Toàn đảo Cát Hải có 20,6 km đê bao quanh, trong đó có tuyến đê xung yếu từ Bến Gót đến Hoàng Châu nằm ở phía nam đảo chịu tác động trực tiếp của sóng, gió nơi có dòng chảy ven bờ mạnh nhất và dải bờ đang bị xâm thực. Đê biển Cát Hải là công trình đất, mái phía biển được bảo vệ bằng kè lát mái ở những đoạn xung yếu thường xuyên chịu tác động của sóng triều. Nguyên nhân gây xói lở bờ đảo Cát Hải là dòng tổng hợp liên quan đến tính bất đẳng tốc và bất đẳng thời giữa dòng lên dòng xuống qua vùng bờ và 2 lạch đầu Chương Hoàng Châu và Hàng Dầy. Nằm kẹp giữa hai cửa sông lớn là sông Bạch Đằng và sông Chanh. Phía Nam của đảo là nơi chịu tác động mạnh mẽ của các yếu tố thủy động lực. Mùa hè sóng gió thịnh hành hướng Đông Nam, Nam, Nam Đông Nam với tần xuất cao 70%. Thời kỳ triều cường khi triều lên cao theo cao độ hải đồ (3,5 m) sóng trực tiếp đánh vào đê kè . Sóng vỡ ngay sát chân đê, kè, tạo thành dòng chảy sóng với tốc độ 0,35 - 1,28 m/s rửa trôi các trầm tích hạt mịn thậm chí cả hạt trung. Hiện tượng moi đáy này làm mặt bãi bị hạ thấp, chân kè bị bào mòn nghiêm trọng gây sạt lở mái kè. Hiện tượng này xảy ra với cường độ mạnh trong thời gian bão đổ bộ vào đảo trùng với giai đoạn triều cường. Tại các cửa sông tốc độ dòng chảy khá lớn đặc biệt là khi triều rút, tốc độ dòng chảy có khi lên đến 1,7 m/s cũng gây xói lở chân kè dẫn đến sạt lở mái kè. Tình trạng xói lở đảo Cát Hải gây tác động tiêu cực cả về mặt kinh tế và xã hội, nó đe doạ cuộc sống trực tiếp của nhân dân sống sát bờ đảo và cả phía trong đảo. Nó hạn chế khả năng đầu tư phát triển kinh tế và xây dựng hạ tầng trên đảo. Vì vậy, việc xây dựng đê và các công trình bảo vệ bờ đảo Cát Hải là hết sức cấp bách và cần thiết. Hiện nay hệ thống đê và kè mỏ hàn đã được xây dựng trên đảo nhưng đang đứng trước nguy cơ bị xói mòn và hư hỏng do tác dụng của sóng, gió, dòng chảy, thuỷ triều trong khu vực. Để giảm thiểu tác động này, một giải pháp đưa ra là xây dựng 1 đập phá sóng xa bờ (Breakwater) đế hạn chế tác dụng của sóng tới hệ thống đê biển bảo vệ đảo. II.Mục tiêu của đồ án -Phân tích các điều kiện: vị trí địa lí, đặc điểm địa hình, đặc điểm địa chất, đặc điểm khí hậu khí tượng, đặc điểm thuỷ văn- hải văn, dân sinh, kinh tế xã hội, của khu vực đảo Cát Hải -Với các số liệu thủy hải văn thu thập được như sóng, gió, mực nước sử dụng mô hình Delft 3D để mô phỏng thủy lực (dòng chảy, sóng) Cát Hải trước và sau khi có công trình. -Quy hoạch, lựa chọn vị trí công trình và tính toán các điều kiện biên thiết kế -Từ kết quả mô hình, dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế công trình biển, tiến hành tính toán thiết kế công trình đập phá sóng xa bờ (Breakwater) cho khu vực đảo Cát Hải. Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Vũ Minh Cát, cùng các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật Biển - trường Đại học Thủy lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình, với đề tài: “Thiết kế đập phá sóng bảo vệ bờ biển Cát Hải, Hải Phòng” Do thời gian làm đồ án có hạn cũng như trình độ và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình làm đồ án.
Tính cấp thiết của đồ án
Đảo Cát Hải được bao quanh bởi 20,6 km đê, trong đó tuyến đê xung yếu từ Bến Gót đến Hoàng Châu ở phía nam đảo chịu ảnh hưởng trực tiếp từ sóng và gió, nơi có dòng chảy ven bờ mạnh nhất và tình trạng xâm thực bờ biển đáng lo ngại Đê biển Cát Hải là công trình đất, với mái phía biển được bảo vệ bằng kè lát mái tại những đoạn xung yếu thường xuyên bị tác động bởi sóng triều.
Xói lở bờ đảo Cát Hải chủ yếu do sự tương tác phức tạp giữa dòng chảy lên và xuống, cùng với sự bất đẳng tốc và bất đẳng thời tại khu vực bờ và hai lạch Chương Hoàng Châu và Hàng Dầy.
Đảo nằm giữa hai cửa sông lớn là sông Bạch Đằng và sông Chanh, với phía Nam chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các yếu tố thủy động lực Vào mùa hè, sóng gió chủ yếu đến từ hướng Đông Nam, Nam và Nam Đông Nam, với tần suất lên đến 70% Trong thời kỳ triều cường, khi mực nước triều lên cao đạt 3,5 m theo hải đồ, sóng sẽ trực tiếp đánh vào đê kè.
Sinh viên: Nguyễn Thị Thuý Hằng Lớp: 47B
Sóng vỡ gần chân đê và kè tạo ra dòng chảy với tốc độ từ 0,35 đến 1,28 m/s, gây rửa trôi các trầm tích hạt mịn và hạt trung Hiện tượng moi đáy này làm giảm độ cao mặt bãi và gây bào mòn nghiêm trọng ở chân kè, dẫn đến sạt lở mái kè Hiện tượng này diễn ra mạnh mẽ trong thời gian bão đổ bộ vào đảo, trùng với giai đoạn triều cường.
