“Nghiên cứu chọn tuyến và mặt cắt đê biển hợp lý cho vùng biển lùi Bình Minh Huyện Kim Sơn – Tỉnh Ninh Bình”

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, với phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ cho phép người khai thác mở rộng hoạt động vùng ven biển Trước sức ép ngày gia tăng dân số nhu cầu tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho sống, việc lấn biển trở thành chiến lược lâu dài nước ta nhiều nước giới Việt Nam quốc gia có vùng biển rộng, khoảng triệu km2 đường bờ biển dài, khoảng 3260 km Có 29 tỉnh thành phố tiếp giáp với biển, vùng ven biển Việt Nam dân số khoảng 41 triệu người (Chiếm 1/2 dân số nước 2003) Với phát triển quốc gia, dân tộc, đê biển Việt Nam hình thành sớm (sau hình thành hệ thống đê sơng) phát triển với phát triển đất nước Chiến lược phát triển kinh tế xã hội Việt Nam tầm nhìn đến năm 2020 phấn đấu đưa nước ta trở thành quốc gia mạnh biển; làm giàu từ biển, phát triển toàn diện ngành, nghề biển gắn với cấu phong phú, đại, tạo tốc độ phát triển nhanh, bền vững, hiệu cao với tầm nhìn dài hạn Là tỉnh ven biển Kim Sơn khơng nằm ngồi chiến lược phát triển Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghiệp, du lịch, việc chuyển đổi cấu sản xuất (tăng nuôi trồng thuỷ, hải sản) khơi phục làng nghề truyền thống, tuyến đê biển có tầm quan trọng lớn như: Ngăn lũ, kiểm sốt mặn bảo đảm an tồn dân sinh, kinh tế cho vùng đê bảo vệ, đồng thời kết hợp tuyến đường giao thông ven biển phục vụ phát triển kinh tế, du lịch, an ninh quốc phòng Hệ thống đê biển cần phải bảo vệ trước nguy bị xuống cấp, phá vỡ, đồng thời tiếp tục cải tạo, củng cố thêm bước để nâng cao lực phòng, chống thiên tai nhằm tạo tiền đề thúc đẩy phát triển kinh tế, đảm bảo phát triển bền vững khu vực ven biển Kim Sơn huyện nằm cực nam tỉnh Ninh Bình miền Bắc, phía đơng giáp sơng Đáy, huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định; phía tây nam giáp sơng Càn, huyện Nga Sơn, tỉnh Thanh Hố; phía bắc tây bắc giáp huyện n Khánh n Mơ; phía nam giáp biển với chiều dài bờ biển gần 18km Trung tâm huyện thị trấn Phát Diệm cách thành phố Ninh Bình 27 km Do đặc điểm vùng biển Ninh Bình biển thoái, tốc độ bồi lắng hàng năm lớn (bồi xa 80÷100 m, bồi cao ÷ cm/năm) địa hình vùng bãi hàng năm có thay đổi ngày phình to phía biển Dịng chảy sóng gây vận chuyển bùn cát dọc bờ theo hướng từ cửa Đáy sang cửa Càn với lượng vận chuyển khoảng triệu m3/năm, lượng bùn cát bù dắp từ lượng bùn cát sơng đổ roi cát phía bờ biển Nghĩa Hưng – Nam Định cung cấp Hiện đoạn bờ ổn định tiếp tục bồi đắp Hiện có 14TCN- 130-2002 Hướng dẫn thiết kế đê biển Đây văn kỹ thuật quan trọng quy hoạch thiết kế xây dựng đê biển Ngồi chương trình đê biển cơng trình thủy lợi vùng cửa sơng ven biển thực nghiên cứu, soạn thảo hướng dẫn thay cho hướng dẫn Ngày 08/01/2010 Bộ NN&PTNT định số số 57/QĐ-BNN-KHCN ban hành: “Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho chương trình củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển” Trong áp dụng tiêu chuẩn vấn đề chọn cấp đê, tuyến đê cần sở tiêu chuẩn an toàn yếu tố khác Khu vực bãi bồi Kim Sơn vị trí phịng thủ chiến lược huyện Kim Sơn nói chung tỉnh Ninh Bình nói riêng Mặt khác khu vực phát triển kinh tế quan trọng tỉnh (khu kinh tế kiểu mẫu xây dựng khu vực phía cửa Đáy) tương lai khơng xa với phát triển khu vực tập trung nhiều dân cư bờ biển cần bảo vệ để phục vụ mục đích Do đó, đề tài “Nghiên cứu chọn tuyến mặt cắt đê biển hợp lý cho vùng biển lùi Bình Minh - Huyện Kim Sơn – Tỉnh Ninh Bình” cấp bách, thiết thực cho giai đoạn nay, phát triển lâu dài tương lai Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đề xuất tuyến đê biển hợp lý; - Nghiên cứu đề xuất mặt cắt đê biển; - Tính tốn ổn định đê ứng với mặt cắt đề xuất; - Lựa chọn tuyến mặt cắt đê biển hợp lý để đảm bảo đê biển ổn định tác dụng sóng leo bão lũ Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu, dự án, cơng trình bảo vệ bờ, hệ thống đê xây dựng trước số liệu địa chất, thủy hải văn để phục vụ cho việc phân tích, tính tốn, xác định tuyến đê biển hợp lý - Ứng dụng lý thuyết phần mềm tính tốn (phần mềm Geo-Slope) để tính tốn ổn định đê biển Phạm vi đối tượng nghiên cứu − Đối tượng nghiên cứu: Tuyến mặt cắt đê biển hợp lý để đảm bảo đê biển ổn định tác dụng sóng leo bão lũ − Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống đê biển Bình Minh từ cửa sông Đáy đến cửa sông Càn thuộc hệ thống đê biển huyên Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ, KÈ BIỂN 1.1 Tổng quan chung đê, kè biển 1.1.1 Nhiệm vụ chức đê, kè biển Đê biển loại cơng trình chống ngập thuỷ triều nước dâng khu dân cư, khu kinh tế vùng khai hoang lấn biển Kè biển loại cơng trình gia cố bờ trực tiếp chống phá hoại trực tiếp hai yếu tố tác dụng sóng gió tác dụng dịng ven bờ Dịng mang bùn cát bồi đắp cho bờ hay làm xói chân mái dốc dẫn đến làm sạt lở bờ 1.1.2 Yêu cầu cấu tạo đê, kè biển Do tác dụng sóng gió, giới hạn kè phải xét đến tổ hợp bất lợi sóng gió thủy triều, kể độ dâng cao mực nước gió bão Với đoạn bờ biển khơng có che chắn hải đảo rừng ngập mặn, sóng biển dội vào bờ thường có xung lực lớn, mực độ phá hoại mạnh, nên kết cấu kè biển thường phải kiên cố, tiêu tốn nhiều vật liệu Với đoạn bờ biển chịu tác dụng dòng ven có tính xâm thực (làm xói chân bờ) giới hạn chân kè phải đặt phạm vị mà bờ biển khơng cịn khả bị xâm thực (được xác định từ tài liệu quan trắc tính tốn dịng ven) Ngồi ra, cơng trình bảo vệ bờ biển xây dựng môi trường nước mặn nên cần lựa chọn vật liệu thích hợp 1.1.3 Đặc điểm đê, kè biển Việt Nam Việt Nam có đường bờ biển dài thuận lợi việc phát triển kinh tế, thách thức khơng nhỏ vấn đề đảm bảo an tồn dân sinh kinh tế khu vực ven biển Dọc theo ven biển hệ thống đê biển hình thành với tổng chiều dài 1400km có quy mơ khác nhau, đóng vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế, xã hội, tăng cường an ninh quốc phòng, bảo vệ 60 vạn đất canh tác gần triệu dân Đê biển ven biển Bắc Bộ số nơi đắp từ thời nhà Trần Đê biển số tuyến tỉnh bắc khu cũ hình thành từ năm 1929 đến 1930, phần lớn đê biển, đê cửa sông tỉnh miền Trung đắp trước sau năm 1975 Sự phát triển đê biển từ Bà Rịa - Vũng Tàu đến Kiên Giang gắn liền với trình khai thác ruộng đất phát triển nông nghiệp dải đất ven biển từ Bà Rịa - Vũng Tàu tới Kiên Giang, trước năm 1945 khơng có nhu cầu Chỉ từ sau ngày giải phóng 1975 đến phát triển, mạnh giai đoạn 1976-1986 Các tuyến đê biển hình thành củng cố nhân dân tự bỏ sức đắp Đê biển nước ta cơng trình đất phần lớn mái bảo vệ cỏ Những đoạn đê biển chịu trực tiếp tác dụng sóng lát mái kè Ở tuyến đê vùng cửa sông nhân dân trồng loại sú vẹt chắn sóng bảo vệ đê 1.2 Tình hình nghiên cứu đê biển Việt Nam 1.2.1 Những nghiên cứu hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển Dựa vào đặc điểm hình học mái đê phía biển, mặt cắt đê biển chia