Thạc Sĩ Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014



​Mục lục Lời cảm ơn 7
Phần mở đầu .8
1. Tính cấp thiết của đề tài .8
2. Mục đích của đề tài 10
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .10
4. Kết quả đạt được 10
Chương 1: Tổng quan về công trình bảo vệ bờ biển
1.1. Khái niệm về bờ biển 11
1.2. Phân loại bờ biển .12
1.3. Các dạng phá hoại đối với bờ biển 13
1.4. Các loại công trình bảo vệ bờ biển đã được áp dụng .17
1.4.1. Đê biển 17
1.4.2. Kè biển 17
1.4.3. Hệ thống mỏ hàn ngăn cát 18
1.4.4. Hệ thống đê chắn sóng 19
1.4.5. Rừng cây ngập mặn .19
1.4.6. Bồi đắp nhân tạo .19
1.4.7. Trồng cây trên cồn cát dọc bờ 19
1.5. Kết luận chương 1 .20
Chương 2: Tổng quan về bờ biển và các công trình bảo vệ bờ
biển tỉnh nghệ an
2.1. Điều kiện tự nhiên vùng biển nghệ an .23


2
2.1.1. Vị trí địa lý 23
2.1.2. Đặc điểm địa hình .23
2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng .26
2.2. Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn và dòng chảy 27
2.2.1 Đặc điểm khí hậu 27
2.2.2. Sông ngòi .30
2.2.3. Triều mặn, nước dâng .31
2.3. Tình hình bão lụt trong những năm gần đây .32
2.4. Hiện trạng công trình bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An .33
2.4.1. Đê biển 34
2.4.2. Kè bảo vệ bờ biển .40
2.4.3. Rừng phòng hộ ven biển 45
2.5. Đánh giá nguyên nhân hư hỏng 47
2.6. Kết luận chương 2 .48
Chương 3: Cơ sở khoa học của các giải pháp bảo vệ bờ và đê biển
3.1. Đặc điểm của công trình bảo vệ bờ biển .55
3.2. Một số giải pháp bảo vệ bờ biển thường gặp .55
3.2.1. Đê biển 55
3.2.1.1. Xác định cao trình đỉnh đê .56
3.2.1.2. Kết cấu đỉnh đê 59
3.2.1.3. Mái đê 60
3.2.1.4. Phương pháp tính lớp gia cố mái đê biển dưới tác dụng của
sóng và dòng chảy .65
3.2.1.5. Tính toán ổn định đê 68

Chu Quang Thành - CH17C1

3
3.2.2. Kè bảo vệ bờ biển .75
3.2.2.1. Các dạng kết cấu kè biển .75
3.2.2.2. Tính toán ổn định kè mái nghiêng .76
3.2.2.3. Tính toán ổn định kè biển dạng tường đứng 78
3.2.3. Hệ thống mỏ hàn 82
3.2.3.1. Cấu tạo mỏ hàn biển 82
3.2.3.2. Phương của mỏ hàn .83
3.2.3.3. Chiều dài mỏ hàn .85
3.2.3.4. Khoảng cách giữa các mỏ hàn .85
3.2.3.5. Hiệu quả gây bồi của mỏ hàn 86
3.3. Kết luận chương 3 .86
Chương 4: ứng dụng tính toán cho tuyến đê biển xã quỳnh long
và tuyến kè xã sơn hải, huyện quỳnh lưu
4.1. ứng dụng tính toán tuyến đê biển xã Quỳnh Long .87
4.1.1. Giới thiệu công trình .87
4.1.2. Quy mô, các thông số kỹ thuật chính của công trình 88
4.1.3. Tính toán thấm, ổn định mái đê 90
4.2. ứng dụng tính toán tuyến kè biển xã Sơn Hải .96
4.2.1. Giới thiệu công trình .96
4.2.2. Quy mô, các thông số kỹ thuật chính của công trình 97
4.2.3. Tính toán ổn định tường kè .98
4.3. Kết luận chương 4 .105
Kết luận và kiến nghị .106
Tài liệu tham khảo 109

