Thạc Sĩ Nghiên cứu cơ sở khoa học để quy hoạch và phân cấp cho tuyến đê biển tỉnh Nam Định

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu của đề tài 4
3. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4
4. Kết quả dự kiến đạt được 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6
1.1. Tổng quan về công trình bảo vệ bờ trên thế giới .6
1.1.1 Đê biển 6
1.1.2 Hệ thống mỏ hàn, đập hướng dòng 7
1.1.3 Hệ thống kè lát mái 10
1.2. Tổng quan về công trình bảo vệ bờ Việt Nam .13
1.2.1. Đê biển .13
1.2.2. Kè mỏ hàn, đập hướng dòng 15
1.2.3. Hệ thống kè lát mái 17
1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch và phân cấp cho tuyến đê biển .19
1.4. Vấn đề tồn tại và kết luận chương 1 .21
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỔ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NỘI DUNG QUY
HOẠCH VÀ PHÂN CẤP ĐÊ BIỂN
2.1. Các nguyên tắc lập quy hoạch đê điều và phân cấp đê theo luật đê điều 22
2.2. Nội dung quy hoạch đê điều và phân cấp đê theo luật đê điều .22
2.3. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến quy hoạch đê biển 23
2.4. Ảnh hưởng của vùng bảo vệ tới quy hoạch đê điều và phân cấp tuyến đê biển .25
2.5. Phân định ranh giới đê biển, đê cửa sông .28
2.6. Tính toán các thông số kỹ thuật theo nội dung yêu cầu của QH tuyến đê biển 30
2.7. Kết luận chương 2 .36
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LỰA CHON PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH PHÂN CẤP
HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN TỈNH NAM ĐỊNH
3.1. Giới thiệu về vùng nghiên cứu 37
3.1.1. Vị trí địa lý .37
3.1.2. Đặc điểm địa hình 37
3.1.3. Bờ biển .38
3.1.4. Đặc điểm địa chất 38
3.1.5. Đặc điểm khí tượng – khí hậu 39
3.1.6. Chế độ thủy hải văn .41
3.1.7. Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội .42
3.2. Phân tích hiện trạng hệ thống đê biển tỉnh Nam Định 44 3.3. Xác định quy hoạch tuyến đê Nam Định 59
3.4. Tính toán phân vùng bảo vệ cho tuyến đê biển tỉnh Nam Định 62
3.4.1. Xác định quy hoạch tuyến đê biển huyện Giao Thủy .64
3.4.2. Tuyến đê biển huyện Hải Hậu .67
3.4.3. Tuyến đê biển huyện Nghĩa Hưng .68
3.4.4. Ranh giới đê cửa sông, đê biển 69
3.5. Đánh giá tính hợp lý của tuyến đê biển Nam Định hiện nay 71
3.5.1. Tuyến đê chính .71
3.5.2. Tuyến đê dự phòng 71
3.5.3. Cấp đê 74
3.5.4. Phân cấp đê theo yêu cầu mới 74
3.6. Tính toán các thông số kỹ thuật công trình phục vụ quy hoạch và phân cấp tuyến
đê biển Nam Định có tính đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến năm
2020 tầm nhìn 2030 .75
3.7. Thiết kế mặt cắt ngang đê chính .78
3.8. Kết quả tính toán Phân cấp tuyến đê biển .83
3.8.1. Tuyến đê chính .83
3.8.2. Đê tuyến 2 84
3.9. Phân tích và đánh giá kết quả tinh toán .85
3.10. Kết luận chương 3 .87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận .89
2. Kiến nghị .91
TÀI LIỆU THAM KHẢO .92
I. Tiếng Việt 92
II. Tiếng Anh 93