thành loại đê mái nghiêng, đê tường đứng đê hỗn hợp (trên nghiêng đứng đứng nghiêng) Việc chọn loại mặt cắt phải vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ hải văn, vật liệu xây dựng, điều kiện thi công yêu cầu sử dụng để phân tích định Một số dạng mặt cắt đê biển cụ thể theo hình 1.1 Hình 1.1: Các dạng mặt cắt ngang đê biển phương án bố trí vật liệu - Đê mái nghiêng đất đồng chất: Đê mái nghiêng thường có dạng hình thang có mái phía biển phổ biến m = 3,0 ÷ 5,0 mái phía đồng phổ biến m = 2,0 ÷ 3,0 thân đê đắp đất Kết cấu đê đất đồng chất sử dụng vùng có trữ lượng đất đắp đủ để xây dựng cơng trình Trong trường hợp đê thấp (chiều cao đê nhỏ 2m) sử dụng hình thức mặt cắt hình 1.1.a Với tuyến đê có điều kiện địa chất kém, chiều cao đê lớn chịu tác động lớn sóng bố trí đê hạ lưu giảm sóng thượng lưu hình 1.1.b - Đê mái nghiêng vật liệu hỗn hợp: Trường hợp địa phương trữ lượng đất tốt không đủ để đắp đê đồng chất, lấy đất từ xa để đắp đê giá thành xây dựng cao; nguồn vật liệu địa phương có tính thấm lớn lại phong phú, đất có tính thấm lớn bố trí bên thân đê, đất có tính thấm nhỏ bọc bên ngồi hình 1.1.c đá hộc bố trí thượng lưu để chống lại phá hoại sóng, đất đắp bố trí hạ lưu hình 1.1.d - Đê tường đứng mái nghiêng kết hợp: Tại vùng xây dựng tuyến đê có mỏ đất trữ lượng khơng đủ để đắp bờ Nếu dựng kết cấu dạng tường đứng tuý đá xây hay bê tông, bê tơng cốt thép xử lý ổn định, thấm phức tạp, tốn Hơn nữa, nhiều tuyến đê xây dựng không chống ngập lụt triều dâng mà kết hợp cho tàu thuyền neo đậu, vận chuyển hàng hố, phía u cầu phải có đường giao thơng Vì thiết kế sử dụng hình thức kết cấu dạng tường đá xây kết hợp thân đê đất hình 1.1.e; tường bê tơng thân đê đất hình 1.1.f hỗn hợp thân đê đất, tường bê tơng cốt thép móng tường đá khơng phân loại hình 1.1.g - Đê mái nghiêng gia cố vải địa kỹ thuật: Nhiều trường hợp nơi xây dựng khơng có đất tốt để đắp đê mà có đất chỗ mềm yếu (lực dính góc ma sát nhỏ, hệ số thấm nhỏ), sử dụng vật liệu để đắp đê theo cơng nghệ truyền thống mặt cắt đê lớn, diện tích chiếm đất đê lớn thời gian thi công kéo dài phải chờ lún, điều làm tăng giá thành cơng trình Phương án xây dựng đê bê tông hay bê tông cốt thép thường giá thành cao Để giảm chi phí xây dựng, giảm diện tích chiếm đất đê, tăng nhanh thời gian thi cơng, sử dụng vải địa kỹ thuật làm cốt gia cố thân đê để khắc phục vấn đề hình 1.1.h 1.2.2 Công nghệ chống sạt lở bờ biển, đê biển Thông thường bờ biển bị xói lở có bốn lựa chọn để ứng phó với tượng xói lở là:  Giải pháp “số khơng” giải pháp “khơng làm gì”  Di dời di chuyển đến nơi an tồn  Ni bãi nhân tạo giải pháp cơng trình “mềm” khác  Sử dụng cơng trình “cứng” 1.2.2.1 Khơng làm – di dời dịch chuyển tới nơi an toàn Giải pháp dễ rẻ gặp phải diễn biến bất lợi bờ biển khơng làm để mặc cho diễn biến bất lợi tự phát triển Khơng làm xảy xói lở bờ biển lựa chọn mà lúc thực nhiều lý mặt trị, xã hội anh ninh quốc phịng Giải pháp “khơng làm cả” thường phải kết hợp với giải pháp “di dời dịch chuyển đến nơi an toàn” Khi di chuyển tới nơi an toàn, điều quan trọng phải thiết lập đường “tựa” ven bờ, để quy hoạch bố trí dân cư, cơng trình vùng ven biển Đường “tựa” có tính chất hành lang an toàn diễn biến bất lợi xảy bờ biển Thơng thường giải pháp “khơng làm – di dời dịch chuyển đến nơi an toàn” lựa chọn hậu xảy xói lở khu vực không lớn so với việc đầu tư vào giải pháp bảo vệ 1.2.2.2 Giải pháp bảo vệ mềm Các