Thạc Sĩ Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến các công trình đê, kè tỉnh quảng trị và giải pháp công trình ứng

MỤC LỤC
29T MỞ ĐẦU 29T . 1
29T 1. Tính cấp thiết của đề tài 29T 1
29T 2. Mục tiêu của đề tài 29T 2
29T 3. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện 29T 2
29T 4. Kết quả dự kiến đạt được 29T 3
29T 5. Nội dung của luận văn 29T . 3
29T CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐÊ, KÈ BIỂN 29T . 4
29T 1.1. 29T 29T Chức năng, nhiệm vụ của đê, kè biển 29T 4
29T 1.1.1. 29T 29T Chức năng của đê, kè biển 29T 4
29T 1.1.2. 29T 29T Nhiệm vụ của đê, kè biển 29T 4
29T 1.1.3. 29T 29T Phân loại đê, kè biển 29T . 5
29T 1.2. 29T 29T Yêu cầu cấu tạo của đê, kè biển 29T . 8
29T 1.2.1. 29T 29T Yêu cầu chung 29T . 8
29T 1.2.2. 29T 29T Yêu cầu cụ thể 29T . 9
29T 1.2.3. 29T 29T Cấu tạo và kích thước mặt cắt cơ bản của đê biển 29T 11
29T 1.2.4. 29T 29T Yêu cầu về ổn định đê biển 29T . 15
29T 1.3. 29T 29T Đặc điểm của đê, kè biển Việt Nam 29T . 15
29T 1.3.1. 29T 29T Đặc điểm chung 29T . 15
29T 1.3.2. 29T 29T Đặc điểm của đê, kè biển Quảng Trị 29T . 19
29T 1.4. 29T 29T Một số dạng công trình bảo vệ đê và bờ biển 29T 21
29T 1.4.1. 29T 29T Các hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển 29T 21
29T 1.4.2. 29T 29T Công nghệ chống sạt lở bờ biển, đê biển 29T 25
29T 1.5. 29T 29T Kết luận chung: 29T 32
29T CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BIẾN ĐỔI KHÍ
HẬU ĐẾN CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ 29T 33
29T 2.1. 29T 29T Khí hậu và biến đổi khí hậu 29T . 33
29T 2.1.1. 29T 29T Khái niệm 29T 33
29T 2.1.2. 29T 29T Kịch bản biến đổi khí hậu [8] 29T 33 29T 2.1.3. 29T 29T Những đặc điểm chính 29T 34
29T 2.2. 29T 29T Ảnh hưởng của các yếu tố của điều kiện tự nhiên đến công trình biển 29T . 35
29T 2.2.1. 29T 29T Địa hình: 29T . 35
29T 2.2.2. 29T 29T Địa mạo vùng nghiên cứu: 29T 36
29T 2.2.3. 29T 29T Điều kiện địa chất. 29T . 36
29T 2.3. 29T 29T Tác động của của các yếu tố khí hậu đến đê, kè biển 29T 36
29T 2.3.1. 29T 29T Tác động của sóng lên công trình biển 29T 36
29T 2.3.2. 29T 29T Thủy văn dòng chảy: 29T . 43
29T 2.3.3. 29T 29T Tải trọng gió tác động lên công trình biển:[10] 29T 45
29T 2.4. 29T 29T Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên công trình biển 29T . 46
29T 2.4.1. 29T 29T Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp 29T . 46
29T 2.4.2. 29T 29T Các yếu tố ảnh hưởng gián tiếp 29T . 49
29T 2.4.3. 29T 29T Tính toán phương án theo tiêu chuẩn an toàn. 29T 53
29T 2.5. 29T 29T Những vấn đề đặt ra 29T . 56
29T CHƯƠNG III. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TỈNH
QUẢNG TRỊ ỨNG PHÓ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 29T 57
29T 3.1. 29T 29T Đặt vấn đề 29T 3.1-57
