PHẦN MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang là một vấn đề hết sức nóng bỏng và bức thiết hiện nay bởi những tác động tiêu cực và ngày càng rõ rệt của nó đến đời sống của loài người trên toàn thế giới nói chung và người dân Việt Nam nói riêng. Các hiện tượng thời tiết cực đoan thường xuyên xảy ra với mức độ và cường độ ngày càng cao như hạn hán, lũ lụt, triều cường, xâm nhập mặn…gây ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của người dân. Tại Việt Nam, biến đổi khí hậu và nước biển dâng cũng đã ảnh hưởng rất lớn đến đời sống xã hội.
Bão lụt, hạn hán, xâm nhập mặn, triều cường… xảy ra theo chiều hướng ngày càng tăng về số lượng và cường độ ngày càng mạnh đã gây ra rất nhiều thiệt hại cho người dân. Theo thống kê thì năm 2013, số lượng cơn bão và áp thấp nhiệt đới đã lên đến 18 vượt mức kỷ lục năm 1964 (16 cơn) đặc biệt là cơn bão số 14 (tên quốc tế là Haiyan) được coi là cơn bão mạnh nhất trong lịch sử đổ bộ vào nước ta gây ra rất nhiều thiệt hại cho người dân. Mới đây, ngày 5/12/2013, triều cường tại thành phố Hồ Chí Minh đã đạt mốc lịch sử là 1,68m. Đây là đỉnh triều cao nhất trong hơn 60 năm qua đã làm cho thành phố Hồ chí Minh và khu vực phụ cận bị ngập lụt nặng nề, đời sông người dân bị đảo lộn, nền kinh tế đặc biệt là kinh tế nông nghiệp bị thiệt hại rất lớn…Đây mới chỉ là một trong số rất nhiều ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến đời sống xã hội hiện nay.
(a) Ngập lụt do triều cường (b) Lúa chết do nhiễm mặn 2 (c) Thiếu nguồn nước ngọt (d) Siêu bão Haiyan đổ bộ vào Việt Nam Hình 1. Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam (nguồn Internet) Ảnh hưởng rõ rệt và thường xuyên của biến đổi khí hậu đến đời sống xã hội ở Việt Nam phải kể đến khu vực thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) và khu vực phụ cận. Mặc dù là một thành phố lớn nhưng mỗi khi triều cường dâng cao lại gây nên tình trạng ngập úng gây ảnh hưởng nghiêm trọng và làm đảo lộn đời sống của người dân. Để giải quyết tình trạng ngập úng do triều cường và lũ ở TP.HCM, Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực TP.HCM theo quyết định số 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008.
Tuy nhiên do vấn đề kinh phí và giải phóng mặt bằng nên cho đến thời điểm này, dự án mới chỉ triển khai được giai đoạn lập dự án và chỉ có duy nhất công trình cống kiểm soát triều Nhiêu Lộc – Thị Nghè chuẩn bị được hoàn thành và đã phát huy hiệu quả. Chính vì vậy thành phố Hồ Chí Minh và khu vực phụ cận vẫn còn bị ngập nặng mỗi khi triều cường dâng cao. Để khắc phục những tồn tại của các dự án đang triển khai và giải quyết triệt để vấn đề ngập úng cho thành phố Hồ Chí Minh và vùng phụ cận, ý tưởng xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu đến Gò Công đã được Tổng cục Thủy lợi - Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn đề xuất. Công trình được kỳ vọng ngoài việc giải quyết triệt để ngập úng cho TP.HCM và vùng phụ cận còn là một công trình lợi dụng tổng hợp đa mục tiêu và mang lại hiệu quả rất lớn về kinh tế, môi trường và xã hội.
Vị trí tuyến đê biển đề xuất nhìn từ Google Earth [5] Theo ý tưởng đề xuất, tuyến đê biển từ Gò Công đến gần Vũng Tàu (cách Vũng Tàu 5 km), nối tiếp với tuyến đê nhánh đi vào rừng Cần Giờ. Chiều dài tuyến đê chính dài 28km, một cống kiểm soát triều, thoát lũ rộng từ 1000÷1500m, cao trình ngưỡng -12,0m và tổ hợp Âu thuyền, sau đó kết nối với Vũng Tàu bằng cầu giao thông rộng 22,5m, dưới cầu các loại tàu bè đi lại bình thường vào khu vực vịnh Gành Rái. Tuyến đê phụ dài 13km nối từ đầu cầu phía đê chính đi vào Cần Giờ chiều sâu bình quân gần 4,5m. Khi công trình hoàn thành sẽ tạo được hồ chứa có diện tích mặt nước khoảng 40.000ha, dung tích 2,5 tỷ m3, tạo ra một tuyến đường giao thông quan trọng nối Vũng Tàu và các tỉnh Đông Nam Bộ… Tuy nhiên, đây là một vấn đề quá lớn, cả về tính chất công trình, quy mô công trình và các tác động khác mà khi xây dựng công trình gây ra.