giải pháp “mềm” áp dụng bảo vệ bờ biển chủ yếu giải pháp sau:  Nuôi bãi nhân tạo  Trồng rừng ngập mặm bảo vệ bờ  Tiêu nước ngầm bãi để giữ cát a Giải pháp nuôi bãi nhân tạo Giải pháp đơn giản tin cậy theo nghĩa trì bãi biển bị xói lở giải pháp cung cấp bùn cát thiếu hụt bãi biển từ nguồn khác, hay cịn gọi giải pháp “ni bãi nhân tạo” Để thực theo giải pháp số vấn đề cần quan tâm là: hình thức nuôi bãi sử dụng? Vật liệu ni bãi có kích thước bao nhiêu? Cần bùn cát để nuôi bãi? Và nguồn cung cấp bùn cát nuôi bãi đâu? Giải pháp “nuôi bãi nhân tạo” giải pháp thực tế có nhiều ưu điểm Sau nuôi bãi, bờ biển tái tạo lại Đây giải pháp có ảnh hưởng tới vùng lân cận thường chi phí thường nhỏ so với chi phí xây dựng cơng trình bảo vệ bờ khác Tuy nhiên giải pháp có tính tạm thời q trình “ni bãi” phải tiến hành liên tục lặp lại theo chu kỳ b Trồng rừng ngập mặn Đây giải pháp có tính “thân thiện” với môi trường sau rừng ngập mặn phát triển có tác dụng hiệu mang tính chất “bền vững” so với giải hai giải pháp Tuy nhiên khó khăn giải pháp trồng rừng ngập mặn bãi biển thực giải pháp Giải pháp thường áp dụng cho bãi biển có độ dốc thoải, bùn cát mịn có triều vào, bãi biển vùng cửa sơng Bên cạnh việc trồng, chăm sóc thời gian đầu bảo vệ rừng sau rừng phát triển khó khăn nhiều phức tạp 1.2.2.3 Giải pháp cơng trình – Giải pháp “cứng” Tái định cư, di chuyển tới nơi an tồn để ứng phó với xói lở bờ biển lúc giải pháp khả thi, cịn giải pháp “mềm” có hạn chế, lúc giải pháp “cứng” hình thức xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển cần thiết Giải pháp phù hợp điều kiện việc đầu tư xây dựng cơng trình bảo vệ bờ có chi phí thấp nguồn lợi thu từ khu vực vị trí có vai trị quan trọng an ninh – quốc phịng, vùng đơng dân cư Các cơng trình thơng dụng bao gồm:  Để biển – đê biển kết hợp kè bảo vệ  Đập mỏ hàn: Ngăn vận chuyển bùn cát dọc bờ đẩy dòng chảy ven bờ xa bờ  Đập phá sóng xa bờ: Tiêu tán lượng sóng sóng tiến vào bờ  Kết hợp cơng trình 1.3 Nhận xét chung 1.3.1 Đánh giá chung trạng ổn định hệ thống đê biển nước ta 1.3.1.1 Đê biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình Vùng ven biển đồng từ Quảng Ninh đến Ninh Bình nơi có địa hình thấp trũng, vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4m) nước dâng bão lớn Để bảo vệ sản xuất sinh hoạt nhân dân, tuyến đê biển, đê cửa sông khu vực hình thành từ sớm, tuyến đê biển, đê cửa sơng khép kín Tổng chiều dài tuyến đê biển 430km Đê biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình có bề rộng mặt đê từ 3,0 ÷ 5,0m, mái phía biển 3/1 ÷ 4/1, mái phía đồng 2/1 ÷ 3/1, cao độ đỉnh đê từ (+4,20m) ÷ (+5,00m), số nơi sau đầu tư dự án PAM 5325 có cao độ đỉnh đê (hoặc tường chắn sóng) có cao độ (+5,50m) Sau đầu tư khôi phục, nâng cấp thơng qua dự án PAM 5325 q trình tu bổ hàng năm, tuyến đê biển nhìn chung đảm bảo chống mức nước triều cao tần suất 5% có gió bão cấp Tuy nhiên, tổng chiều dài tuyến đê biển lớn, dự án PAM tập trung khôi phục, nâng cấp đoạn đê xung yếu Mặt khác, tác động thường xuyên mưa, bão, sóng lớn nên đến hệ thống đê biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình cịn nhiều tồn tại: - Cục có đoạn chưa đảm bảo cao trình thiết kế (từ (+5,00m) ÷ (+5,50m)) - Bãi biển số tuyến đê liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân kè, đe doạ trực tiếp đến an toàn đê biển - Chiều rộng mặt đê cịn nhỏ gây khó khăn cho việc giao thông kiểm tra, ứng cứu đê 10 - Mặt đê chưa gia cố cứng hoá, mùa mưa bão mặt đê thường bị sạt lở, lầy lội - Mái phía biển nhiều nơi chưa bảo vệ, thường xuyên có nguy sạt lở đe doạ đến an toàn đê, đặc biệt mùa mưa bão - Đất đắp đê chủ yếu đất cát pha, có độ chua lớn, có tuyến đắp chủ yếu cát phủ lớp đất thịt (đê biển Hải Hậu), hầu hết mái đê phía đồng chưa có biện pháp bảo vệ, nên thường xuyên bị xói, sạt mưa, bão - Dải chắn sóng trước đê biển nhiều nơi chưa có, có nơi có cơng tác quản lý, bảo vệ cịn bất cập nên bị phá hoại 1.3.1.2 Đê biển từ Thanh Hố đến Bình Thuận Đê biển từ Thanh Hố đến Bình Thuận có chiều dài 495,7km, đê có 800 cống lớn nhỏ, gần 150km kè 200km chắn sóng bảo vệ Đê biển từ Thanh Hố đến Bình Thuận có nhiệm vụ: Ngăn mặn, giữ ngọt, chống lũ tiểu mãn lũ sớm bảo vệ sản xuất ăn vụ đông xuân hè thu, đồng thời đảm bảo tiêu lũ vụ nhanh Một số tuyến có nhiệm vụ bảo vệ đồng muối nuôi trồng thủy sản v.v Đa số tuyến đê biển từ Thanh Hoá đến Bình Thuận bảo vệ diện tích canh tác 3.000ha có nhiều tuyến bảo vệ diện tích lớn dân cư đông đúc đê Quảng Xương thị xã Sầm Sơn (Thanh Hố) cửa sơng Mã bảo vệ 3.232ha 34.183 dân, đê Quảng Trạch (Quảng Bình) cửa sông Gianh bảo vệ 3.900ha 43.384 dân v.v 1.3.1.3 Đê biển từ Bà Rịa - Vũng Tàu đến Kiên Giang Về cao độ, mặt cắt: Đê biển từ Bà Rịa - Vũng Tàu đến Kiên Giang có khác cao trình đỉnh đê tuyến Có tuyến (+1.00m), có tuyến (+4.00m) ÷ (+5.00m), có tuyến mặt đê rộng (1,5 ÷ 2,0) m, có tuyến rộng (8,0 ÷ 10,0) m Tuy nhiên, tổng quan cao độ đê phía biển Đơng cao đê phía biển Tây: Cao độ đê biển Đơng từ (+1.80m) ÷ (+5.00m) đê Gị Cơng Đơng (Tiền Giang), đê Bà Rịa - Vũng Tàu cao độ (+4.50m) ÷ (+5.00m) 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết nghiên cứu luận văn Theo xu phát triển nay, vùng ven biển nước ta vùng kinh tế trọng điểm động ngày đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân an ninh quốc phòng Đặc biệt vùng biển lùi mở vùng đất trù phú, giữ vị trí quan trọng chiến lược phát triển kinh tế xã hội vùng ven biển Đê biển nước ta có nhiều nơi mặt cắt tuyến chưa đảm bảo yêu cầu, đê dễ bị ổn định hư hỏng gặp điều kiện khí tượng đặc biệt triều cao gặp gió bão, gió mùa Vấn đề nghiên cứu tuyến mặt cắt hợp lý cho đê biển quan trọng, phải vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ hải văn, vật liệu xây dựng, điều kiện thi công và yêu cầu sử dụng để phân tích định Trong thiết kế đê, kè biển phù hợp với điều kiện vùng quan trọng Để đánh giá tính hợp lý tuyến mặt cắt đê, kè biển tác giả nghiên cứu đề xuất tiêu chí đánh giá, tiêu chí đề xuất đưa đến phù hợp với điều kiện vùng, tỉnh Trong nội dung luận văn, tác giả áp dụng lý thuyết để tính tốn quy hoạch xây dựng đê biển Ninh Bình, lượng hố tiêu chí để đánh giá tính hợp lý cho đê Khu vực bãi bồi Kim Sơn vị trí phịng thủ chiến lược huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình, khu vực phát triển kinh tế kiểu mẫu tỉnh Đặc điểm vùng biển Ninh Bình biển thối, tốc độ bồi lắng hàng năm lớn (bồi xa (80÷100) m, bồi cao (6 ÷ 8) cm/năm) dịng chảy vận chuyển bùn cát dọc bờ theo hướng từ cửa Đáy sang cửa Càn với lượng vận chuyển khoảng triệu m3/năm Vùng bãi bồi Kim Sơn khu vực bồi tụ ổn định nhanh ven biển cửa sông Đồng Bắc Dự kiến khoảng (15 ÷ 20) năm vùng bồi mở rộng tới cồn Mờ để tạo vùng đất khoảng 2500ha Trên sở vận dụng lý thuyết xây dựng, tác giả đề xuất phương án quy hoạch tuyến đê Bình Minh III hạp long hai tuyến đê xây dựng vị trí tuyến