Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình biển: Nghiên cứu ổn định mái hạ lưu đê biển trong trường hợp sóng tràn qua và giải pháp khắc phục

Hiện nay, các vẫn để xử lýchống tràn mat cho các công trình để biển đã được nghiên cứu và ứng dụng khá phd bi ở Việt Nam, tuy nhiên mỗi phương pháp thưởng chỉ phi hợp và mang lại những h

“Nghiên cứu ôn định mdi hạ lưu đê biên trong trường hợp sóng và triều cườngtrin qua và đề xuất giải pháp khắc phục" được hoàn thành với sự giáp đỡ tận tình

của các Thầy giáo, Cô giáo trong Khoa Công tỉnh, Phòng đào tạo đại học và sau

đại học, Bộ môn thủy công Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bè và đồng

kiện thuận lợi để ác giả hoàn thành luận văn ốt nghiệp

Tuy đã có những cỗ gắng nhất định, nhưng do thời gian và năng lực nghiêncứu còn nhiều hạn chỗ vì vậy cuỗn luận văn này chắc chin còn nhi thiểu sốt, tácgiá kính mong Thầy giáo, Cô giáo, Ban bi và Đằng nghiệp góp ý để tá giả có thểLip tục học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm on!

Hà nội, ngày 28 tháng 9 năm 2011

“Tác giả

Nguyễn Việt Hung

MỤC LỤC

MỞ DAU 8

1 TINH CAP THIẾT CUA DE TÀI 8

2 MUC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CUA ĐÈ TÀI 9

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

4.KẾT QUÁ ĐẠT DƯỢC 9 5.NOIDUNG lô CHƯƠNG 1 “

TONG QUAN VE TÌNH HÌNH XÂY DUNG Dé BIEN Ở VIỆT NAM n 1.1, TONG QUAN VE TINH HÌNH XÂY DUNG DE BIEN Ở VIETNAM “

1.2.1, Đặc điểm khí tượng 15 1.2.2 Đặc điểm thay văn 16

13 DAC DIEM ĐIÊU KIEN VAT LIEU XÂY DUNG, CONG NGHỆ XÂY DỰNG 17 1.4, KHÁI QUÁT VE CÁC SỰ CO GAY PHA HOAIDE BIEN 9

1.5 KETLUAN CHƯƠNG 1 21

CHUONG 2 24

CƠ SO LÝ THUYET TRƯỜNG HỢP SONG VÀ TRIEU CƯỜNG TRAN QUA DE

24 2.1, CAC PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN THONG SỐ SÓNG NGOÀI KHOI 24

2.1.1 Giới hiệu chung a 2.1.2 Các phương pháp đơn gin tinh sống ngoài khơi 24

2.2 CÁC MO HINH SO TRI DE TÍNH TOÁN LAN TRUYEN SÓNG TỪ VU}

NƯỚC SAU VÀO VUNG NƯỚC NONG 26

2.2.1 Giới hiệu chung 26 2.2.2 Các mô hình phân giải pha 2z 2.2.3 Các mô hình trung bình pha cho sóng nước sâu 28 3.2.4 Các mô hình trung bình pha cho sống nước nông, ”

2.3, NGHIÊN CỨU SÓNG TRAN QUA DE BIỂN TRONG DIEU KIỆN BAO VÀ.

“TRIỀU CƯỜNG 30

2.33 Cc tham số chỉ phối sóng trần 4

2.34, Nghiên cứu rên mô hình vậ lý về lưu lượng sông trăn trung bình 35

23.5 Song tràn qua để mái đắc 16 2.36, Công thứ tính toán có dạng tương tự như TAW (2002) 40 2.3.7 Các tham số chit gi sóng trần qua đề 2 2.4 CƠ SỞ DU LIEU SÓNG TRAN 49 2.5 MO HINH TOÁN SONG TRAN QUA BE BIEN 50

CHƯƠNG 3 3

NGHIÊN CỨU NÓI MAI CO PHÍA DONG DE BIEN DO SÓNG TRAN

“TRONG BAO VÀ TRIÊU CƯỜNG 8

3.1, GIOLTHIBU CHUN 3

3.2, MỘT SỐ PHƯƠNG AN GIÁ CÓ MAIHA LƯU 3.2.1 Gia số mái hạ lưu bằng vặt iệu consoli 34

3.3 MOHINH VATLY VE KHẢ NANG CHIU XÓI CỦA MÁI ĐỀ PHÍA ĐỒNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA SÓNG TRAN 37 3.4, MO HINH HÓA XÓI MAITRONG BE BIEN MAICO 6 3A Cosi chung 6 3⁄43 Mô hình kin nghiện, 6

CHƯƠNG 4 6

ỨNG DUNG TÍNH TOÁN CHO ĐỂ BIEN GIAO THỦY, NAM ĐỊNH 6 4.1, GIGI THIỆU CHUNG VE CONG TRIN 6

4.1.1, Mi sé điều kiện chung 6

4.1.2 Điều kiện tự nhiên T0 4.1.3 Hệ thắng để biển n

42, JING DUNG MO HINH TOÁN PHAN TICH CO CHE XOIMAIDE PHÍA BONG OGIAO THUY -NAM ĐỊNH 15

4.2.2 Giới thiệu về chương trình BREID 7

4.2.3 Các bước thực hiện 78

43, PHÁT TRIÊN MÔ HÌNH TOÁN PHAN TÍCH CƠ CHE XÓI MÁI BE PHÍA DONG

OGIAO THUY - NAM ĐỊNH CÓ TÍNH DEN HIỆU ICH KINH TE

44.1, Phân tích cơ chế x6i mái đề phía đông,

43.2 Tổng dự toán in toán trong mỗi tường hợp

CHƯƠNG S

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

5.1 NHỮNG KET QUA ĐẠT ĐƯỢC.

5.2, NHỮNG TON TẠI TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VẤN,

5.3 NHỮNG KIÊN NGHỊ VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

86

86 88 2 cy 2

93

93 95

Hình 1-1: Một số hình ảnh phá hoại mái để 21 Hình 2-1: Cin bằng năng lượng phổ của 1 th tích kiểm tr 2

Hình 2-2: Sông tràn qua định đề 30 Hình 2-3: Lượng tràn trang bình cho phép (CEM-US, 2002) ” Hình 2-4: Cúc dang sóng vỡ: nhây vỡ và dang vỡ 4 Hình 2-5; Xác định độ de mái d& quy đổi trong trường hợp mai phức hợp (Có ca ngosi theo TAW, 2002) 9 Hình 2-6; Số iệu sing trần với kết ew hình học để và điều kiện sóng khác nhau

(TAW,2002) ”

Hình 2-7: Sơ đồ bổ tri sơ ngoài và các thông số ình hình họ của cơ 8 Hình 2-8: ảnh hưởng của cơ đ (b rộng và độ sâu cơ) đến việc giảm sóng trần 4 Hình 2-9: dah hướng của sng tới xiên gc tới sự chide giảm sóng trần qua đề 46

Hình 2-10: Xác định độ đốc mái để quy đổi khi có tường đình a7 Hình 2-11; Sự thay đối inh dang phổ sóng do ảnh hướng của bãi nông 4g Hình 2-12: Kết quả so sánh lưu lượng trăn trung bình giữa mô hình về t liệu thực nghiệm

(Tuan and Oumerac, 2008) 2 Hình 3-1; Đường cong chịu xói của cỏ gia cổ mái dé là him số của lưu tốc giới hạn chịu Xối vả thôi gian đồng chy trin (theo Hewlett etal 1987) 37 Hình 3-2: Khái niệm lớp do có (Mujjs, 1999) 58 Hình 3-3: Phân loại mái cỏ theo VTV 2006 (Ha Lan) 58 Hình 3-4: Thi nghiệm hiện trường sức chịu x6i của mái cỏ ở Ha Lan năm 1970 (theo Bos,

Hình 3-7: Kết quả thí nghiệm máy xã sóng, q = 75 Usim, cho thấy hỗ xốilớn nhất xuất hiện tại vị trí chuyển tiếp với phương ngang (chân dé) (Akkerman và cộng sự, 2007) 61

tên Đỗ Son Hải Phòng, Nam Định 62 Hình 3-9: Đường cong ôn định của mái có (Van đen Box, 2006) 6

lí nghiệm máy xa sóng (Akkerman vi cộng

Hình 3-8: Thí nghiệm máy xả sóng cho để

Hình 3-10: Kết quả kiểm định mô hình với

sự, 2007), q= 50 Usim, x6i mái có xuất phát từ một điểm hư hỏng nhân tạo ban dầu kích thước Sem x Im x Im 66 Hình 3-11: Kết quả kiểm định mô hình với thí nghiệm máy xã sông, mái đất sét

(Akkerman và cộng sự, 2007), lưu lượng trung bình qmax = 10 l/s/m 6T

Hình 3-13: Mô phỏng xói mái cỏ đồng nhất cho thấy hỗ x6i lớn nhất ở chân (a) cổ chất lượng trúng bình 4= 112 Lm (b) có chất lượng kém q = 5016/m, or inh 4-1; Bản dé tin Nam Định 6

Hình 4-2: Một đoạn đ biển Giao Thủy - Nam Định +0

Hình +3: Tuyến để biển Giao Thủy - inh Nam Định 1 Hình 4-4: Phân bổ luu tốc dng chay sông tràn trên mãi 16

Hình 4-5: Giao diện chương inh Bred 8 Hình 4-6: Ci go hình học và lớp phủ mid 19 Hình 4.7: Hình dang và đường đi của một con sóng sổ 80

Hình 4-8: Biển đội mục nước tại mtv tr trên mái (¢=1h40" đến 4h trong bão) st Hin 4-9; Kết quả mô hình sối ti chân đ biển theo thôi gian 2 inh 4-10; Kết quả mô hình xi ta mái phía dng để bin theo thôi gian 2 Hình 4-11: X6i với mái iều chuẳn 8 Hình 412: X6i do mii cỏ hu hông, 8

Hình 4-14: Xối do lớp đất sét không đều a

Hình 4-15; X6i mái cho trường hợp lớp cỏ chat lượng trung bình 85

inh 4-16: Quan bể giữa hệ số mái và khả năng ch dẫu tư công tình 90 xi, tng m

Tiêu chuẳn sóng tin (Eurotop, 2007).