29T 3.2. 29T 29T Cách tiếp cận 29T . 3.2-58
29T 3.3. 29T 29T Yêu cầu về hình thức mặt cắt, kết cấu hợp lý 29T . 3.3-59
29T 3.3.1. 29T 29T Hình thức 29T . 3.3.1-59
29T 3.3.2. 29T 29T Kết cấu 29T . 3.3.2-62
29T 3.4. 29T 29T Tiêu chí đánh giá tính hợp lý 29T 3.4-63
29T 3.4.1. 29T 29T Đảm bảo phù hợp với thông số và tần suất thiết kế. 29T . 3.4.1-63
29T 3.4.2. 29T 29T Đảm bảo yêu cầu về tuyến: 29T . 3.4.2-64
29T 3.4.3. 29T 29T Đối với các đoạn đê, kè kết hợp giao thông 29T 3.4.3-64
29T 3.4.4. 29T 29T Thuận lợi trong việc lợi dụng đa mục tiêu và đạt hiệu quả kinh tế 29T . 3.4.4-65
29T 3.4.5. 29T 29T Thích ứng với biến đổi khí hậu 29T . 3.4.5-65
29T 3.5. 29T 29T Các hình thức kết cấu mặt cắt hợp lý áp dụng cho tỉnh Quảng Trị có kể đến biến
đổi khí hậu. 29T . 3.5-66 29T 3.5.1. 29T 29T Lựa chọn giải pháp. 29T . 3.5.1-66
29T 3.5.2. 29T 29T Lựa chọn mặt cắt. 29T 3.5.2-67
29T 3.5.3. 29T 29T Phân tích, lựa chọn giải pháp công trình ứng phó với biến đổi khí hậu cho tỉnh
Quảng Trị. 29T . 3.5.3-70
29T 3.6. 29T 29T Kết luận chương III . 29T . 3.6-76
29T CHƯƠNG IV : LỰA CHỌN HÌNH THỨC KẾT CẤU CHO KÈ BIỂN BẮC CỬA
VIỆT TỈNH QUẢNG TRỊ 29T 3.6-77
29T 4.1. 29T 29T Đặc điểm tự nhiên 29T . 3.6-77
29T 4.1.1. 29T 29T Vị trí địa lý 29T . 3.6-77
29T 4.1.2. 29T 29T Đặc điểm địa hình, địa mạo 29T 3.6-77
29T 4.1.3. 29T 29T Đặc điểm địa chất: 29T 3.6-77
29T 4.1.4. 29T 29T Đặc điểm khí tượng và thủy văn công trình. 29T 3.6-78
29T 4.2. 29T 29T Tính toán kỹ thuật 29T . 3.6-80
29T 4.2.1. 29T 29T Nhiệm vụ công trình 29T . 3.6-80
29T 4.2.2. 29T 29T Cấp công trình và các thông số tính toán 29T . 3.6-81
29T 4.2.3. 29T 29T Chọn hình thức mặt cắt kè 29T 3.6-81
29T 4.2.4. 29T 29T Xác định các kích thước cơ bản của kè 29T 3.6-82
29T 4.3. 29T 29T Chọn chi tiết kết cấu kè 29T . 3.6-82
29T 4.3.1. 29T 29T Thiết kế mái kè 29T . 3.6-82
29T 4.3.2. 29T 29T Hình thức bảo vệ chân kè 29T . 3.6-84
29T 4.4. 29T 29T Tính toán ổn định kè 29T 3.6-85
29T 4.4.1. 29T 29T Khi chưa kể đến nước biển dâng do BĐKH. 29T . 3.6-85
29T 4.4.2. 29T 29T Tính ổn định tường đỉnh khi kể tới nước biển dâng do BĐKH 29T . 3.6-86
29T 4.5. 29T 29T Kết luận chương IV 29T . 3.6-88
29T KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 29T . 3.6-89
29T 1. Kết quả đạt được trong luận văn 29T 3.6-89
29T 2. Hạn chế, tồn tại 29T 3.6-89
29T 3. Kiến nghị 29T 3.6-90
29T TÀI LIỆU THAM KHẢO 29T . 3.6-92 DANH MỤC HÌNH VẼ
29T Hình 1.1: Một số dạng kết cấu đập đinh 29T . 6
29T Hình 1.2: Đê chắn sóng ven bờ 29T . 6
29T Hình 1.3: Một số hình thức bảo vệ bờ biển 29T . 7
29T Hình 1.4: Mặt cắt điển hình bảo vệ dạng tường chắn 29T . 8
29T Hình 1.5: Các dạng mặt cắt ngang đê biển và phương án bố trí vật liệu 29T 10
29T Hình 1.6: Một số dạng chân khay nông 29T 12