đê Bình Minh IV theo vị trí đường 1,1m/0m hải đồ Giải pháp bảo vệ bờ lựa chọn 88 kết hợp biện pháp công trình xây dựng tuyến đê giải pháp mềm trồng rừng ngập mặn Đây giải pháp chống lại tác động trực tiếp sóng, thuỷ triều vào bờ biển, lâu dài lại gây bồi cho bãi biển Việc vận dụng “Hướng dẫn thiết kế đê biển” Bộ NN&PTNT (tháng 1/2010) xác định cấp cơng trình cho tuyến đê Bình Minh III Bình Minh IV cấp V, cấp cơng trình đê Bình Minh III xây dựng cấp IV Việc xác định cấp cơng trình theo dân số diện tích bảo vệ vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vừa tránh lãng phí Đặc biệt, với vùng biển lùi Bình Minh vai trị tuyến đê thay đổi theo thời gian ảnh hưởng quy luật bồi xói tác dụng rừng ngập mặn, đồng thời phải xem xét cấp cơng trình tồn hệ thống để lựa chọn tiêu chuẩn an toàn cho phù hợp, việc xác định cấp cơng trình giảm bớt lãng phí Từ việc xác định cấp cơng trình tính tốn, lựa chọn cao trình đỉnh đê theo tiêu chuẩn sóng tràn, đồng thời có khả ứng phó với diễn biến nước biển dâng biến đổi khí hậu tồn cầu, tác giả thiết kế sơ mặt cắt ngang đê Sau sử dụng chương trình Slope/W, Sigma/W, Seep/W cơng ty Geo – Slope International Ltd để tính tốn nhận thấy cơng trình đảm bảo vể ổn định trượt mái, lún độ bền thấm Những vấn đề tồn luận văn - Luận văn đưa nguyên tắc xác định tuyến mặt cắt đê biển phù hợp với điều kiện khu vực, đảm bảo ổn định, kết hợp đa mục tiêu yếu tố phát triển bền vững nhiên việc chọn tuyến cấp công trình đề cập tới theo tiêu chuẩn an tồn dựa dân số diện tích đất bảo vệ - Luận văn đưa tiêu chí để đánh giá tính hợp lý tuyến mặt cắt đê, kè biển phù hợp với điều kiện vùng cách riêng lẻ mà chưa đánh giá ảnh hưởng lẫn tiêu chí ảnh hưởng đến thay đổi mặt cắt đê, kè biển 89 Kiến nghị - Cần xem xét thêm độ nhạy việc lựa chọn tiêu chuẩn an tồn để nâng cao tính an tồn tính hiệu việc chọn lựa - Để có sở khoa học vững chắc, giúp cho việc lựa chọn phương án hợp lý kinh tế kỹ thuật, phù hợp với điều kiện tự nhiên, quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội vùng, tỉnh cần tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh hệ thống tiêu chí đánh giá tính hợp lý tuyến mặt cắt đê, kè biển - Để đánh giá hiệu phương án quy hoạch cần có nghiên cứu phân tích đánh giá tác động môi trường tự nhiên, môi trường xã hội, tác động tích cực, tiêu cực vấn đề môi trường tiềm tàng khác nảy sinh trình khai thác, phát triển khu vực đê 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ NN & PTNT (1/2010), Hướng dẫn thiết kế đê biển Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, Thuyết minh thiết kế sở cơng trình hàn đê Bình Minh III Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, Thuyết minh dự án: Hàn đê Bình Minh III Cục thống kê Ninh Bình, Niên giám thống kê huyện Kim Sơn năm 2006, tháng - 2007 Nguyễn Văn Cư – Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Việt Nam TS Phạm Khôi Nguyên, Bộ Tài nguyên Môi trường, Báo cáo “Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng” LỜI CẢM ƠN Đề tài “Nghiên cứu chọn tuyến mặt cắt đê biển hợp lý cho vùng biển lùi Bình Minh, huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình” hồn thành Trường Đại Học Thủy Lợi Hà Nội Trong suốt trình nghiên cứu, tác giả nhận giúp đỡ, bảo, hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp bạn bè Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Xuân Roanh, người hướng dẫn khoa học, chân tình hướng dẫn tác