Nghiên cứu tu bổ và nâng cấp tuyến đê cửa sông mã đoạn từ cuối đê sông cùng đến k65 tả sông mã xã hoằng phụ huyện hoằng hóa tỉnh thanh hóa

-1- LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin cảm ơn sâu sắc thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Vũ Minh Cát hướng dẫn bảo tận tình suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo tham gia giảng dạy khóa cao học 18 trường Đại học Thủy lợi tận tình hướng dẫn truyền đạt cho tri thức khoa học quý giá Tác giả xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Sau đại học Bộ mơn Xây dựng Cơng trình thủy tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, đơng viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp hoàn thành tốt đẹp TÁC GIẢ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu trích dẫn trung thực Các kết nghiên cứu luận văn chưa người công bố cơng trình khác./ Nguyễn Bá Dũng MỤC LỤC MỞĐẦU CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN VÀ CỬA SƠNGTỈNHTHANHHĨA .4 1.1 Tổng quan hệ thống đê cửa sông vàđêbiển 1.2 Thông tin chung khu vựcnghiêncứu .6 1.2.1 Các đặc trưngkhítượng 1.2.2 Chế độ mưa,bão 1.2.3 Đặc điểm thủy,hảivăn 13 1.2.4 Đặc điểm địa chất cơng trình khu vựcnghiêncứu 14 1.2.5 Tình hình kinh tế xã hội phương hướngpháttriển 17 1.2.5.1 Tình hình kinh tếxãhội .17 1.2.5.2 Cơ sởhạtầng .18 1.2.5.3 Định hướng phát triển kinh tếxãhội 19 1.3 Thực trạng hệ thống đê biển tỉnhThanhHóa 19 1.3.1 Hiện trạng 19 1.3.2 Hiện trạng cơng trình phịng lũ ngăn mặn khu vựcnghiêncứu 23 1.4 Đánh giá mức độ an toàn hệ thống đê cần thiết phải nghiêncứu nâng cấp hệthốngđê 24 CHƯƠNG 2TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊNVÀLỰA CHỌNMẶTCẮTĐÊ 25 2.1 Xác định cấp cơng trình, tần suất thiết kế qui hoạchtuyếnđê 25 2.1.1 Tiêu chuẩn an toàn, phân cấp đê, tần suấtthiếtkế 25 2.1.1.1 Xác định tiêu chuẩnantoàn 25 2.1.1.2 Xác định cấpđê 26 2.1.2 Quy hoạch tuyếncơngtrình 26 2.2 Cơ chế phá hoại hệ thống đê khu vựcnghiêncứu .28 2.2.1 Tác độngnhânsinh 28 2.2.2 Nguyên nhânngoạisinh 28 2.2.2.1 Tác động củagió 28 2.2.2.2 Biến đổi mựcnước 28 2.2.2.3 Tác động củasóng .29 2.3 Các loại mặt cắt điển hình lựa chọn mặt cắtthiếtkế 29 2.3.1 Các dạng mặt cắt đêđiểnhình .29 2.3.1.1 Đêmáinghiêng 29 2.3.1.2 Đê biển dạngtườngđứng 31 2.3.1.3 Đê biển dạnghỗnhợp 32 2.3.2 Chiều rộng đỉnh đê dạngtườngđỉnh 33 2.3.3 Chọn mặt cắt cho tuyến đêHoằngPhụ 34 2.4 Điều kiệnđịahình 34 2.5 Điều kiệnđịachất 39 2.6 Tính tốn điều kiện biên thủyđộnglực .35 2.6.1 Mực nướcthiếtkế 35 2.2.2 Tính tốn sóng thiết kế trước châncơngtrình 38 2.2.3 Giớithiệu CRESSWIND .42 2.2.3.1 Cấu trúccủaCRESS 43 2.2.3.2 Ứng dụng CRESS tính tốn sóng trước châncơngtrình .44 CHƯƠNG 47 THIẾT KẾ ĐÊ CỬA SÔNGHOẰNGPHỤ 47 3.1 Lựa chọn mặt cắtthiếtkế 47 3.1.1 Các loại mặtcắtđê 47 3.1.1.1 Đê cao mái nghiêng khơng chịu sóng tràn (mái ítbảovệ) 47 3.1.1.2 Đê thấp mái nghiêng chịu sóng tràn (đỉnh mái đượcbảovệ) 48 3.1.1.3 Đê mái nghiêng xây dựng vùng có điều kiện sóng hạn chế (bãi nơng, bãicó rừng ngập mặn, vùngkhuấtsóng) 49 3.1.1.4 Đê tuyến cho phép sóng tràn tuyến ngoài(đêkép) 50 3.1.1.5 Đê thấp tiêu nước đỉnh đê (chịu sóng tràn, mái ítbảovệ) 51 3.1.1.6 Đê thấp có tường đỉnh (chịu sóng tràn, mái trongbảovệ) 53 3.1.2 Lựa