Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu ổn định đê biển huyện hải hậu, tỉnh nam định trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Mạnh Hiếu NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU, TỈNH NAM ĐỊNH TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Mạnh Hiếu NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU, TỈNH NAM ĐỊNH TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TSKH Vũ Cao Minh PGS TS Đỗ Minh Đức Hà Nội - Năm 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc thực Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Địa chất, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội thời gian từ tháng năm 2013 đến tháng năm 2015 Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Đỗ Minh Đức ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn tác giả từ làm Khóa luận tốt nghiệp Đại học đến tận tình, định hƣớng tạo điều kiện cho tác giả đƣợc tham gia nhiều đề tài nghiên cứu khoa học, khoá đào tạo nƣớc Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm Khoa Địa chất tạo điều kiện trang thiết bị thí nghiệm sở vật chất để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả chân thành cảm ơn GS Nobuo Mimura GS Kazuya Yasuhara đến từ trƣờng Đại học Ibaraki ngƣời chủ trì, điều hành Chƣơng trình “Quan trắc tích hợp phục vụ chiến lược thích nghi cho bờ biển Việt Nam” tạo điều kiện cho tác giả đƣợc tham gia vào Chƣơng trình tiếp cận nguồn tài liệu sử dụng luận văn Tác giả chân thành cảm ơn TS Dƣơng Thị Toan có góp ý mặt chun mơn, CN Đinh Thị Quỳnh góp ý mặt hình thức để luận văn hoàn thành đƣợc tốt Sau cùng, tác giả xin cảm ơn sâu sắc đến ngƣời thân gia đình ln theo sát cổ vũ tinh thần để tác giả vƣợt qua khó khăn suốt thời gian qua Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Nguyễn Mạnh Hiếu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết nghiên cứu Mục tiêu nội dung nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu ổn định đê biển Thế giới 1.2 Các giải pháp bảo vệ đê biển giới 1.2.1 Các giải pháp bảo vệ mái đê phía biển 1.2.2 Các giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng 1.2.3 Các giải pháp bảo vệ bãi phía trước đê 1.3 Nghiên cứu ổn định đê biển Việt Nam 11 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 16 1.4.1 Các phương pháp khảo sát thực địa 16 1.4.2 Các phương pháp thí nghiệm phòng 21 1.4.3 Các phương pháp phân tích tính tốn 22 CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI HUYỆN HẢI HẬU 28 2.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 28 2.2 Khí hậu 29 2.3 Thủy - Hải văn 29 2.4 Địa hình - Địa mạo 30 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục 2.5 Đặc điểm địa chất khu vực ven biển tỉnh Nam Định 31 2.5.1 Thống Pleistocen 31 2.5.2 Thống Holocen 33 2.5.3 Đặc điểm địa kỹ thuật trầm tích Holocen phần đất liền huyện Hải Hậu 35 2.5.4 Đặc điểm địa chất cơng trình đất đắp đê biển huyện Hải Hậu 41 2.6 Dân cƣ 41 2.7 Kinh tế 42 2.8 Biến đổi khí hậu kịch nƣớc biển dâng 43 2.8.1 Các dấu hiệu biến đổi khí hậu Việt Nam 43 2.8.2 Các kịch nước biển dâng 44 CHƢƠNG LỊCH SỬ VÀ HIỆN TRẠNG ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU 45 3.1 Lịch sử xói lở biến động đƣờng bờ huyện Hải Hậu 45 3.2 Lịch sử xây dựng đê biển huyện Hải Hậu qua thời kỳ 47 3.3 Hiện trạng tuyến đê biển huyện Hải Hậu 49 CHƢƠNG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 52 4.1 Phân tích số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng thân đê 52 4.2 Phân tích ổn định trƣợt mái đê 55 4.2.1 Các điều kiện