Chu Quang Thành - CH17C1

4
Danh mục các hình vẽ
Hình 1-1: Bờ biển Ninh Chữ - Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận 11
Hình 1-2: Sơ đồ xâm thực bờ biển dưới tác động của sóng 15
Hình 1-3: Cơ chế phá hoại đê biển .16
Hình 1-4: Tuyến đê biển Quỳnh Lộc, huyện Quỳnh Lưu .17
Hình 1-5: Kè biển chống sát lở Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An .18
Hình 1-6: Hệ thống đê mỏ hàn chắn cát .18
Hình 1-7: Đê chắn sóng dọc bờ .19
Hình 1-8: Rừng cây ngập mặn trước đê biển 20
Hình 1-9: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu 21
Hình 1-10: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu 21
Hình 1-11: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu 22
Hình 1-12: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu 22
Hình 2-1: Bản đồ vị trí vùng bờ biển và công trình bảo vệ bờ tỉnh Nghệ An .25
Hình 2-2: Các hình thức gia cố mái đê biển đã áp dụng ở Nghệ An .35
Hình 2-3: Các hình thức mặt cắt đê biển .36
Hình 2-4: Các hình thức mặt cắt kè biển .41
Hình 2-5: Cấu kiện bê tông đúc sẵn gia cố mái kè biển 42
Hình 2-6: Kè biển Lạch Vạn, Diễn Thành 43
Hình 2-7: Kè ven biển thị xã Cửa Lò 44
Hình 2-8:Rừng phi lao chắn gió trước tuyến đê biển Kim, Hải, Hùng .46
Hình 2-9: Rừng cây ngập mặt trước tuyến đê Diễn Bích .46
Hình 2-10: Mưa bão gây sạt lở mái một đọan đê 48
Hình 2-11: Gia cố mái phía biển đê Kim - Hải - Hùng, H. Diễn Châu bằng
đá lát khan trong ô khung đá xây 50
Hình 2-12: Gia cố mái phía đồng đê Quỳnh Lộc, Huyện Quỳnh Lưu bằng
đá lát khan trong ô khung BTCT M200 .50

Chu Quang Thành - CH17C1

5
Hình 2-13: Gia cố mái phía biển đê Quỳnh Lộc, Huyện Quỳnh Lưu bằng
cấu kiện bê tông đúc sẵn ghép rời trong ô khung BTCT .51
Hình 2-14: Gia cố mái phía biển đê Long Thuận, Huyện Quỳnh Lưu bằng
cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn liên kết mảng trong ô khung BTCT 51
Hình 2-15: Gia cố mái phía biển kè Quỳnh Long, Huyện Quỳnh Lưu bằng
cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn liên kết mảng trong ô khung BTCT 52
Hình 2-16: Trồng cỏ mái phía đồng đê Quỳnh Thọ, H. Quỳnh Lưu .52
Hình 2-17: Tuyến kè xã Sơn Hải, huyện Quỳnh Lưu 53
Hình 2-18: Hiện trạng tuyến đê Bích, Kỷ, Vạn, Ngọc, H. Diễn Châu 53
Hình 2-19: Thi công mái kè bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép .54
Hình 2-20: Thi công đê biển Quỳnh Lộc bằng cấu kiện BTĐS .54
Hình 3-1: Độ dốc quy đổi tính sóng leo 57
Hình 3-2: Các thông số xác định cơ đê .58
Hình 3-3: Chân kè kiểu bệ chìm .63
Hình 3-4: Chân kè kiểu mố đỡ 63
Hình 3-5: Chân khay bằng ống Buy 64
Hình 3-6: Kết hợp chân kè bệ chìm và cọc gỗ 64
Hình 3-7: Kết hợp chân kè bệ nổi và cọc bê tông cốt thép .65
Hình 3-8: Sơ đồ tính toán theo phương pháp tổng ứng lực 70
Hình 3-9: Sơ đồ tính toán theo phương pháp ứng lựchữu hiệu cố kết .72
Hình 3-10: Biểu đồ m R a R ~ a 75
Hình 3-11: Sơ đồ tính toán ổn định tổng thể theo mặt FABC .76
Hình 3-12: Sơ đồ tính toán ổn định của kè trên mặt mái đê 78
Hình 3-13: Các bộ phận của mỏ hàn .83
Hình 3-14: Quan hệ giữa trục mỏ hàn và hướng dòng 84
Hình 4-1: Bản đồ vị trí tuyến đê biển Quỳnh Long & tuyến kè Sơn Hải 87
Hình 4-2: Mặt cắt ngang đại diện tuyến đê biển Quỳnh Long 90
Hình 4-3: So d? chia lu?i ph?n t? c?a bài toỏn 91