Tại các cửa sông, tốc độ dòng chảy thường rất lớn, đặc biệt trong thời điểm triều rút, có thể đạt tới 1,7 m/s Điều này gây ra hiện tượng xói lở chân kè và dẫn đến sạt lở mái kè.
Tình trạng xói lở tại đảo Cát Hải đang gây ra những tác động tiêu cực đến cả kinh tế và xã hội, đe dọa trực tiếp đến cuộc sống của người dân sinh sống gần bờ và trong nội địa đảo Hiện tượng này không chỉ hạn chế khả năng đầu tư phát triển kinh tế mà còn cản trở việc xây dựng hạ tầng cần thiết Do đó, việc xây dựng đê và các công trình bảo vệ bờ đảo Cát Hải là vô cùng cấp bách và cần thiết để bảo vệ môi trường sống và phát triển bền vững cho khu vực.
Hệ thống đê và kè mỏ hàn trên đảo hiện đang đối mặt với nguy cơ xói mòn và hư hỏng do tác động của sóng, gió, dòng chảy và thủy triều Để bảo vệ hệ thống này, giải pháp xây dựng một đập phá sóng xa bờ (Breakwater) đã được đề xuất nhằm hạn chế tác động của sóng đến hệ thống đê biển.
Mục tiêu của đồ án
Khu vực đảo Cát Hải có vị trí địa lý thuận lợi, nằm gần trung tâm thành phố Hải Phòng, góp phần vào sự phát triển kinh tế và du lịch Đặc điểm địa hình của đảo chủ yếu là đồi núi thấp và bãi biển, tạo điều kiện cho các hoạt động nghỉ dưỡng Địa chất của khu vực chủ yếu là đất sét và cát, ảnh hưởng đến khả năng xây dựng và phát triển hạ tầng Khí hậu tại đây mang tính chất nhiệt đới gió mùa, với mùa hè nóng ẩm và mùa đông lạnh khô, phù hợp cho nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản Đặc điểm thủy văn - hải văn cho thấy hệ thống sông ngòi phong phú, cung cấp nguồn nước dồi dào và thuận lợi cho giao thông đường thủy Cuối cùng, dân sinh và kinh tế xã hội của khu vực đang phát triển mạnh mẽ, với sự gia tăng dân số và các hoạt động kinh doanh đa dạng, tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân.
Sử dụng mô hình Delft 3D, chúng tôi đã mô phỏng thủy lực (dòng chảy, sóng) tại khu vực Cát Hải, dựa trên các số liệu thủy hải văn thu thập được như sóng, gió và mực nước, để đánh giá tác động trước và sau khi có công trình.
- Quy hoạch, lựa chọn vị trí công trình và tính toán các điều kiện biên thiết kế
Dựa trên kết quả mô hình và các tiêu chuẩn thiết kế công trình biển, bài viết trình bày quá trình tính toán thiết kế công trình đập phá sóng xa bờ (Breakwater) cho khu vực đảo Cát Hải.
Sau thời gian nỗ lực hoàn thành đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình từ PGS.TS Vũ Minh Cát và các giảng viên khoa Kỹ thuật Biển tại trường Đại học Thủy lợi Đề tài đồ án của em là “Thiết kế đập phá sóng bảo vệ bờ biển Cát Hải”, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong hành trình học tập và nghiên cứu của mình.
Do thời gian làm đồ án có hạn và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện đồ án.
Em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý từ các thầy cô giáo để hoàn thiện đồ án của mình Qua đó, em hy vọng rút ra được những kinh nghiệm quý báu, giúp bản thân làm việc hiệu quả hơn sau khi ra trường.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2010
I.Tính cấp thiết của đồ án 1
II.Mục tiêu của đồ án 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC HUYỆN ĐẢO CÁT HẢI 6
1.1Đặc điểm điều kiện tự nhiên 6
1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo của khu vực dự án 7
1.2Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn 8
1.2.2 Điều kiện thuỷ hải văn 17
1.3.1 Các lớp địa chất từ trên xuống 26
1.3.2 Điều kiện địa chất thủy văn 27
1.4Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội 29
1.4.1 Dân số và lao động 29
1.4.3 Cơ sở hệ thống hạ tầng 30
1.5.Hiện trạng hệ thống đê biển, kè mỏ hàn 31
1.5.1 Hiện trạng hệ thống đê biển 31
1.5.2 Hiên trạng kè mỏ hàn 33
1.5.3 Hiện trạng cống dưới đê 34
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DELFT3D MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY VÀ SÓNG KHU VỰC CÁT HẢI 35
2.1Giới thiệu về mô hình Delft 3D 35
2.1.1 Giới thiệu về DELFT3D-FLOW 36
2.1.2 Giới thiệu về DELFT3D-WAVE 41
2.2Xây dựng mô hình (Delft3D-FLOW) 43
2.2.1 Các tài liệu cơ bản phục vụ tính toán 43
2.2.2 Sơ đồ hóa khu vực nghiên cứu và các biên tính toán 44
2.2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 45
2.3 Các kịch bản tính toán 48
2.3.1 Mô phỏng hiện trạng của khu vực Cát Hải khi chưa có công trình 49
2.3.2 Mô phỏng theo các phương án giải pháp công trình 58
CHƯƠNG III: QUY HOẠCH, LỰA CHỌN CÔNG TRÌNH VÀ TÍNH 68
TOÁN ĐIỀU KIỆN BIÊN THIẾT KẾ 68
3.1 Xác định cấp công trình 68
3.2.Quy hoạch chung về các biện pháp công trình bảo vệ đảo Cát Hải 69
3.2.1 Phân tích nguyên nhân xói lở để có biện pháp công trình thích hợp 69
3.2.2 Đưa ra các giải pháp công trình 70
3.2.3 Phân tích phương án kết cấu và bố trí kết cấu 71
3.2.3 Vị trí đặt đập phá sóng 73
3.4.4 Tính toán sóng thiết kế 77
3.3.5 Các thông số địa chất dùng cho thiết kế 87
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ ĐẬP PHÁ SÓNG XA BỜ 89
4.1.Thiết kế mặt cắt ngang của đập phá sóng 89
4.1.2 Khối lượng cấu kiện phủ mái 89
4.1.5 Xác định trọng lượng và kích thước đá lớp dưới 94
4.1.7 Tính toán đầu đập mở rộng 101
4.3.5 Các quy định khi thi công 106
4.3.6 Kiểm tra và bảo dưỡng 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108
TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC HUYỆN ĐẢO CÁT HẢI
Đặc điểm điều kiện tự nhiên
Đảo Cát Hải, thuộc huyện Cát Hải, nằm ở phía Đông Nam thành phố Hải Phòng, cách trung tâm thành phố 20 km về hướng Đông Nam và gần trung tâm thị trấn Cát.