biên sử dụng tính tốn 55 4.2.2 Phân tích ổn định trượt đê thời điểm (năm 2014) 56 4.2.3 Ảnh hưởng thủy triều đến ổn định trượt đê 57 4.2.4 Dự báo ổn định trượt đê theo kịch nước biển dâng 59 4.2.5 Phân tích ổn định trượt đê trường hợp mưa lớn kéo dài 61 4.3 Phân tích xói lở bờ bối cảnh biến đổi khí hậu 62 4.3.1 Tác động cuả nước biển dâng đến xói lở bờ 62 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục 4.3.2 Xói lở hạ thấp mặt bãi 63 4.4 Ảnh hƣởng bão đến ổn định đê biển 64 4.4.1 Ảnh hưởng bão đến xói lở bờ 64 4.4.2 Ảnh hưởng sóng tràn bão đến xói mịn mái đê phía đồng 65 CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU ỨNG PHĨ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 69 5.1 Ứng dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp 70 5.2 Kết cấu đê hỗn hợp 71 5.3 Giải pháp đa bảo vệ 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 84 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế phá hủy đê sóng tràn (theo K W Pilarczyk, 2001) Hình 1.2 Mái đê phía biển đƣợc bảo vệ đá lát khan Hà Lan [59] Hình 1.3 Bê tơng tự chèn bảo vệ mái đê phía biển Anh [61] Hình 1.4 Bảo vệ mái đê phía biển nhựa Asphalt kết hợp đá đổ Hà Lan [56] Hình 1.5 Mái đê phía biển đƣợc trồng cỏ Hà Lan [54] Hình 1.6 Giải pháp trồng cỏ ô lƣới địa kỹ thuật tổng hợp [60] Hình 1.7 Bể bê tơng mái đê bẫy sóng tràn Hình 1.8 Bể tiêu đỉnh đê Hình 1.9 Geotube đƣợc sử dụng bảo vệ bờ biển Ấn Độ [53] Hình 1.10 Kè mỏ hàn đƣợc sử dụng Mỹ [58] Hình 1.11 Mơ hình đê phá sóng ngầm bảo vệ bờ biển Hình 1.12 Rừng ngập mặn bảo vệ bãi [57] 10 Hình 1.13 Giải pháp ni bãi chống xói lở [55] 10 Hình 1.14 Các loại hình ổn định đê biển Việt Nam 11 Hình 1.15 Sóng tràn gây vỡ đê biển Nam Định [3] 12 Hình 1.16 Khoan khảo sát 17 Hình 1.17 Lấy mẫu thủ cơng trƣờng 17 Hình 1.18 Khảo sát địa hình bãi 18 Hình 1.19 Đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng (piezometer) 18 Hình 1.20 Thiết kế lỗ khoan lắp đặt piezometer 19 Hình 1.21 Sơ đồ bố trí đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng thân đê xã Hải Hịa 20 Hình 1.22 Lắp đặt vận hành hệ thống quan trắc 20 Hình 1.23 Giao diện phần mềm quan trắc số liệu áp lực nƣớc lỗ rỗng 21 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Hình 1.24 Thiết bị kết nghiên cứu tƣơng quan vận tốc dòng chảy với xói lở [22] 27 Hình 2.1 Vị trí địa lý huyện Hải Hậu 28 Hình 2.2 Thống kê trận bão đổ vào bờ biển Việt Nam (1961-2014) 43 Hình 2.3 Các kịch biển dâng theo báo cáo lần thứ năm IPCC [34] 44 Hình 3.1 Vị trí đƣờng bờ huyện Hải Hậu qua năm [28] 46 Hình 3.2 Xói lở hạ thấp mặt bãi Thịnh Long 46 Hình 3.3 Các tuyến đê bị phá hủy bão số năm 2005 48 Hình 3.4 Nguy ổn định cục mái đê biển Hải Hậu 49 Hình 3.5 Nguy ổn định trƣợt mái đê phía đồng 49 Hình 3.6 Đê biển Hải Hậu theo thiết kế PAM 50 Hình 3.7 Kè mỏ hàn chữ T đƣợc cấu tạo từ khối tripod 51 Hình 3.8 Trồng rừng ngập mặn chống xói lở xã Hải Đơng 51 Hình 4.1 Tƣơng quan mực thủy triều áp lực nƣớc lỗ rỗng 53 Hình 4.2 Tƣơng quan áp lực nƣớc lỗ rỗng với mực thủy triều lƣợng mƣa năm 2014 54 Hình 4.3 Mặt cắt địa chất đê sử dụng tính ổn định trƣợt 55 Hình 4.4 Số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng tƣơng ứng mực triều +1,98m 56 Hình 4.5 Kết theo số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng 56 Hình 4.6 Kết theo phân tích SEEP/W với mực triều +1,98 m 57 Hình 4.7 Điều kiện biên phân tích ảnh hƣởng mực thủy triều đến ổn định đê 58 Hình 4.8 Phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng thân đê mực thủy triều +1,98m 58 Hình 