giả hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu; thầy giáo, cô giáo Khoa sau Đại học; thầy giáo, cô giáo môn - Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội Xin chân thành cảm ơn đến đồng nghiệp, bạn bè góp ý kiến quý báu luận văn Xin chân thành cảm ơn Sở NN&PTNT Ninh Bình, Cơng ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, quan đơn vị giúp đỡ tác giả trình điều tra thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu đề tài Cuối xin cảm tạ lòng người thân yêu gia đình, quan, tin tưởng, động viên, giúp đỡ suốt q trình học tập hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 02 năm 2012 Tác giả Nguyễn Mạnh Hùng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Phạm vi đối tượng nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐÊ, KÈ BIỂN 1.1 Tổng quan chung đê, kè biển 1.1.1 Nhiệm vụ chức đê, kè biển 1.1.2 Yêu cầu cấu tạo đê, kè biển 1.1.3 Đặc điểm đê, kè biển Việt Nam 1.2 Tình hình nghiên cứu đê biển Việt Nam 1.2.1 Những nghiên cứu hình dạng kết cấu mặt cắt đê biển 1.2.2 Công nghệ chống sạt lở bờ biển, đê biển 1.3 Nhận xét chung 1.3.1 Đánh giá chung trạng ổn định hệ thống đê biển nước ta 1.3.2 Những vấn đề tồn 12 1.4 Kết luận chương 13 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TUYẾN VÀ MẶT CẮT HỢP LÝ CỦA ĐÊ, KÈ BIỂN 15 2.1 Đặt vấn đề 15 2.2 Yêu cầu tuyến mặt cắt hợp lý 15 2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 15 2.2.2 Yêu cầu quốc phòng an ninh 16 2.2.3 Yêu cầu lợi dụng đa mục tiêu 16 2.2.4 Yêu cầu kinh tế 16 2.3 Tiêu chí để đánh giá tính hợp lý 17 2.3.1 Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 17 2.3.2 Đảm bảo yêu cầu phục vụ an ninh quốc phòng 18 2.3.3 Thuận lợi việc lợi dụng đa mục tiêu đạt hiệu kinh tế 18 2.4 Các dạng tuyến mặt cắt hợp lý 19 2.4.1 Các quan điểm phân loại đê 19 2.4.2 Các yếu tố cần xem xét lựa chọn giải pháp cho tuyến mặt cắt đê biển 19 2.4.3 Kết luận chương 21 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN TUYẾN ĐÊ HỢP LÝ CHO VÙNG BIỂN LÙI BÌNH MINH - HUYỆN KIM SƠN - TỈNH NINH BÌNH 22 3.1 Đặc điểm vùng Kim Sơn 22 3.1.1 Vị trí địa lý 22 3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 23 3.1.3 Đặc điểm địa chất 24 3.1.4 Đặc điểm khí hậu, khí tượng, thuỷ hải văn, môi trường 24 3.1.5 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Kim Sơn 32 3.1.6 Điều kiện vật liệu xây dựng địa phương giao thông vận tải 34 3.2 Phương hướng quy hoạch hệ thống đê biển Bình Minh - Huyện Kim Sơn 36 3.2.1 Định hướng phát triển kinh tế - xã hội huyện Kim Sơn 36 3.2.2 Quy hoạch đê biển Kim Sơn 37 3.3 Nghiên cứu đề xuất phương án quy hoạch tuyến đê 45 3.3.1 Phương án đề xuất 45 3.3.2 Phân tích định tính phương án chọn 48 3.3.3 Phương án quy hoạch tuyến đê Bình Minh IV 49 3.4 Xác định cấp cơng trình tuyến đê quy hoạch 59 3.4.1 Theo “Hướng dẫn thiết kế đê biển” NN&PTNT (tháng 1/2010) 59 3.4.2 Xác định lại cấp cơng trình tuyến đê Bình Minh 60 3.4.3 Cấp cơng trình tuyến đê Bình Minh IV 63 3.5 Kết luận chương 63 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN MẶT CẮT ĐÊ HỢP LÝ CHO VÙNG BIỂN LÙI BÌNH MINH - HUYỆN KIM SƠN - TỈNH NINH BÌNH 64 4.1 Xác định mặt cắt đê 64 4.1.1 Mặt cắt đê, kè biển phù hợp với điều kiện tỉnh Ninh Bình 64 4.1.2 Các thơng số tính tốn 64 4.1.3 Các giải pháp thiết kế 70 4.1.4 Xác định thông số kỹ thuật tuyến đê quy hoạch 71 4.1.5 Đánh giá tính hợp lý tuyến mặt cắt đê Bình Minh IV 80 4.2 Tính tốn ổn định, lún