Cát Hải là một huyện đảo nhỏ nằm cách Bà khoảng 15 km về phía Tây - Bắc, với diện tích gần 30 km² và dân số khoảng 13.000 người Đảo có tọa độ địa lý từ 20°47’ đến 20°56’ vĩ độ Bắc và 106°54’ đến 106°58’ kinh độ Đông.
- Phía Bắc đảo giáp huyện Yên Hưng (tỉnh Quảng Ninh) ngăn cách bởi kênh đào Cái Tráp.
- Phía Đông là cửa Lạch Huyện.
- Phía Tây là cửa sông Nam Triệu.
- Phía Nam là Vịnh Bắc Bộ.
Toàn đảo được chia thành 5 đơn vị hành chính cấp xã gồm 7 hợp tác xã.
- Xã Nghĩa Lộ có H.T.X Đại Nghĩa
- Xã Đồng Bài có H.T.X Đại Đồng
- Xã Văn Phong có 2 H.T.X là Văn Chấn và Phong Niên.
- Xã Hoàng Châu có H.T.X Hoàng Châu
Thị trấn Cát Hải có 2 H.T.X là Lương Hồng và Lương Hoà.
1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo của khu vực dự án Đảo Cát Hải nằm kẹp giữa hai vùng cửa sông, là cửa ngõ ra biển của Thành phố Cảng, có vị trí rất quan trọng về kinh tế, chính trị và quốc phòng an ninh.
Hướng dốc chính: Từ phía Đông sang phía Tây
Hướng dốc phụ: Từ phía Nam sang phía Bắc. Địa hình chia thành 2 tiểu vùng:
+ Vùng trung tâm: cao độ tự nhiên từ 0.7 đến1.5 + Vũng bãi biển: cao độ vùng bãi triều từ (- 0.5) đến (+0.7)
Sông lạch tự nhiên như Lạch Cái Viềng và lạch Huyện là những con sông lớn nhất tại khu vực, với chiều rộng dao động từ 50 đến 250 m Các sông rạch này đã chia xã Phù Long thành 5 khu vực khác nhau.
Khu A nằm ở phía Nam đường xuyên đảo và phía Đông xã Phù Long, có tổng diện tích tự nhiên là 270 ha Khu vực này có địa hình bằng phẳng với độ cao từ 0.5 đến 1.0 mét, trong đó có 84 ha đất tự nhiên được sử dụng cho nuôi tôm công nghiệp.
Khu B: Diện tích bãi phía Bắc đường xuyên đảo, phía Đông xã Phù Long.
Khu vực có diện tích 80 ha với địa hình bằng phẳng và cao độ từ 0.5 đến 1.0 mét, hiện đang phát triển thành khu nuôi tôm công nghiệp với quy mô 38 ha, đồng thời là nơi nuôi thuỷ sản tập trung.
Khu C, nằm giữa lạch Cái Viềng và sông Phù Long, Lạch Huyện, là khu vực có diện tích bãi nuôi trồng thủy sản lớn nhất với tổng diện tích lên đến 1053 ha Địa hình của khu vực này có cao độ chủ yếu từ (0.0) đến (+0.7).
Khu D: Toàn bộ diện tích giới hạn bởi lạch Cái Viêng , Lạch Huyện và Vịnh
Khu vực Bắc Bộ hiện nay đang phát triển nuôi trồng thủy sản kết hợp với rừng ngập mặn, với độ cao tự nhiên chủ yếu từ +0.2 đến +0.5 mét Tổng diện tích tự nhiên của khu vực này đạt 1088.5 ha.
Khu E: Toàn bộ diện tích được giới hạn bởi lạch Cái Viềng, vùng núi và Vịnh
Bắc bộ nằm ở phía Tây với địa hình chủ yếu là bãi thấp có độ cao dưới 0,5 mét Khu vực này có sự hiện diện của rừng ngập mặn và các núi độc lập xen kẽ giữa các bãi Tổng diện tích tự nhiên của khu vực là 1.365 ha, bao gồm rừng ngập mặn và các đầm nuôi quảng canh phân tán, rải rác, tiếp giáp với vùng núi đá vôi.
Cao độ trung bình của đảo thấp, gây bất lợi cho công tác phòng chống lụt bão Khi xảy ra sự cố về đê điều, mức độ ngập lụt sẽ lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và kinh tế xã hội Toàn đảo được bảo vệ bằng 20,52km đê biển, nhưng trong trường hợp bão lớn và triều cường, việc phòng chống sẽ gặp khó khăn Nếu đê bị sự cố, diện tích ngập lụt sẽ lớn, gây hậu quả nặng nề cho người dân trên đảo.
Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn
Dữ liệu khí tượng và thủy văn được thu thập từ trạm khí tượng thủy văn trên đảo Hòn Dấu, với khoảng thời gian quan trắc từ năm 1983 đến 2004 Chất lượng dữ liệu được đảm bảo, mang lại độ tin cậy cao cho việc sử dụng.
Khu vực đảo nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Trong năm có hai mùa rõ rệt: Mùa hè nóng ẩm, mùa đông lạnh khô.
Mùa đông tại vùng bờ biển Cát Hải chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông bắc, nhưng tác động của nó đến chế độ thuỷ thạch động lực học ở đây không đáng kể nhờ có sự bảo vệ từ đảo Cát.