PHẦN PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Tính toán ổn định tổng thể theo phần mềm Geoslop 94
Phụ lục 2: Tính toán trọng lượng viên cấu kiện bằng phần mềm Cress . 95
Phụ lục 3: Bảng chú giải bản đồ 96
Phụ lục 4: Bản đồ hiện trạng tuyến đê biển Nam Định . 97
Phụ lục 5: Bản đồ hiện trạng tuyến đê biển Giao Thủy . 98
Phụ lục 6: Bản đồ quy hoạch tuyến đê biển Giao Thủy 99
Phụ lục 7: Bản đồ hiện trạng tuyến đê biển Hải Hậu . 100
Phụ lục 8: Bản đồ hiện trạng tuyến đê biển Nghĩa Hưng 101
Phụ lục 9: Bản đồ Quy hoạch tuyến đê biển Nghĩa Hưng . 102
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Đê biển chịu sóng tràn và biển chịu sóng tràn và vùng đệm đa chức năng .6
Hình 1.2: Đê ngầm giảm sóng xa bờ .7
Hình 1.3: Mỏ hàn bằng cọc gỗ ở Hà Lan .8
Hình 1.4: Mỏ hàn bằng hệ thống tấm chắn gỗ ở Mỹ .8
Hình 1.5: Mỏ hàn bằng đá đổ ở Mỹ .8
Hình 1.6: Cục bê tông kiểu Quadripod, Tetrapod, Dolos, Tribari .9
Hình 1.7: Mỏ hàn có lớp phủ ngoài bằng bê tông nhựa đường ở Hà Lan .9
Hình 1.8: Mỏ hàn bằng màn cừ thép ở Mỹ 9
Hình 1.9: Sơ đồ hình dạng các loại mỏ hàn trên mặt bằng .10
Hình 1.10: Kè đá xếp hình trụ, tiết diện lục giác ở Hà Lan .10
Hình 1.11: Kè bảo vệ mái bằng thảm và rọ đá 11
Hình 1.12: Kè bảo vệ mái nằng bê tông nhựa đường ở Hà Lan 11
Hình 1.13: Kè bằng kết cấu Tetrapod ở Hà Lan 12
Hình 1.14: Thảm bảo vệ bằng các viên bê tông .12
Hình 1.15: Bảo vệ mái bằng kết cấu thảm túi chứa vữa xi măng 12
Hình 1.16: Bảo vệ mái kết hợp 2 hình thức ở Hà Lan .13
Hình 1.17: Công trình hệ thống kè mỏ hàn bảo vệ bãi biển ở Văn Lý 15
Hình 1.18: Mỏ hàn ống buy chữ T .15
Hình 1.19: Mỏ hàn chữ T- Nghĩa Phúc .15
Hình 1.20: 5 mỏ kè chữ T tại Hải Thịnh 2 .16
Hình 1.21: Mặt cắt kè mỏ hàn 16
Hình 1.22: Kè mỏ Kiên Chính; chữ T .16
Hình 1.23: Kè mỏ Nghĩa Phúc; chữ I 16
Hình 1.24: Mỏ hàn ở bờ biển Hoà Duân, tỉnh Thừa Thiên Huế 17
Hình 1.25: Kè lát mái bằng đá lát khan 17
Hình 1.26: Kè đá xây liền khối 18
Hình 1.27: Kè bằng bê tông đổ tại chỗ ở Hải Phòng .18
Hình 1.28: Kè bằng cấu kiện TSC – 178 .18
Hình 1.29: Kè bằng cấu kiện hình bao diêm 18
Hình 3.1: Vị trí địa lý tỉnh Nam Định 37
Hình 3.2: Bản đồ chế độ gió 40
Hình 3.3: Bão đổ bộ vào khu vực Vịnh Bắc Bộ từ năm 1950 ư 2000 .40
Hình 3.4: Kè Cai Đề 48
Hình 3.5: Kè mỏ hàn khu vực Đông tây cống Thanh Niên 48
Hình 3.6: Mặt cắt kè mỏ hàn 48
Hình 3.7: Kè mỏ Hải Thịnh .52
Hình 3.8: Kè mỏ Kiên Chính .52
Hình 3.9: Tuyến đê biển Nam Định .63
Hịnh 3.10: Tuyến đê quai lấn biển Cồn lu, cồn ngạn 65
Hình 3.11: Cửa sông Đáy 69
Hình 3.12: Cửa sông Ninh Cơ .70
Hình 3.13: Cửa sông Sò .70
Hình 3.14: Tuyến đê 2 Giao Phong .72
Hình 3.15: Đê tuyến 2 An Hóa 72
Hình 3.16: Đê tuyến 2 Hải Chính 73 MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Phân cấp công trình đê biển 26
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn an toàn và phân cấp đê .27
Bảng 2.3: Tiêu chí về dân số và diện tích bảo vệ 28
Bảng 2.4: Về độ ngập sâu trung bình của các khu dân cư .29
Bảng 2.5: Chiều cao nước dâng .30
Bảng 2.6: Kết quả tính chiều nước dâng đoạn bờ biển từ Cửa Ông đến Cửa Đáy 30
Bảng 2.7: Mực nước triều thiết kế P=5% vào tháng VIII tại các cửa sông có xét tới nước
biển dâng với P=20% (cm) 30
Bảng 2.8: Kết quả xác định các thông số mực nước, sóng thiết kế cho từng tuyến đê .33
Bảng 2.9: Lưu lượng tràn cho phép .35
Bảng 3.1: Thống kê nhiệt độ trung bình tháng trạm Văn Lý .39
Bảng 3.2: Thống kê lượng bốc hơi trung bình tháng .39
Bảng 3.3: Thống kê hướng và tốc độ gió lớn nhất trạm Văn Lý .40
Bảng 3.4: Thống kê dân số của tỉnh Nam Định năm 2011 42
Bảng 3.5: Hiện trạng nâng cấp tuyến đê Giao Thủy đến tháng 12/2013 .49
Bảng 3.6: Tổng hợp hiện trạng nâng cấp tuyến đê Hải Hậu đến tháng 12/2013 .52
Bảng 3.7: Tổng hợp hiện trạng nâng cấp tuyến đê Nghĩa Hưng đến tháng 12/2013 .54
Bảng 3.8: Diện tích dân số khu vực khu vực đê Biển Nam Định 63
Bảng 3.9: Mực nước thiết kế, lưu lượng khu vực đê Biển Nam Định .63
Bảng 3.10: Tổng hợp tuyến đê biển dự phòng (đê tuyến 2) tỉnh Nam Định 73
Bảng 3.11: dự báo nước dâng cho 3 kịch bản BĐKH nước biển dâng 2012 .77
Bảng 3.12: Lưu lượng tràn cho phép .79
Bảng 3.13: Tính toán cao trình đỉnh đê tối thiểu với gia cố mái phía biển bằng khối BT liên
kết ngang có mấu giảm sóng 1/9 diện tích .81
Bảng 3.14: Tổng hợp cao trình đê ở Nam Định ( không có các giải pháp giảm sóng) .81
Bảng 3.15: Cao độ đỉnh đê tuyến 2 82
Bảng 3.16: Kết quả tính toán Phân cấp tuyến đê chính .83
Bảng 3.17: Kết quả tính toán Phân cấp tuyến đê 2 Giao Thủy 84
Bảng 3.18: Kết quả tính toán Phân cấp tuyến đê 2 Hải Hậu 84
Bảng 3.19: Kết quả tính toán Phân cấp tuyến đê 2 Nghĩa Hưng .85 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta có trên 3200 km bờ biển, trải dài từ Bắc vào Nam với hệ thống đê
biển đã được hình thành, củng cố qua nhiều thời kỳ đây là cơ sở quan trọng đối với
sự phát triển ổn định kinh tế-xã hội, quốc phòng và an ninh cho khu vực nói chung
và vùng ven biển nói riêng và là một thuận lợi lớn trong việc phát triển kinh tế khu
vực ven biển, thế mạnh trong phát triển kinh tế-xã hội. Kinh tế biển đóng góp không
nhỏ trong kinh ngạch xuất khẩu của cả nước và cải thiện đáng kể đời sống của nhân
dân ven biển.
Luật đê điều đã được Quốc hội ban hành và có hiệu lực từ 1 tháng 7 năm 2007
trong đó có nội dung quy hoạch đê điều và phân cấp đê. Hiện nay Bộ Nông nghiệp
và Phát triển nông thôn mới có các Quyết định phân cấp hệ thống đê sông. Đối với
hệ thống đê biển hầu hết chưa được quy hoạch hoàn chỉnh và chưa được phân cấp.
Mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu ngày càng đe dọa đến ổn định và an toàn
của đê biển, ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân vì vậy việc nghiên cứu cơ sở
khoa học để quy hoạch và phân cấp tuyến đê biển, ứng dụng quy hoạch và phân cấp
cho tuyến đê biển Tỉnh Nam Định là rất quan trọng và cần thiết.
