Tổng quan nghiên cứu

Bờ biển Việt Nam có chiều dài hơn 3.200 km, tập trung nhiều khu công nghiệp và khu du lịch trọng điểm như Khu kinh tế Nghi Sơn, Vũng Áng, Dung Quất, Vịnh Hạ Long, Nha Trang. Theo chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020, mục tiêu là phát triển kinh tế biển bền vững, bảo đảm chủ quyền quốc gia và góp phần công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã gây ra hiện tượng xói lở bờ biển nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống người dân và phát triển kinh tế xã hội.

Khu vực bờ biển xóm Rớ, tỉnh Phú Yên, là một trong những vùng chịu tác động mạnh của xói lở, với khoảng cách bờ biển bị thu hẹp từ 200 m xuống còn hơn 30 m trong vòng 5-7 năm qua. Mặc dù đã có các công trình bảo vệ bờ, nhưng do triều cường cao và diễn biến phức tạp, hệ thống kè hiện tại vẫn bị xâm thực nghiêm trọng. Nghiên cứu nhằm lựa chọn hình thức công trình và giải pháp thi công phù hợp để bảo vệ bờ biển xóm Rớ, đảm bảo an toàn cho người dân và phát triển bền vững khu vực.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là xác định các lực tác động lên công trình bảo vệ bờ, lựa chọn hình thức công trình phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và đặc điểm thủy hải văn khu vực, đồng thời đề xuất giải pháp thi công hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bờ biển xóm Rớ, tỉnh Phú Yên, trong giai đoạn lập dự án và thi công công trình bảo vệ bờ.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật, nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ biển miền Trung, góp phần giảm thiểu thiệt hại do xói lở, bảo vệ tài sản và sinh kế của người dân ven biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ biển, bao gồm:

  • Lý thuyết sóng biển và tác động lên công trình: Phân loại sóng biển theo đặc điểm hình thành, tính chất chuyển động, độ sâu nước và thời điểm tác dụng. Sóng gió và sóng bão được xem là tác nhân chính ảnh hưởng đến công trình bảo vệ bờ. Các yếu tố như chiều cao sóng, chu kỳ sóng, áp lực sóng được tính toán chi tiết để thiết kế công trình.

  • Mô hình công trình bảo vệ bờ biển: Bao gồm đê biển dạng tường đứng, mái nghiêng, hỗn hợp; kè bảo vệ mái đê; hệ thống đập mỏ hàn; đê chắn sóng ngầm. Mỗi loại công trình có ưu nhược điểm và điều kiện áp dụng riêng, phù hợp với đặc điểm địa chất, thủy văn và kinh tế xã hội khu vực.

  • Khái niệm và tiêu chuẩn thiết kế công trình bảo vệ bờ: Xác định mực nước triều thiết kế, tần suất mực nước cao nhất, áp lực sóng, chiều cao sóng leo, hệ số ma sát, hệ số nhám mái đê, các hệ số kinh nghiệm và an toàn theo tiêu chuẩn ngành 22TCN-130-2002 và các hướng dẫn thiết kế mới.

Các khái niệm chính bao gồm: chiều cao sóng (H), chiều dài sóng (L), áp lực sóng (P), mực nước triều thiết kế, hệ số mái đốc (m), hệ số ma sát (Ky), tần suất xuất hiện mực nước cao (P%), và các loại sóng (sóng gió, sóng bão, sóng lừng).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp sau:

  • Thu thập và phân tích số liệu thực tế: Sử dụng hơn 700 số liệu mực nước triều hàng năm, số liệu quan trắc tốc độ gió, chiều cao sóng, tần suất bão tại khu vực xóm Rớ và vùng biển miền Trung.

  • Khảo sát, đo đạc và quan sát hiện trường: Đánh giá hiện trạng xói lở, điều kiện địa chất, thủy hải văn và điều kiện dân sinh kinh tế xã hội tại khu vực nghiên cứu.

  • Phân tích tổ hợp và so sánh lựa chọn tối ưu: So sánh các phương án công trình bảo vệ bờ về hiệu quả kỹ thuật, kinh tế và khả năng thi công.

  • Phân tích chuyên gia: Thu thập ý kiến từ các nhà khoa học, kỹ sư và quản lý có kinh nghiệm trong lĩnh vực kỹ thuật biển và công trình bảo vệ bờ.

