Giáo trình cơ sở kỹ thuật bờ biển - Chương 12 pdf

http://www.ebook.edu.vn Chơng 12: Các bi toán thực tế v các giải pháp bảo vệ 12.1 Mở đầu Phần lớn các bờ biển cát trên thế giới bị xói khi có công trình bảo vệ hoặc xói các bãi cát khi gặp nớc dâng do bão. Trong các bi toán kỹ thuật thực tế, mục tiêu quan trọng l bảo vệ bờ biển có nguy cơ bị đe dọa lớn. Ngoi các bãi cát v đụn cát thì các vùng đất mới cần bảo vệ khi các yếu tố biển tấn công. Từ nhiều phơng pháp hiện có, các kỹ s phải lựa chọn một phơng pháp phù hợp. Bảo vệ bằng công trình cứng l giải pháp thờng dùng. Hệ thống các mỏ hn, các đập phá sóng ngoi khơi, các đập phá sóng ngầm, kè v tờng chắn sóng l những công trình cứng thờng thấy nhất. Với các công trình cứng ny, sẽ cản trở bùn cát chuyển động cả theo phơng ngang v ven bờ. Thêm vo đó, còn có các giải pháp mềm nh nuôi bãi, nuôi đụn cát với nguyên tắc l tránh can thiệp vo các quá trình vận chuyển bùn cát tự nhiên. Với hệ thống ny, chỉ có sự mất cát xảy ra dọc bờ l có thể bù lại theo các chu kỳ xác định Việc xác định giải pháp cứng hay giải pháp mềm tùy thuộc vo đặc tính của bi toán v vấn đề kinh tế. Trong việc quản lý dải ven biển, giải pháp nuôi bãi đang đợc sử dụng khá phổ biến. Những hiệu ứng xấu của giải pháp công trình có thểt tránh đợc khi sử dụng giải pháp nuôi bãi. Tuy nhiên, các giải pháp công trình không vì thế m ít đợc áp dụng. Các kỹ s ít nhất cũng cần có những hiểu biết cơ bản về tính chất vật lý của các công trình cứng. Các hiệu ứng mong muốn (thờng lm giảm tiềm năng xói trong một đoạn bờ xác định) v không mong muốn, thờng l các tác động bất lợi lên một đoạn bờ, phải đợc xem xét một cách kỹ lỡng. Chỉ có một cách lựa chọn thích hợp trong nhiều phơng pháp bảo vệ bờ biển. 12.2 Các dạng xói Các bi toán khác nhau trong bảo vệ bờ biển đợc gọi l các giải pháp đối phó. Một số phơng pháp đã thảo luận ở trên. Trong những phần tiếp theo, thảo luận về giải pháp công trình để bảo vệ bờ biển sẽ đợc trình by. Các giải pháp thảo luận bao gồm: - Xói bờ biển do các công trình - Xói bãi v các đụn cát do nớc dâng - Bảo vệ các vùng đất mới - ổn định cửa vịnh triều 12.2.1 Xói do công trình Trong thực tế, xói bờ l một vấn đề tơng đối phức tạp. Có một chút nghi ngờ đối với các bờ cát thì thờng thấy xói xảy ra ở phía khuất gió trên đờng vo cảng, đợc bảo vệ bằng 2 đập chắn sóng v hiện tợng xói ở đây l dạng xói điển hình do công trình 267 http://www.ebook.edu.vn (xem hình 12-1). Xói công trình xảy ra nh l kết quả của sự phù hợp của đờng bờ so với ton bộ khu vực. Trong vùng xói, lợng bùn cát tại một mặt cắt bất kỳ (m 3 /m) nằm giữa các đờng biên trong mặt cắt đó giảm dần theo thời gian. Từ năm ny qua năm khác khối lợng cát cứ giảm dần. Trị số xói loại ny khoảng từ 10 đến 50 m 3 /m /năm. Xói do công trình l hiện tợng xói thờng xuyên. Khi xây dựng cảng trên các vùng bờ cát v phía trên có sông chảy vo nhng đợc xây dựng các công trình bảo vệ sẽ gây ra tác dụng xấu lên bờ biển. Các nguyên nhân tự nhiêncũng có thể liên quan với một số bi toán xói do công trình. Hình 12-1: Xói do công trình tiêu biểu ở phía khuất gió của công trình. Xói bờ v đụn cát hoặc xói trực tiếp các vùng đất trong các đợt nớc dâng do bão đợc xem xét nh các ví dụ xói tiêu biểu. Thực vậy, sau mỗi trận bão, các đụn cát hoặc phía cng gần bờ sẽ bị mất cát, nghĩa l cao trình bãi hoặc bờ sau bão thấp hơn trớc bão. Thông thờng lợng cát mang ra từ phần trên của bãi sẽ điền vo vùng đáy biển xa bờ (hình 12-2). Nh vậy tổng lợng bùn cát nếu xét trên mặt cắt ngang không đổi trớc v sau bão. thực tế chỉ l sự phân bố lại bùn cát