Nam Định nằm trong khu vực biển lấn, tuyến đê biển của Nam Định được
hình thành từ lâu đời. Theo Đại việt sử ký toàn thư thì tuyến đê ven biển Thái Bình
và Nam Định được hình thành từ đời nhà Lý do yêu cầu cuộc sống, người dân địa
phương đã lợi dụng các đụn cát gom lên thành tuyến đê để bảo vệ làng mạc, nhưng
trong quá trình vận động của biển, biển lấn đến đâu người dân lại phải lùi đê đến
đấy. Qua nhiều lần vỡ đê hàng loạt phải lùi tuyến vào đất liền có đoạn đã lùi sâu
hàng km. Nhà nước đã đầu tư hàng ngàn tỷ đồng liên tục nâng cấp từ những năm 70
của thế kỷ trước. Nếu đê biển bị vỡ, không những thiệt hại rất lớn cho sản xuất kinh
tế mà còn thiệt hại lớn về tính mạng người dân ven biển.
Năm 2005, vùng ven biển Nam Định nói riêng liên tiếp chịu ảnh hưởng trực
tiếp của nhiều cơn bão mạnh, vượt tần suất thiết kế trong đó đặc biệt là bão số 2, số
6 và số 7, với sức gió mạnh cấp 11, cấp 12 giật trên cấp 12, đổ bộ vào đúng thời 2
điểm mực nước triều cao, thời gian diễn biến bão kéo dài, gây sạt lở và vỡ một số
đoạn thuộc các tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ, Nghĩa Hưng (Nam Định) gây
thiệt hại nghiêm trọng về hoa màu, thủy sản, làm nhiễm mặn hàng trăm ha đất nông
nghiệp .
Để chủ động đối phó với thiên tai, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số
58/2006/QĐ-TTg ngày 14/3/2006 phê duyệt Chương trình củng cố, bảo vệ, nâng
cấp đê biển hiện có tại các tỉnh có đê từ Quảng Ninh đến Quảng Nam nhằm đáp ứng
yêu cầu phòng, chống thiên tai trong tình hình mới.
Thực hiện Chương trình trên, Nam Định đã tổ chức triển khai hàng loạt các
dự án tu bổ và nâng cấp hệ thống đê biển; tập trung củng cố các đoạn đê bị vỡ do
bão số 7 năm 2005 gây ra, các trọng điểm về dân sinh, kinh tế, các khu vực biển
tiến trực diện với đê trên địa bàn Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng đã mang lại
hiệu quả cao trong việc phòng chống bão lụt. Tuyến đê biển Nam Định đến nay đã
cơ bản được đầu tư, củng cố, nâng cấp đảm bảo an toàn với mức tiêu chuẩn thiết kế,
đã đáp ứng được mục tiêu đặt ra.
Trên tuyến đê biển đến nay đã nâng cấp được 57/90 km, xây mới 9 cống qua
đê, trên 60 mỏ kè giữ bãi bảo vệ đê, đang tiếp tục xây dựng thêm 21 mỏ kè (Nghĩa
Hưng 4 mỏ, Hải Hậu 10 mỏ, Giao Thủy 7 mỏ). Đang thi công tu bổ, nâng cấp
18,1km (Hải Hậu 0,79 km, Giao Thủy 0,97 km, Nghĩa Hưng 16,3km, bao gồm cả
7,8 km đê Cồn Xanh). Trên tuyến đê biển còn 20 km đê xung yếu, nguy hiểm có
khả năng xảy ra sự cố gây mất an toàn khi bão đổ bộ trực tiếp.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đã bộc lộ những bất cập do diễn biến bất
thường của thiên tai đến tổ chức thực hiện, xác định thứ tự ưu tiên trong đầu tư giải
pháp kỹ thuật như:
- Chưa có một quy hoạch tổng thể tuyến đê biển, đầu tư nâng cấp hầu hết đi
theo tuyến đê hiện có; nhiều đoạn đê ở vùng biển thoái tuyến đê đi sâu vào trong
khu dân cư, khu kinh tế, hoặc có đoạn lại đi sát biển; chưa chú trọng đến điều chỉnh
đê biển, kết hợp với các tuyến đường giao thông ven biển, đường cứu nạn, cứu hộ
để nâng cao hiệu quả đầu tư. Qui mô đầu tư nâng cấp cho từng đoạn chưa hợp lý do 3
chưa qui hoạch kết hợp đê với đường giao thông nên kích thước mặt đê đồng nhất là
5m mặt bê tông được gia cố chủ yếu phục vụ công tác kiểm tra ứng cứu hộ đê kết
hợp giao thông đi lại của nhân dân, nên tải trọng của các phương tiện giao thông
còn bị hạn chế chưa đáp ứng được nhu cầu hiện nay để khai thác tiềm năng và
phát triển kinh tế - xã hội của cả nước nói chung và vùng duyên hải ven biển Nam
Định.