Mùa hè mang đến thời tiết nắng nóng với nhiệt độ cao, cùng với hơi nước biển chứa muối Gió Đông Nam, gió Nam và gió bão có ảnh hưởng mạnh mẽ đến các công trình bảo vệ bờ đảo.
Phân thành hai mùa mưa rõ rệt
- Nhiệt độ trung bình nhiều năm 23 0 C
- Mùa nóng, từ tháng V đến tháng IX 27.2 0 C
- Mùa lạnh, nhiệt độ trung bình 19.9 0 C
- Nhiệt độ tối cao tuyệt đối 41.5 0 C
- Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 3.7 0 C
Bảng 1: Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm
1.2.1.2 Độ ẩm Độ ẩm tương đối thay đổi qua các tháng trong năm Độ ẩm tương đối phụ thuộc bốc hơi bề mặt và bình lưu ẩm Nhìn chung độ ẩm nhỏ nhất không thấp hơn 75% và độ ẩm tương đối cao nhât trên dưới 90% Các tháng mùa đông (từ tháng 10 đến tháng 1) thời tiết khô hanh Từ tháng 3, đến tháng 9 thời tiết ẩm ướt do nguồn ẩm tăng lên vì mưa phùn và mưa rào.
Bảng 2: Độ ẩm tương đối trung bình theo các tháng
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TBnăm Độ ẩm trung bình
Lượng bốc hơi thay đổi qua các tháng trong năm, phụ thuộc vào nhiệt độ, địa hình bề mặt, hoàn lưu gió Lượng bốc hơi trung bình năm 61,6 mm.
Bảng 3: Lượng bốc hơi trung bình các tháng
Bảng 4: Số giờ nắng trong các tháng
Căn cứ vào các tài liệu quan trắc đo đạc tại trạm khí tượng thuỷ văn Hòn Dấu từ năm 1984 => 1993 có chế độ :
Chế độ gió trong khu vực thể hiện rõ sự phân mùa, phù hợp với hoạt động của hoàn lưu khí quyển Vào mùa đông, khu vực chịu ảnh hưởng chủ yếu từ hệ thống gió mùa đông bắc, với các hướng gió chính là Bắc, Đông Bắc và Đông Ngược lại, mùa hè bị chi phối bởi gió mùa Tây Nam, nhưng gần bờ gió có sự biến đổi, với các hướng thịnh hành là Nam và Đông Nam Trong thời gian chuyển tiếp giữa hai mùa, gió thường có sự tranh chấp giữa các hướng của hai hệ thống gió này.
Bảng 5: Tần suất hướng gió các tháng chính mùa đông trung bình nhiều năm
Bảng 6: Tần suất hướng gió chuyển tiếp nhiều năm
Tháng/Hướng Đông bắc Đông Đông Nam Nam
Hoa gió tổng hợp nhiều năm tại trạm Hòn Dấu ( 1984-1993 ) n K ý h i ệu
Hình 2: Hoa gió tại trạm hòn Dấu (1983-1994)
Theo dữ liệu tổng hợp nhiều năm tại trạm Hòn Dấu, gió thịnh hành chủ yếu đến từ các hướng Bắc (N), Đông Bắc (NE), Đông (E), Đông Nam (SE) và Nam (S) Đáng chú ý, gió hướng Đông (E) chiếm tần suất cao nhất với 31.32%, tiếp theo là gió Bắc (N) với 15.36%, gió Đông Nam (SE) với 14.55%, gió Nam (S) với 12.13% và gió Đông Bắc (NE) với 10.3%.
Gió mùa Đông Bắc tại khu vực này thường bắt đầu từ tháng 9 và kéo dài đến tháng 4 năm sau, với tần suất gió hướng Đông (E) cao nhất, dao động từ 33% vào tháng 11 đến 53,6% vào tháng 2 Tốc độ gió trung bình trong giai đoạn này đạt từ 4,4 m/s vào tháng 3 đến 4,9 m/s vào tháng 11 Đặc biệt, cấp tốc độ gió lớn hơn 15 m/s chỉ được ghi nhận 2 lần trong tổng số 40 lần, chiếm 5% Tốc độ gió lớn nhất được quan trắc là W m/s từ hướng Bắc (N) vào tháng 2 năm 1987, trong khi tốc độ Wmax trong nhiều năm đạt 34 m/s từ hướng ENE (2/10/1960), NNE (11/11/1957) và SSE (13/3/1960).
Mùa gió Tây Nam kéo dài từ tháng VI đến tháng VIII, với tần suất gió hướng Nam (S) cao hơn hướng Đông Nam (SE), dao động từ 21% trong tháng VIII đến 37% trong tháng VII Tốc độ gió trung bình trong giai đoạn này cũng cao hơn so với các tháng khác, đạt từ 4,7m/s (tháng VIII) đến 6,0m/s (tháng VII) Mặc dù tần suất gió ở hướng Nam và Đông Nam không lớn trong suốt năm, nhưng do ảnh hưởng của gió bão, tốc độ gió quan trắc thường rất cao Theo số liệu từ 1984-1993, tốc độ gió lớn hơn 15m/s chiếm tới 95% Gió mạnh nhất được ghi nhận là Wmax@m/s ở hướng Tây Nam (SW) và Nam (S) vào tháng VI/1989, đây cũng là giá trị cực đại đã được quan trắc nhiều lần trong nhiều năm ở nhiều hướng.
- Lượng mưa trung bình năm là: 1750 mm.
- Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9: lượng mưa trung bình 1351 mm, chiếm từ 80% lượng mưa cả năm Số ngày có mưa trung bình 13 ngày.