Chu Quang Thành - CH17C1

6
Hình 4-4: So d? chia lu?i ph?n t? và di?u ki?n biờn c?a bài toỏn 91
Hình 4-5: éu?ng bóo hũa trong thõn dờ .92
Hình 4-6: éu?ng d?ng th? trong thõn dờ 92
Hình 4-7: éu?ng dũng trong thõn dờ 92
Hình 4-8: So d? và di?u ki?n biờn cho bài toỏn tớnh ?n d?nh .93
Hình 4-9: K?t qu? tớnh ?n d?nh K R minmin R = 2,147 93
Hình 4-10: So d? chia lu?i ph?n t? và di?u ki?n biờn c?a bài toỏn 94
Hình 4-11: éu?ng bóo hũa trong thõn dờ trong cỏc th?i do?n tớnh toỏn 94
Hình 4-12: éu?ng d?ng th? trong thõn dờ ? cu?i th?i do?n tớnh toỏn 94
Hình 4-13: éu?ng dũng trong thõn dờ ? cu?i th?i do?n tớnh toỏn 95
Hình 4-14: So d? và di?u ki?n biờn cho bài toỏn tớnh ?n d?nh .95
Hình 4-15: K?t qu? tớnh ?n d?nh K R minmin R = 2,141 96
Hình 4-16: Mặt cắt ngang đại diện tuyến kè Sơn Hải .99
Hình 4-17: Sơ đồ lực tác dụng lên tường kè trường hợp 1 100
Hình 4-18: Sơ đồ lực tác dụng lên tường kè trường hợp 2 103

Danh mục các bảng biểu
Bảng 2-1: Độ ẩm trung bình tháng trong năm 28
Bảng 2-2: Lượng mưa bình quân, nhỏ nhất 30
Bảng 3-1: Hệ số nhám trên mái dốc 58
Bảng 3-2: Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện sử dụng .60
Bảng 3-3: Hệ số ổn định khối phủ mái 66
Bảng 3-4: Hệ số
? theo cấu kiện và cách lắp đặt .67
Bảng 3-5: Hệ số ma sát 81

Chu Quang Thành - CH17C1

7
LờI cảm ơn
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề
tài: “Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An“ được hoàn
thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo Đại học & Sau
đại học, khoa công trình cùng các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thuỷ lợi,
bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Ngô Trí Viềng đã trực
tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần
thiết cho luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn: Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học,
khoa công trình, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy trực tiếp Cao
học của trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán bộ viên chức
Đoàn Quy hoạch Nông nghiệp và Thuỷ lợi Nghệ An, Chi cục Đê điều và
Phòng chống lụt bão tỉnh Nghệ An đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian học
tập và thực hiện luận văn này.
Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ về
mọi mặt cũng như động viên khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt được
kết quả như ngày hôm nay.
Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nên



quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả mong
muốn tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và sự góp ý của
các bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình.
Tác giả

Chu Quang Thành - CH17C1

8
phần mở đầu

1. tính cấp thiết của đề tài
Nghệ An là tỉnh ven biển ở Bắc Trung Bộ có chiều dài bờ biển khoảng
82km thuộc các huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Nghi Lộc và thị xã Cửa Lò, có
59 phường, xã và thị trấn, diện tích đất tự nhiên 40.328,1 ha, trong đó đất nông
nghiệp 16.241,8 ha, đất nuôi trồng thuỷ sản 1.339 ha với sản lượng nuôi trung
bình 85.000 tấn/năm, tàu thuyền đánh bắt thuỷ hải sản 7.250 cái. Dân số toàn
vùng 515.395 người, chiếm 17,7% dân số toàn tỉnh. Bờ biển Nghệ An có 6 cửa
sông lớn và nhiều lạch nhỏ đổ nước ra biển.
Địa hình vùng ven biển phần lớn có cao độ từ 2,0ữ3,0m, vùng sát biển,
cửa sông có cao độ từ 0,5ữ1,5m. Đỉnh triều trung bình hàng năm từ 1,2ữ1,3
m, đỉnh triều cường 1,8m, đỉnh triều cường gặp tâm bão lên tới 3,0ữ3,3m,
nước mặn xâm nhập sâu vào đồng ruộng vùng sát biển và vùng cửa sông gây
thiệt hại lớn về người và tài sản của nhân dân các xã vùng ven biển. Hàng năm
cứ vào mùa mưa bão, triều dâng là mối đe dọa lớn đối với người dân các xã
vùng ven biển.
Cùng với sự phát triển của đất nước, trong những năm qua được sự quan
tâm của Trung ương, cũng như sự chỉ đạo của Tỉnh uỷ, UBND tỉnh, các huyện,
thị xã vùng ven biển ngày càng được quan tâm đầu tư khai thác, cơ cấu sản
xuất chuyển đổi theo hướng giảm tỷ trọng nông nghiệp, tăng tỷ trọng công
nghiệp, dịch vụ, du lịch và nuôi trồng khai thác thuỷ, hải sản . Kinh tế phát
triển, dân số tăng nhanh, nhiều công trình quan trọng như giao thông, thuỷ lợi,
văn hoá, du lịchv.v . đã được đầu tư xây dựng làm thay đổi bộ mặt của các
huyện và thị xã vùng ven biển

