BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ======= ======= NGUYỄN QUỐC BI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐÊ RỖNG GIẢM SÓNG, GÂY BỒI KẾT HỢP TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN BẢO VỆ BỜ BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI -o0o - NGUYỄN QUỐC BI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐÊ RỖNG GIẢM SÓNG, GÂY BỒI KẾT HỢP TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN BẢO VỆ BỜ BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ: 8580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM VĂN SONG Thành phố Hồ Chí Minh, 2019 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Nguyễn Quốc Bi i LỜI CÁM ƠN Trong suốt trình học tập thực đề tài tơi gia đình, bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ mặt Bên cạnh đó, nhà trường tạo điều kiện q thầy tận tình dạy bảo hướng dẫn Tôi xin chân thành cám ơn đến : - Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi - Tất quý Thầy Cô Trường Đại học Thủy lợi - Tất quý Thầy Cô nhân viên Cơ sở – Đại học Thủy lợi Và lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Song tận tình giúp đỡ việc chọn đề tài, tìm tài liệu trình thực luận văn Trong thời qian thực đề tài thân cố gắng, nỗ lực để đạt kết tốt Tuy nhiên, cịn nhiều sai sót kính mong đóng góp ý kiến quý Thầy Cô bạn Một lần nữa, xin gởi đến quý Thầy Cô, bạn bè đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành Trân trọng cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii PHẦN MỞ ĐẦU .9 CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 15 1.1 Đặt vấn đề 15 1.2 Tổng quan chung giải pháp công nghệ bảo vệ bờ biển 17 1.2.1 Giải pháp quản lý 18 1.2.1.1 Quản lý sử dụng đất hoạt động hành lang ven biển 18 1.2.1.2 Giải pháp tuyên truyền cảnh báo 18 1.2.2 Giải pháp kỹ thuật 18 1.2.2.1 Nhóm giải pháp kỹ thuật mềm .18 1.2.2.2 Nhóm giải pháp kỹ thuật cơng trình cứng 22 1.3 Kết luận chương 34 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN XÓI LỞ BỜ BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU 35 2.1 Phân tích trạng xói lở khu vực nghiên cứu 35 2.1.1 Giới thiệu phương pháp nghiên cứu 35 2.1.2 Đánh giá trạng xói lở, bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu theo phương pháp điều tra khảo sát thực địa .36 2.1.3 Phân tích xói lở, bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu (KVNC) theo phương pháp phân tích ảnh viễn thám 40 2.2 Nghiên cứu xói lở, bồi lắng vùng nghiên cứu mơ hình tốn .44 2.2.1 Mơ hình sử dụng .44 2.2.2 Thiết lập mơ hình 46 2.2.3 Kết mô thủy động lực ven biển 50 2.3 Phân tích nguyên nhân và chế gây sạt lở đoạn bờ biển tỉnh Cà Mau .57 2.3.1 Đánh giá yếu tố tác động chung đến xói lở bờ sơng, bờ biển ĐBSCL 57 2.3.2 Nguyên nhân sạt lở .58 2.3.3 Cơ chế sạt lở bờ 59 2.4 Kết luận chương 59 iii CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐÊ RỖNG GIẢM SÓNG, GÂY BỒI TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN CHỐNG SẠT LỞ ĐÊ BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU 61 3.1 Phân tích ưu, nhược điểm giải pháp cơng trình thực 61 3.1.1 Kết nghiên cứu ứng dụng cơng trình bảo vệ bờ biển vùng ĐBSCL 61 3.1.2 Phân tích giải pháp chống sạt lở áp dựng địa bàn tỉnh Cà Mau 67 3.2 Xác định, lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ bờ biển Tây thuộc xã Khánh Bình Tây, huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau 72 3.2.1 Giới thiệu khu vực áp dụng 72 3.2.2 Xác định giải pháp hợp lý phương pháp phân tích đa tiêu chí MCA 72 3.3 Tính tốn thiết kế cho giải pháp đê trụ rỗng áp