BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI TẤT THẮNG NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ HỢP LÝ HỆ THỐNG ĐẬP MỎ HÀN KHU VỰC CỒN TRÒN THUỘC TUYẾN ĐÊ BIỂN HẢI HẬU, NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI TẤT THẮNG NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ HỢP LÝ HỆ THỐNG ĐẬP MỎ HÀN KHU VỰC CỒN TRÒN THUỘC TUYẾN ĐÊ BIỂN HẢI HẬU, NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI TẤT THẮNG NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ HỢP LÝ HỆ THỐNG ĐẬP MỎ HÀN KHU VỰC CỒN TRÒN THUỘC TUYẾN ĐÊ BIỂN HẢI HẬU, NAM ĐỊNH Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60-58-02-02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Phạm Ngọc Quý TS Nguyễn Mai Đăng Hà Nội - 2014 BÙI TẤT THẮNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo đại học sau đại học, Khoa Cơng trình, thầy cô giáo Bộ môn Thủy công – Trường Đại học Thủy lợi, Ban Giám đốc Công ty Cổ phần Tư vấn xây dựng nông nghiệp Phát triển nông thôn Nam Định, tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi q trình học tập nghiên cứu Luận văn thực hướng dẫn tận tình Giáo sư Tiến sĩ Phạm Ngọc Quý Tiến sĩ Nguyễn Mai Đăng – Giảng viên Trường Đại học Thủy lợi, xin gửi tới người thầy lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất! Cảm ơn đồng nghiệp! Cảm ơn gia đình người thân giúp đỡ lúc khó khăn Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn Bùi Tất Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả luận văn Bùi Tất Thắng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI, GIẢM SĨNG KHU VỰC VEN BIỂN .5 1.1 Cơng trình bảo vệ bãi, giảm sóng khu vực ven biển 1.1.1 Trồng rừng phòng hộ 1.1.2 Biện pháp cơng trình chống xói, giảm sóng .5 1.1.3 Nuôi bãi nhân tạo 1.2 Các vấn đề khoa học, công nghệ xây dựng hệ thống đập mỏ hàn 1.2.1 Diễn biến vùng bãi có hệ thống đập mỏ hàn 1.2.2 Phương pháp thiết kế hệ thống đập mỏ hàn 1.3 Các kết nghiên cứu đập mỏ hàn Việt Nam giới .10 1.3.1 Các nghiên cứu kết cấu dòng chảy khu vực mỏ hàn 10 1.3.2 Các nghiên cứu diễn biến lịng sơng khu vực mỏ hàn 11 1.3.3 Các nghiên cứu khoảng cách hữu hiệu mỏ hàn .12 1.3.4 Các nghiên cứu kết cấu cơng trình mỏ hàn 15 1.4 Những vấn đề tồn hướng nghiên cứu luận văn 17 1.4.1 Những vấn đề tồn 17 1.4.1.1 Diễn biến bồi xói bãi biển khu vực đập mỏ hàn 18 1.4.1.2 Bố trí khơng gian cơng trình hệ thống đập mỏ hàn 18 1.4.2 Hướng nghiên cứu luận văn .18 Chương NHỮNG LÝ LUẬN CƠ BẢN VỀ BẢO VỆ BÃI, GIẢM SÓNG KHU VỰC VEN BIỂN .19 2.1 Đặc điểm tự nhiên vùng ven biển 19 2.1.1 Vị trí địa lý 19 2.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo .19 2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 20 2.