Cite tham số cơ bản chi phối inh chit sng rin qua để

“Các hệ số thực nghiệm trong công thức Owen (1980) cho đề mái nhẫn.

Nghiên cứu sóng tràn qua đê mái dốc.

Chiết giảm sóng trin do ảnh hướng của độ nhâm mái kẻ (TAW, 2002)

Các tham số tính toán cho module sing trần

Các tham số ding để tính toán xói mãi cỏ

Các trường hợp tính toán.

Kết qua tính toán xói mãi cũ (đoạn rên mái,

Kết qua tinh toán xối mái cỏ (vị rỉ chân mái

“Tổng mức đầu tư xây dựng công trình với các trường hợp hệ số mái

d1

bì 37

2 79

80

81 85 88

89

MỞ ĐẦU

Để biển chiếm vi tí quan trong để bảo vệ tải sin, tinh mạng nhân dân các

vũng ven biển, vùng bãi, góp phần to lớn phát triển kinh té, 6n định đời sống xã hộiđặc biệt ở nước ta có hệ thống để biển ở hầu khắp cúc tinh trải dt từ Bắc vào Nam

Ở nước ta, dé biển thưởng được xây dựng bằng vật liệu địa phương, đề được xây

dạng rt phổ bi ving ding bằng ven biển và chủ yếu có công nghệ xây

dụng đơn giản do đặc điểm vé mức độ an toàn, kính tế và dim bảo vệ sinh môi

dụng Dé có thể xây dựng trên nhiều loại nền, dễ thích ứng với độ lún

trường x

của nn, ít bị nứt nẻ gây phá hoi Do các đặc tính au việt đồ công như tinh chitcấp thiết của loại hình công trình đê nên đã và ngày cảng được phổ biển rộng rãi ở

nước ta cũng như trên thể giới

1 TINH CAP THIET CUA DE TAL

Trong thôi gian gần diy bằng nguồn vẫn vay của nước ngoài: ADB, WB,vốn trấi phigu Chính Phủ một số công trinh để biển đã và dang được đầu tư xây

dàng với yêu cầu tiến độ gắp rất trong khi 46 lại gặp

ngoại cảnh như bão, lũ, dẫn đến nhiều nguy cơ tiềm ẩn Đặc biệt rong nhữngnăm gin đây, điều kiện môi trường ngày cảng cho thấy rõ rệt ảnh hưởng của hiệuứng nhà kính dẫn đến sự ting lên của mực nước biển hàng năm.

Hàng loạt các công trinh dé mắt én định do vẫn để tràn mặt gây nên dẫn đếnphá hoại sông trình gây tổn thất to lớn vỀ người và của Hiện nay, các vẫn để xử lýchống tràn mat cho các công trình để biển đã được nghiên cứu và ứng dụng khá phd

bi ở Việt Nam, tuy nhiên mỗi phương pháp thưởng chỉ phi hợp và mang lại

những hiệu quả nhất định ứng với từng kiêu efu trúc công trình Do dé việc nghiên

cứu các biện pháp chống tràn mặt cho các công trình đê biển là vấn đẻ hết sức cấp.

bách và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn

Để giải quyết được các vấn đề cấp bách đã đặt ra, dé tải tập trung nghiên cứu

các biện pháp xử lý ôn định mái ha lưu đề biển khi sự cổ tràn mặt xảy ra Tính toán

2 MUC DICH NGHIÊN CUU CUA ĐỀ TÀI

~ Nghiên cu các biện pháp gia cổ bảo VỆ mái hạ lưu đ biển Khi cổ sóng rin

qua;

~ Tim giải pháp thích hop nhất,

~ Ứng dung vào đê biển Vi

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU,

+ Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về sóng và triễu cường tràn qua đề

+ Điều tra khảo sit, thống kê thực

+ Sử dụng mô hình tính toán và phần mềm hiện đại

4 KET QUA ĐẠT DUOC

+ Tổng quan về tình hình xây dụng để biển ở Việt Nam tong các mỗi liên

«quan đến các điều kiện khách quan về điều kiện thiên nhiên: khí tượng thủy văn

mỗi liên quan đến các điều kiện chủ quan về: công nghệ thi công, điều kiện

su xây dựng Từ đó khái quát được các trường hợp phá hoại cơ bản đổi với đề

+ Dua ra các cơ sở lý thuyết cho trường hợp sóng và triều cường tràn qua désồm: 0 - Các phương pháp tính toán thong số sóng ngoài khơi: i) - Các mồ hình

số trị để tính toán lan truyền sóng tir vùng nước xâu vào vùng nước nông;

bi

hin cứu sóng tran qua đểbiển trong điều kiện có bio và tiễu cường Trinh bày

urge các cơ sở dữ liệu sóng tràn và mô hình toán sóng tran qua để biển

+ Nghiên cứu xói mái cỏ phía đồng để biển do sóng trần trong bão và tiểu

cường, nêu một số phương án gia cỗ mái hạ lưu dé biển, nêu các mô hình vật lý về

khả năng chịu xói của mái dé phía đồng dưới tác động của sóng tràn Từ đó nêu

được môi h hóa các trường hợp x6i mái dé iển hạ lưu được gi cổ bằng loại hìnhtrồng cỏ

+ Ứng dang để tính toán cho trường hợp mái cỏ hạ lưu dé biển ở huyện Giao

“Thủy, tỉnh Nam Định Giới thiệu được tổng quan về công trình cẳn nghiên cứu, ứng

dụng mô hình tính toán (nêu trong chương 3) để phân tích cơ chế xói mái đê phía đồng đối với tuyển dé biển huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định Phát triển mô hình

toán phân tích cơ chế xói mái để phía đồng của bài toán xem xét có tính đến hiệu

ích kinh tẾ, tim ra được điểm hiệu quả về mặt kính tế và đảm bảo được yêu cầu ky thuật chuyên môn.

5 NỘI DỤNG.

Mỡ đầu:

= Tính cấp thiết của đề tài

~ Mục đích nghiên cứu của đề tài

Phương pháp nghiên cứu

~ Kết qua dat được

lội dung luận văn Chương Ï ing quan vé tình hình xây dựng đê biễn ở Việt Nam.

~ Tổng quan về tình hình xây dựng để biển ở Việt Nam

Đặc điểm khí tượng, thủy văn ở Việt Nam,

~ Điều kiện vật liệu xây dựng, công nghệ xây dựng

= Khái quất vỀ các sự cổ gây phí hoại để biển

- Kết luận chương 1

Chương 2: Cơ sở lý thuyết trường hợp sóng và tiểu cường trần qua để

~ Các phương pháp tính toán thông số sóng ngoài khơi

~ Các mô hình số trị để tính toán an truyền sóng từ vùng nước sâu vào vùng nước nông

Nghiên cứu sóng tràn qua dé biển trong điều kiện bão và triều cường.

- Cơ sở dữ liệu sóng tran

~ Mô hình tính toá n sóng tràn qua để biển

Chương 3: Nghiên cứu xói mái cổ phía đồng để bin do sóng trần trong bão và

Giới thiệu chung

~ Một số phương án gia cổ mái hạ lưu

~ Mô hình vật lý về khả năng chịu xói của mái đê phía đồng dưới tác dụng của sống trần

~ Mô hình hóa xói mái trong dé biển mái cỏ

Chương 6: ng dung tính toán cho dé biển Giao Thủy, Nam Định

= Giới thiệu chung về công tình

- Ứng đụng mô hình toán phân tích cơ chế xói mái đề phía đồng ở Giao

"Thủy, Nam Định

~ Phát eign mô hình toán phân tích cơ chế x6i mái đề phía đồng ở Giao

“Thủy, Nam Định có tính đến hiệu ích kinh tế

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

"Những kết qua đạt được

~ Những tn tại trong quá trình thực biện luận van

~ Những kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo

- Tài liệu tham khảo,

~ Phụ lục mặt cắt điển hình các phương án thiết kế dé biển Giao Thủy, Nam

Định

- Phụ lục các phương án tổng mức đầu tư xây dựng công trình

năng theo yêu cầu thi độ cao của công trinh hay độ vượt cao của đỉnh công tinh phía tin mực nước biển tinh toán (cũng gọi là độ lưu không của định đề) là một

tham số thiết kế quan trọng

‘Vigt Nam có gần 2.000 km đê biển từ Quảng Ninh đến Kiên Giang, được thiết

kế chịu được gid bão cắp 9 với mức tiểu trung bình Do xây dựng từ những năm 60của thé kỷ trước, lại không được tu bổ thường xuyên nên nhiều đoạn đã xuống cấp.nghiêm trong Gin diy nhất, tong cơn bão số 7 xây ra cuối thắng 9/2005, một số

đoạn để của Hải Phòng, Nam Định, Thanh Hóa đã vỡ túng

Trong hơn 2.000 km dé bié ống dé biển kéo dài 683 km tử(Quảng Ninh đến Quảng Nam hầu như thường xuyên phải chịu các tác động trực tiếp

cả nước, hệ Ú

do sóng lớn, mưa bão Trước đó, Bộ Nông nghiệp đã trình Chính phủ đề án nâng.cắp toàn diện hệ thống đề biễn Giai đoạn 1 từ Quảng Ninh đến Quảng Ngãi, giaiđoạn 2 từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang Tổng kinh phí 10.000 tỷ đồng cho mỗi giai

đoạn, thời gian thực hiện S năm.

