CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE CÁC GIẢI PHAP CONG TRÌNH BẢO VE BO BIEN 1.1 Tình hình nghiên cứu giải pháp công trình bao vệ bờ Công trình bảo vệ bờ được sử dụng rộng rãi trên thế giới nhằm hạn chế tác hại do sóng gây ra. Bat đầu với sự phát triển của giao thông hang hải, công trình cảng biển, hoạt động khai thác vùng ven bờ. Tùy thuộc vào các điều kiện tự nhiên và trình độ phát triển mà việc nghiên cứu, ứng dụng công trình bảo vệ bờ của mỗi quốc gia ở mức độ khác nhau. Ở các nước châu Âu phát triển như Hà Lan, Ý, Mỹ, Dan Mạch.
công trình bảo vệ bờ đã được xây dựng với kỹ thuật cao, kiên cố nhằm chồng lại sóng biên với năng lượng rat lớn (đặc biệt ở Hà Lan, một quốc gia với khoảng 20% diện tích nam dưới mực nước biến trung bình). Ở Việt Nam, do nhiễu nguyên nhân như chiến tranh và yêu cầu kinh tế xã hội chưa đặt ra cấp bách nên van dé nghiên cứu công trình biển nói chung, công trình bảo vệ bờ nói riêng chỉ có thé kế từ cuối những năm 1990. Thời gian này được đánh dau băng chương trình nghiên cứu về biển cấp nhà nước, trong đó có công trình biển (chủ yếu đê biển) do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam chủ trì với sự tham gia của nhiều cơ quan khác nhau. Trước năm 1990, một số hoạt động liên quan đến nghiên cứu đã thực hiện như khảo sát địa hình đáy vùng bờ và các yếu t6 hải văn như sóng, thủy triều, dòng chảy, nước dâng do bão, xói lở ở một số vị trí đặc biệt.
đã được Tổng cục Khí tương thủy văn, Bộ Giao thông vận tải, Bộ Thủy lợi, Tổng cục Hậu cần, Viện Hải dương học và một số Viện nghiên cứu khác thực hiện. Hiện nay, những cơ quan ở nước ta có liên quan đến công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển gồm: Khoa Kỹ thuật biển — Trường Dai học thủy lợi, Viện Kỹ thuật biển — Viện Khoa học thủy lợi miền Nam, Cục Phòng chống lụt bão và Quản lý đê điều, Cục Hậu cần quân đội, Viện Xây dựng công trình biên — Trường Đại học xây dựng, Viện Thiết kế đường thủy,. Các kết quả nghiên cứu về công trình bảo vệ bờ biên từng bước tiép cận trình độ thê giới nhưng van còn hạn chê, mặc dù những -5- năm gan đây một số công trình lớn đã va đang xây dựng ở bờ biển như cảng Vũng Ang, Chân Mây, đê chắn sóng Dung Quat.2 Phân loại các giải pháp bao vệ bờ Giải pháp bảo vệ bờ có thé phân thành 2 loại: giải pháp công trình và giải pháp phi công trình. Giải pháp công trình là dùng công trình để ngăn chan bờ biển lùi vào phía đất liền, chống ngập lụt, xói lở bờ.
Giải pháp phi công trình là các giải pháp không dùng công trình, là loại giải pháp động. hay giải pháp mềm (như trồng cây nuôi bãi, thô hóa bãi, .) nhăm điều chỉnh luéng bùn cát dé 6n định đường bờ theo ý muốn. Ngoài ra, các hoạt động quản lý vùng bờ (xây dựng tiêu chuẩn, quy phạm, các chính sách .) cũng được coi là giải pháp phi công trình. Giải pháp công trình có thể chia thành 2 dạng: dạng công trình chủ động và dạng công trình bị động.
