Luận văn thạc sĩ: Giải pháp bảo vệ bờ biển phường Phú Đông, TP Tuy Hòa, Phú Yên

Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển tại phường Phú Đông, Tuy Hòa. Phân tích chi tiết các chiến lược ứng phó xói mòn bờ biển và bảo vệ môi trường biển.

• Tác giả: Phạm Chí Toàn
• 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

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu bảo vệ bờ biển phường Phú Đông

Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên thuộc chuyên ngành xây dựng công trình thủy. Đây là luận văn thạc sĩ được thực hiện năm 2016, tập trung vào vấn đề cấp bách về xói lở bờ biển. Phú Yên nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với đường bờ biển dài 189 km. Lượng mưa năm trung bình dao động từ 1500 đến 3000 mm. Nhiệt độ trung bình khoảng 26 độ C. Độ ẩm tương đối luôn lớn hơn 80%. Khu vực phường Phú Đông chịu tác động mạnh từ thiên tai. Nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp bảo vệ hiệu quả. Kết quả đóng góp vào khoa học công trình thủy lợi. Đồng thời hỗ trợ phát triển kinh tế địa phương.

1.1. Địa lý tự nhiên tỉnh Phú Yên

Phú Yên có diện tích tự nhiên 506 nghìn hecta. Đất nông nghiệp chiếm 75,4% tổng diện tích. Tỉnh gồm 9 đơn vị hành chính với thành phố Tuy Hòa là trung tâm. Ba con sông lớn chảy qua địa bàn gồm sông Ba, sông Kỳ Lộ và sông Bánh Lái. Sông Ba có lưu vực 13.900 km2 với lượng nước đổ ra biển hàng năm khoảng 9,7 tỷ m3. Dân số tỉnh đạt gần 872.000 người theo thống kê năm 2011. Mật độ dân số đạt 172 người trên km2.

1.2. Thực trạng bờ biển phường Phú Đông

Phường Phú Đông thuộc thành phố Tuy Hòa nằm dọc bờ biển. Khu vực này chịu ảnh hưởng trực tiếp từ sóng biển và gió mùa. Xói lở bờ biển diễn ra phức tạp qua các năm. Nước biển dâng kết hợp bão lớn gây thiệt hại nặng nề. Cơ sở hạ tầng ven biển bị hư hỏng thường xuyên. Đời sống ngư dân và cư dân bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Công tác bảo vệ bờ biển hiện tại chưa đáp ứng yêu cầu. Nghiên cứu đề xuất giải pháp mới là cần thiết.

II. Phân tích thực trạng và thách thức bảo vệ bờ biển

Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3.500 km. Khoảng 600 km đê biển được bảo vệ mái bằng nhiều hình thức kết cấu khác nhau. Các phương pháp truyền thống bao gồm kè lát mái bằng đá lát khan, đá xây, bê tông đổ tại chỗ và bê tông đúc sẵn lắp ghép. Kè đá lát khan sử dụng đá hộc kích thước 0,25 đến 0,3 mét. Phương pháp này được áp dụng ở hầu hết các tỉnh ven biển. Kè bê tông đổ tại chỗ có hai loại chính. Loại không lỗ thoát nước che kín mái nhưng chịu áp lực đẩy nổi lớn. Loại có lỗ thoát nước giảm áp lực nhưng dễ mất đất nền. Thách thức lớn nhất là tìm giải pháp phù hợp với điều kiện địa phương. Chi phí đầu tư và hiệu quả bảo vệ cần được cân nhắc kỹ lưỡng.

2.1. Các loại hình kè bảo vệ bờ biển hiện tại

Kè lát mái bằng đá lát khan là hình thức phổ biến nhất hiện nay. Vật liệu sử dụng là đá hộc có kích thước tiêu chuẩn. Kè lát mái bằng đá xây và đá chít mạch được áp dụng rộng rãi. Kè bê tông đúc sẵn lắp ghép có nhiều biến thể. Bao gồm lắp ghép bình thường và lắp ghép có liên kết một chiều, hai chiều, ba chiều. Cấu kiện Tetrapod, tribar, dolos và akmon đã được nghiên cứu ở nhiều nước tiên tiến. Bulgaria sử dụng đê biển với mặt cắt ngang đặc biệt. Bảo vệ bằng hai hoặc ba lớp đá vỡ và tetrapod.

2.2. Hạn chế của phương pháp truyền thống

Kè bê tông không có lỗ thoát nước chịu áp lực đẩy nổi lớn. Nước không thoát ra được từ mái đê gây mất ổn định công trình. Kè có lỗ thoát nước lại dễ mất đất nền bên dưới. Dòng chảy xuyên qua lỗ thoát gây xói lở nền đất. Chi phí xây dựng kè bê tông cao hơn kè đá tự nhiên. Thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng đến tiến độ. Bảo trì sửa chữa phức tạp và tốn kém. Phương pháp truyền thống chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu bảo vệ dài hạn.

III. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực phường Phú Đông

Giải pháp bảo vệ bờ biển cần phù hợp với điều kiện tự nhiên Phú Đông. Phương án kết hợp nhiều loại hình kè được khuyến nghị sử dụng. Ưu tiên sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn có liên kết đa chiều. Tetrapod và dolos là lựa chọn hiệu quả cho vùng sóng lớn. Giải pháp kè ngầm giúp giảm năng lượng sóng trước khi tác động bờ. Hệ thống trồng rừng ngập mặn kết hợp kè cứng tăng cường bảo vệ. Thiết kế phải tính toán cho từng vị trí cụ thể trên bờ biển. Giải pháp cần đảm bảo thoát nước mái đê hiệu quả. Giảm thiểu áp lực đẩy nổi lên kết cấu. Giải pháp đề xuất phải khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật. Phù hợp với khả năng đầu tư của địa phương. Đảm bảo bền vững trước biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

3.1. Giải pháp kỹ thuật kè bảo vệ

Kè mái nghiêng bằng bê tông cốt thép đúc sẵn là giải pháp chính. Cấu kiện lắp ghép có liên kết ba chiều tăng độ ổn định. Bố trí lỗ thoát nước hợp lý giảm áp lực đẩy nổi. Kích thước lỗ thoát nước được tính toán kỹ lưỡng. Đảm bảo không gây xói lở nền đất bên dưới. Kết hợp lớp đá lót chân kè chống xói chân. Cấu kiện Tetrapod bố trí ở vùng triều thấp hấp thụ sóng. Hệ thống mỏ hàn dẫn hướng dòng chảy phù hợp. Giải pháp phù hợp với đặc điểm bờ biển phường Phú Đông.

3.2. Giải pháp phi công trình kết hợp

Trồng rừng ngập mặn tạo vành đai xanh bảo vệ bờ. Các loài cây phù hợp với điều kiện Phú Yên được lựa chọn. Hệ thống rừng chắn sóng giảm năng lượng sóng tác động. Nạo vét luồng lạch đảm bảo thoát lũ hiệu quả. Quy hoạch xây dựng hành lang bảo vệ bờ biển hợp lý. Cấm khai thác cát trái phép gây sạt lở bờ. Giám sát thường xuyên diễn biến bờ biển bằng công nghệ. Cảnh báo sớm thiên tai cho cộng đồng dân cư ven biển. Nâng cao nhận thức người dân về bảo vệ bờ biển.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn bảo vệ bờ biển

Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển phường Phú Đông hoàn thành mục tiêu đặt ra. Giải pháp kỹ thuật kết hợp phi công trình mang lại hiệu quả cao. Kết cấu kè bê tông lắp ghép liên kết ba chiều phù hợp điều kiện địa phương. Giải pháp đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. Thời gian thi công ngắn hơn so với phương pháp truyền thống. Chi phí đầu tư hợp lý cho ngân sách địa phương. Công trình có tuổi thọ cao và dễ bảo trì. Kết quả nghiên cứu áp dụng được cho các khu vực tương tự tại Phú Yên. Đóng góp vào khoa học công trình thủy lợi Việt Nam. Hỗ trợ chính quyền địa phương trong quy hoạch bảo vệ bờ biển. Góp phần phát triển bền vững kinh tế biển. Bảo vệ tài sản và tính mạng người dân ven biển.

4.1. Ý nghĩa khoa học của nghiên cứu

Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc bảo vệ bờ biển. Phương pháp tính toán kè mái nghiêng được hệ thống hóa. Tiêu chuẩn thiết kế phù hợp với điều kiện Việt Nam được đề xuất. Kết quả nghiên cứu bổ sung tài liệu tham khảo cho chuyên ngành thủy lợi. Sinh viên và kỹ sư có thêm nguồn tài liệu chất lượng. Nghiên cứu mở hướng cho các đề tài tiếp theo. Áp dụng công nghệ mới trong xây dựng công trình biển. Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật toàn diện. Nghiên cứu được thực hiện nghiêm túc và khoa học.

4.2. Khả năng ứng dụng và nhân rộng

Giải pháp đề xuất áp dụng trực tiếp cho phường Phú Đông. Có thể nhân rộng cho các khu vực ven biển khác tại Phú Yên. Các tỉnh miền Trung có điều kiện tương tự có thể tham khảo. Giải pháp phù hợp với nguồn lực địa phương. Đào tạo cán bộ kỹ thuật triển khai thi công đơn giản. Vật liệu sẵn có trên thị trường dễ tiếp cận. Thời gian thi công nhanh giảm ảnh hưởng đến đời sống. Giải pháp thân thiện với môi trường tự nhiên. Đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững. Hỗ trợ chiến lược chống biến đổi khí hậu quốc gia.

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.