  • Phương pháp tính toán và mô phỏng: Áp dụng các công thức tính toán mực nước triều, áp lực sóng, chiều cao sóng leo, áp lực sóng lên mái đê và các kết cấu công trình theo tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế hiện đại.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn lập dự án và thiết kế công trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ, với các bước khảo sát hiện trường, thu thập số liệu, phân tích và đề xuất giải pháp thi công trong khoảng thời gian từ năm 2014 đến 2015.

Cỡ mẫu số liệu mực nước triều và sóng biển là hơn 700 số liệu quan trắc hàng năm, được chọn lọc theo phương pháp thống kê cực trị để đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy cao. Phương pháp chọn mẫu dựa trên khảo sát hiện trường và số liệu quan trắc tại các điểm đo tiêu biểu trong khu vực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm sóng biển và thủy triều khu vực xóm Rớ: Sóng biển miền Trung có tính chất phức tạp với sự thay đổi theo mùa gió Đông Bắc và Tây Nam. Chiều cao sóng trung bình dao động từ 1,5 đến 3,5 m, sóng bão có thể lên đến 6-7 m. Mực nước triều cao nhất năm có tần suất xuất hiện 2-5%, dao động khoảng 1,2-1,5 m, ảnh hưởng lớn đến áp lực lên công trình bảo vệ bờ.

  2. Hiện trạng xói lở bờ biển xóm Rớ: Trong vòng 5-7 năm qua, bờ biển bị xói lở nghiêm trọng, khoảng cách từ khu dân cư đến mép biển giảm từ 200 m xuống còn hơn 30 m. Hệ thống kè hiện có bị xâm thực do triều cường cao và sóng bão mạnh, gây nguy hiểm cho người dân và tài sản.

  3. Lựa chọn hình thức công trình bảo vệ bờ phù hợp: Qua phân tích điều kiện địa chất, thủy hải văn và kinh tế xã hội, công trình đê biển dạng mái nghiêng kết hợp kè bảo vệ mái và hệ thống đập mỏ hàn được đề xuất. Công trình này tận dụng vật liệu địa phương, có khả năng tiêu hao năng lượng sóng tốt, ổn định cao và phù hợp với địa hình phức tạp của khu vực.

  4. Giải pháp thi công và quản lý chất lượng: Đề xuất thi công kè mái nghiêng bằng bê tông đổ tại chỗ kết hợp lát đá khan, thi công đập mỏ hàn bằng bê tông đúc sẵn, tiến độ thi công dự kiến trong vòng 12-18 tháng. Quản lý chất lượng nghiêm ngặt, kiểm tra áp lực sóng, độ ổn định công trình và vật liệu sử dụng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc lựa chọn công trình đê mái nghiêng kết hợp kè bảo vệ mái và đập mỏ hàn là phù hợp với điều kiện sóng biển phức tạp và địa chất yếu tại xóm Rớ. So với các công trình dạng tường đứng, mái nghiêng có ưu điểm phân tán năng lượng sóng tốt hơn, giảm áp lực lên công trình, đồng thời tận dụng được vật liệu địa phương giúp giảm chi phí.

Các số liệu áp lực sóng tính toán và mực nước triều thiết kế được so sánh với các nghiên cứu tương tự ở miền Trung và quốc tế, cho thấy phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế hiện đại. Việc áp dụng các hệ số an toàn và tính toán tần suất mực nước cao nhất đảm bảo công trình có độ bền và khả năng chịu sóng bão trong vòng 50 năm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố chiều cao sóng theo mùa, bảng thống kê tần suất mực nước triều cao nhất, và sơ đồ mặt cắt ngang công trình đề xuất. Các biểu đồ áp lực sóng trên mái đê và đập mỏ hàn minh họa rõ ràng các điểm chịu lực lớn nhất, hỗ trợ cho việc thiết kế chi tiết và thi công.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng công trình đê biển dạng mái nghiêng kết hợp kè bảo vệ mái: Tận dụng vật liệu địa phương như đá hộc và bê tông đổ tại chỗ để giảm chi phí, tăng độ ổn định công trình. Thời gian thực hiện dự kiến 12 tháng, do Ban quản lý dự án thủy lợi và phòng chống thiên tai tỉnh Phú Yên chủ trì.

  2. Thi công hệ thống đập mỏ hàn bằng bê tông đúc sẵn: Giảm vận tốc dòng chảy, hạn chế xói lở hạ lưu công trình, tăng hiệu quả bảo vệ bờ. Thời gian thi công 6-9 tháng, phối hợp với các đơn vị thi công chuyên ngành kỹ thuật biển.

  3. Tăng cường quản lý chất lượng và giám sát thi công: Áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt, kiểm tra áp lực sóng, độ ổn định công trình và chất lượng vật liệu. Thiết lập hệ thống giám sát liên tục trong suốt quá trình thi công và vận hành.