Hệ thống đê biển Việt Nam: Yếu ớt, mông manh trước bảo lũ Cứ mỗi mùa

ma én, người din vùng ven biển Iai sing trong cảnh "Sinh tứ”, buộc phải đối mặt

mới bão lũ, nước biển ding, Sự mênh mông của trừ, biển ỷ lễ nghịch với sự nhỏ b

khi mà hệ thống đê biễn luôn bị de dog trước mưa, gid, bão và nước bid

u ớt của con người và chính con để quai trước biển Không lo lắng sao được,

Theo cảnh báo mới nhất của Liên hợp quốc, Việt Nam là nước chịu ảnh hưởng

nghiêm trọng nhất của hiện tong nước biển dang Theo tính toán của các nhà khoa

học thi mực nước biển ting Im sẽ thiệt hai về kinh tế lên tới 1,7 ty USD; 1/5 dân số

mất nha cửa; 12,3% diện tích trồng trọt sẽ biến mắt và 40.000 km2 điện tích đắt

Kông sẽ phải chịu tác động của những trận lũ ở mức độ không thể dự đoán được.

"rước, Các nhà khoa học khẳng định, đó là dự báo nhưng cũng là căn cứ để chúng ta

củng cổ và nâng cấp hệ thống dé biển một cách chuyên nghiệp

“Thực t, các tuyển để biển từ Quảng Ninh tối Quảng Nam dang ở trong tình

trạng "một mắt, một còn" Hệ thông dé biển này đang phải đối mặt với những cáithiểu và yếu như: bé rộng nhỏ, trung bình chi từ 3-4m, trong khi du chun là 5-

55m T m chí đoạn dé Hoàng Tân ở Quảng Ninh chỉ chưa rộng được 2m, Chất

lượng dé kèm, bởi nguyên liệu lâm đề là đt Có những dia phương dit cắt pha có

độ chua lớn, không trồng được cỏ, bé mặt để nhanh bị xói mòn Tuyển để biển ởHải Hậu (Nam Định) được đắp chủ yéu bằng dat thịt có cát phủ, mái đê không có

bio vệ nên thường xuyên bị xói môn, sat lờ khi có mưa Phần lớn đê biển của chúng.

ta không có dải chắn sóng phía trước Một số nơi có dải chắn sóng là rừng ngập

mặn thì lại bị người dân địa phương khai thác thuỷ sản không đúng cách nên phá hỏng hệ sinh thái của rừng, một số nơi thì rừng ngập mặn chắn sóng bị phá huỷ để

in Kiên Giang có 518 km dé biển và 326 km

nuôi trồng thuỷ sản Từ Quảng Ngũ

48 cửa sông đang bị xuống cấp rit nghiêm trọng Hệ thống dé ở khu vực trên không

được xây dựng một cách chuyên nghiệp và không được quan tim đúng mức cho

việc gia cổ thường xuyên mỗi năm, Đã vậy, đoạn để này thường xuyên phải sốngchung với triều cường Do công tác quy hoạch, thiết kế và xây dựng không chuyênnghiệp nên phần lớn các tuyển dé biển và để sông của chúng tu chưa thành một hệthống khép kín Tại nhiều đoạn dé biển, sông còn thiểu cổng, cầu nên chưa thể chủđộng trong việc tiêu úng, gây rất nhiều khó khăn khi bão lũ và triểu cường ding

Hàng năm, phần lớn các tỉnh có để biển đều được Trung ương phân bé kinh.

phi và dia phương cũng dành ra một phần kinh phí trong ngân sách để tu bổ, sửachữa, gia cổ dé biển Song, xem ra, hệ thống dé biển Việt Nam vẫn cứ nhỏ, yếu Cụthé sau năm 2005 Nam Dinh mới chỉ được cấp 400 tỷ đồng/.400 tỷ được cấp đểkiên cổ hoá hệ thống để biển; Hai Phòng mới chỉ nhận được 100 tÿ/1.100 tỷ đồngcũng với mục đích trên Với kinh phí nhỏ giọt thì việc gia cổ, sửa chữa cũng diễn ratương tự, manh min, nhỏ lẻ Để biển vẫn cứ mỏng manh rước bảo là chuyện

GS.TS Ngô Đỉnh Tuấn - Hội Báo vệ thiên nhiên và mỗi trưởng Việt Nam

phân tích: Chiến lược để biển cin xét theo quan điểm phát triển lu bền kinh tếvùng kết hợp hữu cơ giữa kinh tế biển vả chiến lược an ninh quốc phòng Các tuyến

để biển cần được đầu tư cũng cổ, ning cấp tạo thành tuyén khép kin Chiễu rộngmặt đê ci thi từ 56m; thiết kể đủ điều kiện chống chọi với bảo ấp 9, 10 Riêng

để bảo vệ khu vực din cư cần đảm bảo bão cấp 12 với mức tiểu cường tin suất là

5% Ngoài ra, Chính phủ nên có quy hoạch đê biễn với tim nhìn xa từ 20 đến S0,

thậm chí là 70 năm Có như vậy thì hệ thông đề biển mới khả năng ứng phố với

sự biển đổi khí hậu toàn cu, nhất là hiện tượng "biển tiến” Theo thong tin từ Bộ

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, thì hiện Bộ đang nhanh chóng hoàn chỉnh dy

án nâng cấp hệ thing dé biển, để cửa sông tình Chính phù phê duyệt Khi Chính phủ phê duyệt, dự án sẽ được tiễn khai ngay để đáp ứng mục tiêu trước mắt và lâu aii

6 Vig nam để biển thường có cao trình đình khá thấp, phổ biển từ 4.0 đến 5.5

m Lượng sóng tràn qua dé trong điều kiện bảo thiết kế là tương đối lớn, tùy từng

khu vực có thể lên tới hàng trim lit trên giây trên một mét chiều di đê Sóng tràn

gây xói mái, mit ổn định mái trong dẫn đến vỡ dé lả cơ chế gây hư hỏng để phd

biến nhất ở nước ta,

Cao trình đình đề cũng như là yêu cầu về kết cấu bảo vệ mái dé đặc biệt là mái phía trong có iên hệ mật thiết với lượng sóng trin qua đẻ Nghiên cứu sóng trần do vậy có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế các chỉ tiết cầu tạo hình học

và kết cấu của dé kẻ Đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dng

ết kế dé biển là điều kiện thiết

hiện nay thì việc xem xét ti trọng sóng trần trong

yếu

12 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG 6 VIỆT NAM

1.2.1 Đặc điểm khí tượng

‘Nam trong vành đai nhiệt đới gió mùa châu 4, sát biển Đông nên nước ta chịu.

nh hưởng của gié mia, Mùa giỏ bắc (mùa đông) lạnh và khô kéo dit từ thẳng 11

‘én tháng 4 năm sau xuất hiện ở miễn Bắc, còn miễn Nam thi khô hanh và Không

lạnh Gió mùa nằm (mùa ha) mát mẻ, nhiều mưa kéo đi tử tháng 5 đến thắng 10 Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1,600 - 1.800 mm, Bão thường xây ra từ thing

6 đến tháng 10

Thời tết có 2 mùa rõ rộ, mùa khô và mùa mưa Khí hậu tương đối ôn hoà, Do

nằm sắt biển, về mùa khô, thời thiết khô thoáng nhiệt độ trung bình từ 12% đến 27%

và về mùa hệ mắt mẻ, nhiệt độ cao hơn tử 23c đến 33%e, Nhiệt độ tung bình hingthing từ 24 - 30°C, cao nhất có khi tới 40°C, thấp nhất i khi dưới 5C, Độ ẩm trung

bình trong năm là 80% én 85%, cao nhất là 100% vào những thing 7, thing 8,thing 9, hấp nhất la vào tháng 12 và thắng 1 Trong suốt năm có khoảng 1.692,

gid nắng Bức xạ mặt đắt trung bình là 117 Keal em/pht

“Trong năm tỉnh hình thời ti thủy văn diễn biến rit phúc tạp: Đầu năm khôhan, thiểu nước kéo dài ở các tinh Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và một số tỉnh cực Nam

“Trung Bội bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động trên Biển Đông và ảnh hưởng trụctiếp đến nước ta, quỹ đạo di chuyển và cường độ thay đổi bắt thường; mưa lớn trêndiễn rộng và kéo dit nhiều ngày thường gây ra nhí đợc lũ lụt, mực nước rên

nhiều sông, suối: ngập ting tong những năm gần đây nghiêm trọng kéo dài Trung

Bộ, Tây Nguyên và Bắc Bộ Chính vì sự bắt thường của thời tiết và thủy văn nước

ta bị thiệt hại rất lớn về kinh tế

Hang nim xảy ra khoảng 28 đợt không khí lạnh Số đợt nắng nóng trên điện rồng khoảng 16 dot, Trên phạm vi cả nước xây ra khoảng 23 đợt mưa vừa, mưa to

diện rộng Số lượng bão hoạt động trên khu vực Tây Bắc Thái bình Dương trungbình là 25 cơn và 3 đến 5 áp thấp nhiệt đới Trên khu vực Biển Đông trung bình.khoảng 7 cơn bão và 3 áp thấp nhị

1.22 Đặc điểm thủy văn

Mùa khô: Từ tháng I đến tháng IV, tình hình khô hạn, thiểu nước xảy ra gay

gắt ở nhiều khu vực trong cả nước như Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ vả cực Nam Trung

Bộ, anh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất và đời sống của nhân dân

~ Bắc Bộ: Lượng dòng chảy trên sông Đà, sông Thao trong giai đoạn từ tháng Xilinim trước đến thing [V/năm sau đều thấp hơn mức trung bình Lưu lượng nhỏ nhất trong tháng II khoảng 145m3\s (31ID, thắng IV khoảng 140m3/s (4, 5/IV),

thấp nhất trong ligt số liệu tháng Tại Hà nội đã xuất hiện nhiễu tị số thấp nhấttrong chuỗi số iệu quan trắc trong nim

~ Trung Bộ và Tây Nguyên: Các tháng mùa cạn lượng dòng chảy trên phản lớn

các sông chính ở khu vue Trung Bộ và Tây Nguyên đều ở xu thể giảm chim và nhỏ

hơn so với trung bình năm Tình bình khô hạn thiểu nước, mặn xâm nhập nội địa

y mí cục bộ ở một số địa phương: đặc biệt vùng đồng bằng ven bién, các cửa sôngthuộc tỉnh Thanh Hoá, Ninh Thuận và Bình Thuận, mức độ nhiễm mặn xẩy ra

nghiêm trong hơn

= Nam Bộ: Những thing đầu năm mực nước sông Cửu Long luôn ở mức thấp

hon mức trung bình năm khoảng 0,2m -> 0,5m.

Miia lũ bất đầu không đồng thờ, xây ra nhiều đợt lũ lớn trên hầu khấp hệthống sông ở Trung Bộ và Tây Nguyên La rên các sông ở Bắc Bộ, bắc Tây

Nguyên va Nam Bộ thuộc loại nhỏ và vừa; lũ lớn xuất hiện trên các sông ở Trung

Bộ, nam Tây Nguyên và sông Đồng Nai Lũ đặc biệt lớn thường xảy ra trên các

xông: Sông Bồi, sông Hoàng Long, song Mã, thượng nguồn hệ thống sông Ca, sông

'Gianh và các sông từ Thừa Thiên Huế đến Khánh Hỏa Các đợi triều cường lớn nhất thường xây ra vào cudi thing X và tháng XI với đỉnh lũ trên sông Sài Gòn tại Phú

An đạt mứ cao khoảng trê 1,40m, gây ngập lụt ở nhỉ nơi thuộc thành phố H Chí Minh, trên sông Hậu tại Cần Thơ đạt trên 1,60m (vào tháng X).

Li quét xảy ra ở một số địa phương thuộc Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ Trung

‘Trung Bộ và Tây Nguyên, gây thệt hại nghiêm trọng vỀ người vi ti sin.

Hơn nữa vẫn để biển đổi khí hậu hiện nay đang ngày cảng nghiêm trong Biến

21, Biển đội khí hậu sẽ tác động nghiệm trọng đến sin xuất, đời sống và môi trườngtrên phạm vi toàn thé giới Nhiệt độ ting, mục nước biển ding gây ngập lụt, sâynhiễm mặn nguồn nước, bão, lũ, hạn hin ngày cảng ác liệt, ảnh hưởng đến nông

nghiệp, gầy rủi ro lớn đối với công nghiệp và các hệ thống kinh tế - xã hội trong

tương lai Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, tiếp giáp với biển Đông và.vùng Tây Bắc Thái Bình Dương nên thường xuyên phải hứng chịu nhiều thiên tainhư bão, lũ, han bán, Hơn 70% dân số Việt Nam sống trong các vùng đất thấp và

doe theo đường bi bi n 3.200 km, Những hiện tượng thiền tai này thường gây mm những thiệt hại nghiêm trong về người, của cải và môi trường Nếu chỉ xét

trong 10 năm trở lại đây thì đã có nhiều hiện tượng bắt thường về thời tiết, thủy văn

“Trong 5 năm qua, từ năm 2005 đến 2009, các trim bão ảnh hướng đến Việt Nam có

cường độ mạnh hơn và đặc biệt là có đường đi phức tạp nên khó dự báo hơn, gây ra những thiệt hại nghiêm trong về tinh mạng va tải sản của nhân dân Không chỉ cố bão và lũ, hằu như năm nào cũng xây ra tỉnh trang khô hạn, thiếu nước nghiêm

trọng trong mùa khô Mùa khô 2009-2010, aBắc xuất hiện hàng loạt các cực t nhỏ nhất, mực nước sông Hồng tại Việt Trì chỉcòn 4.10 m xuất hiện vào ngày 19/02/2010, đây là mực nước thấp nhất kể từ khi có

thường bị phá hỏng khi nước trin qua đỉnh đề và nếu sử dung đề như là tuyến giao

thông ở địa phương thì để bị lún sụt, mắt én định Phin lớn dé biển hiện nay là dolàm, và việc tính toán vật liệu đất có cốt chưa thực sự đầy đủ dẫn đến hạn chế

tính năng của vt liu cũng như hiệu qua của công tình.

Hệ thống d bi

do nhiều thé hệ người Việt Nam thực hiện Để chủ yếu là dé đt, vật liệu dip được

từ lâu đời và

"Việt Nam được xây dựng, bồi trúc và phát tr

lấy tại chỗ và đân địa phương tự dip bằng phương pháp thủ công Mặt khác, với kết

để như rên nếu coi để như một tuyển giao thông tì cũng chưa đạt được myc

đích vì kế u thân đề và nén đề không cho phép Qua khảo sát hệ thống dé biển thilõi dé được đắp chủ yếu bing đắt cát, phần gia cổ là lớp đất sét bọc ngoài lại không

đủ diy vi vậy chi edn một hư hỏng cục bộ sẽ dẫn đến phá hỏng cả một đoạn dé lớn

“Thực tế cho thấy khi gặp bão, nước trân qua dé làm đê vỡ nhiều đoạn Trừ một sốđoạn để biến được xếp vào loại công trình kiên cổ, ví dụ tuyển để biển I - Hải

Phòng, còn lại các tuyển dé biển khác của Việt Nam cần được coi là công trình bán

kiên cố- Vì phần thân đề và hệ thống bảo vệ mặt cho phép nước trần qua với lưu

lượng nước hạn định và thi gian hạn định.

Công nghệ xây đợng công tình có ảnh hưởng quyết định đến khả năng tậndụng tính chất của vật liệu Thi công chính là giai đoạn thể hiện các ý đồ thiết kế.trên công trường Dây la mắt xich rit quan trọng để đảm bảo chất lượng công tình

Do vậy phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui phạm thi công, nghiệm thu và giám sit

chất lượng công trình đã ban hành Thực té đã chứng minh rằng do tình độ côngnghệ thí công chưa cao, tổ chức thi công không chặt chẽ, tay nghề và ý thức công,nhân kém, giám sắt kỹ thuật lòng lo là những nguyên nhân dẫn đến chất lượng cáccông trình da xây dựng ở vàng biển Việt Nam không đồng đều, nhiều kết cầu không

<dat sự đồng nhất cao dẫn tới bị phá hoại ngay cả khi công trình làm việc trong điều

kiện như tỉnh toán thiết kế

Chất lượng thi công xây dung công trình chưa cao, nhiều công đoạn còn làm

thủ công nên khô dim bảo chit lượng xây lắp Nhiễu kết cầu th công chưa đảm bảo

chit lượng yêu cầu theo tiêu chuẳn hiện hành,

“Công tác giám sắt thi công, quản lý chất lượng và nghiệm thu công trình chưa được duy ti chit ch, thường xuyên Đặc biệt là trong một sổ công tình đã sử dụng cát biển, vật liệu địa phương nói chung khiển cho nhiều công trình khi chưa hết thời gian bảo hành đã hư hồng trim trọng