4.9 Thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng theo mực thủy triều ngày 59 Hình 4.10 Dự báo ổn định đê biển tƣơng lai 60 Hình 4.11 Thay đổi hệ số ổn định đê theo kịch biển dâng 61 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Hình 4.12 Phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng thân đê bão hòa nƣớc 61 Hình 4.13 Hệ số ổn định mái đê bão hòa nƣớc 62 Hình 4.14 Dự báo tốc độ xói lở bãi theo kịch nƣớc biển dâng 63 Hình 4.15 Dự báo tốc độ hạ thấp mặt bãi Hải Hậu tƣơng lai 64 Hình 4.16 Mặt cắt đê biển đại diện xã huyện Hải Hậu 66 Hình 4.17 Tốc độ xói mái đê gây sóng tràn bão 67 Hình 4.18 Dự báo tốc độ xói mái đê phía đồng theo kịch biển dâng Thịnh Long 68 Hình 5.1 Một số giải pháp chọn vật liệu địa phƣơng đắp đê 70 Hình 5.2 Triển vọng sử dụng loại rác thải địa phƣơng 71 Hình 5.3 Kết cấu sử dụng kết hợp giải pháp gia cƣờng nâng cấp đê 71 Hình 5.4 Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật kết hợp vật liệu địa phƣơng đắp đê 72 Hình 5.5 Mơ hình đê mềm Geotube 74 Hình 5.6 Giải pháp đa bảo vệ cho đoạn bờ có mức độ xói lở khác 75 Hình 5.7 Giải pháp rãnh thu nƣớc kết hợp trồng cỏ 76 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các tiêu thí nghiệm tiêu chuẩn thực 21 Bảng 1.2 Chiều cao sóng số trận bão đổ vào khu vực 26 Bảng 2.1 Tính chất lý trầm tích Holocen đới ven bờ tỉnh Nam Định [7] 40 Bảng 2.2 Tính chất lý đất đắp đê biển Hải Hậu 41 Bảng 2.3 Diện tích, dân số mật độ dân số xã ven biển huyện Hải Hậu 42 Bảng 3.1 Tốc độ xói lở bờ biển Hải Hậu qua thời kỳ 45 Bảng 4.1 Thông số địa kỹ thuật lớp đất 56 Bảng 4.2 So sánh kết phân tích 57 Bảng 4.3 Tốc độ xói lở bờ khu vực Hải Hậu thời điểm (2014) 62 Bảng 4.4 Tốc độ hạ thấp mặt bãi Hải Hậu thời điểm (2014) 64 Bảng 4.5 Tốc độ xói lở sóng bão 65 Bảng 4.6 Tốc độ xói mặt mái đê phía đồng gây sóng tràn bão 67 Bảng 5.1 Các giải pháp gia cƣờng đê biển [51] 69 Bảng 5.2 Các giải pháp chống xói lở kết hợp sử dụng vật liệu địa kỹ thuật [28] 72 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu 5.1 Ứng dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp Thay sử dụng giải pháp truyền thống để ứng phó với biến đổi khí hậu, việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp đƣợc đề xuất Việt Nam từ năm 1970 đến đƣợc áp dụng để bảo vệ đê sông, đê biển khỏi bão lớn ngập lụt [48] Để sử dụng hợp lý chức vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp cần thiết phải kết hợp giải pháp truyền thống phải tƣơng ứng với mức độ phá hủy tác nhân Việc sử dụng kết hợp vật liệu địa phƣơng cần thiết tiết kiệm đƣợc chi phí lớn Các nghiên cứu Sato nnk, (2013) đạt đƣợc bƣớc đầu phịng thí nghiệm sử dụng sợi cọ trộn với đất cát để gia cƣờng đê [44] Matsushima nnk, (2011) nghiên cứu thành công việc sử dụng đay trộn đất đắp đƣờng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu [40] Mức độ đầm chặt vật liệu tối quan trọng việc đắp đê nhƣng đơi khó đạt đƣợc sử dụng vật liệu địa phƣơng Tuy nhiên, sử dụng thêm vật liệu trộn đất đắp nhƣ loại sợi tự nhiên (xơ dừa, tre…) hay nhân tạo (túi nilơng) độ đầm chặt đất đƣợc cải thiện (hình 5.1) [45] Hình 5.1 Một số giải pháp chọn vật liệu địa phƣơng đắp đê Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu 5.2 Kết cấu đê hỗn hợp Một vấn đề quan trọng thiết kế giải pháp kết cấu đê để chống lại tƣợng ngập úng phía đồng gây mực nƣớc biển dâng nƣớc đâng bão (storm surge) Đối với khu vực Hải Hậu áp dụng giải pháp sau kết hợp bao tải đất vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp Các giải pháp