  4. Phối hợp với các giải pháp mềm như trồng rừng ngập mặn và nuôi dưỡng bãi biển: Giảm tác động của sóng, tăng cường bồi tụ bờ biển, nâng cao hiệu quả bảo vệ lâu dài. Thời gian triển khai song song với thi công công trình cứng, do các cơ quan quản lý môi trường và địa phương thực hiện.

  5. Nâng cao nhận thức và đào tạo kỹ thuật cho cán bộ quản lý và người dân: Tổ chức các khóa đào tạo về bảo vệ bờ biển, phòng chống thiên tai, sử dụng công trình hiệu quả. Thời gian liên tục, do các trường đại học và tổ chức chuyên môn phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý dự án thủy lợi và phòng chống thiên tai: Nhận diện các giải pháp kỹ thuật phù hợp, lập kế hoạch thi công và quản lý công trình bảo vệ bờ biển hiệu quả.

  2. Kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật biển: Áp dụng các phương pháp tính toán, thiết kế công trình bảo vệ bờ theo tiêu chuẩn hiện đại, nâng cao chất lượng và độ bền công trình.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật công trình biển: Tham khảo cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực tiễn trong lĩnh vực bảo vệ bờ biển miền Trung Việt Nam.

  4. Cơ quan quản lý môi trường và phát triển bền vững: Hiểu rõ tác động của công trình bảo vệ bờ đến môi trường, phối hợp các giải pháp mềm và cứng nhằm bảo vệ hệ sinh thái ven biển.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn công trình đê mái nghiêng thay vì đê tường đứng?
    Đê mái nghiêng có khả năng phân tán năng lượng sóng tốt hơn, giảm áp lực lên công trình, tận dụng vật liệu địa phương và phù hợp với địa hình phức tạp, giúp tăng độ ổn định và giảm chi phí thi công.

  2. Làm thế nào để xác định mực nước triều thiết kế cho công trình?
    Mực nước triều thiết kế được xác định dựa trên số liệu quan trắc mực nước triều cao nhất hàng năm, áp dụng phương pháp thống kê phân bố cực trị với tần suất xuất hiện phù hợp với cấp công trình, thường là 2-5%.

  3. Giải pháp đập mỏ hàn có tác dụng gì trong bảo vệ bờ biển?
    Đập mỏ hàn làm giảm vận tốc dòng chảy và vận chuyển bùn cát dọc bờ, hạn chế xói lở hạ lưu công trình, bảo vệ bờ biển hiệu quả và giảm áp lực sóng tác động trực tiếp lên công trình.

  4. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến áp lực sóng lên công trình bảo vệ bờ?
    Áp lực sóng phụ thuộc vào chiều cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng, độ dốc mái đê, mực nước triều, và đặc điểm vật liệu gia cố mái đê. Tính toán áp lực sóng dựa trên các công thức và biểu đồ tiêu chuẩn.

  5. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng thi công công trình bảo vệ bờ?
    Cần áp dụng quản lý chất lượng nghiêm ngặt, kiểm tra vật liệu, giám sát áp lực sóng và độ ổn định công trình trong quá trình thi công, đồng thời đào tạo kỹ thuật cho đội ngũ thi công và cán bộ quản lý.

Kết luận

  • Công trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ, tỉnh Phú Yên, là giải pháp cấp thiết nhằm giảm thiểu xói lở, bảo vệ đời sống và tài sản người dân ven biển.
  • Lựa chọn công trình đê mái nghiêng kết hợp kè bảo vệ mái và đập mỏ hàn phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực.
  • Phương pháp tính toán mực nước triều, áp lực sóng và các tham số thủy hải văn được áp dụng chính xác, đảm bảo an toàn và độ bền công trình trong vòng 50 năm.
  • Giải pháp thi công và quản lý chất lượng được đề xuất chi tiết, đảm bảo tiến độ và hiệu quả công trình.
  • Khuyến nghị phối hợp các giải pháp mềm như trồng rừng ngập mặn và nuôi dưỡng bãi biển để nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ biển bền vững.

Tiếp theo, cần triển khai thực hiện dự án thi công công trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ theo đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu, giám sát và đánh giá hiệu quả công trình trong thực tế. Các cơ quan quản lý và chuyên gia kỹ thuật được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu vào các dự án bảo vệ bờ biển khác trên toàn quốc nhằm phát triển kinh tế biển bền vững.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ bờ biển và phát triển bền vững khu vực ven biển!