- Mùa ít mưa từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau: Lượng mưa trung bình 380 mm, chiếm 20% lượng mưa cả năm Số ngày có mưa trung bình 9 ngày
Trung bình, khu vực này có khoảng 150.1 ngày mưa mỗi năm, với năm 1992 ghi nhận số ngày mưa nhiều nhất là 203 ngày và năm 1997 là năm ít mưa nhất với chỉ 125 ngày Trong mùa mưa, có khoảng 76.7 ngày mưa, chiếm 52% tổng số ngày mưa trong năm Tháng có số ngày mưa cao nhất là tháng Ba với 17.7 ngày, tiếp theo là tháng Tám với 15.7 ngày Mặc dù lượng mưa trung bình tháng Ba chỉ đạt 42.6mm, nhưng điều này chỉ bằng 15% lượng mưa trung bình tháng Tám, cho thấy mùa mưa thường có cường độ và thời gian mưa kéo dài, đặc biệt trong thời kỳ ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới Ngược lại, mùa khô chủ yếu có mưa phùn với lượng mưa không đáng kể Lượng mưa lớn nhất ghi nhận tại Hòn Dấu là 434.7mm vào ngày 26 tháng 6 năm 1996.
Trong suốt 10 năm qua, tổng lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1459.4 mm Năm 1992 ghi nhận lượng mưa cao nhất với 2292.8 mm, trong khi năm 1991 là năm có lượng mưa thấp nhất, chỉ đạt 764.1 mm.
Hình 3: Tổng lượng mưa trung bình tháng nhiều năm(1984-1993)
Hình 4: Số ngày mưa trung bình tháng &năm của nhiều năm (1984-1993)
Bảng 7: Phân bố mưa trung bình các tháng (Lượng mưa ≥ 1 mm)
Bảng 8: Số ngày mưa trung bình tháng và năm của nhiều năm (1984-1993)
Bảng 11: Tần suất nước dâng (%) vùng bờ biển bắc vĩ tuyến 16
Vĩ tuyến Đoạn bờ Chiều cao nước dâng
Bắc- 21 0 N Phía Bắc- Cửa Ông 50 38 5 6 2 0
Vào tháng 7 năm 1980, cơn bão Joe đã tấn công Hải Phòng, mang theo gió giật trên cấp 12 Độ cao nước dâng kết hợp với triều tại Hải Phòng được ghi nhận là 176cm.
Vào ngày 31/7/2005, cơn bão số 2 (Washi) đã đổ bộ vào bờ biển Thái Bình – Nam Định với gió giật trên cấp 12, ghi nhận mức nước dâng kết hợp với triều lên tới 427cm tại Hòn Dấu, Hải Phòng Vùng bờ biển miền Bắc là khu vực có số lượng bão đổ bộ nhiều nhất và cường độ bão mạnh nhất, với gió có thể đạt đến 56m/s Nơi đây cũng ghi nhận mức nước dâng lớn nhất, lên tới 360cm Nếu xem nước dâng ≥ 200cm là nguy hiểm, thì toàn bộ dải bờ này đã trải qua hiện tượng nước dâng nguy hiểm với tần suất khác nhau, trong đó nước dâng đặc biệt nguy hiểm (≥ 250cm) đã xảy ra ở hầu hết các khu vực.
Bão và các thời tiết khác nhau.
Theo tài liệu từ trạm khí tượng thủy văn Phủ Liễu, Hòn Dấu đã tiến hành điều tra trong nhân dân về tình hình bão mạnh đổ bộ lên đảo trong những năm gần đây.
+ Ngày 26/9/1955 : Bão đổ bộ qua đảo với tốc độ gió 100 km/h.
+ Ngày 12/9/1957 : Bão đổ bộ qua đảo với tốc độ gió 122 km/h.
+ Ngày 8/9/1968 : Bão đổ bộ qua đảo với tốc độ gió 180 km/h.
+ Ngày 23/7/1977 : Bão đổ bộ qua đảo với tốc độ gió 185 km/h.
Từ năm 1954 đến nay, đài Phù Liễn đã ghi nhận 33 cơn bão ảnh hưởng đến đảo Cát Hải, trung bình 1,57 cơn bão mỗi năm, với mức cao nhất là 3 cơn bão trong một năm Thời gian bão tập trung chủ yếu từ tháng 6 đến tháng 10 Các cơn bão thường đi kèm với mưa lớn và nước biển dâng, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản cho người dân.
Bảng 9:Tần số bão xuất hiện
Bảng 10: Tần suất hoạt động của bão phân bố theo vĩ độ
Vĩ độ Số cơn bão đổ bộ P% Số cơn bão TB/ năm
Qua các bảng ở trên cho thấy mật độ số cơn bão đổ bộ trực tiếp vào khu vực đảo Cát Hải là cao ( trung bình 1 cơn/ năm).
1.2.2 Điều kiện thuỷ hải văn
Bảng 12: Mực nước đặc trưng trạm Hòn Dấu từ năm 1983-2004
(theo cao độ lục địa)
TT Năm Max(cm) Min(cm)
Thuỷ triều vùng biển đảo Cát Hải có đặc điểm đặc trưng điển hình chế độ thuỷ triều ven bờ vịnh Bắc Bộ
Theo quan trắc tại trạm KTTV Hòn Dấu, thuỷ triều ở đây chủ yếu thuộc chế độ nhật triều thuần nhất, với khoảng 24-25 ngày trong tháng là nhật triều Biên độ dao động mực nước đạt từ 3-4m vào thời kỳ nước cường và khoảng 0,5m vào thời kỳ nước kém Trong thời kỳ triều cường, mực nước có thể thay đổi nhanh chóng, đạt đến 3,5m/giờ, dựa trên số liệu thống kê từ 1956 đến 1985.
Mực nước biển trung bình nhiều năm: 1,9 m
Mực nước biển cao nhất : 4,21 m (22/10/1985)
Mực nước biển thấp nhất : 0,07 m(21/12/1964)
Chênh lệch triều lớn nhất : 3,94 m (23/12/1968)
Mực nước triều lịch sử cao nhất thực đo tại trạm Hòn Dấu là 4,35m.
Đặc điểm địa chất
1.3.1 Các lớp địa chất từ trên xuống
Theo báo cáo nghiên cứu khả thi, hồ sơ địa chất công trình của tuyến đê biển tại huyện đảo Cát Hải được thực hiện bởi Trung tâm Tư vấn kỹ thuật về đê điều vào tháng 12 năm 2002.