dụng cho vùng nghiên cứu 78 3.3.1 Cấu tạo giải pháp 78 3.3.2 Tính tốn thơng số cơng trình 81 3.4 Kết luận chương 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 93 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Dự án ni bãi Sand Motor Hà Lan thời điểm thi công xong năm 2011 (trái) thời điểm 2016 (phải) 19 Hình 1.2 Nuôi baĩ ở đảo Anna Maria thuô ̣c Florida, Mỹ 20 Hình 1.3 Hệ thống chuyển cát cố định khu vực cửa sông Tweed, bang New South Wales Úc 21 Hình 1.4 Sơ đồ bố trí hệ thống mỏ hàn gây bồi, tạo bãi .23 Hình 1.5 Kè mỏ hàn New Jersey, Mỹ bị xói hạ lưu (trái) kè mỏ hàn bờ biển Cần Giờ, Tp Hồ Chí Minh 23 Hình 1.6 Kè mỏ hàn cho nước xuyên qua cọc gỗ (ở Hà Lan) 23 Hình 1.7 Một số dạng kè mỏ hàn thơng dụng mặt (US Army Engineering Corps, 2008) 24 Hình 1.8 Sơ họa giải pháp cơng trình đê phá sóng dạng rời (US Army Engineering Corps, 2008) 26 Hình 1.9 Đập chắn sóng bảo vệ bờ dạng bờ kiểu salient Presque Isle, Pennsylvania, Mỹ (US Army Engineering Corps, 2008) 26 Hình 1.10 Các khối Xbloc dùng để phá sóng, bảo vệ bờ biển Nigeria 28 Hình 1.11 Khối Tetrapod phá sóng cảng St Francis, Nam Phi (trái) kè mỏ hàn khối bê tông khối tam giác Enoshima, Nhật Bản 28 Hình 1.12 Đê giảm sóng đá đổ vùng bờ biển cát Nam Khok (trái) tường giảm sóng cọc tre bờ biển bùn Muang Samut Sakhon (phải), Thái Lan 29 Hình 1.13 Khối cấu kiện Reef Ball (trái) ứng dụng làm đê ngầm giảm sóng (phải) .29 Hình 1.14 Cấu kiện khối phá sóng dạng cọc (WAVE block) đúc sẵn 29 Hình 1.15 Mơ ̣t cu ̣m ba mỏ hàn kết hợp đê ngầm giảm sóng (trái) kè mỏ hàn ngang đá đổ Cần Giờ, Tp.HCM 29 Hình 1.16 Kè đá xếp bờ biển huyện Cần Giờ - Tp Hồ Chí Minh 30 Hình 1.17 Kè đá xây chia ô bảo vệ mái đê biển Hải Thịnh II - Nam Định (trái) Cù Lao Dung – Sóc Trăng (phải) 31 Hình 1.18 Thảm đá bảo vệ mái đê biển Vĩnh Châu – Sóc Trăng (trái) đê biển Trà Vinh (phải) 31 Hình 1.19: Một số loại cấu kiện bê tơng đúc sẵn lát độc lập .32 Hình 1.20: Cấu kiện Hydroblock® Hà Lan 33 Hình 1.21: Cấu kiện TSC tác giả Phan Đức Tác 33 Hình 1.22: Kè biển Nghĩa Phúc, Nam Định (trái) kè đê biển Gị Cơng, Tiền Giang (phải) 33 Hình 2.1 Chập ảnh vệ tinh để nghiên cứu biến động đường bờ 40 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu thành lập đồ biến động đường bờ 42 Hình 2.3 Phân vùng nghiên cứu mơ hình 46 v Hình 2.4 Phạm vi, lưới tính nhóm mơ hình vùng nghiên cứu mở 48 Hình 2.5 Lưới tính chi tiết vùng nghiên cứu 49 Hình 2.6 Kết mơ phân bố dòng chảy tổng hợp thời điểm triều rút (a) thời điểm triều lên (b) phía biển Đơng 50 Hình 2.7 Hoa dịng chảy tổng hợp trung bình vị trí dọc bờ biển thời kỳ gió mùa Tây Nam (trái) Đông Bắc (phải) .51 Hình 2.8 Dịng chảy trung bình tháng 11 năm 2009 (trái) tháng 11 năm 2009 (phải) .52 Hình 2.9 Kết mơ phân bố dịng dư trung bình (a) thời kỳ gió mùa Tây Nam (b) thời kỳ gió mùa Đơng Bắc .52 Hình 2.10 Chiều cao sóng trung bình (a) tháng 9/2009 ( đặc trưng thời kỳ gió mùa Tây Nam) chiều cao sóng trung bình tháng (b) 1/2010( đặc trưng cho thời kỳ gió mùa Đơng Bắc) 52 Hình 2.11 Phân bố bùn cát vùng nghiên cứu mở rộng thời điểm tháng (a), tháng 10 (b), tháng 11 (c), tháng (d), tháng (e), tháng (f) 53 Hình 2.12 Phân bố xói bồi vùng ven biển thời điểm (a) cuối tháng 7, (b) tháng 10, (c) tháng 11, (d) cuối tháng 54 Hình 2.13 Phân bố chiều cao sóng thời điểm bão đổ Bạc Liêu, Cà Mau 54 Hình 2.14: Hàm lượng phù sa chất rắn lơ lửng trạm Karatie từ năm 1995-2013 57 Hình 3.1 Cơng trình lấn biển thị xã Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang .62 Hình 3.2 Kè bờ biển sử dụng thảm bê tông tự chèn 63 Hình 3.3 Cơng