sử dụng vật liệu địa phƣơng nhƣ rác thải xây dựng (gạch, bê tông vụn) (hình 5.2, 5.3, 5.4) Hình 5.2 Triển vọng sử dụng loại rác thải địa phƣơng Hình 5.3 Kết cấu sử dụng kết hợp giải pháp gia cƣờng nâng cấp đê Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu Hình 5.4 Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật kết hợp vật liệu địa phƣơng đắp đê 5.3 Giải pháp đa bảo vệ Việc sử dụng đơn giải pháp gia cƣờng đê nhƣ giải pháp nêu không đảm bảo dài hạn, đặc biệt để ứng phó với tác động bão sóng bão Giải pháp đa bảo vệ thích nghi với biến đổi khí hậu đƣợc đề xuất sử dụng đê biển Hải Hậu bao gồm kết hợp giải pháp: Đê mềm phá sóng phía (geotube), giải pháp gần bờ sử dụng rừng ngập mặn trồng cỏ ventiver mái đê phái đồng chống xói mặt, ống bê tơng đƣợc chơn phía trƣớc chân đê để hạn chế xói chân, rãnh thu nƣớc sóng tràn mặt đê Bảng 5.2 Các giải pháp chống xói lở kết hợp sử dụng vật liệu địa kỹ thuật [28] Tác nhân gây xói Bão Hậu Gia tăng xói lở Mực biển dâng Thiếu hụt trầm tích Mất ổn định đê biển Giải pháp cần thiết Nâng cao cao trình mặt đê Kè bê tông áp mái kết hợp vải địa kỹ thuật Quy hoạch sử dụng đất Giải pháp gia cƣờng tƣơng ứng tốc độ xói bờ 2-5 5-10 < m/năm > 10 m/năm m/năm m/năm Đê phá Đê phá sóng sóng (geotube) (geotube) Bảo vệ chân Đê phá Bảo vệ đê sóng chân đê Rừng ngập túi địa kỹ (geotube) mặn thuật Rừng túi địa kỹ ống bê ngập mặn thuật tông ống bê (geobag) tông Di dân (geobag) Vấn đề ổn định đê biển Hải Hậu xói mái đê phía đồng đƣợc chứng minh chƣơng trƣớc Vì cần có giải pháp cụ thể bảo vệ mái đê phía Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu đồng Từ kết phân tích tốc độ xói mái đê, giải pháp trồng cỏ vetiver mái có hiệu cao kháng xói Đối với đất có cỏ vetiver bảo vệ giảm xói từ 62 - 86 % so với trƣờng hợp đất trống [29] Akkerman nnk, (2007) chứng minh thực nghiệm thí nghiệm trƣờng mái dốc có trồng cỏ vetiver với mật độ trung bình chống lại lƣợng nƣớc tràn qua mái với lƣu lƣợng 75 l/s/m [19] Bộ rễ cỏ vetiver cắm sâu vào đất mái đê yếu tố kháng lại lực xói dịng chảy Ngồi ra, cỏ vetiver kết hợp sử dụng với giải pháp khác nhƣ phần chân mái đê bảo vệ đá xếp hay túi vải địa kỹ thuật phần nửa mái dốc trồng cỏ chống xói mịn Đối với trƣờng hợp đê biển Hải Hậu áp dụng trồng cỏ mái phía đồng đê nhƣ sau (hình 5.6): - Trồng cỏ theo hàng ngang mặt đê, hàng cách 0.8 - 1.0 m theo hƣớng vng góc với dịng chảy tràn mặt đê - Hàng thứ trồng mép mái đê, hàng dƣới trồng sát chân mái đê - Các cụm cỏ đƣợc trồng ô lƣới làm từ lƣới địa kỹ thuật, bên đất đƣợc đầm chặt tƣơng đối có trộn dinh dƣỡng cho non nhanh phát triển - Trồng cỏ vào mùa khô để tránh tƣợng sóng tràn mùa mƣa bão rửa trơi non Rừng ngập mặn giải pháp áp dụng đƣợc bờ biển Hải Hậu nhằm chống lại xói lở Theo nghiên cứu trƣớc Mazda nnk, (1997); Quartel nnk, (2007) 100m rừng ngập mặn trƣởng thành giảm 0,1m chiều cao sóng [41, 43] Trong trƣờng hợp bờ bị xói lở yếu với tốc độ xói lở < m/năm trồng rừng ngập mặn trƣớc đê phía biển Trong trƣờng hợp bờ bị xói mạnh trồng rừng ngập mặn phía sau đê phá sóng phía ngồi (hình 5.6) Hiện nay, việc áp dụng ống vãi địa kỹ thuật phổ biến giới với ƣu điểm nhƣ giá thành rẻ, dễ thi công độ bền cao [36, 39] Đặc Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu biệt, vật liệu sử dụng bơm vào geotube sử dụng đa dạng nhƣ cát loại đất dính, loại đất sẵn có Hải Hậu Vì vậy, Geotube giải pháp kết hợp với giải pháp khác bảo vệ đƣờng bờ Hải Hậu khỏi xói lở Cấu tạo Geotube gồm vỏ bọc sử dụng vật liệu tổng hợp vải địa kỹ thuật có