Bê tong cbt thép (BTCT) được phát minh và ứng dụng từ gta th kỷ 19 Song

phải đến cuỗi thể kỹ 19 và đầu thể kỷ 2 nó mới được được ứng dụng trong xây dựng các công trình biển Ở Việt Nam, bé tông cốt thép đã được người Pháp đưa

vào sử dụng ngay từ những năm cuối của thé kỷ 19 Tuy nhiên phai sau năm 1960,

Công nghệ thi công để, ké biển ở Việt Nam:

~ Ap dung công nghệ xây dựng đê, kẻ, cổng trên nén đắt mềm yêu

= Thi công bằng cơ giới kết hợp thủ công, vật liệu ti chỗ

- Uu tiên xây dụng các tuyển để trước để có thể bảo vệ sin xuất với điện tích

rộng và có thể huy động mọi lực lượng tham gia Trong đó, những điểm xung yêu

và đề biển uu tiên thi công trước,

- Về xây dụng các công trình xây đúc : Trước hét là xây dựng các cổng ngằm,sau đồ xây đụng các cổng hở và công trình ngăn tid

Tuy nhiên kết quả hiện nay cho thấy để biển Việt Nam khó chịu nỗi gió bãotrên cấp 9, Bão số 7 năm 2005 gây ra hàng loạt sự cỗ vỡ, sạtlớ để biển ở cúc tỉnh

"Nam Dinh, Thanh Hod Chiều 27/9/2005, trao đổi với VaExpress, ông Ding QuangTính, Cục trưởng Quản lý dé điều cho biết, để làm đê chịu được bão cấp 12, cần

100 tỷ đồng cho mỗi km, VN có 2.000 km để biển Thiết kế dé biển của Việt Nam

chỉ chịu được gi6 bão mạnh cấp 9 và tiểu trung bình Néu bão vượt cấp 9, kết hợp

với không chịu được Dit nước ta vào những năm 60 của thécường thi đi

kỷ trước làm sao đủ tiền để kiên cổ bêtông cốt thép hệ thống dé biển Điều kiệnkinh tế đất nước như hiện nay cũng không thé ngay một lúc đầu tư nâng cấp 2.000.kim để biễn trên toàn quốc Ong Đặng Quang Tinh Cục trường Cục Quản lý để điều

(Bộ NNPTNT), thừa nhận rằng, nguy cơ vỡ đê có thể xảy ra trên toàn bộ hệ thống.

để bin của cả nước và nếu không sém được kiến cổ hoá, cơn bão số 7 như năm

2005 ạt vào đâu, để sẽ vỡ chỗ đấy

1.4, KHÁI QUÁT VE CÁC SỰ CO GAY PHA HOẠI DE BIEN

Hệ thống dé biển có đặc điểm là phải chống chịu với thủy tiểu, chẳng chịu

gió bão Gió bio ở đây khúc trong nội đồng là nó đảnh trực điện vào đẻ Nếu trong.

điều kiện thay triểu lên thì mức độ nguy hiểm với để biển cảng lớn Trên thực tíbiển VN được xây dựng chỉ đủ khả năng chống chịu với bão cắp 9 trong điều kiện

thủy triều bình thường.

Các tác động có hạ (bất lợi) từ phia biển: Những tác động này thường baogdm: các tác động của gid biển, sóng biển, bão, hiện tượng nước biển dâng cao do

dng cao do hiệu ứng nha kính Dưới những tác động có hại nay, đường bo và vùng,

bờ thưởng chịu những hậu quả bat lợi (ác hại) như: xói lở bờ (xói vĩnh cứu và xói tạm thời), phá hỏng đường bờ, các công trình bảo vệ bờ, cơ sở hạ ting ng tràn bar và chảy tran bé (hoặc trin dinh công trình) gây nên xói lờ bờ, định và chân công,

trình phía đồng, lũ lụt vùng ven bở, thiệt hại về người, tài sản và xâm nhập mặn

vũng bở Ngoài ra các tác động của bùn cất di day gây bồi lấp và x6i lờ các cửa sông cũng có thể ligt kê trong những tác hại của vùng bờ,

‘Yéu tổ đặc biệt quan trọng dé bảo vệ hệ thống dé biển là hệ thống rừng sinh

thái ngập mặn Rimg sinh thái ngập mặn là một bức tường chắn sóng Khi sống biển

aq rừng ngập min vào đến để tì năng lượng của sóng đã giảm 40 - 50% nên sứ

phi hoại dé bị giảm ding kẻ Những noi không có dit trồng rimg như Hải Hậu(Nam Định), chúng ta vẫn có thé trồng các dải phi lao chin sóng Trước diy, thôngaqua dự án PAM, chúng ta đã trồng được hàng nghin hecta rừng ngập mặn suốt dọc

tuyển để biển từ Thanh Hóa đến Quảng Ninh Tuy nhiên trong những năm qua,

địa phương đã phi rừng ngập mặn làm dim nudi tôm gây ảnh hưởng nghiêmtrọng tới sự an toàn của để biển Nồi thêm rằng hiện tại chúng ta đang đầu nư 500km

dé biển ở Nam bộ Đây là khu vực có nền đất yếu, đắp năm nay, năm sau lại lún nên.việ trồng rừng chin sing có yếu tổ quyết định đến sự an toàn cia để

"Như đã trình bay, năm 2005 nước ta đã có hai cơn bảo có cường độ lớn là cơn

bão số 2 và số 7, đặc biệt cơn bão số 7 có cường độ giồ rit mạnh, trên cp 12 vượtaqui tin suit, với triều cường gây ra nước ding cao từ 3,Š- 4m, đồng thời gây sóngmạnh dit đội trên 6m tại các vùng bờ biển của nhiễu tinh ven biển Bắc Bộ như Hai

Phòng, Thai Bình, Nam Định, Ninh Binh và Thanh Hóa gây vỡ để,

én hàng nghìn tỷ đồng Khi bão mạnh thường kèm theo

lệt hại nặng nề

VỀ người và tải sản lên

nước ding do bio, Trường hợp khi bio xảy ra đồng thời với triều cường, mye nướccao khiến sóng đánh trự tiếp vào để biễn, tràn qua để gây xói lở và vỡ để dẫn đến

ngập lụt trên diện rộng.

1130 ngày 27-9-2005, cũng dé biển 23 đầu tiên ở xã Hai Thịnh (Hải Hậu) và

cũng là tuyển đê đầu tiên của tỉnh Nam Định bị vỡ do sức “công phá” dữ dội của

cảnh đề vỡ vi

kh

cồn bing hoàng: “Mua suốt cả dm, lại cộng gi giật trên cấp I2

sn tuyển dé không thể chống đỡ”.

Qua lý luận và thực tễ những lần sạt lở và vỡ đê trong lịch sử, các dang sự cổ

gây phá hoại đối với đê biển gồm 3 dang sat lờ chính trong hình 1-1

Săn lo và nước ding gây Sing trim qua gly sq! ‘Song tr qua dinh 8 sat lở mái dé phía biển lở mái dé phía đẳng ccó tưởng chắn sing

ty theo tim quan trong về dân sinh, kính tế từng khu vục được bảo về, một số

hiện nay chi mới có thé đảm bảo an toàn 6 mức độ nhất định

tuyển đê đã được đầu tư khôi phục, nâng cắp thông qua các dự án PAM và các dự

ấn hỗ trợ của ADB có thể ching được gió bão cắp 9 và mức trgu tin suất 5%, nhiềutuyển chưa được tu bổ, nâng cấp chỉ có thé đảm bao an toàn với gió bão cấp 8 Matkhác do nhiễu điều kiện dân sinh, kinh tẾ nên việc đầu tư chưa được tập trừng đồng

bộ, én c, lai chịu ảnh hưởng thường xuyên của bão lũ nên hệ thống để, kẻ biểntiếp tục bị xuống cấp tại hầu hết các vùng Bắc Bộ, Trung Bộ và Nam Bộ

Do sự biển đổi khi hậu toàn cd nôn thiên tai trong những năm gin đây ngày,

cảng trở nên khắc nghiệt về quy mô, số lượng, cường độ, Theo tiến sĩ NguyễnHữu Ninh, nhà khoa học Việt Nam đầu tiên được xướng tên tại Lễ Trao giải Nobel

Hỏa bình (2007), theo ý kiến của ông: "Tôi nghĩ rằng, việc cảnh tỉnh nhân loại, cảnh

tinh ba con mình trước thảm họa biến đổi khí hậu là một vấn đề nhân văn Được.tham gia vio công việc văn minh đó, với một trí thức, đó là một vĩnh dự lớn, dẫu gặp nhiều khó khan và đôi khi elt dom độc, Điều rõ ring là: vấn để của biến đổi khí

hộ nó đã thoát ra khối sự hà lâm, xa sôi trong cái thời kỹ mà ai cũng gat tog, ringbăng tan, nước biển dâng nó ở đầu đồ trên thế giới chứ không phải ở Việt Nam hay

ở nồi cơm hũ gạo của mỗi gia đình người Việt Nam Lộ trình nước biển dâng, lộ.trình tan nt của các vựa lúa, các thành phố sẽ ngập ra sao, đã được ghi nhận Người

ta đã tin, Và có quan chức năng Việt Nam đã chính thức vào cuộc, Vừa qua, khi

tổng kết các vấn để khí hậu, thiên tai, hạn hắn, lũ lụt rong 20 năm qua tai VN, sĩcũng phải công nhận: năm sau thiên tai nhiều hơn năm trước, bão lũ, thiên tái, lũqgết tang dẫn về cường độ, số lượng, mức độ, Trước đây, bão chỉ fo qua rồi đi luôn