29T Hình 1.7: Một số dạng chân khay sâu 29T . 12
29T Hình 1.8: Cấu tạo các lớp mái kè 29T 13
29T Hình 1.9: Chiều rộng đỉnh kè và tường đỉnh 29T 14
29T Hình 1.10: Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ 29T . 16
29T Hình 1.11: Mặt cắt điển hình đê biển miền Trung 29T 17
29T Hình 1.12: Mặt cắt điển hình đê biển miền Nam 29T . 19
29T Hình 1.13: Một số công trình kè biển của tỉnh Quảng Trị 29T 20
29T Hình 1.14: Kè biển Cửa Tùng bị sạt lỡ sau đợt mưa lũ kéo dài năm 2010 29T . 21
29T Hình 1.15: Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng 29T 21
29T Hình 1.16: Mặt cắt đê dạng tường đứng 29T 22
29T Hình 1.17: Sơ đồ mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp 29T 23
29T Hình 1.18: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp nghiêng, dưới đứng 29T . 24
29T Hình 1.19: Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng 29T 24
29T Hình 1.20: Đê biển dạng hỗn hợp giảm sóng ổn định cửa sông Dinh, Bình Thuận 29T . 24
29T Hình 1.21: Các dạng mặt cắt ngang đê biển hỗn hợp 29T . 25
29T Hình 1.22: Các hình thức kè bảo vệ bờ và mái đê 29T 26
29T Hình 1.23: Mái đê và kè lát mái bằng đá rời 29T . 27
29T Hình 1.24: Kè bảo vệ mái bằng thảm và rọ đá 29T 27
29T Hình 1.25: Cấu kiện Tetrapod, Tribar, Dolos, Akmon (thứ tự từ trái qua phải) 29T 28
29T Hình 1.26: Kè lát mái bằng cấu kiện bê tông TSC-178 29T 29
29T Hình 1.27: Một số hình thức bảo vệ mái 29T . 29
29T Hình 1.28: Trồng cỏ Vetiver chống xói bảo vệ mái phía đồng ở Hà Lan 29T 30 29T Hình 1.29: Kè mỏ hàn ở Hà Lan 29T . 31
29T Hình 1.30: Kè mỏ hàn ở Nghĩa Hưng Nam Định 29T . 31
29T Hình 1.31: Hệ thống đê giảm sóng ở bờ biển Nhật Bản 29T 31
29T Hình 1.32: Trồng cây chắn sóng ở Cà Mau 29T 31
29T Hình 1.33: Nuôi bãi nhân tạo để tạo bờ biển 29T 32
29T Hình 2.1: Mặt cắt ngang bãi biển điển hình 29T 36
29T Hình 2.2: Phân tích lực tác dụng của sóng lên tường đứng liền bờ 29T 39
29T Hình 2.3: Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn sóng thẳng đứng khi sóng rút 29T . 40
29T Hình 2.4: Sơ đồ áp lực sóng tác dụng lên mái nghiêng 29T 41
29T Hình 2.5: Đồ thị để xác định phản áp lực của sóng 29T . 43
29T Hình 2.6: Các thông số xác định cơ kè 29T . 51
29T Hình 2.7: Tối ưu tiêu chuẩn an toàn theo quan điểm kinh tế 29T 54
29T Hình 3.1: Bản đồ nguy cơ ngập tỉnh Quảng Trị ứng với mực nước biển dâng 1m 29T
3.1-58
29T Hình 3.2: Vị trí và phân chia đoạn kè cho tỉnh Quảng Trị 29T 3.3.1-59
29T Hình 3.3: Mặt cắt ngang kè loại K1 29T . 3.5.2.1-67
29T Hình 3.4: Mặt cắt ngang kè loại K2 29T . 3.5.2.2-68
29T Hình 3.5: Mặt cắt ngang kè loại K3 29T . 3.5.2.3-69

DANH MỤC BẢNG BIỂU

29T Bảng 1.1: Chiều rộng đỉnh đê qui định theo cấp công trình 29T . 14
29T Bảng 2 .1:. Hệ số k R t R29T . 41
29T Bảng 2.2: Hệ số P R tcl R29T . 41