nghệ kè mềm bãi biển Lộc An,Vũng Tàu bãi biển Bạc Liêu 64 Hình 3.4 Kè mỏ hàn .65 Hình 3.5 Rào tre chắn sóng giâu bồi trồng rừng ngập mặn 66 Hình 3.6 Cấu kiện Tetrapod cấu kiện Accropode 67 Hình 3.7 Kết cấu kè gỗ địa phương 68 Hình 3.8 Kè bị nghiêng, gãy 68 Hình 3.9 Mặt cắt ngang kè rọ đá 69 Hình 3.10 Bố trí kè rọ đá 69 Hình 3.11 Kè cọc ly tâm 70 Hình 3.12 Kè cọc ly tâm thả rọ đá 71 Hình 3.13 Mặt cắt ngang kè cọc ly tâm thả rọ đá 71 Hình 3.14 Bộ tiêu chí đề xuât làm sở cho việc lựa chọn phương án bảo vệ bờ tối ưu 74 Hình 3.15 Cấu tạo đê trụ rỗng .79 Hình 3.16 Mặt kết cấu đê trụ rỗng 80 Hình 3.17 Cắt ngang kết cấu 81 Hình 3.18 Áp lực tác dụng lên đê bán nguyệt 84 Hình 3.19: Sơ đồ áp lực tác dụng lên đê trụ rỗng 86 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Loại đặc tính ảnh viễn thám 41 Bảng 3.1: Bảng tổng hợp trọng số tiêu chí lựa chọn phương án bảo vệ bờ sơng 75 Bảng 3.2: Bảng điểm làm sở lựa chọn phương án bảo vệ bờ tối ưu 76 Bảng 3.3: Phiếu đánh giá điểm thành viên Hội đồng cho phương án cơng trình đề xuât 77 Bảng 3.4 Bảng so sánh cao trình vị trí sau cơng trình .80 Bảng 3.5 Bảng giá trị a theo cấp cơng trình .82 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT (Xếp theo thứ tự A,B,C chữ đầu viết tắt) BTCTDUL Bê tông cốt thép dự ứng lực ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐHTL Đại học Thủy lợi KVNC Khu vực nghiên cứu VNC Vùng nghiên cứu LVThS Luận văn Thạc sĩ viii Hình 3.18 Áp lực tác dụng lên đê bán nguyệt Để tính tốn áp lực sóng lên kết cấu bán nguyệt vào cơng thức áp lực sóng lên kết cấu mặt thẳng đứng, sau hiệu chỉnh theo hệ số điều chỉnh pha điều chỉnh góc để chuyển hóa áp lực sóng tác dụng lên đê đứng sang áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt Giả sử áp lực phân bố tuyến tính với giá trị cực đại PG1 mức nước tĩnh ; PG4 ứng với chiều cao sóng dềnh *G bên mực nước tĩnh PG3 đáy biển Các bước tính tốn cụ thể: + Bước 1: Tính tốn áp lực sóng từ đáy tới đỉnh tường thẳng đứng Chiều cao từ mực nước đến áp lực = 0: *G = 0,75*(1 + cos)*H pG1 = 0,5*(1 + cos)*(a1+a2*cos2)*0*H pGu = 0,5*(1 + cosb)*a1*a3*r0*H pG3 = 3*pG1 pGu = 3*pG1 p'1 = 1*pG1 Trong đó: d- độ sâu nước trước tường thẳng đứng (m); 84 d1 – Độ sâu nước tính từ đỉnh lớp đệm trước tường thẳng đứng (m); L – Chiều dài sóng độ sâu nước d trước chân tường đứng (m); H – Chiều cao sóng (m) – Tính tốn trường hợp bất lợi tổng chiều cao sóng tới chiều cao sóng phản xạ; *G – Chiều cao sóng dềnh mực nước tĩnh cường độ áp lực = (m); p’G1- Cường độ áp lực sóng mực nước tĩnh (kPa); p’G3- Cường độ áp lực sóng đáy tường đứng (kPa);  – Góc đường pháp tuyến với tường hướng sóng tới + Bước 2: Chuyển đổi áp lực lên đê tường đứng thành áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt cách nhân hệ số điều chỉnh pha điều chỉnh góc: p'0 = p0 = 1*p*pG0 p'3 = p3 = 1*p*pG3 pu = 1*p*pGu Trong đó: p= cos4 (2l/L) Hệ số hiệu chỉnh pG1- Cường độ áp lực sóng mực nước tĩnh (kPa); pG3- Cường độ áp lực sóng chân đê bán nguyệt (kPa); l – Khoảng cách từ giao điểm lực p3 p1 với bề mặt đê bán nguyệt (m); + Bước 3: Tính tốn áp lực sóng lên mặt ngồi đê bán nguyệt p()= p(z)*cos Trong đó:  - Góc tạo ngoại lực sóng hướng tâm phương ngang + Bước 4: Từ áp lực sóng tác dụng lên điểm bề mặt đê bán nguyệt, tính tổng áp lực hướng tâm + Bước 5: Khi đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng đáy với diện tích lỗ từ 10% trở lên khơng cần tính cường độ áp lực đẩy phân bố theo tam giác b Tính toán ổn định kết cấu đê trụ rỗng  Các thơng số mực nước Cao trình mực nước biển max (Sea side) Zsmax = 0,76 m Cao trình mực nước biển Zsmin = -0,20m Cao trình mực nước phía (Lee side) Zlmax = 0,00 m Chiều cao sóng thiết kế Hspi = 1,00 m Chiều cao sóng tính tốn H= Hspi+Hri = 1,60 m Trong – Hri : chiều cao sóng phản xạ, Hri = 0,6Hspi=0,60 m Trường hợp tính tốn chiều cao sóng bất lợi tác dụng vào cơng trình xảy có tương tác giao thoa sóng tới sóng phản xạ  Các lực tác dụng lên kết cấu 85 p G4 CTĐỉnh đê p'4 p G1 p'1 pG p'(z) p G0 p G3 p' p'3 p p1 MNTK p0 p3 pu Hình 3.19: Sơ đồ áp lực tác dụng lên đê trụ rỗng + Theo công thức Goda : Chiều cao từ mực nước đến vị trí áp lực = *G = 0,75*(1 + cos)*H Trong :  - Góc hướng sóng kết cấu = 250 Thay giá trị vào công thức trên, *G = 0,71 m Các giá trị áp lực lên tường thẳng đứng : pG1 = 0,5*(1 + cos)*(1+2*cos2)*0*H pG3 = 3*pG1 + Áp lực đẩy đáy kết cấu : pGu = 0,5*(1 + cos)*1*3*0*H + Áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt: p'1 = 1*pG1 p0 = p’0 = 1*p*pG0 p1 = 1*pG1 p3 = p’3 = 1*p*pG3 pu = 1*p*pGu Trong đó: Chiều cao sóng thiết kế H = 1,60 m Chiều dài sóng độ sâu H' L = 30,00 m Độ sâu từ tới mực nước d = 1,76 m Chiều cao đáy kết cấu hv = 0,60 m *d/L = 0,18 Độ sâu từ đáy kết cấu đến mực nước d1 = 1,76 m Tỷ trọng nước r0 = 10,00 kN/m3 Độ sâu khoảng cách 5Hs trước kết cấu H' = 1,76 m Chiều cao sóng hiệu Hs1 = 0,89 m Góc hướng sóng kết cấu  = 25,00 Hệ số ảnh hưởng theo hướng sóng 1 = 0,80 86 Hệ số hiệu chỉnh theo hình cong p= cos4(2p*l/L) =0,98 Khoảng cách ngang điểm p'3 p'1 l = 0,44 Đối với đất kết cấu dạng bùn sét có hệ số thấm nhỏ, trường hợp tính tốn bất lợi xảy tương tác sóng tới sóng phản xạ thời gian tương tác ngắn nên áp lực đẩy ngược puvẫn tính với chiều cao sóng thiết kế Hs Thay giá trị vào công thức: p0 = 25,49kPa p1 = 29,61kPa p3 = 25,49kPa pu = 17,53kPa + Áp lực sóng tác dụng lên kết cấu đoạn cong từ đáy lên mực nước: p () = p'(z)*cosn() Với p'(z)= A*z+B A= 3,55; B= 25,49  Kiểm tra độ ổn định *Các lực tác dụng xuống : + Trọng lượng kết cấu : G = 125,57 (kN) ; + Áp lực ngang đoạn thẳng chân đê : P03= p0*hv = 45,89 (kN) ; + Áp lực hướng tâm đoạn cong từ đáy tới mực nước : PNc= 85,80 (kN); + Áp lực đẩy nổi: Pzu= 92,02 (kN); Tổng lực tác dụng xuống nền: Tổng lực đứng VD = 50,41 kN Tổng lực ngang HN = 130,02 kN Mô men tâm đáy M = 2,50 kNm *Khả : Do đáy kết cấu đê bán nguyệt bùn sét yếu nên sức chịu tải dựa lý thuyết giới hạn dẻo (điều 5.5.2.2 – TCVN 10398-2014 Cơng trình thủy lợi – Đập xà lan – Yêu cầu thiết kế) : Rnền= 5,14*Su = 5,14*12= 61,68 (kN/m2) Trong đó: Su – Lực dính khơng nước đất; Su= 12kPa; *Kiểm tra ổn định : + Ứng suất nền: Kích thước kết cấu Bản đáy D = 3,50 m Chiều dài LL = 3,00 m Diện tích đáy kết cấu F0 = 12,24 m2 Wx = 6,13 m3 Ứng suất lớn nhỏ đáy nền: max =4,53kN/m2 min = 1,54 kN/m2 87 + Kiểm tra khả trượt: K   Hệ số chống trượt cho phép: Hệ số cấp cơng trình - cấp IV Hệ số điều kiện làm việc Hệ số tổ hợp tải trọng Hệ số an toàn trượt: Ktp  K n nc 1,15.1,   1, 21 m 0,95 Kn m nc =1,15 =0,95 =1,00 Su.( F  Fda )  mEb  1, 68  [K ] Ea   H tl   H hl Trong đó: Ea, Eb – Áp lực đất chủ động áp lực đất bị động trước sau cơng trình, đất có góc ma sát nhỏ (0) nên bỏ qua giá trị = 0; Diện tích đáy kết cấu F = 12,24 m2 Diện tích lớp gia cố Fđá = 2*3= m2 Htl- Hhl: Tổng lực ngang áp lực sóng gây ra; = HN; Vậy kết cấu đê bán nguyệt đặt tự nhiên đảm bảo điều kiện ổn định 3.3.3 Tóm tắt quy mơ dự án - Chiều dài đoạn đê thử nghiệm: 180m - Số đơn nguyên: 60 - Bề rộng chân đê: - Cao trình đỉnh đê: 3,5m; +1.40 - Cao trình đê: -1.00 - Giá thành xây lắp theo m dài đê: 22,3 triệu đồng/1m dài 3.4 Kết luận chương Trong