Bão giờ đi qua là hậu quả không lồ di theo, từ lũ quết, lờ bờ sông, mở cửa sông mới

và phá tan hết cả mọi công trình Nó kinh khủng, hậu quả nhãn tiền, chứ không là.

của nước Mỹ hay nơi nào xa xôi, tương lai não xa xôi nữa Nó gắn"

Trong những năm gin đây, theo tải liệu thống ké cho thấy hiện tượng tái tạo

bờ sông, bở biển diỄn ra ngây cảng nghiêm trọng:

- Bắc bộ có 165 điểm sat lở với chiều dai 252m, trong đó đạc bờ biển bắc bộ

có 15 điểm sat lớ với chiều dài trên 40km Do đê chưa được báo vệ hoàn chỉnh, hauhết chỉ bảo vệ mái phía biển, mặt đề và mái phía đồng chưa được bảo vệ Đối vớinhững tuyển để trực tiếp biển, đải cây rừng ngập mặn chống sóng, gió lại bị Khải

thác quá mức, chặt pha thay đổi mục đích sử dụng vi mục tiêu kinh tế trước Các tuyến dé Bắc bộ có mực nước triểu cao lại thường gặp nhiễu bao, lũ

- Trung bộ có 307 điểm sat lỡ với tổng chiều đài trên 555km, trong đó sat lỡ

ba biển trên 20 đoạn với chiều dai trên 4Skm Nguyên nhân hư hỏng dé chủ yếu là

do lũ trong đồng trin qua dé gây xói Mặt khác dé biển Trung bộ thường không thể

dai trên 450km, bờ biển bị sat lở

= Nam bộ có 265 điểm sat lỡ, với tổng chi

tác động mạnh đến hệ thông dé biển, gây n an toàn Điều kiện khí hậu, thủy văn

Nam bộ ít khắc nghiệt hơn so với Bắc bộ và Trung bộ, hơn nữa lại có dai cây chắnsông, rừng ngập mặn nên hr hong các uyển để ving này cũng xây ra hơn và mức

độ không tram trọng Tuy nhiên các công trình bảo vệ mái dé Nam bộ lại không.

phất triển như đối với Bắc bộ và Trung bộ, ấn đỀ quan tâm đối với các tuyển đểNam bộ là vấn đề địa chất nền đê.

- Còn 846m để biển, để cửa sông thuộc các tinh ven biển từ Quảng Ninh đến

Quảng Nam chưa được đầu tư cải tao, nâng cấp Bên cạnh đó, một số đoạn để mặc

dù đã được đi tư nhưng chưa đủ kiên cố lại chịu tác động của lũ, bão lớn tràn qua

gây hư hỏng cục bộ (đặc biệt đối với để biển các tỉnh miễn Trung)

‘Vin đề phòng chồng sat lở, tái tạo bờ biển nói chung và dé biển nói riêng là.vấn dé vữa có tính cấp bích, vẫn có tính lu di, gin liền với sự phát iển xã hồ,

kinh tế Việc bảo vệ để biển và bi biển có ác dụng trực tip và to lớn đối vớitính mạng và của cái của nhân din vùng hưởng lợi, duy tì sự ôn định và phát rin xã

hội nên cần được sự quan tâm nghiên cứu và hỗ trợ đặc bit của các cấp các ngành.

Với các đặc điểm của dé biễn Việt Nam:

~ Cao trình định đê nhiều nơi chưa đủ so với yêu clu thết kể:

~ Cu tạo thân để chưa đã đảm bảo an toà tỉnh mạng, ti sản cho đã

= Hình thứ kết cấu bảo vệ để nhiễu ni côn chưa phủ hợp:

= Mãi đê phía đồng hầu hốt còn chưa được bảo vệ thỏa ding

Do đó cần phải có những nghiên cứu lầy đủ hơn, đưa ra các giải pháp ky

thuật, công nghệ đảm bảo ôn định cho để biển khi có bão và triễu cường

CHUONG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

‘TRUONG HỢP SÓNG VÀ TRIEU CƯỜNG TRAN QUA DE

3.1 CÁC PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN THONG SO SONG NGOÀI KHOI

2.1.1 Giới thiệu chung.

Sống ngoài khơi là sống nước sâu, sự phát triển của sóng không phụ thuộc địa hình đáy biển, sau khi hi h thành được lan truyền vio vùng ven bở tạo thành sóng nước nông Sóng nước nông l 16 động lực quan trọng nhất tác động lên bờ biển

và các công trinh ven biển, Để tính toán thiết kể các công trình ven biển nồi chung

và dé biển nói riêng cần phái xác định được các thông số của sóng tác động lêncông trình Muốn xác dinh được các thông số của sống ven bờ chúng ta cần phảixác định được các yếu tố của sóng ngoài khơi Việc nghiên cứu các phương pháp đểxác định thông số sống ngoài khơi đồng vai trở quan trong

2.1.2, Các phương pháp đơn giản tính sóng ngoài khơi.

Rạ Hệ số hiệu chính sự khác nhau giữa nhiệt độ mặt biển và nhiệt độ

không khi (với giá trị ban đầu 1a 1,1)

"Một tập hợp các chương trình thay thé do (Hurdle và Stive 1989) trình bay để

thay thé các chương trình trong SPM (1984)

3°H./U,*22025anh(0,69(g°d/U,22)A0/75)"

#°T/Uy=8.3 tanh(0.6"(g*0/U,252)))*

((tanh(4,1°102(-5)*(g*E/(U¿*2))*((anh(0,76%(g°d/((U,*2)^0.375)))-3))A(13))

G3)

#*tu/UA=65.9°((g*E(Ua/2))00,667 G4) Cie phương trinh trên ding cho được cả mỗi trường nước sâu và nước nông

Để dự báo sóng trong vùng nước có độ sâu hữu hạn, từ các giá tị cho trước.

của vận ốc gió đồng nhất Unis), đã gió Fm), th gian tác dung 1(s), trước hết cần áp dụng phương trình (2.4) để tỉnh thời gian tác dụng giới hạn (hy) xác định bởi

van tốc và đà giỏ cho trước

Néu L Gối gian tác dụmg)>uụ, (đời gian tác đụng giới hạn) thì có thể tính độ

ao và chu kỳ sóng theo các phương trinh (2.2) và (2.3)

Néu tugs cần tính một đã hiệu dụng (E,) theo phương trình (2.4) dựa trên

khoảng thời gian tác dụng cho trước (0, và thể giá tị này vào các phương trình (2.2), (2.3) để tính độ cao và chu kỹ sóng.

b) Sóng từ các cơn bão nhiệt đới

“Cấu trúc trường giô trong các cơn bảo nhiệt đới thường là hình tròn Do đó ritkhô xác định da gió để áp dung vào các công thúc thông thường Có rit nhiều biến

liên quan tới việc dự báo sóng cực đại nhưng chúng chưa được kiểm chứng, Tham

chỉ áp suit tâm bao cũng chỉ được ngoại suy từ những gid tỉ đo được ti các bản

kính khác nhau ở ngoài Có th xác định tốc độ của bão hing giờ nhưng tốc độ này

lại cố thé thay đổi tại những thời điểm giữa những lần đo đạc

Bretschneider (1957) lần đầu tiên tinh toán tốc độ giỏ cực dại xung quanh mắtbảo tại bán kính R bằng cách dùng mồi liên hệ:

U,p=0.865U 2.6)

Young (1988) đã để ra một mô h h thong số để dự báo sóng từ các cơn bão,

nhiệt đối Mô hình này phải yêu cầu phải xác định một đà gió tương đương để dùng

cho mỗi liên hệ Jonswap (Hasselrmann và cộng sự, 1973)

*H/(U/22)=0/016(g*E/(Ui/"2))A(12) en hay phiên ban mới của nó:

\itns)~tbe độdi chuyển của tâm bão

Với U.„.*20ms, một giá tị VE-Snvscho gi ri cao nhất của FR vã do

vậy Hy lớn nhấttính từ phương tinh (28), tạo nên VPU,„.e025

Có thể tinh chu ky từ đỉnh phố T,„„, từ:

# T2,/0,„70258(g1E/0,29)2033 eu

Sống tính toán theo phương pháp rên là sóng tạo ra quanh mắt bo, nhất làcác sông lan truyền theo hướng di chuyển của bdo

2.2 CÁC MÔ HÌNH SO TR] DE TINH TOÁN LAN TRUYÊN SÓNG TỪ VUNG

"NƯỚC SAU VÀO VUNG NƯỚC NONG

2.2.1, Giới thiệu chung

Một mô hình đầy đủ có tính ất cả các hiểu biết của chúng ta về vật lý của

sông vi gid, có thé áp dụng cho tit cả các trường hợp là khô thực hiện Thay vio đó, một loạt các mô hình được đưa ra để áp dụng cho các trường hợp riêng bigt DE

chọn mô hình thích hợp nhất cin phải hiểu tính quan trọng tương đối của các quá

trình vật lý Batjes (1994) đã phân loại các mô hình trong đó miễn áp dụng được chia thành 4 khu vực

