế từ cửa Thuận An đến Hòa Duân.
Phú Yên xói sạt lở tăng quy mô tại Phú Hạnh, Phú Sơn, Phú Quý, Phú Hiệp, An Nhơn, thị trấn Tuy Hòa….5: Bờ biển xã Hải Dương, thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế sạt lở hơn 1.000m c) Bờ biển miền Nam Cà Mau là vùng xảy ra thường xuyên và chịu ảnh hưởng nhiề nhất cả nước. Sóng biển xoáy sâu vào thân đê, có nơi thân đê chỉ còn 2-3m, chiều cao đê từ 2,5 đến 3 m, chiều cao của đê từ 2,5m sụt xuống còn 1,8m và đang có nguy cơ vỡ đê, đe dọa đến đời sống cảu hàng chục ngàn hộ dân.6: Đoạn đê biển Cà Mau bị sóng đánh vỡ Tại Bạc Liêu, do nước biển thường xuyên dâng cao nên nhiều khu vực ven biển: Nhà Mát (TP Bạc Liêu), Vĩnh Thịnh (H. Hòa Bình)… bị sạt lở sâu vào đất liền 3- 5m/năm. Mặc dù có lịch sử lâu đời về xây dựng đê biển nhưng phương pháp luận và cơ sở khoa học cho thiết kế đê biển (thể hiện qua các tồn tại và bất cập trong các hướng dẫn thiết kế đê biển trước đây như 14TCN-130-2002) 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.