Dạng công trình chủ động là công trình tác động trực tiếp vào tác nhân gây xói lở (sóng, dòng chảy.) như hệ thống giàn phao hướng dòng, kè mỏ hàn, công trình phá sóng xa bờ. Dạng công trình bị động là công trình tác động vào bờ như công trình kè bảo vệ bờ, gia cô kết câu đất bờ. Tùy vào điều kiện cụ thể từng khu vực mà có thể áp dụng giải pháp công trình chủ động hay bị động hoặc kết hợp cả 2 giải pháp trên nhằm đạt được mục tiêu, nhiệm vụ đề ra và đảm bảo tối ưu về kỹ thuật và kinh tế. Đề lựa chọn giải pháp và xây dựng công trình bảo vệ bờ thích hợp cần phải xác định được nguyên nhân gây xói lở.
Nguyên nhân gây xói lở có thể phân thành 2 loại cơ bản là lực tự nhiên tác động dọc theo bờ biên và tác động của con người. Các tác động tự nhiên ảnh hường đến đường bờ: Gio (tạo sóng); Sóng và thành phân năng lượng của nó dọc theo bờ; Mực nước bao gôm thủy triêu, nước dang; Sự dao động lưu lượng va bùn cat; Chuyên động của nước ngâm; Sự tác động của con người làm biên đôi tiên trình đường bờ theo các cách: - Ngăn cản quá trình vận chuyên bùn cát, dòng chảy dọc theo bờ biển; -6- - Làm lệch cau trúc dòng chảy ven bo; - Mất đất cát bố sung cho bờ biên vì đập ngăn hay khai thác vật liệu; - Biên đôi chê độ sóng qua phản xạ và khúc xạ vùng xung quanh khu vực công trình.1: Tóm tat các giải pháp bảo vệ bờ biến (Pham Văn Quốc và nnk, 2006) Thứ tự Biện pháp Chức năng Sơ đồ minh họa Đề biên - Ngăn không cho nước biển (Seadykes) xâm nhập khu vực bảo vệ. I - Fôn tạo các dao chim. - Lan biển mở mang đất moi.
Gia cố bờ kè biển - Chống sự phá hoại của các 2 (Revetments) yếu tô biển lam sat lở bờ oT dat. - Tao canh quan. Hệ thống mé han | - Chống sự xâm thực bãi ngăn cát biển do mat cân bang tải cát Hướng vận eaén bùn cat 3 (Groins) cua dong chay. - Gay bồi tôn tạo bãi.
- Chống bôi lap cửa sông. Hệ thống đê chăn | - Giảm sóng từ xa, không dé hướng sông 4 sóng(song song với | sóng lớn trực tiếp tác động. —¬ — bo) - Gay bồi vùng gan bờ. (Breakwaters) Rừng cây ngập - Giảm sóng trước lúc đến 5 mặn bờ.
Bồi đắp nhân tạo | - Dùng các phương tiện để (Artificial mang bun cat từ nơi khác 6 deposition) đến bồi đắp cho vùng cần tôn tạo (vùng bãi tắm, khu vực xây dựng. -7- Trồng cây trên cồn | - Chăn gió, ngăn chặn cát cát dọc bờ bay.3 Phân tích, đánh giá các giải pháp bảo vệ bờ biển 1.1 Giai phúp mo han (Groins) Mỏ han thường xây dựng vuông góc với đường bờ để ngăn chặn việc van chuyển bùn cát dọc theo bờ, từ mép bờ ra vùng bờ nơi phan lớn vận chuyển dọc bùn cát xảy ra, nhờ vậy giảm được gradient vận chuyển bùn cát. Chức năng của mỏ han là che chăn cho bờ khi sóng xiên truyền tới, giảm lực xung kích của sóng tác dụng vào bờ, hướng dòng chảy ven bờ đi lệch ra xa vùng xói lở. Nếu mỏ hàn xây dựng hợp lý có thé dẫn đến giảm gradient đến zero và hiện tượng xói lở bờ có thé ngừng.
# ny _k ui H1 2/24 ues Hình 1.3: Cấu tạo mỏ hàn tông kho xăng dầu Nhà Bè Vật liệu xây dựng kè mỏ hàn rất đa dạng: đá hộc, khối bê tông dị hình (Tetrapod, Accropod, .), clr bê tông đúc san, ctr thép, cir bản nhựa, gỗ. Mo hàn da a. Uu diém: - Nguon cung cấp đá hộc một số nơi kha dồi dao và phong phú, tận dụng vat liệu đá sẵn có ở các địa phương. - C6 độ bên cao, chịu được môi trường nước biển mặn và các tác động mạnh của sóng, gió, nhiệt độ.