* Thêm lục địa, miễn giữa nước sâu và nước nông

* Miễn nước nông, tại miễn đó hiệu ứng nước nông trở nên quan trọng

* Khu có công trình (đập phá sóng, dàn khoan dầu kỉ i, đảo, dải đá ngằm, )

mà tại đồ cần phải tính đến tương tác giữa sóng và công trình,

Các mô hình: có thé chia làm 2 loại mô hình lả mô hình phân giải pha (áp.

dạng khi các tính chất cia sóng thay đổi nhanh) và mô hình trung bình pha (áp dụng

khi ác tính chit sóng thay đổi châm)

2.2.2 Các mô hình phân giải pha

Xi @ là thé vin tốc của sông Vi rằng cả edu trúc nằm ngang và thing đứng

của trường sóng cần được tinh đồng thi, các mô hình này có gi thành tinh toán rtcao, Tuy ring các mô hình này là các phương tiện nghiền cứu mạnh chúng bị giới

hạn bởi các giá thiết được sử dụng dé rút ra phương trình Laplace (2.12) Cho dù.

tinh toán mắt nhiều thôi gian, nhưng với sự tn tại của lớp biên, ma sit diy và độnhớt bị bỏ qua, nên không phù hợp đẻ áp dụng cho các vấn dé sóng gió thực tế

bì Các mô hình phương trình độ dốc tho:

Phương trình độ đốc thoải do Berkhoff (1972) tìm ra:

W(ctc,*V@)4122%c%c,*Ð0 G13) e~Vận tốc pha và cạ- Vận tốc nhóm

"hương trình (2.13) diễn ta được các hiệu ứng như nước nông, khúc xạ, nhiễu

xạ và phản xạ của các sóng trọng lực điều hòa khi không cỏ dong chảy

Nhung phương trinh (2.13) là một phương trình vi phân đạo hàm riêng dang

elliptic Lời giải của nó yêu cầu các điều kiện biên trên toàn bộ miền tính toán và lời

it cả các

giải đồng thời tại inh trong miễn Nên giá thành tính toán rất cao,

cho dit là miễn tính tương đối nhỏ.

Nếu sự phản sóng theo hướng sóng chính là bỏ qua được thì phương pháp xắp

xi parabolic có thể được áp dụng cho (2.14) (Radder, 1979):

Các mô hình Boussinesq áp dụng cho các điều kiện nước nông với sóng phi

tuyển yếu và phân tin tần số yếu Các phương trình một chiều do Peregrine (1967)

phát win có dang sau:

2gi0-V*(dx0*a)=0 G15)

Êu/êt#(*V)*0+g*V*%€=d/2*V*(V*(dêu /ê0)-d^2/6*V*(V*êu/ôt)- (2.16)

Xi šlà mục nước và w à vận ốc đồng chay trung bình theo phương ngang

Các phương trinh Boussinesq bao hàm các hiệu ứng nhiễu xạ, khúc xạ, phản

xq và tương tác sóng, dòng chảy.

2.2.3, Các mô hình trung bình pha cho sóng nước sâu.

Các mô hình trung bình pha cho sỏng nước sâu gồm: mô hình dự bảo các tính chất trung bình hay tích phân của trường sóng: các mô hình pha hiện đại dự bio

biển đối không gian và thời gian của phổ hướng S(f;0)

Nang lượng của một sóng thành phần là hàm của tần số sóng, hướng lantruyền, các tọa độ ngang và thời gian E(f9, x.y), Để rút ra phương trinh cân bingnăng lượng phổ cho sống, hãy xét mội thể tích kiểm tra vô cùng bé:

(cạ,*E(.0)+ô(c;,*E(.0)J/êy*Ay)*Ax

+

ay cps" E(E8)*Ay (cuy*E(0}+(c;v*E(,0)J/2x?Ax)*Ay,

Ax

t

sạy*E(/0)5Ây

Hinh 2-1: Cân bằng năng lượng phổ của 1 thể tích kiểm tra

"Ốc độbiển dỗ thời gian của năng lượn ống trong thể tích kiểm tra là:

dir của năng lượng sống di vio và di ra khỏi thể tích kiểm tra được hin thi

-(ê(e,„*B(f.))/êx+ê(c,„ *E(f,8))/êy)*Ax*Ay.

ga Và cụ, lẫn lượtlà các thành phẫn của vận tốc nhóm sóng theo hưởng x vay

Kỷ hiệu tốc độ sản sinh năng lượng sống trong thể tich kiểm tra là

Su4f,0)*Ax*Ay, sự bảo toản năng lượng sóng trong thé tích kiểm tra biểu diễn theo.phương trình

2B(i0)/8kef(e,.*E(f0)J(ôxvE(e,„*B(f0)/êy=S,(f0) G1n

Véi S.,( 8) được gọi là hành phần nguồn, biểu thị tất cả quá tình tạo và tiêután năng lượng và có thể được chia thành nhiều phan, tương ứng với các quá trình

khác nhau

2.2.4 Các mô hình trung bình pha cho sóng nước nông,

Sóng nước nông được coi la tổng hợp của các sóng thành phần và cân bằngnăng lượng của mỗi sóng được đánh giá bằng cách theo đối chúng khi chúng lantruyền qua miễn nghiên cứu Sự khắc biệt với nước sâu là các hiện tượng sông nước

sâu cần được hiệu chỉnh cho nước nông và cin thêm vào các hiệu ứng tại nước

nông

Các quá trình vật lý tạo và tiêu tan bị ảnh hưởng bởi độ sâu khỉ mà sóng lan truyền vào miễn có độ sâu nhỏ hơn 1/2 bước sóng Các sóng có tần số nhỏ sẽ bị ảnh hưởng bởi đáy nhanh hơn các sóng có tin số lớn ny sẽ làm ảnh hưởng tới tit

cả các quả trình sóng.

Khi sóng đi vào vùng nước rất nông (độ sâu bằng khoảng độ cao sóng có

nghĩn) thì sống bị vỡ do tương tác với day va tạo ra đổi sóng vỡ gin bờ,

"Phương trình cân bằng năng lượng cho sóng nước nông:

.d8/ds=1/c*ôg/ôm, (2.20)

"Với m là khoảng cách theo phương ngang (dọc theo đỉnh sóng).

2.3 NGHIÊN CỨU SONG TRAN QUA DE BIEN TRONG DIEU KIEN BAO VATRIEU CƯỜNG:

2.3.1, Song trần và lượng sóng trần trung bình

"Nước bị diy tràn qua đình để do động năng của sóng khi mà đình đê vẫn còncao hon mực nước biển được gọi là sóng tràn Sóng trin có liên hệ mật thiết với

xông leo vi khí sóng leo vượt qui định đề sẽ sinh ra sóng tràn Dòng nước bám sát vào mái đê và tran qua đỉnh đê được gọi là dòng “tran xanh” hay còn gọi là "thuần tràn" Ngoài ra lượng trin qua đề còn được đồng góp bởi một lượng nước roi từ trên

xuống từ đồng bắn tóc do va chạm của sóng và mái để và đổi khi còn do tác dụng

hỗ tr của iô trong bão, Lượng sông trăn được lẾy trang bình trong một đơn vị thời

gian gọi là lưu lượng sóng tran trung bình thời gian hay còn gọi là lượng tran trung

bình q Lưu lượng tràn trung bình thường được lấy trên một mét chiều dài để và có

đơn vị mÌIsim hoặc Us/m (thực chất là lưu lượng tràn trung bình đơn vi) Do tínhchất ngẫu nhiên của quá trình sóng tràn nên thời gian tính lưu lượng trung bình phải

đủ đài

2.3.2 Lượng trần cho phép

Cần nhấn mạnh rằng trong quá trình thiết kế đê biển sẽ dẫn đến khái niệm

lượng sông trin cho phép hay còn gọi là tiêu chuẩn sóng trn, Tiêu chun sóng trăn

được xác định thông qua các phân tích đánh giá về các mặt kinh tế, chính trị và xãhội Lượng trin cho phép thấp thi đê sẽ cao và giá thành xây dựng sẽ rit đất vàngược lại Việc lựa chọn lượng tràn cho phép phủ hợp cho một khu vực nào đó cần

phải đi đối với giải pháp kết cấu bảo về phủ hợp nhằm tránh gây ra hư hỏng cho công nh (đặc biệt là mái phía trong để biển), đảm bảo các chức năng bảo vệ của

công ình đổi với cơ sở hạ ting phía sau, Như vậy việc đưa ra tiêu chun sống trần

là hết sức cần thiết phục vụ cho mục đích thiết kế để biển Sau dây cho thấy các vi

dy tham khảo vỀ tigu chuẩn sóng trn trên cơ sở an toàn cho công tình (chất lượng

bio vệ của đình dé và mái phía trong) và cũng như là với các hoạt động dân sinh xã hội khác (xem Eurotop, 2007 và CEM-US, 2002).