Lớp 1: Cát hạt trung đôi chỗ là cát hạt mịn màu nâu, nâu nhạt, đôi chỗ xám tro nhạt, trong cát lẫn nhiều vỏ ốc, vỏ sò và vật chất hữu cơ, ẩm, kém chặt, nằm dưới lớp đá xếp và đất đắp trên đoạn đê từ Gót đến Hoàng Châu Bề dày thăm dò trung bình > 4m Đây là lớp đất có tính thấm khá cao.
Lớp 2: á sét nhẹ đến á sét trung màu nâu xám, xám tro nhạt, đất chứa nhiều vật chất hữu cơ chưa phân huỷ hết Đất ẩm ướt kết cấu kém chặt Trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy Đây là lớp đất tương đối yếu, tính thấm nước kém nhưng mức độ nén lún cao Diện phân bố khá lớn, không đều Bề dày thăm dò trung bình > 3.0m.
Lớp 3: Cát hạt mịn đôi chỗ là á cát lẫn nhiều hạt bụi màu xám đen, xám tro nhạt đôi chỗ xám đen, bão hoà nước, kém chặt Diện phân bố cục bộ bề dày nhỏ phần lớn ở dạng thấu kính Đây là lớp đất có tính thấm lớn, sạt lở mạnh mỗi khi mực nước ngầm thay đổi.
Lớp 4: á cát, á sét xen kẹp nhau nhiều lần màu xám tro nhạt, xám đen, kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo chảy Diện phân bố khá lớn ở hầu hết các mặt cắt từ Hoàng Châu đến Gót, chiều dày trung bình thay đổi > 2.2m.
Lớp 5: á sét nhẹ đến á sét trung màu xám tro nhạt, xám đen, kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo chảy Diện phân bố khá lớn nhưng không đều gặp ở một số mặt cắt từ Hoàng Châu đến Gót, chiều dày trung bình thay đổi > 2.0m.
Lớp 6: á cát đôi chỗ là cát hạt mịn màu xám đen đất chứa nhiều vật chất hữu cơ Đất ẩm, kết cấu kém chặt, trạng thái chảy.
1.3.2 Điều kiện địa chất thủy văn
Trong phạm vi khảo sát, các lớp đất cho thấy lớp 1, lớp 2, lớp 4 và lớp 6 có khả năng chứa nước tốt và tính thấm lớn, trong khi lớp 2 và lớp 5 có khả năng chứa nước kém và tính thấm nhỏ Mực nước tại thời điểm khảo sát dao động từ -0.2 đến -0.45 m ở lớp 1 và lớp 4, chịu ảnh hưởng của thủy triều, có mối liên hệ trực tiếp với sự lên xuống của nước Thủy triều diễn ra theo quy luật nhất định, kết hợp với gió biển và hoạt động của tàu thuyền, tạo ra sóng lớn và tần suất mạnh, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ ổn định của đê, mái kè và các mỏ hàn trên tuyến đê biển.
Bảng14 : Tổng hợp các tính chất cơ lý của lớp đất
Tên lớp Đơn vị Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp
Chỉ số dẻo % 9,45 9,49 Độ đặc B 0,671 0,790 Độ ẩm thiên nhiên We
Tỷ trọng 2,68 2,67 2,68 2,67 2,68 2,67 Độ lỗ hổng n % 47,6 49,45 47,46 46,95
Tỷ lệ lỗ hổng εo 0,901 0,918 0,954 0,991 0,903 0,885 Độ bão hoà G % 87,41 84,59 84,68 85,94
Lực dính kết trung bình Ctb
Góc ma sát trong φ tb Độ 24000 16048 25000 22032 13030 22018
Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội
1.4.1 Dân số và lao động
Theo dữ liệu từ Cục Thống kê Hải Phòng, dân số Cát Hải đã tăng trung bình 0,94% mỗi năm từ 1996 đến 2004, với giai đoạn 1996-2000 đạt 1,42% và giai đoạn 2001-2004 chỉ còn 0,36% Tốc độ tăng dân số hàng năm của huyện trong giai đoạn 2001-2005 dưới 1%, trong khi tỷ lệ tăng tự nhiên liên tục giảm, đạt 0,57% vào năm 2004, thấp hơn nhiều so với mức trung bình của thành phố và cả nước.
Tổng số dann Cát Hải tính đến tháng 4/2009 là 29.019 người, chiếm 1,6% tổng số dân thành phố Hải Phòng.
Tỷ lệ dân số nam và nữ trong những năm qua không có nhiều biến động, với dân số nữ thường cao hơn một chút so với dân số nam Cụ thể, vào năm 2008, tỷ lệ dân số nữ tại huyện đã chiếm 50,6%.
Dân số dưới 16 tuổi của Cát Hải chiếm tỷ ệ thấp (25,9% năm 2008).
Dân cư tại Cát Hải phân bố không đồng đều, chủ yếu tập trung ở thị trấn Cát Hải cùng các xã Hoàng Châu, Văn Phong và Nghĩa Lộ Mật độ dân số ở những khu vực này cao hơn nhiều so với các khu vực khác trong huyện, đạt khoảng 90 người/km².
Trong những năm tới, huyện Cát Hải đặt mục tiêu duy trì tỷ lệ tăng tự nhiên dưới 1% mỗi năm, trong khi mức tăng cơ học dự kiến sẽ cao hơn nhiều so với giai đoạn trước, với bình quân từ 0,4-0,6% mỗi năm Dự kiến, dân số huyện vào năm 2020 sẽ đạt khoảng 35.100 người Đặc biệt, do phần lớn dân số tăng cơ học nằm trong độ tuổi lao động, nên dân số trong độ tuổi lao động của huyện dự kiến sẽ tăng bình quân 3,44% trong giai đoạn 2006-2020.