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 21 2.1.5 Đặc điểm hải văn .21 2.1.5.1 Chế độ triều bờ biển Việt Nam .21 2.1.5.2 Nước dâng bờ biển Việt Nam 24 2.1.5.3 Đặc điểm trường sóng vùng khơi ven bờ Việt Nam .26 2.1.6 Ảnh hưởng điều kiện tự nhiên đến ổn định bờ bãi .28 2.1.6.1 Ảnh hưởng điều kiện địa hình .28 2.1.6.2 Ảnh hưởng điều kiện địa chất .28 2.1.6.3 Ảnh hưởng tác động tự nhiên .28 2.2 Các giải pháp bảo vệ bãi, giảm sóng 29 2.2.1 Giải pháp phi cơng trình 29 2.2.1.1 Giải pháp mang tính xã hội 29 2.2.1.2 Giải pháp sinh học .29 2.2.2 Giải pháp cơng trình 34 2.2.2.1 Nuôi bãi nhân tạo .34 2.2.2.2 Đập mỏ hàn 36 2.2.2.3 Đập giảm sóng 42 2.2.3 Xác định kích thước kết cấu bảo vệ mái đập 44 2.2.4 Tính tốn ổn định đập mỏ hàn dạng mái nghiêng 49 2.2.4.1 Tính tốn ổn định tổng thể 49 2.2.4.2 Tính tốn ổn định khối tường đỉnh 51 2.3 Mơ hình tốn xác định bồi, xói vùng bãi ven bờ biển khu vực Cồn Tròn .53 2.3.1 Giới thiệu mơ hình nghiên cứu 53 2.3.2 Dữ liệu đầu vào cho mơ hình MIKE 21 56 2.3.2.1 Dữ liệu địa hình 56 2.3.2.2 Dữ liệu khí tượng, thủy hải văn 57 2.3.2.3 Dữ liệu bùn cát 58 2.3.3 Thiết lập mơ hình 58 2.3.3.1 Lưới tính tốn 58 2.3.3.2 Kịch tính tốn 58 2.3.4 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình .59 2.4 Kết luận chương 61 Chương LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỢP LÝ HỆ THỐNG ĐẬP MỎ HÀN KHU VỰC CỒN TRÒN 62 3.1 Vị trí, đặc điểm tự nhiên, tình hình dân sinh kinh tế khu vực Cồn Trịn 62 3.1.1 Vị trí 62 3.1.2 Đặc điểm tự nhiên .62 3.1.2.1 Đặc điểm địa hình 62 3.1.2.2 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 65 3.1.2.3 Đặc điểm khí tượng, thủy hải văn .67 3.1.3 Tình hình dân sinh, kinh tế .73 3.1.3.1 Khái quát chung 73 3.1.3.2 Tình hình dân sinh kinh tế vùng dự án 73 3.2 Diễn biến, trạng đê kè vùng bãi biển khu vực Cồn Tròn 74 3.2.1 Diễn biến trạng đê kè 74 3.2.2 Diễn biến trạng vùng bãi trước đê 76 3.3 Phân tích ngun nhân gây xói đề xuất giải pháp bảo vệ bãi, giảm sóng khu vực Cồn Trịn 77 3.4 Đề xuất phương án bố trí hệ thống đập mỏ hàn khu vực Cồn Tròn 79 3.4.1 Mục đích, yêu cầu .79 3.4.2 Phương án bố trí hệ thống đập mỏ hàn tuyến đê biển tỉnh Nam Định xây dựng .79 3.4.3 Phân tích đề xuất phương án bố trí hệ thống đập mỏ hàn khu vực Cồn Tròn 80 3.5 Tính tốn kết cấu đập mỏ hàn 88 3.6 Phân tích hiệu phương án cơng trình từ kết tính tốn mơ hình MIKE 21 lựa chọn phương án hợp lý 91 3.6.1 Phân tích hiệu phương án cơng trình 91 3.6.2 Lựa chọn phương án hợp lý 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 Kết luận .99 Kiến nghị .99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .101 PHỤ LỤC 104 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 0.1 Phạm vi nghiên cứu tổng thể .4 Hình 0.2 Phạm vi nghiên cứu cục Hình 1.1 Rừng ngập mặn đê biển Hải Phịng Hình 1.2 Đập mỏ hàn Nam Định Hình 1.3 Đập mỏ hàn Quảng Bình Hình 1.4 Ni bãi xa bờ từ tàu nạo vét - bơm thổi cát nuôi bãi trực tiếp hệ thống đường ống bờ cát bờ biển Hình 1.5 Ni bãi kết hợp với đập mỏ hàn L Mũi Né, Bình Thuận .6 Hình 1.6 Bồi xói bên hệ thống mỏ hàn .7 Hình 1.7 Hiện tượng chảy lượn, chảy xốy, tách xa bờ khu vực mỏ hàn .7 Hình 1.8 Bồi, xói mỏ hàn góc θ=30°÷55° .8 Hình 1.9 Bồi, xói mỏ hàn góc θ=90° .8 Hình 1.10 Dịng chảy khu vực mỏ hàn khơng ngập .10 Hình 1.11 Dòng chảy khu vực mỏ hàn ngập 10 Hình 1.12 Khoảng cách mỏ hàn 13 Hình 1.13 Phương thức tính tốn khoảng cách mỏ hàn (EAK, 1993) .14 Hình 1.14 Sơ đồ tính khoảng cách chiều dài mỏ hàn