tính thấm qua đê 83 4.2.1 Tính toán ổn định trượt mái 83 4.2.2 Tính tốn lún cho đê 85 4.2.3 Tính tốn thấm qua đê 85 4.3 Kết luận chương 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 Những kết nghiên cứu luận văn 87 Những vấn đề tồn luận văn 88 Kiến nghị 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC 91 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các dạng mặt cắt ngang đê biển phương án bố trí vật liệu Hình 3.1: Bản đồ vị trí vùng dự án đê biển Bình Minh 23 Hình 3.2: Hệ thống đê biển Bình Minh 38 Hình 3.3: Hệ thống đê biển Bình Minh I 38 Hình 3.4: Hệ thống đê biển Bình Minh II 40 Hình 3.5: Rừng ngập mặn Kim Sơn 42 Hình 3.6: Bản đồ quy hoạch tuyến đê Bình Minh 58 Hình 4.1: Mặt cắt ngang đê 64 Hình 4.2: Đường tần suất mực nước tổng hợp điểm MC16 (106012’ , 19059’) Nghĩa Phúc, Nghĩa Hưng, Nam Định 65 Hình 4.3: Sơ đồ tính cao trình đỉnh đê biển theo tiêu chuẩn sóng tràn 73 Hình 4.4: Chân kè áp dụng nơi có bãi ổn định có khả bồi 78 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Các tiêu lý đất đắp đất tuyến đê lấn biển Kim Sơn 24 Bảng 3.2: Thống kê tốc độ gió hướng gió 26 Bảng 3.3: Thống kê nhiệt độ trung bình nhiều năm 27 Bảng 3.4: Biên độ ngày trung bình nhiệt độ khơng khí 27 Bảng 3.5: Thống kê độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm 27 Bảng 3.6: Thống kê lượng mưa trung bình nhiều năm 28 Bảng 3.7: Số bão đổ vào Ninh Bình từ năm 1977 đến 1995 29 Bảng 3.8: Thống kê mực nước lũ 30 Bảng 3.9: Diện tích loại trồng huyện Kim Sơn 33 Bảng 3.10: Thông số tuyến đường trục 35 Bảng 3.11: Thống kê diện tích đất mục đích sử dụng vùng Bình Minh II 41 Bảng 3.12: Tình hình sử dụng đất tự nhiên khu vực Bình Minh III 42 Bảng 3.13: Diện tích đất bãi bồi ven biển Kim Sơn 52 Bảng 3.14: Kết tính tổng lượng bùn cát vận chuyển ven bờ cửa sông năm theo mùa hè, mùa đông năm ven biển cửa Đáy 53 Bảng 3.15: Lượng bùn cát trung bình năm đổ biển cửa sông Đáy 54 Bảng 3.16: Lượng bùn cát tham gia vào thành tạo bãi bồi cửa sông Đáy 54 Bảng 3.17: Tốc độ phát triển bãi bồi cửa sông Đáy 54 Bảng 3.18: Tiêu chuẩn an toàn 59 Bảng 3.19: Tiêu chí phân cấp đê 59 Bảng 3.20: Chiều rộng đỉnh đê theo cấp cơng trình 60 Bảng 3.21: Dự án xây dựng cơng trình nâng cấp đê biển Bình Minh II, huyện Kim Sơn 62 Bảng 4.1: Thông số mặt cắt MC16 65 Bảng 4.2: Mực nước thiết kế theo cấp công trình 66 Bảng 4.3: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980 - 1999 66 Bảng 4.4: Kết tính sóng phục vụ đê biển Bình Minh 67 Bảng 4.5: Thông số sóng nước sâu 68 Bảng 4.6: Hệ số giảm sóng 69 Bảng 4.7: Thơng số sóng thiết kế 70 Bảng 4.8: Chiều rộng đỉnh đê theo cấp cơng trình 71 Bảng 4.9: Hệ số φ theo cấu kiện cách lắp đặt 76 Bảng 4.10: Trọng lượng ổn định viên đá theo V max 79 Bảng 4.11: Tính điểm cho tiêu chí đánh giá 80 Bảng 4.12: Điểm chuẩn mức đánh giá 83 ... Ninh Bình 22 CHƯƠNG LỰA CHỌN TUYẾN ĐÊ HỢP LÝ CHO VÙNG BIỂN LÙI BÌNH MINH - HUYỆN KIM SƠN - TỈNH NINH BÌNH 3.1 Đặc điểm vùng Kim Sơn 3.1.1 Vị trí địa lý Kim Sơn huyện nằm cực nam tỉnh Ninh Bình. .. cư bờ biển cần bảo vệ để phục vụ mục đích Do đó, đề tài “Nghiên cứu chọn tuyến mặt cắt đê biển hợp lý cho vùng biển lùi Bình Minh - Huyện Kim Sơn – Tỉnh Ninh Bình? ?? cấp bách, thiết thực cho giai... nghiên cứu - Nghiên cứu đề xuất tuyến đê biển hợp lý; - Nghiên cứu đề xuất mặt cắt đê biển; - Tính tốn ổn định đê ứng với mặt cắt đề xuất; - Lựa chọn tuyến mặt cắt đê biển hợp lý để đảm bảo đê biển