hai lớp, lớp lƣới polyeste màu sáng, lớp lọc bên polypropylene kiểu khơng dệt Chiều dài trung bình geotube từ 50 đến 80m, có mặt cắt gần nhƣ hình elip chu vi khoảng 6,5 đến 10m (hình 5.5) Nguyên lý hoạt động chủ yếu geotube thu giữ, tích tụ trì chỗ trầm tích, thân thiện với mơi trƣờng, thơng qua hoạt động thủy động lực học ven biển dịch chuyển trầm tích ngang dọc bờ, tạo trao đổi cho phép ổn định động lực khu vực cần đƣợc xử lý Lƣợng cát thu giữ đƣợc tích tụ dần dọc theo cơng trình sau ổn định nâng dần độ cao bãi biển để bồi đắp, tái tạo lại bãi biển, hình thành địa mạo Hình 5.5 Mơ hình đê mềm Geotube Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu Trong trƣờng hợp biển Hải Hậu, Geotube đặt ngầm song song với bờ, có tác dụng làm giảm bớt lƣợng sóng lừng mạnh, cho phép phù sa mịn lắng đọng vùng bị xói lở (hình 5.6) Hình 5.6 Giải pháp đa bảo vệ cho đoạn bờ có mức độ xói lở khác Theo kết phân tích ổn định mái đê phía đồng, tƣợng xói sóng tràn gây yếu tố gây ổn định cho hệ thống đê biển tƣơng lai khơng có giải pháp bảo vệ mái hợp lý Ngoài giải pháp trồng cỏ mái đê, tác giả đề xuất xây thêm tuyến rãnh thu nƣớc sát mép mái phía đồng chạy dọc theo tuyến đê biển Các rãnh có tác dụng gom nƣớc chảy mặt đê sóng tràn mƣa lớn (hình 5.7) Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu Hình 5.7 Giải pháp rãnh thu nƣớc kết hợp trồng cỏ Nƣớc sau thu vào rãnh đƣợc phía sau đê thơng qua hệ thống kênh mái chảy vào ống bê tông chèn đầy đá chôn dƣới chân đê để tránh tƣợng xói chân Kích thƣớc thơng số kỹ thuật rãnh thu nƣớc, kênh dẫn nƣớc ống gom nƣớc cần phải đƣợc nghiên cứu cho phù hợp với lƣu lƣợng sóng tràn Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết luận kiến nghị KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dựa vào kết nghiên cứu đạt đƣợc rút số kết luận nhƣ sau: Áp lực nƣớc lỗ rỗng thân đê biến đổi có quy luật, tƣơng quan thuận với mực thủy triều bị ảnh hƣởng yếu tố nhƣ đặc điểm đất đắp đê lƣợng mƣa Mực thủy triều có ảnh hƣởng trực tiếp đến ổn định trƣợt mái đê Trong trƣờng hợp mƣa lớn kéo dài mái đê phía đồng có nguy ổn định trƣợt cao Xói lở bờ hạ thấp mặt bãi hai yếu tố ảnh hƣởng mạnh mẽ lâu dài đến ổn định đê biển Sóng bão yếu tố ảnh hƣởng ngắn hạn mạnh tới xói lở bờ Hải Hậu Sóng tràn ngun nhân phá hủy mái đê phía đồng Giải pháp trồng cỏ Vetiver mái đê phía đồng phát huy hiệu cao để chống xói mặt Với đê biển Hải Hậu, cần thiết áp dụng giải pháp đa bảo vệ đoạn bờ khác cần kết hợp giải pháp truyền thống giải pháp công nghệ Sau thực luận văn, tác giả có số kiến nghị nhƣ sau: Đối với giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng cần áp dụng trồng cỏ Vetiver hiệu mang lại Đây giải pháp đơn giản, rẻ tiền thân thiện với môi trƣờng Cần có nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu địa phƣơng để gia cƣờng cho đê biển Hải Hậu sẵn sáng ứng phó với biến đổi khí hậu mực nƣớc biển dâng tƣơng lai Tại đoạn bờ khác Hải Hậu có nguy ổn định mức độ khác nhau, nên áp dụng biện pháp đa bảo vệ đoạn bờ cụ thể tùy theo quy mơ mức độ xói lở tƣơng lai Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (MONRE) (2009), Các kịch Biến đổi khí hậu Mực nước biển dâng cho Việt Nam Nguyễn Văn Bốn (2001), Thực trạng đê biển Hải Hậu - đề xuất giải pháp, Dự án ICZM Nam Định Vũ Minh Cát nnk (2008), Nghiên cứu đề xuất mặt cắt ngang đê biển hợp lý với loại đê phù hợp với điều kiện vùng từ quảng Ninh đến Quảng Nam, Báo cáo tổng hợp đề tài NCKH cấp Bộ, Hà Nội Đỗ Minh Đức (2004), Nghiên cứu hình thành biến đổi trình bồi