trên mặt cắt m thôi. Tùy thuộc vo tính ác liệt của trận bão m lợng bùn cát mang ra từ bờ thay đổi từ 10 đến 100 m 3 /m/ trận (khoảng vi giờ đến 1 ngy). Sau bão khi điều kiện trở lại bình thờng sẽ có quá trình mang trả lại bùn cát lên phía bờ v bãi. Hiện tợng xói trong quá trình bão hoặc nớc dâng do bão gọi l hiện tợng xói tạm thời. Trong hiện tợng xói do công trình tiêu biểu, cả 2 quá trình thông thờng v điều kiện bão đều gây ra hiện tợng mất cát ở các phần khác nhau của mặt cắt ngang. Thông thờng sự khác nhau lợng chuyển cát ven bờ l nguyên nhân chính (dS/dx z 0; S: lợng cát chuyển vận ven bờ tổng cộng trong năm; x: Hớng dọc bờ) Xói do công trình trong điều kiện thông thờng xảy ra nh sau: Phần trên cùng của mặt cắt ngang (cuối các đụn cát v phần luôn khô của bãi hoặc phần cuối của đất liền) không tham gia vo quá trình vận chuyển bùn cát; Nớc v sóng không bao giờ đến đợc phần ny của mặt cắt. Tuy nhiên, xói bãi vẫn xảy ra trong điều kiện ny. Chỉ khi 268 http://www.ebook.edu.vn sóng lên đến các đụn cát (trong điều kiện bão, triều cờng, mực nớc lớn) thì phần ny tham gia nh l phần chịu tác động thờng xuyên của các điều kiện biên thì hiện tợng xói mới xảy ra. Trong khi trong điều kiện ổn định, hiện tợng xói chỉ l tạm thời. Với trờng hợp xói do công trình, dạng xói ny l 1 phần gần nh thờng xuyên trong điều kiện bình thờng v bùn cát ở phần gốc của mặt cắt sẽ không đợc trả lại m tham gia vo quá trình vận chuyển ven bờ. Với quá trình vận chuyển ngang lm gần gốc của mặt cắt bị xói. Sự phân chia ny không rõ rng v đôi khi khó hiểu đối với những ngời không có chuyên môn. Việc mất dần các đụn cát chỉ liên quan đến các quá trình bất thờng(bão lớn, nớc dâng cao, triều cao), trong khi hiện tợng xói do công trình xảy ra trong điều kiện bình thờng. Xói do công trình thờng l tiềm tng của nhiều vấn đề nghiêm trọng cho cơ sở hạ tầng ở khu vực động trên dải đờng bờ. Các công trình lm gần mép nớc sẽ bị đổ vỡ hoặc bị cuốn xuống biển. 12.2.2 Xói bờ biển v đụn cát trong bão có nớc dâng Bờ biển đã tồn tại nhiều năm tởng chừng rất bền vững bỗng chốc bị xói do nớc dâng cao trong bão. Điều ny lý giải nh sau: khi gặp bão v nớc dâng, hình dạng của mặt cắt trớc bão không phải ở trạng thái cân bằng. Thông thờng, do mực nớc biển tăng tạm thời kèm theo sóng lớn hơn nhiều so với trạng thái bình thờng v phần gốc của mặt cắt ngang hay phần trên không bao giờ tiếp xúc với nớc trong điều kiện bình thờng bị xói v phần cát bị cuốn trôi đó dồn xuống biển lm độ dốc mặt cắt ngang trong bão thoải hơn (hình 12-2). V khi mặt cắt khá thoải thì hiện tợng xói lại giảm đi. Nh đã trình by ở phần trớc, cờng độ xói có thể rất cao (tất nhiên phụ thuộc vo điều kiện cụ thể). Liên quan đến hiện tợng mất đất từ các đụn cát hoặc đất liền thổ, ta thấy có hiện tợng mất hng chục mét di đất vo sâu trong đất liền chỉ sau một trận bão. Hiện nay, ngời ta đã xây dựng đ ợc một số công thức thực nghiệm định lợng cờng độ mất đất từ các đụn cát với các điều kiện biên khác nhau. Tác động của xói do công trình hoặc xói tạm thời do nớc dâng do bão nên các công trình xây dựng gần với đờng mép nớc giống nhau. Ti sản sẽ bị đổ vỡ v rơi xuống nớc biển (xem hình 12-3). Tuy nhiên, các biện pháp đối phó với mỗi loại xói mòn thì lại hon ton khác nhau. 269 http://www.ebook.edu.vn Hình 12-2: Xói các đụn cát trong những đợt nớc dâng do bão lớn. 12.2.3 Xói các vùng đất mới Trong phần ny, dải ven biển đợc mô hình hóa bao gồm bãi biển, một dải đất phía ngoi (bãi trớc) v một dải đất phía trong bãi biển (bãi sau). Bãi sau có thể rộng tới hng vi km. Trên thế giới, những