29T Bảng 2.3: Trị số gia tăng độ cao an toàn của đê biển 29T . 46
29T Bảng 2.4 : Quan hệ lưu lượng tràn cho phép và giải pháp bảo vệ đê phía đồng 29T 48
29T Bảng 3.1: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980 – 1999 29T . 3.1-57
29T Bảng 3.2: Các khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá các tỉnh miềnTrung đến năm
2020, định hướng đến năm 2030. 29T . 3.3.1-61
29T Bảng 3.3: Các thông số thiết kế cho từng khu vực tỉnh Quảng Trị 29T . 3.5.3.1-70
29T Bảng 3.4: Bảng tính tham số sóng cho 3 khu vực P =2%, chưa kể đến MNBD 29T
3.5.3.1-71
29T Bảng 3.5: Bảng tính tham số sóng cho 3 khu vực P =2%, có kể đến MNBD 29T . 3.5.3.1-
71
29T Bảng 3.6 : Bảng tính toán phân tích tối ưu cho đoạn 1 29T 3.5.3.2-73
29T Bảng 3.7 : Bảng tính toán phân tích tối ưu cho đoạn 2 29T 3.5.3.2-74
29T Bảng 3.8: Bảng tính toán phân tích tối ưu cho đoạn 3 29T . 3.5.3.2-75
29T Bảng 4.1: Số liệu trung bình một số tính chất địa kỹ thuật 29T 3.6-78
29T Bảng 4.2: Bảng tính trọng lượng của cấu kiện phủ mái 29T . 3.6-83
29T Bảng 4.3: Kết quả tính toán chiều dày cấu kiện phủ mái 29T . 3.6-83
29T Bảng 4.4: Kết quả tính toán vận tốc cực đại của dòng chảy 29T . 3.6-84
29T Bảng 4.5: Mômen đối với điểm chân tường phía đường 29T . 3.6-86 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta có 3260 km bờ biển, 89 cửa sông và hơn 3000 hòn đảo. Trải dài dọc
theo bờ biển là 29 tỉnh và các thành phố lớn, hải cảng, các khu công nghiệp, dầu
khí, các khu đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, đã tạo cho đất nước ta một tiềm năng
to lớn trong phát triển kinh tế biển và vùng ven biển, cửa sông. Hiện nay, phát triển
kinh tế biển là một trong những chiến lược quan trọng của Đảng và Nhà nước.
Trong đó việc xây dựng các công trình đê, kè biển đóng vai trò quan trọng trong
việc đảm bảo an toàn cho các thành phố và khu dân cư ven biển, góp phần vào phát
triển kinh tế.
Tuy nhiên trong những năm gần đây, dưới tác động bất lợi của thời tiết và tình
hình biến đổi khí hậu bất thường đã làm hư hại không ít các công trình đê kè biển.
Do đó việc xác định hình thức và kết cấu đê, kè biển không chỉ ứng phó với điều
kiện tự nhiên hiện tại mà cần phải xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong tương
lai. Trong đó yếu tố khí hậu là một bộ phận quan trọng hợp thành môi trường của
lãnh thổ, nó có quan hệ trực tiếp đến những thay đổi về điều kiện tự nhiên của khu
vực trước hết là cơ chế gió mùa, những yếu tố khí hậu, thiên tai mà tiêu biểu là ảnh
hưởng của gió bảo, một hệ quả khác mà không thể không đề cập đến đó là sự dâng
lên của mực nước biển. Tất cả những thay đổi đó tất yếu sẽ tác động không nhỏ đến
công trình đê kè dọc bờ biển nước ta nói chung và vùng ven biển tỉnh Quảng Trị nói
riêng.