Bang 2-1: Tiêu chuẩn sóng tràn (Eurotop, 2007)

Tượng trăn trong binh

Chit lượng mái phía trong ‘the phepa Iain)

‘Mi tong chit lua không xác định, không bảo vệ <01

Mii od mọc tt én nên đắt sé <10- 100 Mii rong chất lượng tốt <500-2000,

2.3.3 Các tham số chỉ phối sing tràn

a) Các tham số kết cau hình học

Li

ing trình

các tham số kết cấu và bình học co bản có tinh chỉ phối đến tính chất

sóng tràn qua để, Trong 46 độ vượt cao của định đê so với mực nước biển tĩnh tính toán R, (hay còn được gọi là độ lưu không của đỉnh đề (Hình 2-2) là tham số thiết

kế ảnh hưởng nhiều nhất đến lượng sóng trần qua dé Ngoài ra độ dốc mãi đệ, tínhchất của cơ dé phía biển, tring đỉnh, độ nhám mái kẻ, cũng có những chỉ phối

tinh chất của sông trân qua để

Nonee AN TOÀN CHO CÔNG TRÌNH

Bang 2-2: Các tham số cơ bin chi phối tính chit sông trần qua để

1) Các tham số sóng

Ngoài các đặc trưng kết cấu hình học công trình, các tham

tại chân đê

để

‘Tham số ảnh hướng, Don vị anna

Các tham số teu hình học của để

Độ dốc mãi đề độ đốc mái đề quy đối 00) sang

Độ lu không định đề phía trên mục nước tinh ton) m R

Độ lu không tương đối - Rua Code

Độ sâu nuốc ạ chân đ ” a

Độ đắc của bi tước để - tanat

.-= óc (hướng) sống tới ở nước nở chân ñ Ba Be

~ Chiều di sống nước sia chân để m LoL

~ Độ dài hgần của định sông - *%

inh là điều kiện tải trọng quyết định đến tính chỉ

sống đặc biệt là của sống trần qua

Trong đồ Epa là giá trị chỉ số được tính với chu ky đặc trưng Ty khi được

tính với chu kỳ đính sóng T,), S„ đặc trưng cho độ đốc của sóng:

Huy 27H gos

tale

Giá trị của š quyết định tính chất tương tác của sóng với công trình (loại sóng

vỡ khác nhau) và do đó có ảnh hưởng đến tính chất của sóng tràn Trong nghiên cứu

sống tran qua dé, hai dạng sóng vỡ sau đây là thường gặp:

Nhày vỡ.

Sóng nhảy vỡ (Eom < 2.0) thường gặp khi mái đê tương đổi thoải còn sóng.

dang vỡ (Eom, > 2.0) xảy ra khi mái dé đốc (trong trường hợp này kết cấu sóng hầu

như không bị phá vỡ) Sóng nhảy vỡ cho tiêu hao năng lượng sóng lớn nhất và vì vay sóng tràn qua d@ cũng giảm hơn so với trường hợp sóng dâng vỡ.

"Ngoài ra một số khái niệm phụ thuộc vào tính chất tương đối của sóng và công.

trình gdm:

+ Bài trước đề

+ Chân để

+ Cơ (thêm) dé phía biển

+ 4 Nghiên cứu trên mô hình vật lý về lưu lượng sóng tràn trung bình

Saville (1955) là người đầu tiên đã đặt nền móng cho nghiên cứu sóng trànbằng một loạt các series thí nghiệm với sóng đơn Cho đến nay đã có hàng van thinghiệm đã và đang được tiến hành ở tại nhiều cơ sở nghiên cứu trên thể giới chủyếu là ở các nước châu Âu, trong đồ gần một nữa đã được thục hiện gin đây (năm2000-2004), Các thí nghiệm đã ngày càng được thực hiện trong điều kiện tốt hơn,

gần với các điều kiện tự nhiên hơn như sóng ngẫu nhiên có phố, tỷ lệ mô hình lớn,

kết cấu công trinh da dang,

Cấn cứ vào tinh chất của các mô hình nghiên cứu sóng trin chúng ta có thé

chia các công thức (mô hình) thực nghiệm sống trin ra hai dang cơ bản

~ Dạng A: sống trần là hàm số của độ lưu không định để R,

=aexpl-by.R'] (2.23)

‘eetouiumer

—-h«el——leessE—kà——| E—— hess|

cao trình đình dé AR = (R, - R), AR* là đại lượng được chuẩn hóa (không thứ nguyên) của AR,

Như vậy qua các dạng A và B có thể rút ra nhận xét chung là lưu lượng tràn aqua để tỷ lệ nghịch theo quy luật hàm mũ với độ lưu không của định để phía trên mực nước tỉnh toán

Trên thực tế chiều cao sóng leo R, lại cũng có thé được biểu điễn thông quacác tham số hình học để và sóng, như vậy vỀ mặt nguyên tắc mô hình dạng B có thểbiến đổi về mô hình dạng A, Nếu quan tâm nghiên cứu chi là về sóng trin thì sit

dụng mô hình dang A sẽ thuận tiện hơn.

Ngoài hai cách phân loại các mô hình kinh nghiệm sóng trin, edn có thể kế

a mô bình sóng trin xác định theo dang công thức đặp tran đỉnh rộng hay phương pháp biểu đỏ Tuy nhiên các loại mô hình này không phổ biển.

3.3.5 Sóng trần qua đề mái đốc

Sau sự khởi xướng của Saville (1955), năm 1980 Owen dựa trên kết quả của

500 thí nghiệm mô hình với sóng ngẫu nhiên đã công bổ công thức xác định sóng

tràn qua công trình mái nk

(2.25)Trong đó Tạ, là chu kỳ sóng trung bình Owen (1980) chủ yếu đã sử dụng mô.hình mái đê nhẫn dạng đơn giản, chỉ một số ít thí nghiệm có cơ đề phía trước, Các

hệ số thực nghiệm a và b trong công thức (2.25) được tác giả lập cho các độ dốc.mái dé khác nhau như thống kê ở Bảng (2-3)

(Owen (1980) cũng đã xét đến ảnh hưởng giảm sông tran của độ nhấm của mái

để thông qua hệ số chiết giảm ye

Sau đó Owen (1980) đã đựa trên các thí nghiệm bổ xung để hiệu chỉnh li các

hệ số a và b một lần nữa cho cả trường hợp sóng đến xiên góc (J z 0") Xem Owen(1980) v8 chỉ iế các giá tị của các hệ số a và b cho trường hợp này:

‘De Waal and Van der Meer (1992) cũng có nghiên cứu séng tràn qua mái nhẫn.không thắm tương tr như Owen (1980) tuy nhiền lượng sống tri lại được liền hệthông qua mức độ sự thiếu hụt độ cao của đỉnh đê (R,zs-R.)/H, (mô hình dạng B):

\

-10*ep[3I

“Trong đồ R„ax là chiều cao sóng leo 2% (ứng với 2% con sóng vượt mức nay

ở trên mái đê không trần)

ấy rùng phạm vi ứng dụng của công thức trên còn nhiều hạn chế nhưkhông xét đến ảnh hưởng của độ nhám mái đê, ảnh hưởng của cơ, và nhất là phải

tính sóng tràn thông qua sóng leo Ryo ì vậy sau này Van der Meer (1993) đã cải

tiến côngthức tên, biểu diễn song tin trc iếp thông qua độ lưu không tương đốicủa đỉnh đê R/H, (mô hình dạng A), và sử dụng cả các kết quả nghiên cứu của

Owen (1980) và của Ferhrboter và cộng sự (1989) Ngoài ra, Van der Meer (1993)

cn cho rằng sóng tràn còn phụ thuộc vào tính chất tương tác của sông với công

trình thể hiện qua các kiều sóng vỡ khác nhau ở trên mai công trình (tức là giữa sống sóng nhảy vỡ và ding vỡ) Tác giả đã để xuất công thức tinh toán sóng trần có thé ứng dụng cho cả trường hợp dé có cơ (phía biển) và mái đê có độ nhám.

Không dừng lại ở đó các nghiên cứu của Van der Meer (1993) sau này vẫn

được tiếp tục phát triển hoàn thiện hơn (xem Van der Meer và Janssen, 1995), O

“TAW (2002), bộ công thức tinh toán sóng tràn qua đê đã khá hoàn chỉnh với phạm.

vi ứng dụng rộng rãi cho đa dạng các loại kết cấu bình học để và có xét đến nhiều

yếu tổ ảnh hưởng khác nhau,

028) Cho sóng dang vỡ (không vỡ), ybEom > Ger = 2.0:

Trong trường hop mãi dé là phức hop thì độ đốc mái để sẽ được lấy theo giá

Do Rigs chưa biết trước nên độ dốc mái dé quy đổi tana trong trường hợp có

cơ ngoài phải xác định thông qua tính lặp, Khi Rag > Re thì có thể lấy Rasy = R, để

tính tang trong công thức trên.

Hình 2.3.5b cho thấy các số liệu tang hop cùng với đường hỗi quy sing tràn

——- “woes a)Tình 3-6: SỐ lu sông trù với t cu hình học đê và điều kiện sông khác nha

(FAN, 2002)

Để cho mục đích so sánh bảng 2-4 tôm tắt các thông số chủ yêu của một sốnghiên cứu về sóng trản qua đề mái dốc

Nghiên cấu sông tần qua để mãi đắc Dang