tụ xói lở đới ven biển Thái Bình - Nam Định, Luận án Tiến sĩ địa chất, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Hoàng Việt Hùng (2012), Nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định bảo vệ mái đê biển tràn nước, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Hà Nội Vũ Cao Minh nnk (2013), Biến động cửa Ba Lạt, cửa Hà Lạn thời kỳ cận đại ảnh hưởng chúng tới diễn biến bồi tụ xói lở khu vực Hải Hậu Nam Định, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi số 13 (17) Chu Văn Ngợi nnk (2009), Nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa cơng trình địa môi trường khu vực cửa sông ven biển tỉnh Nam Định phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lý lãnh thổ giảm thiểu tai biến, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Sở Nông nghiệp & Phát triển nông thôn Nam Định (2001), Tài liệu phòng chống giảm nhẹ thiên tai, Báo cáo Hội thảo dự án quản lý tổng hợp dải ven bờ Việt Nam, IZM tỉnh Nam Định TCVN 4198 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định thành phần hạt phịng thí nghiệm Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo 10 TCVN 4196 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định độ ẩm độ hút ẩm phịng thí nghiệm 11 TCVN 4195 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định khối lượng riêng phòng thí nghiệm 12 TCVN 4197 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy phịng thí nghiệm 13 TCVN 4199 - 2012 (2012, Đất xây dựng - phương pháp xác định sức chống cắt phịng thí nghiệm máy cắt phẳng 14 TCVN 4201 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn phịng thí nghiệm 15 TCVN 4202 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác khối lượng thể tích phịng thí nghiệm 16 TCVN 8723 - 2012 (2012), Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - phương pháp xác định hệ số thấm đất phòng thí nghiệm 17 Trần Đức Thạnh nnk (2000), Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Bắc Bộ từ Quảng Ninh tới Thanh Hóa, Phân viện Hải dƣơng học Hải Phịng 18 Nguyễn Văn Thìn (2014), Nghiên cứu sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh Bắc Bộ, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Hà Nội Tiếng Anh 19 Akkerman GJ, Gerven Van KAJ, Schaap HA, van der Meer JW (2007), Wave overtopping erosion tests at Groningen sea dyke, Report of ComCoast workpackage 3: Development of alternative overtoppingresistant sea defences, phase 3, Rijkswaterstaat, Delft 20 Barnett M, Wang H (1988), Effects of a vertical seawall on profile response, American Society of Civil Engineers, Proceedings of the Twenty-first International Conference on Coastal Engineering, Chapter 111, pp 1493-1507 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo 21 Bas Wijdeven (2002), Coastal erosion on a densely populated delta coast - A case study of Nam Dinh province, Red River Delta, Vietnam, Msc thesis, Delft University of technology, The Netherlands 22 Briaud J-L (2008), Case histories in soil and rock erosion: Woodrow Wilson bridge, Brazos river meander, Normandy cliffs, and New Orleans levees, The 9th Ralph B Peck Lecture, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 134 No 10, ASCE, Reston, Virginia, USA 23 Brunn P (1962, Sea-level rise as a cause of shore erosion, Journal of Waterways and Harbor Division, American Society of Civil Engineers, Vol 88, 117-130 24 Cong M V (2004), Safety assessment of sea dikes in Viet Nam - A case study in Nam Dinh province, Msc theisis, UNESCO - IHE, Institute for water education 