dải bờ biển nh vậy đợc sử dụng với nhiều mục đích khác nhau v có thể nói không gian hiện có rất chật hẹp v con ngời cố gắng mở rộng không gian ra phía ngoi biển (bãi trớc) nh biện pháp cải tạo đất. Mở rộng đất l giải pháp đẩy đờng bờ ra phía biển với việc bơm, phun cát với một khối lợng rất lớn vo một khu đất mới hình thnh. Các đảo nhân tạo cũng l một dạng nh vậy. Trong cả 2 trờng hợp, giải pháp công trình đợc dùng phổ biến để bảo vệ vùng đất mới. Các giải pháp bảo vệ sau khi phun cát đầy l lm đê, kè. Ngời ta cũng có thể phát triển những phơng pháp đặc biệt nếu muốn có một bãi cát mới phía ngoi vùng đất mới vừa khoanh đợc. Hình 12-3: Thiệt hại do xói vo các đụn cát 270 http://www.ebook.edu.vn 12.2.4 Xói cửa vịnh triều Vị trí của luồng chính của các cửa vịnh triều thông thờng không cố định. Điều kiện tự nhiên l nguyên nhân gây ra sự di chuyển theo một hớng xác định. Tuy nhiên, thỉnh thoảng luồng chính lại dịch chuyển tiến lùi. Đặc tính di động của cửa vịnh triều rất bất lợi cho tu thuyền v ti sản, công trình cơ sở hạ tầng xây dựng đi qua khu vực cửa vịnh triều. Việc nghiên cứu về cơ chế vận động v các giải pháp ổn định cửa vịnh triều l rất cần thiết. Giải pháp công trình tỏ ra khá hữu hiệu trong trờng hợp ny. Một số bi toán về kỹ thuật bờ biển đã đợc thảo luận trong những phần trớc. Mỗi bi toán có một cách giải quyết khác nhau vì nguyên nhân xảy ra cũng khác nhau. Trong việc phát triển các giải pháp cho mỗi bi toán cụ thể, ta có những yêu cầu riêng v phải biết đợc các điều kiện biên cụ thể của bi toán. Chuyển vận bùn cát đóng vai trò quyết định trong tất cả các bi toán đã thảo luận trớc đây. Trong các giải pháp cứng, các công trình lm nhiệm vụ cản trở chuyển vận bùn cát. Trong phần tiếp theo, nội dung ny sẽ đợc thảo luận. 12.3 Giải pháp công trình bảo vệ bờ biển. Trong hầu hết các trờng hợp, việc sử dụng công trình nh một giải pháp đáng tin cậy để cản trở việc vận chuyển bùn cát đang vận chuyển theo một hớng xác định. Với các đoạn bờ biển thẳng chịu ảnh hởng xói do công trình, thông thờng sự khác nhau về lợng bùn cát ở các mặt cắt l nguyên nhân gây ra xói lở. Hình 12-4 đa ra mặt bằng của một đoạn bờ thẳng điển hình (phần dới). ở phần trên của hình 12-4, lợng bùn cát tổng cộng tính trong năm S (m 3 /năm) dọc theo đờng bờ đã đợc tính toán v sơ đồ hóa. Theo đó, lợng bùn cát tăng dần theo chiều dòng chảy (x). Đờng (a) trong hình 12-4 biểu diễn phân bố của bùn cát dọc bờ. Do lợng bùn cát tăng từ A đến B (khác nhau đại lợng V) l nguyên nhân gây xói trên đoạn AB (trên đoạn AB ta có dS/dx z 0.) Giả thiết rằng đoạn AB rất quan trọng v cần đợc bảo vệ v giải pháp công trình đợc áp dụng để phân bố bùn cát từ đờng (a) phải chuyển sang đờng (b) (theo đờng (b) trên đoạn AB sẽ có dS/dx = 0), theo đó quá trình xói bị ngừng lại. Bên trái của mặt cắt A v bên phải của mặt cắt B hiện tợng xói vẫn tiếp tục xảy ra, nhng phía bên phải mặt cắt B cờng độ xói tăng lên do độ dốc lớn hơn v l hiện tợng xói phía khuất của công trình. Mô phỏng phân bố vận chuyển bùn cát trên đoạn AB tơng đối đơn giản. Tuy nhiên, cũng khá khó khăn để có đợc đờng (b) trong thực tế. Về nguyên tắc, công trình gây cản trở v giảm cờng suất chuyển cát trên đoạn đợc sử dụng. Chuỗi các mỏ hn, các đạp phá sóng ngoi xa nhô khỏi mặt nớc hay chìm sâu trong nớc sẽ ảnh hởng đến quá trình vận chuyển bùn cát ven bờ, nhng cũng khó đảm bảo rằng các giải pháp đối phó ny l phù hợp cho trờng hợp cụ thể. Nếu các giải pháp đối phó tỏ ra không hiệu quả (giảm lợng bùn cát trên đoạn AB quá lớn, đờng (c) trong hình 12-4) v hiện tợng bồi xảy ra l không thể tránh khỏi. Điều ny có lợi cho đoạn AB vì quá trình bồi thay cho quá trình ổn định nh mong đợi, nhng bên phải mặt cắt B tình hình xói xảy ra nghiêm trọng hơn. 271 http://www.ebook.edu.vn Ngay cả khi các giải pháp sử dụng đúng cho đoạn AB thì phía khuất của mặt cắt B hiện tợng xói cũng sẽ xảy ra v đây l điều không mong đợi. Quá trình xói tiếp tục kéo di xuống phía xa phía sau mặt cắt B. Hiện tợng xói phía sau mặt cắt B có thể cải thiện khi có một thiết kế phù hợp cho đoạn AB. Trong thực tế, giải pháp chống xói trong đoạn AB với các công trình sẽ lm giảm bùn cát trên đoạn từ A đến B. Chỉ khi no đoạn bồi kéo xa hơn điểm B hoặc điểm B đúng tại điểm cuối của đoạn (nghĩa l cửa vo vịnh xa hơn điểm B) thì xói ở phía sau sẽ giảm rõ rệt. Hình 12-4: Phân bố vận chuyển bùn cát ven bờ dọc theo bờ biển xói Nếu giải pháp nuôi bãi đợc sử dụng trên đoạn AB thì lợng cát cần thiết (xem hình 12-4) để nuôi bãi có giá trị l V cho mỗi chu kỳ. Trong thực tế, sẽ không kinh tế nếu phải đổ khối lợng cát V mỗi năm, m ngời ta chọn chu kỳ từ 5 đến 10 năm /lần. Vấn đề xói không giải quyết đợc bằng giải pháp nuôi bãi vì nuôi bãi không lm thay đổi lợng bùn cát vận chuyển ven bờ v quá trình xói cứ tiếp tục xảy ra khi ta có một chu kỳ đổ cát mới. Đó dờng nh một điều không mấy thuận lợi. Tuy nhiên, trong nhiều trờng hợp, giải pháp nuôi bãi hiệu quả hơn giải pháp công trình. Điều đó có nghĩa l nếu dùng giải pháp nuôi bãi thì sẽ không có hiện tợng xói xảy ra ở phía sau điểm B. Rất nhiều ví dụ về sử dụng giải pháp nuôi bãi trình by trong chuyên san kỹ thuật bờ biển với chuyên đề nuôi bãi nhân tạo (1991). Chuyên san ny có rất nhiều bi viết của các nh nghiên cứu về nuôi bãi nhân tạo. Trong chơng ny, giải pháp công trình sẽ đợc thảo luận chính. Trong phần mở đầu, bi toán xói do công trình trong ví dụ 12-4 đợc chọn để phân tích khả năng sử dụng công trình để giải quyết vấn đề xói. Sự can thiệp vo quá trình vận chuyển bùn cát hiện tại trở thnh một yêu cầu cần thiết khi áp dụng các công trình nh một biện pháp đối phó với hiện tợng xói. Từ yêu cầu ny, có thể đợc hiểu l, về mặt nguyên tắc, chuỗi 272 http://www.ebook.edu.vn các mỏ hn, chuỗi các đập phá sóng nổi hay chìm ngoi khơi đợc sử dụng v tất cả các giải pháp trên đều có mục tiêu l cản trở bùn cát vận chuyển trong trạng thái tự nhiên của nó. Chuỗi các mỏ hn đợc xây dựng gần nh vuông góc với bờ sẽ lm giảm dòng chảy do sóng sinh ra v đẩy dòng triều vốn chảy song song với đờng bờ khi không có mỏ hn ra ngoi nớc sâu. Cả 2 quá trình trên sẽ lm giảm bùn cát ven bờ. Chuỗi các đập phá sóng nổi ngoi khơi sẽ không trình by chi tiết ở đây. Tuy nhiên còn rất nhiều ý kiến khác nhau về vai trò của chuỗi đập phá sóng xây dựng ngoi khơi về khả năng giảm chiều cao sóng phía sau công trình trong vùng gần bờ. Về nguyên tắc khi giảm đợc chiều cao sóng thì sẽ giảm đợc bùn cát di chuyển ven bờ. Các đập phá sóng chìm thờng có đỉnh nằm dới mực nớc biển trung bình v bố trí song song với bờ có khả năng lm giảm chiều cao sóng phía sau nó. Trong trờng hợp ny thì lợng bùn cát di chuyển ven bờ hy vọng cũng sẽ đợc cắt giảm. Tuy nhiên, cũng cần nhận thức về hiệu ứng ngợc của dòng xoáy ở giữa khoảng hở của 2 đập phá sóng. Hình 12.5: Thiệt hại khi thiết kế kè biển sai vị trí Việc sử dụng tờng đứng hoặc kè biển không phải l trờng hợp xói do công trình nh đã trình by trong đoạn AB của hình 12-4. Đây l giải pháp không phù hợp khi có dạng xói do công trình. Ngay sau khi xây dựng công trình, hiện tợng mất đất ở các đụn cát hoặc đất phía trong sẽ ngừng lại ngay lập tức, nhng hiện tợng xói chân thì không thể dừng lại đợc. Tuy nhiên, xói bãi thì vẫn tiếp tục xảy ra vì dạng công trình ny không lm thay đổi gradient bùn cát theo dọc bờ. Cng về sau, sự tấn công vo công trình cng tăng lên vì bãi tiếp tục bị hạ thấp v để tránh đổ vỡ cần phải gia cố công trình, đặc biệt l chân công trình thông qua các tính toán rất chi tiết trên cơ sở các ti liệu đã có tại khu vực xói (xem hình 12-5) 273 http://www.ebook.edu.vn Từ ví dụ về xói thể hiện trên hình 12-4, một điều rất rõ rng l giải pháp chống xói chỉ đúng khi hiểu đúng cơ chế xói. Điều ny đã đợc chứng minh cho trờng hợp xói do công trình v các vấn đề tơng tự khác. Các nguyên nhân xói một khi đã hiểu hết, một câu hỏi đặt ra l liệu có thể bảo vệ đợc ton bộ dải bờ biển nh mong đợi hay chỉ bảo vệ đợc một vùng xác định no đó? Giữ khu vực xác định ở trạng thái ổn định sau khi có giải pháp công trình hay phải lm nó bồi trở lại? Trong phần tiếp theo các giải pháp sẽ đợc nghiên cứu v phân tích v xem xét giải pháp no khả thi nhất; những hiệu ứng bất lợi no sẽ xảy ra? Giá thnh của phơng án l bao nhiêu? Giải quyết tất cả các câu hỏi chúng ta sẽ có lựa chọn công trình đúng. Sau khi đã lựa chọn đợc giải pháp, cần phải đo đạc, khảo sát v kiểm tra các đặc điểm ngoi hiện trờng của đoạn bờ đợc bảo vệ. Cũng cần lu ý rằng cần kết hợp giữa khoa học v kiến trúc trong các công trình bảo vệ để có đợc một công trình vừa bền vững về mặt kết cấu, vừa mang nét văn hóa, hi hòa với cảnh quan thiên nhiên. Bảo vệ bờ biển - một phần trong hoạt động kỹ thuật bờ biển l một công việc hon ton không dễ. Trình độ chuyên môn cao, kinh nghiệm l điều rất cần thiết khi xây dựng các công trình vùng ven biển. ở một số nớc, do tính quan trọng của công tác ny m ngời ta thnh lập hẳn một cơ quan chuyên lo về dải ven bờ. Rõ rng rằng cơ quan ny chỉ hoạt động có hiệu quả khi đợc sự hỗ trợ hiệu quả của chính phủ v hệ thống luật pháp. Trong phần trên, giải pháp công trình cụ thể đuợc áp dụng cho từng trờng hợp cụ thể đã đợc trình by. Các giải pháp ny đợc gọi l các giải pháp cứng, ngợc với khái niệm giải pháp mềm sẽ đợc trình by trong phần tiếp theo. Nói chung, các giải pháp cứng l các công trình cố định v không thể thay đổi đợc nếu công trình không hiệu quả nh mong đợi, trong khi về mặt kinh tế phải đầu t kinh phí rất lớn. Chức năng của mỗi giải pháp áp dụng cho mỗi trờng hợp cụ thể l điểm các nh kỹ thuật quan tâm. Trong tất cả các trờng hợp, giả thiết rằng, giả thiết rằng giải pháp lựa chọn l bền vững. Tuy trong nội dung môn học ny không liên quan tới vấn đề thiết kế, nhng các kỹ s có thể tiếp cận thiết kế qua cuốn sách Bảo vệ bờ sông, bờ biển năm 1995 v Sổ tay bảo vệ bờ CERC, 1984. 12.3.1 Bảo vệ khu vực bị xói do công trình Một số ví dụ về xói do công trình đã đợc trình by trong phần mở đầu. Giải pháp công trình l một trong các lựa chọn để phòng chống xói do công trình. Về nguyên tắc, chuỗi các mỏ hn cứng (có thể thay thế bằng hng cọc tre hoặc cọc thép với khoảng cách tùy thuộc vo từng trờng hợp, nhng nói chung không dễ tính toán). Trong thực tế, không có một qui định cứng no về việc phải áp dụng loại công trình no mặc dù có một số kinh nghiệm lựa chọn chúng. Trong ví dụ trên hình 12-4, giả sử tỉ số giữa lợng bùn cát trớc v sau khi đặt công trình tại B l K thì hệ số K = 0.5 sẽ l mong muốn của các nh thiết kế hay trong trờng hợp ny lợng bùn cát phải 274 http://www.ebook.edu.vn chuyển từ đờng (a) về đờng (b), hay nói cách khác sau khi đặt công trình cứng tại B thì S B new | 0.5 S B old . Chú ý rằng nếu có một mặt cắt no đó nằm giữa A v B thì hệ số K phải lớn hơn 0.5. Giả sử có một kè tại C nằm giữa A v B thì theo hình 12-4 ta phải có Sc rew | 0.7 S c old . Một vấn đề liên quan khác l giá trị tuyệt đối lợng chuyển cát tổng cộng trong 1 năm. Trong hình 12-4, hiện tợng xói trong đoạn AB l do lợng chuyển cát ra ngoi lớn. Khối lợng chuyển cát l bao nhiêu thỉnh thoảng đợc xác định thông qua đo đạc kiểm tra. Mặc dù sự sai khác của S B v S A có thể xác định chính xác, nhng giá trị tuyệt đối của lợng chuyển cát tổng hợp trong năm của hoặc S B hoặc S A thì không phải biết trớc. Vì rất khó xác định chính xác lu lợng chuyển cát do sai số của việc xác định S B v S A . Giả sử cả S B v S A đều tăng một lợng l 'S thì chênh lệch giữa chúng (V) không đổi. Tuy nhiên, để đạt tới lợng chuyển cát không đổi trên đoạn AB, thì các hệ số chiết giảm khác nhau phải xác định trên đoạn l cần thiết. Nếu vấn đề xói trên đoạn AB đợc giải quyết bằng giải pháp mỏ hn cứng thì hiện tợng xói gia tăng ở phía sau mặt cắt B sẽ tăng lên. Nếu giải pháp đập phá sóng ngoi khơi đợc áp dụng cho đoạn AB thì vấn đề xói trên đoạn AB có thể đợc giải quyết. Về mặt nguyên tắc, các đập phá sóng có khả năng lm thay đổi lợng bùn cát chuyển vận ven bờ (khả năng lm giảm lợng chuyển cát). Do hiệu ứng chắn một phần của các đập phá sóng, chiều cao sóng đi vo bờ giảm nhỏ, đẫn tới lợng chuyển cát giảm. Tuy nhiên, chọn vị trí chính xác đặt hệ thống các đập chắn sóng l việc không dễ. Trong ví dụ hình 12-4, lợng chuyển cát qua mặt cắt B giảm từ S B đến S A . Vì vậy, gần mặt cắt B, lợng chuyển cát sẽ khác không. Hoặc l vùng phía trong của các đập phá sóng gần đờng B hoặc phần phía ngoi của chúng vẫn có hiện tợng bùn cát vận chuyển. Trong trờng hợp thứ nhất bùn cát bồi dạng lồi, còn trờng hợp thứ 2 sẽ hình thnh dạng tombolo Với việc áp dụng chuỗi đập phá sóng ngoi khơi, xói ở phía phải mặt cắt B có thể không xảy ra. Nếu đặt chuỗi các đập phá sóng ngập thì hiệu quả phá sóng vo bờ l rất rõ rệt. Do giảm chiều cao sóng, nên lợng chuyển cát ven bờ cũng giảm hẳn. Điều ny đúng cho cả 2 trờng hợp (i) bùn cát ven bờ do sóng tạo dòng chảy v (ii) do cả sóng v dòng triều. Các xấp xỉ đề nghị rằng trong trờng hợp sau, dòng triều không bị cản trở bởi các đập ngầm. Tuy nhiên, lợng vận chuyển cát tổng cộng phía sau đập ngầm giảm hẳn do các đặc trng sóng giảm dới tác động của đập. Giả thiết có một đập ngầm di vô hạn đặt song sóng với bờ biển, thì vấn đề xói bờ chắc chắn sẽ không xảy ra. Tuy nhiên trong thực tế, không thể có một đập nh vậy. Trong ví dụ hình 12-4, trong đoạn AB hiện tợng xói ít nhất xảy ra ở 2 mặt cắt A v B. Trên đỉnh đập ngầm, do hiện tợng sóng vỡ đã tạo ra dòng chảy thực. Các thí nghiệm 2 chiều tại máng sóng trong phòng thí nghiệm, dòng chảy thực đợc bù trên cùng mặt cắt. Tuy nhiên, với dòng chảy 3 chiều ngời ta thấy có dòng chảy hớng vo bờ phía sau đập ngầm thậm chí lớn hơn dòng ven bờ v tới cuối của đập ngầm thì dòng ny thoát ra khơi giống nh hiện tợng dòng xoáy. Các thí nghiệm trong phòng cũng nh 275 http://www.ebook.edu.vn các quan trắc ngoi thực địa chứng tỏ rằng hiện tợng xói ngay phía trong đập ngầm phía đất liền dờng nh khá nghiêm trọng. 12.3.2 Bảo vệ bãi biển v đụn cát khi bão nớc dâng cao Nếu nh tốc độ xói trong trờng hợp gặp nớc dâng do bão quá lớn ứng với các điều kiện thiết kế thì việc áp dụng giải pháp công trình có thể sẽ cắt đợc xói. Tuy nhiên, chuỗi các mỏ hn cứng không có tác dụng trong trờng hợp chuyển vận ngang bờ. Về mặt nguyên tắc, chuỗi các đập phá sóng nổi hoặc ngầm có tác dụng lm giảm chiều cao sóng phía sau đập v kết quả l lm giảm khả năng xói bãi v đụn cát. Khi mực nớc tăng liên quan tới hiện tợng nớc dâng thì tác dụng giảm sóng của các đập đang tồn tại sẽ giảm xuống. Còn nhiều ảnh hởng cha xác định đợc khi áp dụng các giải pháp công trình nhằm bảo vệ đất ven biển. Việc sử dụng giải pháp tờng đứng hoặc kè biển l giải pháp hạn chế xói hiệu quả trong trờng hợp nớc dâng. Giải pháp ny bảo vệ rất tốt bờ v đụn cát. Vì đất ở phía trong tờng hoặc kè không bị xói, nhng chân kè v bãi trớc công trình bị bo mòn đáng kể. Có thể thấy có nhiều hố xói có thể xuất hiện ở khu vực bãi trớc công trình, nên khi thiết kế phải biết trớc tình hình ny để có giải pháp giải quyết. Steetzel (1993) đã đề nghị một phơng pháp tính chiều sâu hố xói ở chân tờng đứng hoặc kè biển. 12.3.3 Bảo vệ các vùng đất mới Giả thiết muốn đẩy bờ biển ra xa 2 km theo chiều ngang v 20 km theo chiều bờ biển để có một vùng đất mới sử dụng cho mục đích no đó, chẳng hạn cho các hoạt động vui chơi giải trí. Giả thiết rằng quá trình xói không quá lớn trong khu vực dự định mở rộng. Một trong những yêu cầu tối thiểu l khi có các giải pháp bảo vệ vùng đất mới thì bãi phía ngoi phải đợc tái tạo thnh các bãi tắm, do vậy không thể dùng giải pháp đê hay kè để bảo vệ mặt ngoi của vùng đất mới cải tạo. Nh vậy có nghĩa l giải pháp Không l giải pháp hợp lý nhất khi chuyển bãi ra phía ngoi biển thêm 2 km nữa. Điều ny đúng cho đờng mép nớc, nhng cao trình mặt bãi mới hay độ sâu nớc ở ngoi vùng đất mới thì không thể có sự phù hợp tự nhiên ngay đợc. Nhiều trờng hợp ngay phía ngoi đờng mép nớc mới, độ sâu lên tới hng chục mét không phù hợp cho lm bãi tắm mới. Giả sử độ sâu vùng đất định cải tạo l 5 m thì lợng cát phải đổ cho 1 m di sẽ l 2,000m x 5 m = 10,000 m3/m v nếu tính cho ton bộ chiều di 20 km thì thể tích cát cần phải có l 2,000 x 20,000 x 5 = 200,000,000 m 3 . Đây l một con số vô cùng lớn. ở những nớc đang phát triển nh nớc ta thì ít khi sử dụng giải pháp san nền cỡng bức nh đã trình by ở trên. Chúng ta lợi dụng tự nhiên mang bùn cát đến bồi cho một khu vực xác định, nhng nh vậy thì thời gian thờng di hơn, không đúng nơi m chúng ta mong đợi, nhng bù lại, những công việc cải tạo để có một vùng đất mới không quá lớn v tính phù hợp tự nhiên phía ngoi đờng mép nớc mới tốt hơn. Với giải pháp 0, để đờng bờ mới gần giống với đờng bờ cũ thì phải cần một khối lợng cát lớn đổ vo nền v các giải pháp công trình bổ trợ khác tránh mất cát v không phải sử dụng quá nhiều cát trong khi độ sâu nớc quá lớn. Một trong những giải 276 [...]... IV: Ven biển đông v Tây nam bộ Đây l khu vực bồi tụ của hệ thống sông Cửu Long v sông Đồng Nai với địa hình bằng phẳng, l ới sông kênh rạch chằng chịt nên tốc độ dòng n ớc không lớn L ợng phù sa rất lớn v khá giu dinh d ỡng Khu vực lại ít chịu ảnh h ởng của bão, thêm vo đó hạt của các loi cây ngập mặn theo gió mùa Tây Nam v dòng biển từ ấn Độ D ơng v biển Đông vo khu vực (hình 1 2-1 2) Hình 12 - 12: Cây... hệ thống sông Hồng-Thái Bình nên phù sa nhiều, giu dinh d ỡng, thêm vo đó biên độ triều lớn ( 3-4 m), nên bãi bồi cả vùng cửa sông v ven biển đều phát triển khá rộng (hình 1 2-1 0) 283 http://www.ebook.edu.vn Hình 1 2-1 0: Cây ngập mặn điển hình khu vực II Tuy nhiên vùng ny chịu ảnh h ởng của bão v gió lớn với tần suất cao nên cây ngập mặn phát triển kém Thêm vo đó, tốc độ quai đê lấn biển rất lớn, nên cây... đoạn núi chạy ngang ra đến biển tạo thnh bờ biển đá Sông ngắn, dốc, ít phù sa, nghèo dinh d ỡng, bên cạnh đó bờ biển sâu, dốc Khu vực chịu tác động mạnh của bão, sóng Với các điều kiện đó khó có thể hình thnh bãi bồi có độ rộng đáng kể ven biển, m ng ợc lại do ảnh h ởng của các điều kiện tự nhiên khắc nghiệt bùn cát mang theo dòng ven bờ lấp đầy các cửa sông v đ ợc gió đẩy lên bờ hình thnh bức t ờng thnh... nên chọn thời điểm đổ cát có thời tiết tốt, gió nhẹ, sóng không lớn v đổ ngay gần mép n ớc để chúng trn dần lên bãi (xem hình 1 2-8 ) Hình 1 2-7 : Chuyển cát từ ngoi khơi bằng đ ờng ống để nuôi bãi 279 http://www.ebook.edu.vn Hình 1 2-8 : Đổ cát xuống bãi biển (giải pháp nuôi bãi) 12. 4.2 Rừng ngập mặn a Tổng quan về rừng ngập mặn Rừng ngập mặn l một hệ sinh thái chịu ảnh h ởng thủy triều trong môi tr ờng... mặn trên thế giới lm thnh 2 khu vực chính l khu vực ấn độ - Thái bình d ơng bao gồm nam Nhật Bản, Phi lip pin, Đông nam á , ấn độ, bờ biển Hồng hải, Đông Phi, úc, New Zealand, các đảo phía nam Thái Bình d ơng kéo di tới quần đảo Xamoa v khu vực tây Phi- châu Mỹ bao gồm bờ biển châu Phi ở Đại tây d ơng, quần đảo Galapagos v châu Mỹ Khu vực ấn độ - Malay sia đ ợc xem l trung tâm phân bố của rừng ngập mặn... biển, muối biển sống trên các bãi mới bồi, nhiều bùn cát, xa bờ, ngập triều trung bình thấp, (ii) Sú, vẹt, đâng, trang sống trên đất ngập triều trung bình, (iii) Cây cui biển, Giá, tra, vạng hôi sống trên đất ngập triều cao v (iv) cây chuyển tiếp bao gồm mắm biển, bần chua, sú v các loi phụ gồm đâng, vẹt, trang ở ngoi biển vùng n ớc lợ phía nam từ sông Đá Bạch tới mũi Đồ Sơn Khu vực II: Ven biển đồng... các cồn cát (hình 1 2-1 1) Trong điều kiện nh vậy, ít thấy có rừng ngập mặn tồn tại ngoi biển, m chỉ hình thnh từng bãi nhỏ phân tán phía trong cửa sông với các loi mắm biển, hỗn hợp đângtrang v sú, vẹt Thậm chí ở những vùng sâu trong cửa sông tới 40 km vẫn còn thấy các loại cây n ớc lợ nh bần chua v d ới tán của nó l ô rô, cói, cốc kèn, mây n ớc 284 http://www.ebook.edu.vn Hình 1 2-1 1: Cây ngập mặn... ven biển Việt Nam cho thấy phần lớn đều nằm ở ven biển Nam bộ, rồi đến Bắc bộ v Trung bộ Sự đa dạng cũng nh thnh phần loi có thể do nhiều nhân tố chi phối 282 http://www.ebook.edu.vn Tác giả Phan Nguyên Hồng chia rừng ngập mặn Việt Nam thnh 4 khu vực, 12 tiểu khu tùy thuộc vo điều kiện thủy triều, hình thái, địa mạo v thảm thực vật rừng ngập mặn Khu vực I: Ven biển Đông bắc từ Mũi Ngọc đến Đồ Sơn Bờ biển. .. đổi sơ đồ khi kết quả không đ ợc nh mong đợi) v giá cả tính trong một khoảng thời gian di Theo kinh nghiệm đã tiến hnh trên bờ biển của H Lan thì giải pháp mềm kinh tế hơn giải pháp cứng 12. 4.1 Nuôi bãi a Chất l ợng cát dùng để nuôi bãi Khi đổ cát mới vo những đoạn xói trên bờ biển thì cát mới sẽ trùm lên khu vực xói nh một lớp vỏ hay chiếc khăn phủ lên khu vực cũ Tuy nhiên, loại cát mới phải tuân thủ... nạo vét các luồng vo cảng đổ vo những nơi cần nuôi bãi Còn khi lấy ở đáy biển thì áp dụng giải pháp lấy lớp mỏng ở khoảng cách ít nhất 20 km từ bờ biển c Các địa điểm đổ thêm cát Cát nuôi bãi đ ợc đổ vo các vị trí đ ợc thiết kế phụ thuộc vo mục tiêu v nguồn cát có đ ợc Về nguyên tắc, cát đ ợc đổ nh sau v đ ợc biểu diễn trên hình 1 2-6 1 2 3 4 Mái phía trong của đụn cát Mái phía ngoi của đụn cát Đổ trên . pháp công trình để bảo vệ bờ biển sẽ đợc trình by. Các giải pháp thảo luận bao gồm: - Xói bờ biển do các công trình - Xói bãi v các đụn cát do nớc dâng - Bảo vệ các vùng đất mới - ổn định. trọng cho cơ sở hạ tầng ở khu vực động trên dải đờng bờ. Các công trình lm gần mép nớc sẽ bị đổ vỡ hoặc bị cuốn xuống biển. 12. 2.2 Xói bờ biển v đụn cát trong bão có nớc dâng Bờ biển đã tồn. các công trình bảo vệ để có đợc một công trình vừa bền vững về mặt kết cấu, vừa mang nét văn hóa, hi hòa với cảnh quan thiên nhiên. Bảo vệ bờ biển - một phần trong hoạt động kỹ thuật bờ biển l