- Công tác củng cố và nâng cấp đê biển trong giai đoạn vừa qua là vừa làm
vừa thử nghiệm chủ yếu theo Tiêu chuẩn 14TCN 130-2002 “Hướng dẫn thiết kế đê
biển”. Chưa áp dụng “Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho chương trình củng cố bảo vệ
và nâng cấp đê biển”.
- Chưa có sự thống nhất và chuẩn hóa việc sử dụng các cấu kiện bảo vệ mái
đê phía biển, kết cấu chân đê cả về hình thức và kích thước cơ bản, nhiều công trình
xây dựng trước năm 2010, áp dụng các loại cấu kiện bảo vệ mái, kết cấu bảo vệ
chân đê khác nhau và chưa phù hợp với thực tế từng đoạn bờ biển nên hiệu quả còn
thấp.
- Việc đầu tư các công trình giảm sóng gây bồi tạo bãi tại một số trọng điểm
mặc dù chưa có những nghiên cứu chi tiết nhưng cũng đã triển khai thử nghiệm ở
một số nơi như Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng, Tuy nhiên việc nghiên cứu còn
hạn chế mang tính chất kinh nghiệm.
- Công tác củng cố và nâng cấp đê biển trong giai đoạn vừa qua chưa tính
đến yếu tố biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng. Theo công bố của Bộ tài nguyên
và Môi trường đến năm 2050 thì mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu có thể
dâng cao là 0,33m và trong điều kiện BĐKH toàn cầu và mực nước biển dâng bão
lũ có xu thế ngày càng gia tăng cả về tần suất lẫn cường độ.
Để khắc phục những tồn tại đã nêu trên, việc nghiên cứu rà soát lại quy
hoạch hệ thống đê biển, phân cấp đê, có xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
nước biển dâng và kết hợp giao thông kết hợp đa mục tiêu phù hợp với điều kiện tự
nhiên trước mắt, cũng như lâu dài tạo điều kiện để phát triển kinh tế bền vững.
2. Mục tiêu của đề tài 4
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch và phân cấp cho tuyến đê biển.
- Nghiên cứu các phương pháp tính toán quy hoạch và phân cấp cho tuyến đê biển.
- Đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng /Biến đổi khí hậu đến quy hoạch
và phân cấp đê biển phù hợp quy hoạch giao thông, quy hoạch phát triển kinh tế -
xã hội, đặc biệt là qui hoạch kinh tế du lịch ven biển thích ứng với biến đổi khí hậu
toàn cầu, nước biển dâng.
- Xác định tuyến và cao trình đỉnh đê hợp lý cho đê biển Nam Định theo các
kịch bản phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu đến năm 2020 tầm nhìn 2030.
3. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Thu thập tài liệu có liên quan về đê điều, dân sinh kinh tế xã hội của vùng
biển Nam Định.
- Trên cơ sở quy định, quy phạm, tiêu chuẩn quy định hiện hành áp dụng tính
toán quy hoạch cho tuyên đê biển Nam Định, phân cấp phân loại các tuyến đê theo
quy định của Luật đê điều.
Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về các yếu tố ảnh hưởng đến quy
hoạch và phân cấp cho tuyến đê biển.
Kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan quy hoạch và phân cấp cho tuyến
đê biển.
4. Kết quả dự kiến đạt được
Trong khuôn khổ của Luận văn tốt nghiệp không thể đề cập hết nội dung yêu
cầu của quy hoạch đê điều và phân cấp đê do đó đề tài dự kiến xác định các nội
dung cơ bản nhất:
- Tìm ra sự ảnh hưởng của yếu tố khí tượng thủy văn, thủy triều, nước biển
dâng do biến đổi khí hậu tới việc quy hoạch và phân cấp đê biển.
- Tìm ra quan hệ về phát triển kinh tế, xã hội của vùng được bảo vệ để quy
hoạch và phân cấp đê biển phù hợp với biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
- Trường hợp ứng dụng: Tính toán lựa chọn giải pháp quy hoạch và phân cấp
tuyến đê biển tỉnh Nam Định phù hợp với biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
- Xác định nhiệm vụ của tuyến đê. 5
- Xác định các thông số kỹ thuật của tuyến đê.
- Xác định vị trí tuyến đê; vị trí, quy mô các công trình đầu mối hạ tầng trên
tuyến đê.
- Phân loại phân cấp các tuyến đê.