25 Cong VM, Stive MJF, Van Gelder PHAJM (2009), Coastal protection strategies for the Red River Delta, Journal of Coastal Research, 25(1), 105-116 26 De Waal, J P., Van der Meer, J W (1992), Wave run-up and overtopping on Coastal structures, Proceedings of the 23rd International conference on coastal engineering, Venice, Italy, ASCE, p 1758 - 1771 27 Duc DM, Nhuan MT, Ngoi CV, Nghi T, Tien D M, Van Weering TjCE, Van Den Bergh GD (2007), Sediment distribution and transport at the nearshore zone of the Red River delta, Northern Vietnam, Journal of Asian Earth Sciences, Vol 29, Issue 4, 588-565 28 Duc DM, Nhuan MT, Ngoi CV (2012), An analysis of coastal erosion in the tropical rapid accretion delta of the Red River, Vietnam, Journal of Asian Earth Sciences (43) 98-109 29 Donjadee S, Tingsanchali T (2013), Reduction of runoff and soil loss over steep slopes by using vetiver hedgerow systems, Paddy Water Environment (2013) 11:573-581 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo 30 GEO-SLOPE International Ltd (2008), Seepage Modeling with SEEP/W 2007, Third Edition 31 GEO-SLOPE International Ltd (2008), Stability Modeling with SLOPE/W 2007 Version, Third Edition 32 Hanh PTT and Furukawa M (2007), Impact of Sea Level Rise on Coastal Zone of Vietnam, Bulletin of Faculty of Science, University of Ryukyu, No 84, 4559 33 Hieu NM, Suzuki K., Duc DM (2012), Preliminary study on ground water level monitoring system to evaluate stablity of sea dike in the context of climate change - A case study in Hai Hau district, Proceedings of the International Workshop on HUE Geo-Engineering 2012, Hue city, Vietnam, p.79 - 86 (34) 34 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) - Working group I (2013), IPCC fifth assessment report climate change 2013: the physical science basis Stockholm 35 Julien PY (2002), River mechanics, Cambridge University Press, page 54 36 Koffler A, Choura M, Bendriss A, Zengerink E (2008), Geosynthetics in protection against erosion for river and coastal banks and marine and hydraulic construction, Journal of Coastal Conservation (2008) 12:11-17 37 riebel DL and Dean RG (1993), Convolution method for time-dependent beachprofile response, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, American Society of Civil Engineers, Vol 119, No 2, 204-227 38 Krystian W, Pilarczyk (2001), Wave loading on Coastal Structure-Lecture Notes, IHE-Netherlands 39 Lee EC, Douglas RS (2012), Geotextile tubes as submerged dykes for shoreline management in Malaysia, Geotextiles and Geomembranes, volume 30, February 2012, 8-15 40 Matshushima K, Mohri H, Hori T, Ariyoshi M, Nkazawa K and Yamada K (2011), Pilot field tests on adaptation agaist wave-induced erosion for rural Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 81 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo roads in Bangladesh, Geosynthetics Technical Information, 27(1) 27-33 (in Japanese) 41 Mazda Y, Magi M, Kogo M, Hong PN (1997), Mangroves as a coastal protection from waves in the Tong King delta, Vietnam, Mangroves and Salt Marshes 1, 127-135 42 Pruszak Z, Szmytkiewicz M, Hung NM, Ninh PV (2002), Coastal processes in the Red River delta area, Vietnam, Coastal Engineering Journal, Vol 44, No.2, 97-126 43 Quartel S, Kroon A, Augustinus PGEF, Van Santen P, Tri NH (2007), Wave attenuation in coastal mangroves in the Red River Delta, Vietnam, Journal of Asian Earth Sciences 29 (2007) 44 Sato K, Komine H, Murakami,S., and Yasuhara,K (2013), An