Chu Quang Thành - CH17C1

9
Để phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội vùng ven biển, nhân dân các địa
phương trong tỉnh đã xây dựng được hệ thống công trình bảo vệ bờ biển, cửa
sông của Nghệ An tương đối hoàn chỉnh có tổng chiều dài khoảng 73,4km,
với các quy mô khác nhau được xây dựng qua nhiều thời kỳ, có nhiệm vụ bảo
vệ cho sản xuất, dân sinh kinh tế của các vùng trũng ven biển. Tuy nhiên, hệ
thống công trình bảo vệ bờ biển, cửa sông hiện tại mới chỉ có thể đảm bảo an
toàn ở mức độ nhất định, tuỳ theo tầm quan trọng về dân sinh, kinh tế từng
khu vực được bảo vệ. Một số công trình đã được đầu tư, khôi phục, nâng cấp
thông qua các dự án PAM và các dự án hỗ trợ của ADB có thể chống với gió
bão cấp 9 và mức nước triều tần suất 5%. Nhiều tuyến chưa được tu bổ, nâng
cấp chỉ có thể đảm bảo an toàn với gió bão cấp 8. Mặt khác do điều kiện kinh
tế, việc đầu tư chưa được tập trung đồng bộ, kiên cố, lại chịu tác động thường
xuyên của mưa bão nên hệ thống công trình bảo vệ bờ biển, cửa sông vẫn tiếp
tục bị xuống cấp nghiêm trọng.
Do tầm quan trọng của các công trình bảo vệ bờ biển đối với việc phát
triển kinh tế xã hội, đảm bảo an toàn cho nhân dân ven biển. Ngày 14 tháng 3
năm 2006 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt chương trình đầu tư củng cố,
bảo vệ và nâng cấp đê biển hiện có tại các tỉnh có đê từ Quảng Ninh đến
Quảng Nam tại Quyết định số 58/2006/QĐ-TTg, đây là cơ sở cho việc tiếp tục
nghiên cứu giải pháp xây dựng v bảo vệ bờ biển của tỉnh Nghệ An.
Trong quá khứ đã có nhiều t i liệu, công trình nghiên cứu về bờ biển
Miền Trung nói chung cũng như bờ biển tỉnh Nghệ An nói riêng, song đến
nay vẫn đang còn nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu.
Do vậy đề t i: “ Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ
An” có ý nghĩa khoa học v thiết thực cho giai đoạn hiện nay.

Chu Quang Thành - CH17C1

10
2. mục đích của đề tài
- Nghiên cứu các biện pháp tăng cường bảo vệ bờ biển Nghệ An;
- Tìm được giải pháp hợp lý;
- ứng dụng tính toán.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp tổng hợp, thống kê, phân tích lý thuyết v thực tế
chứng minh;
- Phân tích chọn phương pháp tính v phần mềm tính toán hiện đại.
4. kết quả đạt được
- Tổng kết đánh giá nguyên nhân hư hỏng bờ biển Nghệ An;
- Phân tích và chọn được giải pháp bảo vệ bờ biển hợp lý;
- Áp dụng sáng tạo phương pháp tính v phần mềm hợp lý trong điều kiện
biên phức tạp.