Đó là vấn đề tác động đến môi trường đặc biệt là khu vực rừng Cần Giờ, vấn đề giao thông vận tải thủy vào khu vực cảng biển trọng điểm phía Nam…Do vậy, Chính phủ đã có chủ trương thực hiện ý tưởng một cách thận trọng bằng các bước đi cụ thể. Bước đi đầu tiên là thực hiện đề án “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng 4 tuyến đê biển đa mục tiêu Vùng Tàu - Gò Công”, bao gồm 6 đề tài với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể. Giao thông thủy với hệ thống các cảng biển và cảng sông có một tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển kinh tế, xã hội của khu vực thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và vùng kinh tế trong điểm phía Nam nói chung. Việc xây dựng tuyến đê biển khép kín tại cửa ra của sông Soài Rạp và sông Lòng Tàu sẽ ảnh hưởng đến việc lưu thông hàng hóa của khu vực.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng âu thuyền để đảm bảo giao thông thủy là một vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu khi xây dựng tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công. Trên thế giới, âu thuyền đã được nghiên cứu và xây dựng rất phổ biến, nhiều công trình lớn, kết cấu phức tạp đã được xây dựng như hệ thống âu thuyền trên kênh đào Panama, âu thuyền trên sông Dương Tử, âu thuyền Zandvilied và Bezendrecht - Bỉ, Âu thuyền Falkirk Wheel - Scotland… Các âu thuyền này bên cạnh nhiệm vụ giúp tàu thuyền qua lại dễ dàng thì chúng còn được thiết kế và xây dựng có tính thẩm mỹ cao và trở thành điểm du lịch hấp dẫn, mang lại hiệu quả tổng hợp rất cao. Tại Việt Nam, âu thuyền cũng đã được nghiên cứu, xây dựng từ lâu, tuy nhiên hầu hết các công trình âu thuyền tại Việt Nam đều là những công trình nhỏ, kết cấu và vận hành đơn giản, không được chú trọng bảo dưỡng và sửa chữa nên đến nay chúng đều xuống cấp và hầu hết là không đảm bảo được nhiệm vụ. Trong những năm gần đây, việc xây dựng âu thuyền trong các công trình ngăn sông tại Việt Nam đã được chú trọng hơn.
Mặc dù vậy, các công trình âu thuyền mới được xây dựng trong một vài năm trở lại đây vẫn chưa được ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thiết kế và thi công nên kết cấu âu thuyền vẫn mang tính truyền thống, kích thước âu không lớn, kết cấu đơn giản và tính thẩm mỹ của công trình chưa cao. Các âu thuyền mới xây dựng trong một vài năm gần đây phải kể đến như âu thuyền Tắc Thủ, âu thuyền Thảo Long, âu thuyền Đò Điệm…Mặc dù có nhiều công trình âu thuyền mới được nghiên cứu và xây dựng nhưng hiện nay, trình độ công nghệ xây dựng âu thuyền ở nước ta, đặc biệt là các âu thuyền lớn còn tụt hậu rất xa so với các nước trên thế giới và trong khu vực. 5 Âu thuyền trong dự án đê biển Vũng Tàu – Gò Công là một âu thuyền lớn, làm việc trong điều kiện phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như sóng, bão, thủy triều…nên việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp kết cấu cũng như biện pháp thi công hợp lý là một vấn đề hết sức phức tạp và cần thiết để đảm bảo mục tiêu cũng như nhiệm vụ của dự án nói chung và của công trình âu thuyền nói riêng. Đề tài luận văn: “Nghiên cứu kết cấu âu thuyền trong công trình đê biển Vũng Tàu – Gò Công” trên cơ sở nghiên cứu kế thừa các công nghệ xây dựng đã và đang phát triển trên thế giới cũng như trong nước để đề xuất giải pháp về kết cấu âu thuyền hợp lý.
Mục đích của đề tài Nghiên cứu, phân tích lựa chọn phương án và tính toán kết cấu cho hạng mục âu thuyền công trình đê biển Vũng Tàu – Gò Công. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận: Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu về âu thuyền trên thế giới cũng như trong nước đã có, kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, nghiên cứu hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta. - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu. + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng.
+ Phương pháp chuyên gia. + Phương pháp phân tích, tổng hợp. Kết quả đạt được của luận văn Tổng quan về các loại hình kết cấu công trình âu thuyền; 6 Phân tích một số giải pháp kết cấu công trình âu thuyền và đề xuất lựa chọn phương án âu thuyền ứng dụng để xây dựng trên tuyến Vũng Tàu – Gò Công. Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu cho phương án chọn.
Tính toán kết cấu cho hạng mục âu thuyền của phương án lựa chọn. Nghiên cứu đề xuất biện pháp thi công công trình. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu chung vùng nghiên cứu [2],[5],[6] Vùng hạ du lưu vực sông Đồng Nai nằm ở vùng cửa sông của nhiều con sông lớn thuộc hệ thống sông Đồng Nai, nên chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của những biến động dòng chảy trên sông, thủy triều từ biển Đông, trong đó tác động từ thủy triều mang tính thống trị.
Địa hình của vùng hạ du này thấp trũng, hướng ra biển với trên 60% đất đai có cao trình thấp dưới +2m. Ở phía thượng lưu nhiều hồ chứa lớn đã và đang được xây dựng, lũ được giữ lại, lưu lượng bình quân mùa lũ giảm, nên dòng chảy trong sông yếu dần.