Cơ cấu dân số Việt Nam trong các năm 2010 và 2020 cho thấy sự gia tăng tỷ lệ dân số đô thị, từ 54,3% năm 2004 lên 61,3% năm 2010 và 75,5% năm 2020 Về giới tính, cơ cấu dân số dự kiến không có nhiều biến động so với năm 2004 Đặc biệt, cơ cấu dân số theo độ tuổi sẽ có sự thay đổi, với tỷ trọng dân số dưới 16 tuổi giảm dần, trong khi tỷ trọng nhóm dân số từ 16 đến 60 tuổi lại tăng lên.
* Dự báo nguồn nhân lực:
Dự báo dân số cho thấy, số người trong độ tuổi lao động tại Cát Hải sẽ đạt khoảng 16.200 vào năm 2010 và 21.400 vào năm 2020 Đặc biệt, từ năm 2010, khi cảng Lạch Huyện bắt đầu xây dựng, lượng lao động từ bên ngoài đổ về huyện sẽ tăng đáng kể.
Nghành sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong nền kinh tế huyện (1,5% tổng GTSX và 2,3% GDP huyện năm 2004).
- Trồng trọt: GTSX nghành trồng trọt huyện tăng trưởng bình quân 4,7%/năm trong giai đoạn 2001-2004 Trong đó: Lúa (89 ha), cây màu (42,5 ha), rau quả thực phẩm (15,5 ha).
- Chăn nuôi: GTSX nghành chăn nuôi huyện tăng trưởng bình quân
Cát Hải là địa phương dẫn đầu thành phố Hải Phòng về diện tích nuôi trồng thủy sản, nhưng chỉ xếp thứ 7 về sản lượng nuôi trồng Về sản lượng thủy sản khai thác, huyện Cát Hải đứng thứ 3 trong thành phố tính đến năm 2004.
1.4.3 Cơ sở hệ thống hạ tầng a, Giao thông:
Tính đến năm 2004, huyện Cát Hải đã phát triển mạng lưới giao thông với tổng chiều dài 191,125 km đường bộ Trong đó, có 28,045 km là đường tỉnh, 48,38 km là đường huyện và 29,5 km là đường xã, phần còn lại là các tuyến đường thôn xóm.
Tính đến năm 2004, huyện Cát Hải có tổng chiều dài 120km đường thuỷ, bao gồm ba tuyến chính: Tuyến Cát Bà-Cát Hải-Hải Phòng dài 55km, tuyến Cát Hải-Minh Đức (Quảng Ninh) dài 30km, và tuyến Cát Bà-Hòn Gai (Quảng Ninh) dài 35km.
+, Bến Gót (bến đỗ tàu khui vực Cát Hải)
+, Bến phà Ninh Tiếp (xã Nghĩa Lộ)
Bến Tân Lập, thuộc xã Tân Lập, là điểm tập kết hàng hóa và vật liệu xây dựng quan trọng cho các xã Hoàng Châu, Văn Phong, Nghĩa Lộ, và Đồng Bài, đồng thời cũng là nơi tiêu thụ muối sản xuất.
Mạng lưới điện cao thế 35 KV đi theo đường xuyên đảo
Hiện trạng hệ thống đê biển, kè mỏ hàn
1.5.1 Hiện trạng hệ thống đê biển
Hình 3: Hệ thống đê và kè ở Cát Hải
Đảo có tổng chiều dài 20,6 km đê bao quanh, trong đó tuyến đê xung yếu từ Bến Gót đến Hoàng Châu ở phía nam chịu ảnh hưởng trực tiếp từ sóng và gió, nơi có dòng chảy ven bờ mạnh và bờ biển đang bị xâm thực Các công trình đê được xây dựng bằng đất, với mái đê phía biển có kè lát mái bảo vệ ở những đoạn yếu thường xuyên chịu tác động của sóng triều Đặc biệt, đoạn đê Gót - Gia Lộc được xây dựng hoàn toàn bằng đá hộc Tuy nhiên, khả năng chống lũ bão của các công trình hiện tại vẫn còn rất yếu.
1- Tuyến Gót- Gia Lộc: Dài 3100 m, đê bằng đá hộc thường xuyên bị xô sạt do kích thước đá kè nhỏ thường xuyên chịu tác động mạnh cuả sóng , triều Với triều cường và gió cấp 5,6 sóng biển đã có thể tràn qua mặt đê Bãi biển gần chân đê bị xói lở mạnh càng làm cho kè kém ổn định Hiện tại đoạn đê này có mặt cắt ngang đê gần như không còn định hình, mặt đê nhỏ, đá sắp xếp tự nhiên ngổn ngang, đoạn tuyến gần như là bãi đá.
2- Tuyến Gia lộc – Văn Chấn - Hoàng Châu: Đã được xây dựng hoàn thiện
3- Tuyến Hoàng Châu - Nghĩa Lộ: Dài 3000 m, hiện trạng đê còn thấp nhỏ so với yêu cầu, mặt cắt đê không đều Đê không có kè bảo vệ Tuyến đê này có bãi ngoài cao rộng và có rừng cây chắn sóng Đối với tuyến đê này cần duy trì rừng cây chắn sóng đã có.
4- Tuyến Nghĩa Lộ - Đồng Bài: Là tuyến đê trung gian dài 4340 m, đê được xây dựng từ những năm 1960, tuyến này bị xuống cấp nghiêm trọng do xói mòn và không được tu bổ trước đây vì do đê thuỷ sản phía ngoài Từ những năm 1992 đã được thành phố đầu tư khôi phục để đảm bảo an toàn phía bắc đảo Đoạn đê này không có kè bảo vệ mái do phía ngoài là khu vực bãi rộng và điều kiện sóng gió ít khắc nghiệt hơn Đê không thường xuyên chịu tác động của sóng, triều.
Tuyến Đồng Bài - Lương Năng dài 2900 m, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ khu vực phía đông bắc đảo trước tác động của sóng triều trong mùa gió mùa đông bắc Mặc dù quy mô đê tương đối đảm bảo, nhưng cấu trúc kè còn manh mún và năng lực công trình hạn chế, không đủ an toàn khi có sóng gió lớn Rừng cây chắn sóng đóng góp tích cực vào việc bảo vệ khu vực này.