chọn mặt cắtthiếtkế .54 3.2 Thiết kế đêHoằng Phụ 54 3.2.1 Cao trình đỉnhđê 54 3.2.2Máiđê 57 3.2.3 Thiết kế chiều rộng cấu kiệnđỉnhđê 58 3.2.3.1 Chiều rộngđỉnhđê 58 3.2.3.2 Kết cấuđỉnhđê 59 3.2.4 Thiết kếthânđê .59 3.2.4.1 Vật liệuđắpđê 59 3.2.4.2 Tiêu chuẩn độ chặt nénthânđê 59 3.2.5 Thiết kếtầnglọc 60 3.2.6 Thiết kế cấu kiện bảo vệmái đê 61 3.2.6.1 Kích thước lớp bảo vệ máiphíabiển 61 3.2.6.2 Thiết kế mái bảo vệphíađồng 63 3.2.7 Thiết kếchânkè .63 3.2.8 Độ sâu hố xói tạichânkè .64 3.2.9 Kết cấuchânkhay 64 3.2.9.1 Gia cốchânkhay 65 3.2.9.2 Mặt cắt chi tiết áp dụng cho đêHoằngPhụ 66 3.3 Tính tốn ổn định tổng thểcơngtrình .67 3.3.1 Tài liệutínhtốn 68 3.3.2 Các trường hợp tính tốn ổn địnhcơngtrình 68 3.3.3 Kết quảtínhtốn 69 3.3.3.1 Trường hợp 1: Ổn định cơng trình vừa thi cơng xong, tính tốn ổn định chomái thượng lưu hạ lưu (PhầnmềmSlope/W) 69 3.3.3.2Trườnghợp2:Ổnđịnh cơng trìnhlàmviệctại mựcnướcthiếtkế+2.70m,tínhtốnthấmvàổnđịnhchomáithượnglưuvạhạlưu(PhầnmềmSlo pe/W) 71 3.3.3.3 Trườnghợp3: 72 3.4Kếtluận .73 CHƯƠNG4 74 ĐỀXUẤTCÁCBIỆNPHÁPBẢOVỆBÃIVÀĐÊCỬASÔNGHOẰNGPHỤ .74 4.1 Chức bãitrướcđê 74 4.2 Hiện trạng bãi trước đêHoằngPhụ 76 4.2.1 Hiện trạng bãitrướcđê 76 4.2.2 Các giải pháp đề xuất tuyến đê HoằngPhụ 77 4.3 Thiết kế sơ giải pháp bảo vệ bãiphíatrước 79 4.3.1 Qui hoạch tổng thể khu vực bãi phíatrướcđê 79 4.3.2 Qui hoạch trồng rừngngậpmặn .79 4.3.3 Qui hoạch khu vực đầm nuôithủysản 81 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 82 TÀI LIỆU THAMKHẢO 84 PHỤ LỤC 86 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Nhiệt độ tháng bình quânnhiềunăm Bảng 1.2: Lượng bốc trung bìnhtháng(mm) .9 Bảng 1.3: Đặc trưngmưanăm 10 Bảng 1.4: Số lượng bão giai đoạnkhácnhau .13 Bảng 1.5: Số lượng bão cácthậpkỷ 13 Bảng 2.1:Tiêu chuẩnantoàn 25 Bảng 2.2: Bảng phân chia cấpcơngtrình 26 Bảng 2.3: Chiều rộng đỉnh đê theo cấpcơngtrình 33 Bảng 2.4: Tốc độ giớ lớn trạm Quảng Cư (1980–2005) 40 Bảng 2.5: Tần suất gióthiếtkế 42 Bảng 3.1: Lượng tràn trung bình cho phép(CEM-US,2002) 49 Bảng 3.2: Trị số gia tăng độcaoa 55 Bảng 3.3: Hệ số nhám trênmáidốc 56 Bảng 3.4: Hệ số máidốcđê .58 Bảng 3.5: Chiều rộng đỉnh đê theo cấpcơngtrình 58 Bảng 3.6 Quy định độ nén chặt thân đêbằngđất .60 Bảng 3.7 Hệ sốtheo cấu kiện cáchlắpđặt .62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ vị trí khu vựcnghiêncứu .7 Hình 2.1: Khu vực tuyến đênângcấp 26 Hình 2.2 Mặt cắt ngang đê biểnmáinghiêng 30 Hình 2.3 Mặt cắt đê mái nghiêng cómáigãy 30 Hình 2.4 Đê mái nghiêng có tườngchắn sóng .30 Hình 2.5 Mặt cắt đê biển kiểutườngđứng 31 Hình 2.6 Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng có thềm chống xói chochânđê 31 Hình 2.7 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp nghiêng,dướiđứng .32 Hình 2.8 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp đứng,dướinghiêng 32 Hình 2.9: Đường tần suất mực nước tổng hợp điểm 35 (106°54', 17°14') HoằngThanh, Hoằng Hoá,ThanhHoá .37 Hình 2.10: Đường tần suất mực nước tổng hợp điểm 36 (107°06', 17°06') QuảngCư, Sầm Sơn,ThanhHoá .38 Hình 2.11: Đường tần suất tốc độ gió lớn nhấtQuảngCư 41 Hình 2.12: Kết tính chiều cao sóng trước chân cơng trìnhfilehp1.222 .45 Hình 2.13: Kết tính chiều cao sóng trước chân cơng