chương phân tích ưu, nhược điểm giải pháp cơng trình áp dụng cho vùng nghiên cứu Trên sở phân tích giải pháp áp dụng, kết mơ hình tốn xác định phương án đáp ứng đầy đủ tiêu chí kỹ thuật, kinh tế, xã hội môi trường cho khu vực nghiên cứu Phương án 1: Phương án đê trụ rỗng; Phương án 2: Phương án sử dụng đá đổ kết hợp ống Geotube; Phương án 3: Phương án kè cọc ly tâm thả rọ đá Thông qua áp dụng phương pháp phân tích đa tiêu chí (MCA) lựa chọn Phương án đê trụ rỗng phương án tối ưu để tính tốn Chương tính tốn thiết kế chi tiết giải pháp đê trụ rỗng bao gồm quy mơ, thơng số thiết kế tính tốn kết cấu cơng trình 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Tồn cảnh tranh xói lở bồi tụ bờ biển vùng ĐBSCL nói chung tỉnh Cà Mau nói riêng mơ tả chi tiết thông qua phương pháp thu thập, nghiên cứu phân tích tài liệu bản, kỹ thuật chồng ghép đồ phân tích ảnh viễn thám luận văn giải số vấn đề sau: - Làm rõ nguyên nhân gây xói lở khu vực bờ biển tỉnh Cà Mau - Trên sở thực trạng, nguyên nhân bồi xói KVNC số liệu tổng quan đặc điểm địa hình, địa chất, khí tượng, thuỷ - hải văn, dịng chảy sóng khu vực Gành Hào, luận văn đưa giải pháp cơng trình để bảo vệ cho bờ biển huyện Trần Văn Thời, tình Cà Mau - Luận văn tính tốn đưa quy mơ, kết cấu cơng trình cụ thể giải pháp ; đảm bảo ổn định, phù hợp yêu cầu bảo vệ ổn định bờ biển khu vực nghiên cứu - Ứng dụng mơ hình tốn để đánh giá hiệu giảm sóng, vừa chống xói lở vừa gây bồi tạo bãi, góp phần thúc đẩy tiềm phát triển sản xuất khu vực nghiên cứu KIẾN NGHỊ Nghiên cứu diễn biến, quy luật xói lở, bồi tụ bờ biển phức tạp, đặc biệt bờ biển Nam chịu chi phối hệ thống cửa sông Để thu kết tốt, cần phải nghiên cứu diễn biến quy mơ rộng mang tính tổng thể tồn diện Cơng nghệ đê giảm sóng lắp ghép dạng cơng nghệ mới, chưa tùng áp dụng Việt nam nên cần có nghiên cứu, ứng dụng mang tính thử nghiệm, cần có nghiên cứu sâu để đúc kết kinh nghiệm Cơng trình dạng có lượng lớn nên cần có tính tốn kỹ lún, điều kiện mềm yếu khu vực ĐBSCL Hiện chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế Việt Nam, cần xây dựng tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế, thi công, nghiệm thu quản lý vận hành, tu, bảo dưỡng cơng trình dạng Việc ứng dụng tiến kỹ thuật công nghệ vật liệu giới vào xây dựng cơng trình bảo vệ bờ nước ta cần thiết, phù hợp với xu phát triển 89 giới cần có chế hợp lý nhằm nghiên cứu nâng cao hiệu ứng dụng, qua tổng kết đánh giá hồn thiện quy trình cơng nghệ thiết kế – thi công, phạm vi điều kiện ứng dụng loại vật liệu công nghệ để phổ biến áp dụng rộng rãi phục vụ bảo vệ bờ sông, ven biển đồng sông Cửu Long nói riêng Việt Nam nói chung./ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] QCVN 04-05:2012/BNNPTNT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia – Cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế [2] Trần Văn Thái nnk (2015): “Báo cáo kinh tế kỹ thuật giải pháp bảo vệ bờ khu vực xã Khánh Bình Tây, huyện Trần Văn Thời”, Viện Thủy cơng, Viện KHTL Việt Nam [3] Hoàng Văn Huân nnk (2013): “- Nghiên cứu đề xuất giải pháp khoa học cơng nghệ dự báo phịng chống biển lấn đoạn bờ biển tỉnh Trà Vinh vùng phụ cận” Báo cáo tổng hợp đề tài KHCN cấp nhà nước [4] Viện Thủy công (2016): “Nghiên cứu giải pháp công nghệ đê trụ rỗng giảm song, gây bồi nhằm chống sạt lở đê biển”, Báo cáo đề tài nghiên cứu KH cấp Viện [5] Nguyễn Viết Trung, Vũ Minh Tuấn (2013): Geotube – Công nghệ bảo vệ bờ lấn biển, Nhà xuất xây dựng [6] Phan Trường Phiệt (2007): Sản phẩm địa kỹ thuật polime composite xây dựng dân dựng, giao thông thủy lợi, NXB Xây Dựng, Hà Nội [7] Châu Ngoc Ẩn (2002): Nền móng cơng trình, NXB ĐH Quốc Gia TP HCM [8] Lương Phương Hậu nnk (2001): Cơng trình bảo vệ bờ biển hải đảo, Nhà xuất xây dựng [9] Phạm Văn Quốc (2010): Bài giảng “Thiết kế đê công trình bảo vệ bờ”, Đại học Thủy lợi [10] Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam – Bộ Nông nghiệp PTNT (2009) - “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới, vật liệu vào việc bảo vệ, phòng chống xói lở vùng ven biển, cửa sơng, hải đảo tỉnh miền Trung (tử Đà Nẵng trở vào) Nam bộ”, Đề tài cấp Bộ [11] Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu nnk (1999): Nghiên cứu chống xói bảo vệ bờ biển [12] Đỗ Tất Túc nnk (2001): Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ sông hệ thống sông miền Trung, Báo cáo đề tài cấp Nhà nước Đại học Thủy Lợi 91 [13] Lê Mạnh Hùng, Nguyễn Duy Khang, Lê Thanh Chương (2011): “Một số kế t quả nghiên cứu về diễn biến xói lở, bồ i tụ bờ biể n các tỉnh từ Tp Hồ Chí Minh đế n Kiên Giang”, Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam [14] Phan Anh Tuấ n (2004): Báo cáo tổ ng kế t dự án “Điều tra khảo sát biến động hình thái dải ven biển vùng Nam Trung Bộ Nam Bộ”, Viê ̣n KHTL Miề n Nam [15] Nguyễn Đich ̣ Dỹ và nnk (2010): Đề tài đề tài KC 09/06/06-10 “Nghiên cứu biến động cửa sơng mơi trường trầm tích Holocen đại vùng ven bờ châu thổ sông Cửu Long phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội”, Viê ̣n KH&CN Viê ̣t Nam [16] Thorsten Albers Nicole von Lieberman (2011): Báo cáo “Nghiên cứu Dòng chảy mơ hình xói lở”, Dự án “Quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng” [17] Hoàng Văn Huân nnk (2009): “Tác động q trình nước biển dâng vùng cửa sơng, ven biển đồng Nam Bộ định hướng hành động ứng phó”, Viện Kỹ thuật Biển; Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam [18] Lê Mạnh Hùng, Nguyễn Duy Khang (2010): “Thực trạng xói lở bờ biển, suy thối rừng phịng hộ xu diễn biến đường bờ khu vực ven biển Gị Cơng Đơng, tỉnh Tiền Giang”, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam [19] Trần Văn Thái, Nguyễn Hải Hà, Phạm Đức Hưng, Nguyễn Duy Ngọc (2018): Đê trụ rỗng – Giải pháp ngăn sạt lở bờ biển, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đổi sang tạo, Số năm 2018 92 PHỤ LỤC A TÍNH TỐN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ a THƠNG SỐ ĐẦU VÀO Cao trình mặt đất tự nhiên Cao trình sau nạo vét Trọng lượng riêng nước biển b THIẾT KẾ MẶT CẮT VÀ KẾT CẤU ĐÊ BIỂN I CẤP ĐÊ THIẾT KẾ Chu kỳ lặp thiết kế Loại đê thiết kế Khu vực bảo vệ Diện tích bảo vệ đê Số dân đc đê bảo vệ Lưu lượng lũ thiết kế max Độ ngập sâu tb ứng với triều thiết kế Hệ số an tồn ổn đỉnh chống trượt Điều kiện bình thường Bảng Hệ số an toàn ổn định chống lật Hệ số an toàn ổn định tổng thể ZMDT N = -0,70 m ZMDNV = -1,50 m γ = 1,025 A S> NK > Q> ΔZ > ks1 IV = 30,00 năm Đê biển Kinh tế trọng điểm = 100000 = 200000 người = 7000 m3 /s = 3,00 m = 1,15 Điều kiện bất thường ks2 = 1,05 Điều kiện bình thường kf1 = 1,30 Điều kiện bất thường kf2 = 1,30 Điều kiện bình thường ks3 = 1,30 Điều kiện bất thường ks4 = 1,20 Tần suất đảm bảo mực nước triều thiết kế Ptk = 3,33 Tần suất mực nước sóng tính tốn II CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ TÍNH TỐN % = 3,33 = 1,40 = 1,40 = 0,30 = 0,77 % m m m m MNTKp tra = 0,77 Trị số gia tăng mực nước biển trung bình NBDZNBD=TCT *RNBD = 0,00 m Chiều cao an toàn Mực nước thiết kế ứng với tần suất ZtkP Mực nước biển thiết kế có ảnh hưởng bão Pstk Zđỉnh Zđ = ZtkP + Hlk + a a tra = MNTKp + ZNBD T/m3 Độ cao lưu khơng - Chiều cao sóng leo Thơng số sóng: Chiều cao sóng trung bình Chiều cao sóng thiết kế Chiều cao sóng qua đê rỗng Mức độ phá sóng Chu kỳ sóng Chiều dài sóng: Hlk = Hs,p = 0,33 m Htbs = 0,65 H'sp = 1,00 m Hsp = e*H'sp = 1,00 e = 1,00 Ts = 4,00 m tb g(T s) /2π.th(2πh/Ls) Ls = λ = Kết luận vùng nước tính: 93 m = 30,00 Sóng nước nơng s m Phụ lục C - TCVN 9901-2014 Rslp = 1,75.