Tuyến Lương Năng - Gót dài 2800m có kết cấu thấp nhỏ và kè lát mái chưa hoàn chỉnh Bãi ngoài được trang bị cây chắn sóng, tuy nhiên, năng lực công trình còn yếu và cần được nâng cấp để đảm bảo an toàn cho khu vực đông dân cư.
Hiện trạng tuyến đê kè đoạn trực tiếp với biển như sau: Đoạn bờ Chiều dài(m)
Hiện trạng Mức độ xung yếu
Bến Gót 400 Đê đá hộc áp bờ đảo, cao trình đỉnh đê đá +3.7 => +4.3 ( m ) Mái Tương đối ổn định
Xung yếu kè đá hộc lát khan bị xô sạt, chân kè phủ cát bãi ở cao trình +0.6
=> +( m ) Mặt bãi sau đê đá ở cao trình +0.2 => +0.6( m ).
100 Đê đá hộc áp bờ đảo, cao trình đỉnh đê đá +3.9=> +4.9 ( m ) Mái kè đá hộc lát khan bị xô sạt,chân kè phủ cát bãi ở cao trình +0.2
2630 Đê đá hộc áp bờ đảo, cao trình đỉnh đê đá +3.7 => +4.3 ( m )
Mái kè đá hộc lát khan bị xô sạt với hơn 200 m kè đá xây và kè rọ thép lõi đá ổn định Chân kè có độ cao thấp, với cao trình từ -0.5 đến 1.5 m, không tạo thành bãi Mặt bãi sau đê đá có cao trình +2.2 m.
Tuyến đê mới được xây dựng rất kiên cố với mái ngoài bảo vệ bằng cấu kiện bê tông, mái trong được trồng cỏ Mặt đê được bê tông hóa, tạo thành một con đường giao thông rộng 5 mét.
1250 Kè đá khan áp bờ đê đất, mái bị xô sạt, chân Kè ở cao trình +0.2
=> +0.5 ( m ), phía ngoài là bãi bùn cát thoải Cao trình đỉnh đê +4.3 =>+4.6 ( m ) Trong đê là mặt đồng muối cao trình +0.7 =>
Bờ biển phía nam đảo Cát Hải dài gần 7 km, trong đó có 4.4 km được gia cố bằng đá hộc, còn lại 5.4 km ở tình trạng kém ổn định, với 3.9 km xung yếu Đặc biệt, đoạn từ Cái Vỡ đến Văn Chấn không có đê khép kín, dẫn đến tình trạng nước biển tràn vào khu dân cư Gia Lộc, gây ra hiện tượng sóng và dòng chảy bào mòn nhanh chóng.
Đoạn đê biển từ Bến Gót đến Hoàng Châu dài 8Km, trực diện với biển, đang được củng cố và nâng cấp theo Quyết định số 58/2006 QĐ-TTg Chương trình này nhằm bảo vệ cơ sở hạ tầng và các công trình trên đảo Cát Hải, với mục tiêu đảm bảo đê biển Cát Hải có khả năng chịu bão cấp 10 và triều trung bình tần suất 5% Đặc biệt, đoạn từ K3+094 đến K8+053 đã được đầu tư và nâng cấp để tăng cường khả năng chống chịu trước thiên tai.
Đoạn từ Hoàng Châu đến Văn Chấn (K5+803 đến K7+926) đã được xây dựng vào năm 2006 với kết cấu tuyến đê gồm mặt đê bê tông rộng 5m tại cao trình +4,8m Mái phía biển được thiết kế với tường chắn sóng cao trình +5,5m, chân kè sử dụng ống buy bê tông đúc sẵn và bên trong thả đá hộc Mái kè phía biển có độ dốc 3,5, lát cấu kiện BTĐS 80x80x26cm và có mố phá sóng trong khung bê tông (30*40)cm M250 Cơ đê rộng 5m, cao trình +3,0m, mái phía đồng từ đỉnh đến cơ đê được lát bằng cấu kiện BTĐS 40x40x20cm trong khung bê tông (30*40)cm M250 Mái phía đồng từ cơ đê đến chân khay được lát đá trong khung đá xây.
Đoạn kè từ Văn Chấn đến Gia Lộc được xây dựng với mặt đê đất rộng 2-3m ở cao trình +4,0m, mái phía biển có tường chắn sóng cao +4,5m Chân kè sử dụng ống buy bê tông đúc sẵn, bên trong có đá hộc, và bên ngoài là lăng thể đá hộ chân ống buy Mái kè phía biển có độ dốc m=3,5, lát cấu kiện BTĐS kích thước 80x80x26cm, với mố phá sóng trong khung bê tông kích thước 30x40cm, từ cao trình +3,0m trở lên được lát đá chít mạch.
Đoạn từ Bến Gót đến Gia Lộc (K0+00 đến K3+094) hiện đang được xây dựng bằng đê đá hộc, với cao trình đỉnh đê dao động từ +3,7 đến +4,5 mét Trong khi đó, cao trình bãi phía biển nằm trong khoảng từ -1,2 đến +0,8 mét.
1.5.2 Hiên trạng kè mỏ hàn
Từ năm 1996 đến nay, đã xây dựng 9 kè mỏ hàn dài 150m vuông góc với bờ Tuy nhiên, đoạn Cái Vỡ-Văn Chấn không có đê khép kín nên không thể bố trí kè mỏ hàn tại đây Những kè mỏ hàn đã được xây dựng đang phát huy tác dụng, tạo ra các bãi bồi nhỏ ở chân kè.
1.5.3 Hiện trạng cống dưới đê
Bảng hệ thống thoát nuớc ở khu vực bắc đảo ngăn cách bởi đê trung gian và đê kênh Cái Tráp
TT B (m) H (m) W ( m 2 ) ( Diện tích mặt cắt cống Chú thích
Tổng diện tích các mặt cống là w = 80.25 ( m 2 )