trìnhfilehp2.222 .45 Hình 2.14: Kết tính chiều cao sóng trước chân cơng trìnhfilehp3.222 .46 Hình 3.1: Mơ hình đê mái nghiêng có đê (a) khơngcơ(b) .47 Hình 3.2a: Mơ hình tiêu nướcđỉnhđê .52 Hình 3.2b: Tường chắn sóng phía biển kết hợp kênh thu tiêu nướcmặtđê 52 tạo thành kênh thu tiêu nướcmặtđê 52 Hình 3.2c: Tường chắn sóng phía biển kết hợp tườngphíađồng .52 phần thu vào kênh tiêusaubão 53 Hình 3.2d: Tường chắn sóng phía đồng hắt tức thời phần sóng trởlạibiển 53 Hình 3.3: Mũi hắt sóng tường đỉnhtrênđê 53 Hình 3.4: Sơ đồ mặt cắt đê thành phầnthiếtkế .54 Hình 3.5: Kết tính sóng leo trường hợpthiếtkế .57 Hình 3.6: Kích thước cấukiệnBTĐS 62 Hình 3.7: Mặt cắt thiết kế đêHoằngPhụ 66 Hình 3.8: Kết tính tốn ổn định mái phía biển trường hợp 1theoJanbu 69 Hình 3.9: Kết tính tốn ổn định mái phía biển trường hợp 1theoBishop 69 Hình 3.10: Kết tính tốn ổn định mái phía đồng trường hợp 1theoJanbu 70 Hình 3.11: Kết tính tốn ổn định mái phía đồng trường hợp 1theoBishop 70 Hình 3.12: Kết tính tốn ổn định mái phía đồng trường hợp 2theoJanbu 71 Hình 3-13 Kết tính tốn ổn định mái phía đồng trường hợp 2theoBishop 71 Hình 3.14: Kết tính tốn ổn định mái phía biển trường hợp 3theoJanbu 72 Hình 3.15: Kết tính tốn ổn định mái phía biển trường hợp 3theoBishop .72 Hình 4.1: Tuyến đê nâng cấp vùng bãitrướcđê 77 Hình 4.2: Qui hoạch tổng thể bãitrướcđê .79 Hình 4.3: Câysú .81 Hình 4.4: Câymắm biển 81 -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam có đường bờ biển dài 3000 km, kéo dài 13 độ vĩ vĩ tuyến từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Hà Tiên (Kiên Giang) với 29 tỉnh thành phố tiếp giáp với biển Hiện dọc ven viển Việt Nam có hệ thống đê biển kết hợp với đê sơng với qui mơ khác hình thành qua nhiều hệ, bảo vệ cho sản xuất, dân sinh kinh tế vùng trũng ven biển Đây nguồn tài sản lớn đất nước, tu bổ, nâng cấp phù hợp hệ thống đê biển đê cửa sông sở vững tạo đà phát triển kinh tế, phục vụ nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước, ngược lại không đầu tư bảo vệ, củng cố nâng cấp nguồn tài sảnnàycó thể bị mai một, giảm hiệu tuyếnđê Hệ đê biển, đê cửa sơng đảm bảo an toàn mức độ định tuỳ theo tầm quan trọng dân sinh, kinh tế khu vực bảo vệ, số tuyến đê đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM,CARE,OXFAM,CEC…có thể chống với gió bão cấp mức nước triều tần suất 5%, nhiều tuyến chưa tu bổ, nâng cấp đảm bảo an tồn với gió bão cấp Mặt khác, hoạt động người dẫn đến biến đổi khí hậu làm cho diễn biến thời tiết ngày phưc tạp điều kiện kinh tế việc đầu tư chưa tập trung đồng bộ, lại chịu tác động thường xuyên mưa bão nên hệ thống đê tiếp tục bị xuống cấp đê biển tỉnh miền Trung, Nam Định, Hải Phịng, Thanh Hố, Hà Tĩnh, nhiều đoạn đê biển bị hư hỏng, phá vỡ hàng loạt không đầu tư bảo vệ, củng cố kịpthời Theo xu phát triển chung, vùng ven biển nước ta vùng kinh tế trọng điểm động ngày đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân an ninh quốc phòng Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghiệp, du lịch, việc chuyển đổi cấu sản xuất (tăng nuôi trồng thuỷ, hải sản) khơi phục ngành nghề truyền thống, tuyến đê nói chung đê biển nói riêng khơng có mục tiêu ngăn lũ, ngăn mặn mà phải kết hợp đa mục tiêu, vừa