vùng chuyển tiếp (HEBRICH, 1999) 15 Hình 1.15 Đập mỏ hàn hai hàng cọc ống bê tông cốt thép sông Brahmaputra – Jamuna – Bangladet 16 Hình 1.16 Cơng trình bảo vệ bờ sơng Dinh – Phan Rang – Ninh Thuận hệ thống cơng trình hoàn lưu 16 Hình 1.17 Đập mỏ hàn chữ G ngắt quãng 17 Hình 1.18 Đập mỏ hàn rọ đá 17 Hình 2.1 Chế độ triều dọc bờ biển Việt Nam [14] 22 Hình 2.2 Sự truyền sóng qua thảm ngập mặn rộng 100 m 30 Hình 2.3 Quan hệ đai rừng ngập mặn hệ số giảm sóng [1] 31 Hình 10 Lưới tính khu vực Cồn Trịn kịch Hình 11 Hệ thống đập mỏ hàn kịch (gồm hệ thống Hải Thịnh II) Hình 12 Hệ thống đập mỏ hàn khu vực Còn Tròn kịch III Trường mực nước - vận tốc dòng chảy kịch (a) Kịch (b) Kịch (c) Kịch (d) Kịch Hình 13 Mực nước thời điểm chân triều lúc 22h ngày 3/1/2014 (a) Kịch (b) Kịch (c) Kịch (d) Kịch Hình 14 Mực nước thời điểm chân triều lúc 06h ngày 3/1/2014 (a) Kịch (b) Kịch (c) Kịch (d) Kịch Hình 15 Vận tốc dịng chảy thời điểm triều lên lúc 18h ngày 4/1/2014 10 (a) Kịch (b) Kịch (c) Kịch 11 (d) Kịch Hình 16 Vận tốc dịng chảy thời điểm triều rút lúc 9h ngày 3/1/2014 (a) Kịch (b) Kịch 12 (c) Kịch Hình 17 Vận tốc dịng chảy thời điểm triều lên lúc 12h ngày 7/7/2013 (a) Kịch (b) Kịch 13 (c) Kịch Hình 18 Vận tốc dịng chảy thời điểm triều xuống lúc 19h ngày 5/7/2013 IV Biến trình vận tốc dịng chảy điểm trích m/s 0,12 Kịch Kịch 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 02/01/2010 0:00 04/01/2010 0:00 (a) Điểm T1 06/01/2010 0:00 Thời gian 14 m/s 0,12 Kịch Kịch 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 02/01/2010 0:00 04/01/2010 0:00 06/01/2010 0:00 Thời gian (b) Điểm T2 m/s 0,12 Kịch Kịch 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 02/01/2014 0:00 04/01/2014 0:00 06/01/2014 0:00 Thời gian (c) Điểm T3 m/s 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 02/01/2014 0:00 Kịch 04/01/2014 0:00 (d) Điểm T4 Kịch 06/01/2014 0:00 Thời gian 15 Kịch m/s 0,12 Kịch 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 02/01/2014 0:00 04/01/2014 0:00 06/01/2014 0:00 Thời gian (e) Điểm T5 Hình 19 So sánh biến trình vận tốc điểm lân cận khu vực đập mỏ hàn m/s 0,016 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 02/01/2014 0:00 Kịch Kịch 04/01/2014 0:00 Kịch 06/01/2014 0:00 Thời gian (a) Điểm T2 m/s 0,03 Kịch Kịch Kịch 4 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 02/01/2014 0:00 04/01/2014 0:00 06/01/2014 0:00 Thời gian (b) Điểm T4 Hình 20 So sánh biến trình vận tốc kịch xây dựng thời kỳ mùa đông 16 m/s 0,008 Kịch Kịch Kịch 4 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 02/07/2013 0:00 04/07/2013 0:00 06/07/2013 0:00 Thời gian (a) Điểm T2 m/s 0,035 Kịch Kịch Kịch 4 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 02/07/2013 0:00 04/07/2013 0:00 06/07/2013 0:00 Thời gian (b) Điểm T4 Hình 21 So sánh biến trình vận tốc kịch xây dựng thời kỳ mùa hè 17 V Mức độ biến động đáy kịch (a) Kịch (b) Kịch (c) Kịch Hình 22 Mức độ biến động địa hình đáy sau tháng thời kỳ mùa đông 18 (a) Kịch (b) Kịch (c) Kịch Hình 23 Mức độ biến động địa hình đáy sau tháng thời kỳ mùa hè 19