experimental evaluation on effects on seepage failure using a natural fiber mixed with soils for river dykes, Proceedings of Geotechnics for Sustainable Development Geotech Hanoi 2013 45 Slope Indicator (2007), Manual of vibrating wire piezometer 46 Thuy MTT, Nagatsuka S, Nishihata T, Takewaka S, Mimura N, Yasuhara K, Duc DM (2012), Analysis of a Large-scale Erosion in Hai Hau Coast, Northern Vietnam Proc, Coastal Engineering 59, JSCE B2, I1441-I1445 (in Japanese) 47 Thuy NN (1995), The South China Sea Tide and Sea Level Change in Vietnam Coastal Zone, Research KT-03-03, National Program KT-03 195 pages 48 Trinh CV (2010), Shore Erosion in the South of Vietnam, Applied Protection Measures and Study Needs, International Workshop on Delta, Mito, Japan 2010 49 Van der Meer, J W., Janssen, W (1995), Wave Run-Up and Wave Overtopping at Dikes, Wave Forces on Inclined and Vertical Wall Structures, ed, Kobayashi N & Demirbilek Z., ASCE, New York, USA, ISBN 0-7844-0080-6 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 82 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tài liệu tham khảo 50 Van der Meer JW (1998), Wave-runup and overtopping, Chapter 8, p 145-159 In: Dikes and revetments: Design, maintenance and safety assessment, Pilarczyk KW (ed.) 51 Yasuhara K, Komine H, Satoh K, Duc DM (2013), Geotechnical response to climate change-induced disasters in the Vietnamese coasts and river dykes: A Perspective, Proceedings of the 2nd International Conference on Geotechnics for Sustainable Development, Geotech-Hanoi, 3-21, Hanoi Vietnam 52 Zbigniew Pruszak et al, (2002), Coastal Processes in the Red River Delta Area, Vietnam, Coastal Engineering Journal, Vol 44, No.2, p 97-126 53 www.coastalnewstoday.com/india-construction-of-geo-tube-sea-wall-begins-atpentha-village/ 54 www.ecomare.nl/en/encyclopedia/man-and-the-environment/watermanagement/coastal-protection/sea-dikes/ 55 www.escp.org.uk/beach-nourishment 56 www.imgbuddy.com/recurved-sea-wall.asp 57 www.luxyana.ga/2015/05/benefits-of-mangrove-trees.html 58 www.nccoast-org.secure40.ezhostingserver.com/m/blogdetails.aspx?k=3187f246-580c-4780-a3a7-2a49cfe0ce46 59 www.snh.org.uk/publications/online/heritagemanagement/erosion/appendix_1.14.shtml 60 www.vetiver.org/TVN-Handbook%20series/TVN-series2-1-infrastructure.htm 61 www.water-lines.co.uk/armorloc Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục PHỤ LỤC MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH KHU VỰC XÃ HẢI ĐƠNG, HUYỆN HẢI HẬU +1.5 0.70 +0.5 0.4 0.52 0.87 0.6 0.33 -0.13 -0.5 -0.97 -1.53 -1.5 -1.90 0.5 0.65 0.7 0.7 0.4 0.50 1.0 1.5 -0.40 1.7 2.0 3B 2.6 3.0 3B -2.5 3B -3.5 -3.90 1.10 3A -3.63 5.0 -3.97 5.0 -3.70 5.0 5.0 -4.5 -5.5 Lớp đất - Đất đắp đê - Bùn sét màu nâu gụ 3A - Cát hạt nhỏ xám sẫm 3B - Cát pha nâu gụ dẻo -6.5 -7.5 -8.5 -8.93 10.0 -8.50 10.0 -9.5 -10.5 Symbol KH lỗ khoan HD05 HD06 Elevation (m) Cao độ (m) +1.10 Distance (m) K/c (m) HD07 +1.07 97.0 HD08 +1.03 HD09 +1.37 113.0 119.0 Luận văn thạc sỹ HD10 +1.30 95.0 +1.50 90.0 Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... có tên ? ?Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu? ?? Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối cảnh biến đổi khí hậu LUAN... cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với biến đổi khí hậu Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bối. .. Hiếu NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU, TỈNH NAM ĐỊNH TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC