nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO Bộ NÔNG NGHIệP Và PHáT TRIểN NÔNG THÔN TRƯờNG ĐạI HọC THUỷ LợI Chu Quang Thành NGHIÊN CứU CáC giải pháp bảo vệ Bờ biển tỉnh Nghệ An LUậN VĂN THạC Sĩ Hà Nội 2011 Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO Bộ NÔNG NGHIệP Và PHáT TRIểN NÔNG THÔN TRƯờNG ĐạI HọC THUỷ LợI Chu Quang Thành NGHIÊN CứU CáC giải PHáP bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy Mã số : 60 - 58 - 40 LUậN VĂN THạC Sĩ Ngời hớng dẫn khoa học: GS.TS. Ngô Trí Viềng Hà Nội - 2011 1 Mục lục Lời cảm ơn 7 Phần mở đầu 8 1. Tính cấp thiết của đề tài 8 2. Mục đích của đề tài10 3. Cách tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu.10 4. Kết quả đạt đợc 10 Chơng 1: Tổng quan về công trình bảo vệ bờ biển 1.1. Khái niệm về bờ biển 11 1.2. Phân loại bờ biển 12 1.3. Các dạng phá hoại đối với bờ biển 13 1.4. Các loại công trình bảo vệ bờ biển đã đợc áp dụng 17 1.4.1. Đê biển 17 1.4.2. Kè biển 17 1.4.3. Hệ thống mỏ hàn ngăn cát 18 1.4.4. Hệ thống đê chắn sóng19 1.4.5. Rừng cây ngập mặn 19 1.4.6. Bồi đắp nhân tạo 19 1.4.7. Trồng cây trên cồn cát dọc bờ 19 1.5. Kết luận chơng 1 20 Chơng 2: Tổng quan về bờ biển và các công trình bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an 2.1. Điều kiện tự nhiên vùng biển nghệ an 23 Chu Quang Thành - CH17C1 2 2.1.1. Vị trí địa lý23 2.1.2. Đặc điểm địa hình 23 2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhỡng.26 2.2. Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn và dòng chảy 27 2.2.1 Đặc điểm khí hậu 27 2.2.2. Sông ngòi 30 2.2.3. Triều mặn, nớc dâng.31 2.3. Tình hình bão lụt trong những năm gần đây 32 2.4. Hiện trạng công trình bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An 33 2.4.1. Đê biển 34 2.4.2. Kè bảo vệ bờ biển 40 2.4.3. Rừng phòng hộ ven biển 45 2.5. Đánh giá nguyên nhân h hỏng 47 2.6. Kết luận chơng 2 48 Chơng 3: Cơ sở khoa học của các giải pháp bảo vệ bờ và đê biển 3.1. Đặc điểm của công trình bảo vệ bờ biển 55 3.2. Một số giải pháp bảo vệ bờ biển thờng gặp 55 3.2.1. Đê biển 55 3.2.1.1. Xác định cao trình đỉnh đê 56 3.2.1.2. Kết cấu đỉnh đê 59 3.2.1.3. Mái đê 60 3.2.1.4. Phơng pháp tính lớp gia cố mái đê biển dới tác dụng của sóng và dòng chảy 65 3.2.1.5. Tính toán ổn định đê 68 Chu Quang Thành - CH17C1 3 3.2.2. Kè bảo vệ bờ biển 75 3.2.2.1. Các dạng kết cấu kè biển 75 3.2.2.2. Tính toán ổn định kè mái nghiêng 76 3.2.2.3. Tính toán ổn định kè biển dạng tờng đứng 78 3.2.3. Hệ thống mỏ hàn 82 3.2.3.1. Cấu tạo mỏ hàn biển 82 3.2.3.2. Phơng của mỏ hàn 83 3.2.3.3. Chiều dài mỏ hàn 85 3.2.3.4. Khoảng cách giữa các mỏ hàn 85 3.2.3.5. Hiệu quả gây bồi của mỏ hàn 86 3.3. Kết luận chơng 3 86 Chơng 4: ứng dụng tính toán cho tuyến đê biển xã quỳnh long và tuyến kè xã sơn hải, huyện quỳnh lu 4.1. ứng dụng tính toán tuyến đê biển xã Quỳnh Long 87 4.1.1. Giới thiệu công trình 87 4.1.2. Quy mô, các thông số kỹ thuật chính của công trình 88 4.1.3. Tính toán thấm, ổn định mái đê 90 4.2. ứng dụng tính toán tuyến kè biển xã Sơn Hải 96 4.2.1. Giới thiệu công trình 96 4.2.2. Quy mô, các thông số kỹ thuật chính của công trình 97 4.2.3. Tính toán ổn định tờng kè 98 4.3. Kết luận chơng 4 105 Kết luận và kiến nghị 106 Tài liệu tham khảo 109 Chu Quang Thành - CH17C1 4 Danh mục các hình vẽ Hình 1-1: Bờ biển Ninh Chữ - Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận 11 Hình 1-2: Sơ đồ xâm thực bờ biển dới tác động của sóng 15 Hình 1-3: Cơ chế phá hoại đê biển 16 Hình 1-4: Tuyến đê biển Quỳnh Lộc, huyện Quỳnh Lu 17 Hình 1-5: Kè biển chống sát lở Quỳnh Lu tỉnh Nghệ An 18 Hình 1-6: Hệ thống đê mỏ hàn chắn cát 18 Hình 1-7: Đê chắn sóng dọc bờ 19 Hình 1-8: Rừng cây ngập mặn trớc đê biển 20 Hình 1-9: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lu 21 Hình 1-10: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lu 21 Hình 1-11: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lu 22 Hình 1-12: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lu 22 Hình 2-1: Bản đồ vị trí vùng bờ biển và công trình bảo vệ bờ tỉnh Nghệ An 25 Hình 2-2: Các hình thức gia cố mái đê biển đã áp dụng ở Nghệ An 35 Hình 2-3: Các hình thức mặt cắt đê biển 36 Hình 2-4: Các hình thức mặt cắt kè biển 41 Hình 2-5: Cấu kiện bê tông đúc sẵn gia cố mái kè biển 42 Hình 2-6: Kè biển Lạch Vạn, Diễn Thành 43 Hình 2-7: Kè ven biển thị xã Cửa Lò 44 Hình 2-8:Rừng phi lao chắn gió trớc tuyến đê biển Kim, Hải, Hùng 46 Hình 2-9: Rừng cây ngập mặt trớc tuyến đê Diễn Bích 46 Hình 2-10: Ma bão gây sạt lở mái một đọan đê 48 Hình 2-11: Gia cố mái phía biển đê Kim - Hải - Hùng, H. Diễn Châu bằng đá lát khan trong ô khung đá xây 50 Hình 2-12: Gia cố mái phía đồng đê Quỳnh Lộc, Huyện Quỳnh Lu bằng đá lát khan trong ô khung BTCT M200 50 Chu Quang Thành - CH17C1 5 Hình 2-13: Gia cố mái phía biển đê Quỳnh Lộc, Huyện Quỳnh Lu bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn ghép rời trong ô khung BTCT 51 Hình 2-14: Gia cố mái phía biển đê Long Thuận, Huyện Quỳnh Lu bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn liên kết mảng trong ô khung BTCT 51 Hình 2-15: Gia cố mái phía biển kè Quỳnh Long, Huyện Quỳnh Lu bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn liên kết mảng trong ô khung BTCT 52 Hình 2-16: Trồng cỏ mái phía đồng đê Quỳnh Thọ, H. Quỳnh Lu 52 Hình 2-17: Tuyến kè xã Sơn Hải, huyện Quỳnh Lu 53 Hình 2-18: Hiện trạng tuyến đê Bích, Kỷ, Vạn, Ngọc, H. Diễn Châu 53 Hình 2-19: Thi công mái kè bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép 54 Hình 2-20: Thi công đê biển Quỳnh Lộc bằng cấu kiện BTĐS 54 Hình 3-1: Độ dốc quy đổi tính sóng leo 57 Hình 3-2: Các thông số xác định cơ đê 58 Hình 3-3: Chân kè kiểu bệ chìm 63 Hình 3-4: Chân kè kiểu mố đỡ 63 Hình 3-5: Chân khay bằng ống Buy 64 Hình 3-6: Kết hợp chân kè bệ chìm và cọc gỗ 64 Hình 3-7: Kết hợp chân kè bệ nổi và cọc bê tông cốt thép 65 Hình 3-8: Sơ đồ tính toán theo phơng pháp tổng ứng lực70 Hình 3-9: Sơ đồ tính toán theo phơng pháp ứng lựchữu hiệu cố kết 72 Hình 3-10: Biểu đồ mR R ~ .75 Hình 3-11: Sơ đồ tính toán ổn định tổng thể theo mặt FABC 76 Hình 3-12: Sơ đồ tính toán ổn định của kè trên mặt mái đê 78 Hình 3-13: Các bộ phận của mỏ hàn 83 Hình 3-14: Quan hệ giữa trục mỏ hàn và hớng dòng 84 Hình 4-1: Bản đồ vị trí tuyến đê biển Quỳnh Long & tuyến kè Sơn Hải 87 Hình 4-2: Mặt cắt ngang đại diện tuyến đê biển Quỳnh Long 90 Hình 4-3: S chia li phn t ca bi toỏn 91 Chu Quang Thành - CH17C1 6 Hình 4-4: S chia li phn t v iu kin biờn ca bi toỏn 91 Hình 4-5: ng bóo hũa trong thõn ờ 92 Hình 4-6: ng ng th trong thõn ờ 92 Hình 4-7: ng dũng trong thõn ờ 92 Hình 4-8: S v iu kin biờn cho bi toỏn tớnh n nh 93 Hình 4-9: Kt qu tớnh n nh K R minmin R = 2,147 93 Hình 4-10: S chia li phn t v iu kin biờn ca bi toỏn 94 Hình 4-11: ng bóo hũa trong thõn ờ trong cỏc thi on tớnh toỏn 94 Hình 4-12: ng ng th trong thõn ờ cui thi on tớnh toỏn 94 Hình 4-13: ng dũng trong thõn ờ cui thi on tớnh toỏn 95 Hình 4-14: S v iu kin biờn cho bi toỏn tớnh n nh 95 Hình 4-15: Kt qu tớnh n nh K R minmin R = 2,141 96 Hình 4-16: Mặt cắt ngang đại diện tuyến kè Sơn Hải 99 Hình 4-17: Sơ đồ lực tác dụng lên tờng kè trờng hợp 1 100 Hình 4-18: Sơ đồ lực tác dụng lên tờng kè trờng hợp 2 103 Danh mục các bảng biểu Bảng 2-1: Độ ẩm trung bình tháng trong năm 28 Bảng 2-2: Lợng ma bình quân, nhỏ nhất 30 Bảng 3-1: Hệ số nhám trên mái dốc 58 Bảng 3-2: Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện sử dụng 60 Bảng 3-3: Hệ số ổn định khối phủ mái 66 Bảng 3-4: Hệ số theo cấu kiện và cách lắp đặt 67 Bảng 3-5: Hệ số ma sát 81 Chu Quang Thành - CH17C1 7 LờI cảm ơn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề tài: Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An đợc hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, khoa công trình cùng các thầy giáo, cô giáo trờng Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Ngô Trí Viềng đã trực tiếp tận tình hớng dẫn, cũng nh cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn: Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, khoa công trình, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy trực tiếp Cao học của trờng Đại học Thuỷ lợi đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức. Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán bộ viên chức Đoàn Quy hoạch Nông nghiệp và Thuỷ lợi Nghệ An, Chi cục Đê điều và Phòng chống lụt bão tỉnh Nghệ An đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này. Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ về mọi mặt cũng nh động viên khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt đợc kết quả nh ngày hôm nay. Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng nh thời gian có hạn, nên quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả mong muốn tiếp tục nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và sự góp ý của các bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình. Tác giả Chu Quang Thành - CH17C1 8 phần mở đầu 1. tính cấp thiết của đề tài Nghệ An là tỉnh ven biển ở Bắc Trung Bộ có chiều dài bờ biển khoảng 82km thuộc các huyện Quỳnh Lu, Diễn Châu, Nghi Lộc và thị xã Cửa Lò, có 59 phờng, xã và thị trấn, diện tích đất tự nhiên 40.328,1 ha, trong đó đất nông nghiệp 16.241,8 ha, đất nuôi trồng thuỷ sản 1.339 ha với sản lợng nuôi trung bình 85.000 tấn/năm, tàu thuyền đánh bắt thuỷ hải sản 7.250 cái. Dân số toàn vùng 515.395 ngời, chiếm 17,7% dân số toàn tỉnh. Bờ biển Nghệ An có 6 cửa sông lớn và nhiều lạch nhỏ đổ nớc ra biển. Địa hình vùng ven biển phần lớn có cao độ từ 2,0ữ3,0m, vùng sát biển, cửa sông có cao độ từ 0,5ữ1,5m. Đỉnh triều trung bình hàng năm từ 1,2ữ1,3 m, đỉnh triều cờng 1,8m, đỉnh triều cờng gặp tâm bão lên tới 3,0ữ3,3m, nớc mặn xâm nhập sâu vào đồng ruộng vùng sát biển và vùng cửa sông gây thiệt hại lớn về ngời và tài sản của nhân dân các xã vùng ven biển. Hàng năm cứ vào mùa ma bão, triều dâng là mối đe dọa lớn đối với ngời dân các xã vùng ven biển. Cùng với sự phát triển của đất nớc, trong những năm qua đợc sự quan tâm của Trung ơng, cũng nh sự chỉ đạo của Tỉnh uỷ, UBND tỉnh, các huyện, thị xã vùng ven biển ngày càng đợc quan tâm đầu t khai thác, cơ cấu sản xuất chuyển đổi theo hớng giảm tỷ trọng nông nghiệp, tăng tỷ trọng công nghiệp, dịch vụ, du lịch và nuôi trồng khai thác thuỷ, hải sản Kinh tế phát triển, dân số tăng nhanh, nhiều công trình quan trọng nh giao thông, thuỷ lợi, văn hoá, du lịchv.v đã đợc đầu t xây dựng làm thay đổi bộ mặt của các huyện và thị xã vùng ven biển Chu Quang Thành - CH17C1 [...]... tục nghiên cứu giải pháp xây dựng v bảo vệ bờ biển của tỉnh Nghệ An Trong quá khứ đã có nhiều ti liệu, công trình nghiên cứu về bờ biển Miền Trung nói chung cũng như bờ biển tỉnh Nghệ An nói riêng, song đến nay vẫn đang còn nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu Do vậy đề ti: Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An có ý nghĩa khoa học v thiết thực cho giai đoạn hiện nay Chu Quang Thành... đích của đề tài - Nghiên cứu các biện pháp tăng cường bảo vệ bờ biển Nghệ An; - Tìm được giải pháp hợp lý; - ứng dụng tính toán 3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp tổng hợp, thống kê, phân tích lý thuyết v thực tế chứng minh; - Phân tích chọn phương pháp tính v phần mềm tính toán hiện đại 4 kết quả đạt được - Tổng kết đánh giá nguyên nhân hư hỏng bờ biển Nghệ An; - Phân tích... CH17C1 22 Hình 1-11: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu Hình 1-12: Hiện trạng bờ biển xã Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu Chu Quang Thành - CH17C1 23 Chương 2 Tổng quan về bờ biển và các công trình bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an 2.1 Điều kiện tự nhiên vùng biển nghệ an 2.1.1 Vị trí địa lý Tỉnh Nghệ An có bờ biển dài 82 km từ xã Quỳnh Lập ( huyện Quỳnh Lưu) đến xã Phúc Thọ ( huyện Nghi Lộc) trong... hư hỏng bờ biển Nghệ An; - Phân tích và chọn được giải pháp bảo vệ bờ biển hợp lý; - p dụng sáng tạo phương pháp tính v phần mềm hợp lý trong điều kiện biên phức tạp Chu Quang Thành - CH17C1 11 Chương 1 Tổng quan về công trình bảo vệ bờ biển 1.1 Khái niệm về bờ biển Bờ biển là dải đất phân giới giữa lục địa và biển Từ quan điểm chuyển động bùn cát bờ biển để xem xét thì dải đất này là vùng chịu tác... ven biển, nhân dân các địa phương trong tỉnh đã xây dựng được hệ thống công trình bảo vệ bờ biển, cửa sông của Nghệ An tương đối hoàn chỉnh có tổng chiều dài khoảng 73,4km, với các quy mô khác nhau được xây dựng qua nhiều thời kỳ, có nhiệm vụ bảo vệ cho sản xuất, dân sinh kinh tế của các vùng trũng ven biển Tuy nhiên, hệ thống công trình bảo vệ bờ biển, cửa sông hiện tại mới chỉ có thể đảm bảo an toàn... Quang Thành - CH17C1 25 Hình 2-1: Bản đồ vị trí vùng bờ biển và công trình bảo vệ bờ tỉnh Nghệ An Chu Quang Thành - CH17C1 26 2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng a) Địa chất: Địa chất vùng ven biển Nghệ An có thể chia làm 2 vùng: - Vùng từ huyện Quỳnh Lưu đến Bắc thị xã Cửa Lò: địa chất bờ khá phức tạp, các thành tạo đá gốc trầm tích chạy sát tới bờ biển tạo nên đường bờ biển khúc khuỷu, lồi lõm, bờ. .. trạng công trình bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an Để phòng chống lụt bão, nước dâng, bảo vệ tính mạng, tài sản cho nhân dân và phát triển kinh tế vùng ven biển, từ bao đời nay các thế hệ nhân dân trong tỉnh đã xây dựng được hệ thống công trình bảo vệ bờ biển và cửa sông Chu Quang Thành - CH17C1 34 tương đối hoàn chỉnh gồm: Đê biển, kè chắn sóng, hệ thống mỏ hàn, rừng phòng hộ ven biển , với các quy mô và hình... đồ xâm thực bờ biển dưới tác động của sóng Chu Quang Thành - CH17C1 16 Hình 1-3: Cơ chế phá hoại đê biển Chu Quang Thành - CH17C1 17 1.4 Các loại công trình bảo vệ bờ biển đã được áp dụng Để bờ biển không bị phá hoại dưới tác dụng của các yếu tố động lực sông, biển và các hoạt động khai thác của con người, hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý nhằm ngăn triều, chắn sóng chống sạt lở bờ biển Sau đây... xuyên của mưa bão nên hệ thống công trình bảo vệ bờ biển, cửa sông vẫn tiếp tục bị xuống cấp nghiêm trọng Do tầm quan trọng của các công trình bảo vệ bờ biển đối với việc phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo an toàn cho nhân dân ven biển Ngày 14 tháng 3 năm 2006 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt chương trình đầu tư củng cố, bảo vệ và nâng cấp đê biển hiện có tại các tỉnh có đê từ Quảng Ninh đến Quảng Nam... một số biện pháp công trình xử lý chống sạt lở bờ biển đã được sử dụng ở Việt Nam cũng như trên thế giới: 1.4.1 Đê biển: Là loại công trình xây dựng dọc theo bờ biển, có nhiệm vụ ngăn triều, chắn sóng nhằm chống ngập mặn cho đất đai ven biển cần được bảo vệ, đây cũng là biện pháp chủ yếu của công trình bảo vệ bờ biển Hình1-4: Tuyến đê biển Quỳnh Lộc, huyện Quỳnh Lưu 1.4.2 Kè biển: Là biện pháp công trình . 3: Cơ sở khoa học của các giải pháp bảo vệ bờ và đê biển 3.1. Đặc điểm của công trình bảo vệ bờ biển 55 3.2. Một số giải pháp bảo vệ bờ biển thờng gặp 55 3.2.1. Đê biển 55 3.2.1.1. Xác định. đề tài - Nghiên cứu các biện pháp tăng cờng bảo vệ bờ biển Nghệ An; - Tìm đợc giải pháp hợp lý; - ứng dụng tính toán. 3. Cách tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu - Sử dụng phơng pháp tổng. cồn cát dọc bờ 19 1.5. Kết luận chơng 1 20 Chơng 2: Tổng quan về bờ biển và các công trình bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an 2.1. Điều kiện tự nhiên vùng biển nghệ an 23 Chu Quang Thành -