- Kết cau tong thé của mỏ han bang da hoc, đá tang lớn, ro đá thuộc loại mềm, linh hoạt, cho phép chuyển dịch phù hợp với bién dạng nền mà ít gây ra hư hỏng va phá hoại kết cầu mỏ hản. - Dễ sửa chữa, tôn cao, mở rộng. Nhược điểm: - Với kết câu đá rời, khi cá thé các viên đá bị chuyển dich ra khỏi mỏ hàn sẽ ảnh hưởng đến 6n định của các viên đá lân cận. Sự phá hoại của mỏ hàn có thể bắt đầu từ sự mat 6n định của các viên đá cá thể.
- Khó khăn về khai thác, vận chuyên và phương tiện thi công khi dùng đá tảng kích thước lớn nên việc sử dụng đá tảng bị hạn chế. - Đối với kết câu ro đá, độ bền và ôn định của khối đá trong rọ cũng như của cả khôi đá của thân mỏ hàn phụ thuộc vào độ bên của lưới thép bọc của các rọ đá -9- (nếu dùng các loại day thép các bon tráng nhựa, hoặc mạ kẽm thi kha năng chong han rỉ trong môi trường nước biển mặn cũng chỉ có thời hạn nhất định; còn nếu dùng dây thép không rỉ chịu được nước biến mặn thì giá thành xây dựng sẽ rất đắt). Mỏ hàn bê tông, bê tông cốt thép a. Ưu điểm: Cho phép đúc tại chỗ các tam và khối có kích thước lớn đủ mức đảm bảo 6n định dưới tác động lớn của sóng và dòng chảy b.
Nhược điểm: - Khi làm mỏ hàn biển bang bê tông, cần sử dụng các loại xi măng bền sun phát, hoặc phụ gia chống xâm thực bởi nước biển mặn, đảm bảo tuổi thọ của bê tong, có gia thành cao hơn xi măng thường. - Kết cầu mỏ han bê tông cốt thép, kiểu bản chắn, không cho nước chảy xuyên qua thuộc loại mỏ hàn kết cau cứng, được dùng khi vùng xây dựng có sóng rất lớn và dòng chảy ven bờ lưu tốc lớn, nguồn vật liệu đá hộc, đá tảng khan hiểm, có yeu cau cao vé my thuat cho canh quan va du lich.2 Giai phap dé giam song (Breakwaters) Dé giảm sóng thuộc công trình bảo vệ bờ và ôn định bãi do ảnh hưởng của dòng chảy gây chuyển động bùn cát theo phương vuông góc với bờ. Dé giảm sóng được làm song song với bờ, được chia làm hai đoạn: đê cao và đê thấp. Đê cao có tác dụng làm giảm năng lượng sóng tác dụng vào bờ, dé cao có cao trình cao hon mực nước tính toán.
Dé thấp có tác dụng như một vật chan ngăn dòng bùn cát từ trong bờ chảy ra phía ngoài biển. Cả hai đều được xây dựng trong khoảng từ đường bờ tới vị trí sóng đồ. Dé chắn sóng có tác dụng bảo vệ bờ và tạo bãi bồi. Vật liệu xây dựng đê giảm sóng cũng rất đa dạng: đá hộc, khối bê tông dị hình, cừ bê tông đúc săn, geotubes,.
inh 1 4 Tong thé dé chan song Dung Quat ia H inh 1.5 A d ê bien Ca Mau Hinh 1 6 K èng âm giảm sóng tao b ai ` n4 Lá - 11- Bang 1.2: Uu nhược diém cua môi loại két cau dé chan sóng, giảm sóng. Phân loại Ưu điểm Nhược điểm - Phù hợp với đáy lôi lõm. - Yêu cầu nguyên vật liệu Dé - Phù hop với địa chất yếu. tập trung khi xây dựng giảm - Xói chân không nhiều.
lớn trong thời gian ngăn. sóng có - Hư hỏng mang tính chất tích lũy. | - Chi phí sửa chữa lớn.