γβ.γb.γf.ζ0 Hsp or γβ.γf(4,3-1,6/ζ0 0,5 )*Hsp = 2,683 0,5 < b. < 1,8 : Rslp = 1,75  b.f  H sp 1,8 < b. < :( 8,0  10,0) Rslp H sp =  f (4,3 - 1,6 0 ) gt Chiều cao sóng leo giả thiết R Chiều cao sóng thiết kế chân cơng trình Hs=0,5h-0,65h Mái nghiêng slp = 2,683 Hsp = 1,00 Tsp 0,5 ζ0 =tanα/s Hệ số sóng vỡ (hệ số tương tự sóng vỡ) Góc nghiêng mái đê Bề rộng đê Chiều dài mái m = 4,00 m m s = 11,62 tanα = (1,5Hsp + Rup )/(Lm-Bc) = 2,79 Bc = 0,00 Tường đứng Lm = 1,50 m m Lm=(Ru2%+dh)*m1+Bc+(1,5*Hs-dh)*m2 = 1,50 Tường đứngLm=ht+(Ru2%+dh -ht )*m1 +Bc+(1,5*Hs-dh )*m2 = 1,50 Chiều cao tường chắn sóng ht = 0,00 Chiều cao sóng leo thiết kế Rup = 2,68 s0 = 2πHsp /(g.T2 m-1,0 ) = 0,06 Tm-1,0 = Tp /α = 3,33 Độ dốc sóng Chu kỳ phổ sóng Chu kỳ đỉnh sóng Hệ số Hệ chiết giảm sóng tới xiên góc m m m/s Tp = 4,00 m/s α = 1,20 γβ = 1-0,0022*[β] or 1-0,0022*80 = 0,82 β = 120,00 Khi 00 ≤ || ≤ 800  = – 0,0022 x || Khi || > 80  = – 0,0022 x |80| Góc sóng tới Với 800< |β| ≤1100 Hsp = Hsp * 110   30 110   Tm1,0p  Tm1,0p * 30 Hệ số chiết giảm đê γb = 1-Bc*(0,5+0,5cos(π.dh /x))/Lb = 0,60 Độ ngập sâu đê dh Chiều dài tính tốn đê Lb=(m1 +m2 )*Hs+Bc = 1,00 Hệ số mái dốc đê m1 = 0,00 Hệ số mái dốc đê m2 = 1,00 x = Rup or 2.Hsp = 2,68 Hệ số chiết giảm độ nhám mái dốc (bảng C1) 94 γf = 0,85 m m m Tính tốn sóng tràn thiết kế Lưu lượng sóng tràn: q  b  o  2,0 : g.H s3 2,0 <  b  o  7,0  o > 7,0    = 0,164 R 0,067  bo exp  4,3 cp   H s o b f    v  tan    Rcp   0, 2.exp  2,   H s  f    g.H s3    Rcp q  0, 21.exp      H (0,33  0,022 )  g.H s3 o   f  s q = 0,06 = 0,08  b  o = 6,97  o = 11,62 g*Hs3 = 9,81 Cao trình đỉnh đê thiết kế lựa chọn Zd = 1,40 tk Chiều cao lưu không đỉnh đê R cp = Zd - MNTK = 0,33 Chiều cao sóng thiết kế Hsp = 1,00 Lưu lượng sóng tràn qua đỉnh đê q = 196,52 Lưu lượng cho phép sóng tràn qua đỉnh đê (bảng D1) [q] = 100,00 Kết luận m4/s2 m m m (l/s.m) (l/s.m) Chọn lại cao trình đỉnh v = 1,35-0,0078* w = 0,65 Hệ số chiết giảm sóng tràn tường đỉnh Độ nghiêng tường Tương đứng  w = 90,00 Góc mái đê (với tường đỉnh thay m=1) Hệ số chiết giảm độ nhám mái đê (tường kết hợp mũi hắt sóng) f * = 0,80 Rcp/Hs = 0,33 Mái đê có độ nhám đáng kể (f < 0,90): f * = f - 0,05 R cp H f * = f H - Mái đê nhẵn (f  0,90): f * = f - 0,3 f * = f f * = f - 0,6 s R cp R cp Hs R cp  0,5 < 0,5 s > 1,0  0,5 Hs  Rcp    0,5 khi H  s  0,5  Hệ số chiết giảm sóng tới xiên góc Góc xiên B TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐÊ TRỤ RỖNG 95 R cp Hs  1,0  = 0,74  = 120,00 Tính tốn theo TCVN 9104-2013 CTTTL - tiêu chuẩn thiết kế đê biển 14TCN 130-2002 Hướng dẫn thiết kế đê biển Các thông số cao độ tổng thể đê CT mặt đất nạo vét ZMĐTN = -1,50 m CT mặt đất thiết kế Zmđtk = CTTK = -0,70 m CT đỉnh đê ZĐT = 1,40 m CT đỉnh lớp gia cố phía biển ZĐĐ = -1,00 m Thông số kết cấu đê trụ rỗng Bán kính đê trụ rỗng R = 1,75 m Chiều dày kết cấu d = 0,15 m Chiều rộng đáy đê D = 3,50 m Chiều dài kết cấu tính tốn LL = 3,00 m Cấu kiện Dài m Thành biên 5,50 Biên đáy 3,5 Tổng Rộng Cao m 3 m 0,15 0,4 Số lượng Thể tích Khối lượng m3 2,23 2,79 5,02 1 Các thơng số mực nước Cao trình mực nước biển max (Sea side) Cao trình mực nước biển Cao trình mực nước phía (Lee side) Chiều cao sóng thiết kế Chiều cao sóng phản xạ Mức độ sóng tương tác: Chiều cao sóng cịn lại Chu kỳ sóng thiết kế Chiều dài sóng thiết kế Zsmax Zsmin Zlmax Hs Hp e H= Hs+Hp Tm0,1 Ls T 5,58 6,98 12,56 = 0,76 = -0,20 = 0,00 = 1,00 = 0,60 = 1,60 = 1,60 = 4,00 = 30,00 m m m m m m s m LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU Đối với đê trụ rỗng: Áp lực hiệu chỉnh theo công thức Goda Chiều cao từ mực nước đến vị trí áp lực = *G = 0,75* (1 + cos)*H = pG1 = 0,5* (1 + cos)*( 1+ 2*cos )*0 *H pGu = 0,5* (1 + cos)* 1* 3*0 *H pG3 =  3*pG1 pGu =  3*pG1 p'1 = 1*pG1 p'0 = p0 = 1*p*pG0 p1 = 1*pG1 p'3 = p3 = 1*p*pG3 pu = 1*p*pGu 96 2,29 m = 37,01 kPa = = = = = = = 32,41 32,41 29,61 25,49 29,61 25,49 17,53 kPa kPa kPa kPa kPa kPa kPa p'(z)= A*z+B A = 3,55 B = 25,49 p (p'(z)*cosn() = (A*z+B)*cos = (A*R*sin+B)*cos Tìm góc cho giá trị lực lớn max = 12,71 độ Đạo hàm lực p'( = A*R*cos2B* sin p'( = -0,00 -Giá trị 1  4 d / L  1  0,6    sinh(4 d / L)  -Giá trị 2  H ' d  H 2 2d          ,  3H '  d  H    -Giá trị 3  d     1  d  cosh(2 d / L)  = 2,43 = 0,00 = 0,88 Chiều cao sóng thiết kế H = 1,60 m Chiều dài sóng độ sâu H' L = 30,00 m Độ sâu từ tới mực nước d = 1,76 m hv = 0,60 m Chiều cao đáy kết cấu *d/L = 0,18 Độ sâu từ đáy kết cấu đến mực nước d1 = Tỷ trọng nước 0 = Độ sâu khoảng cách 5Hs trước kết cấu H' = 1,76 m Hs1 = 0,89 m Chiều cao sóng hiệu 1,76 m 10,00 kN/m3  = 25,00 Hệ số ảnh hưởng 1 = 0,80 Hệ số ảnh hưởng đất k = 1,45 p= cos4(2*l/L) = 0,98 l = 0,44 n = 1,00 s = 2,00 Góc đỉnh sóng mặt trước kết cấu Hệ số hiệu chỉnh theo hình cong Khoảng cách ngang điểm p'a p's Hệ số ảnh hng ca mỏi nghiờng p G4 CTĐỉnh đê p'4 p G1 p'1 pG p'(z) p G0 p G3 p' p'3 p p1 MNTK p0 p3 pu 97 Trọng lượng kết cấu G eG Áp lực ngang đoạn hv P 03 d03 Áp lực hướng tâm đoạn biến thiên P Nc=A*R/2+B  /2 zNc PNc  ( A * R *sin   B)* cos d Nc  = 125,57 kN = 0,00 m = 45,89 kN = 0,30 m = 85,80 kN = 0,34 m = 0,20 radiant  /2 A* R PNc  cos2*  B *sin  Điểm đặt  /2  Nc    *( A * R *sin   B)* cos d PNc Áp lực đẩy P Z = 92,02 kN eZ = 0,58 m Tổng hợp lực tác dụng lên kết cấu Tổng lực đứng Tổng lực ngang Mô men lật điểm chân KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ RỖNG Kiểm tra nền: + Ứng suất Kích thước kết cấu VD = 50,41 kN HN = 130,02 kN M = 2,50 kNm Bản đáy Chiều dài Diện tích đáy D = LL = Fo = Wx = max = min = Theo TCVN 10398-2014: V00= R = 5,15*Su = 1,2*R = Kết luận: Nền đảm bảo ổn định Kiểm tra khả trượt: K n 1,15.1, Hệ số chống trượt cho phép: = K   n c  m Hệ số an toàn trượt: Ktp  0,95 Su.( F0  Fda )  mEb = Ea   H tl   H hl 3,50 3,00 12,24 6,13 4,53 3,71 61,68 74,02 m m m2 m3 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 1,21 1,68 Ea, Eb – Áp lực đất chủ động áp lực đất bị động trước sau cơng trình, đất có góc ma sát nhỏ (0) nên bỏ qua giá trị = Diện tích đáy kết cấu Fo = 12,24 m2 Diện tích lớp gia cố Fda = 6,00 m2 Kết luận: Đê rỗng đảm bảo điều kiện không bị trượt 98 ... vực nghiên cứu VNC Vùng nghiên cứu LVThS Luận văn Thạc sĩ viii PHẦN MỞ ĐẦU Tên đề tài ? ?Nghiên cứu đề xuất giải pháp đê rỗng giảm sóng, gây bồi kết hợp trồng rừng ngập mặn bảo vệ bờ biển Tây tỉnh. .. đề xuất giải pháp đê rỗng giảm sóng, gây bồi kết hợp trồng rừng ngập mặn bảo vệ bờ biển Tây, tỉnh Cà Mau? ?? có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Hình Các hình hảnh giải pháp bảo vệ bờ hữu Cà Mau (Kè... tâm; Kè rào tre) Mục đích đề tài Đề xuất giải pháp cơng trình đê rỗng giảm sóng, gây bồi kết hợp trồng rừng ngập mặn bảo vệ bờ biển Tây, tỉnh Cà Mau Giải pháp cần đảm bảo ổn định, bền vững, rẻ