Trong những thập kỷ qua, đã có nhiều đề tài, chương trình khoa học, các dự
án nghiên cứu để bảo vệ phòng chống sạt lở và khai thác vùng cửa sông ven biển
của nước ta do các cơ quan, đơn vị, các tổ chức, cá nhân trong và ngoài nước
thực hiện. Tuy nhiên những kết quả đưa ra mới tập trung ứng phó với điều kiện
tự nhiên hiện tại, chưa đề cập nhiều đến những yếu tố tác động mang tính lâu dài
như ảnh hưởng của sự thay đổi khí hậu, sự biến động thất thường của mực nước
biển và thủy triều. 2
Các kết quả nghiên cứu làm cơ sở dữ liệu cho việc quy hoạch củng cố và
phát triển hệ thống đê biển nhằm tìm ra giải pháp thích hợp vừa đảm bảo tính ổn
định, an toàn cho đê kè hiện tại vừa thích ứng được với sự biến đổi khí hậu trong
tương lai.
Bên cạnh chương trình nghiên cứu cơ bản góp phần giải quyết các vấn đề liên
quan đến chiến lược phát triển đê biển, làm cơ sở để ban hành các quy chuẩn thiết
kế kè, đê biển, . Trong quá trình thực hiện việc củng cố, nâng cấp đê biển theo
Quyết định số 58/2006/QĐ-TTg ngày 14/3/2006 của Thủ tướng Chính phủ, một số
vấn đề cấp bách cần giải quyết mà quy chuẩn hiện hành chưa có, hoặc chưa thật chi
tiết bao gồm các nội dung sau:
1) Xác định mặt cắt và kết cấu kè hợp lý thích ứng với sự biến đổi của khí hậu.
2) Một số trường hợp chưa đủ cơ sở khoa học để xác định:
- Tuyến đê biển xây dựng mới và điều chỉnh cục bộ tuyến đê biển hiện có theo
hướng tăng cường ổn định, kết hợp đa mục tiêu và phát triển bền vững.
- Đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê trên nền đất yếu phù hợp với điều
kiện tự nhiên từng vùng.
Để đóng góp thêm cơ sở khoa học phục vụ công tác xây dựng nâng cấp đê, kè
biển của tỉnh Quảng Trị phù hợp với điều kiện biến đổi khí hậu, việc nghiên cứu để
giải quyết các tồn tại nhằm phục vụ tốt hơn công tác xây dựng hệ thống đê biển và
công trình vùng cửa sông ven biển để phát triển kinh tế - xã hội, tăng cường quốc
phòng, an ninh vùng ven biển của địa phương trước mắt cũng như lâu dài là rất cấp
thiết.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý về mặt cắt, kết cấu đê
kè biển khu vực Quảng Trị thích ứng với sự biến đổi khí hậu.
3. Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện
- Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh
vực cửa sông ven biển.
- Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo. 3
- Phương pháp hệ thống điều tra thực địa.
4. Kết quả dự kiến đạt được
- Đánh giá được hiện trạng, phân tích nguyên nhân các hư hỏng của hệ thống
đê biển tỉnh Quảng Trị.
- Đề xuất tiêu chí đánh giá tính hợp lý cho mặt cắt đê biển miền Trung nói
chung và hệ thống đê biển tỉnh Quảng Trị nói riêng.
- Trên cơ sở tính toán kiểm tra đảm bảo ổn định và kết cấu. Áp dụng kết quả
nghiên cứu để tính toán thiết kế cho kè biển bắc Cửa Việt tỉnh Quảng Trị.
5. Nội dung của luận văn
Luận văn có phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu
cần đạt được khi thực hiện đề tài, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu để đạt
được các mục tiêu đó. Ngoài phần mở đầu, phần kết thúc, danh mục tài liệu tham
khảo và phụ lục, nội dung chính của luận văn gồm 4 chương chính.


- Chương I: Tổng quan về đê, kè biển.
- Chương II: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố biến đổi khí hậu đến các
công trình bảo vệ bờ.
- Chương III:Lựa chọn giải pháp công trình bảo vệ bờ tỉnh Quảng Trị ứng
phó với biến đổi khí hậu.
- Chương IV: Lựa chọn hình thức kết cấu cho kè Bắc Cửa Việt tỉnh Quảng
Trị.