Ảnh hưởng của hiện tượng nước biển dâng do biến đổi khí hậu đối với đê biển đồng bằng sông cửu long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÙI HỮU HÒA ẢNH HƢỞNG CỦA HIỆN TƢỢNG NƢỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỐI VỚI ĐÊ BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Xây dựng Cơng trình Biển Mã số: 605845 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2013 Trang CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM Cán hƣớng dẫn khoa học: TS Trần Thu Tâm ……………………………………………………….……………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Đình Hồng ……………………………………………………….……………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: TS Phạm Ngọc ……………………………………………….……………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 15 tháng 01 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS Trƣơng Ngọc Tƣờng - Chủ tịch TS Châu Nguyễn Xuân Quang - Thƣ ký TS Lê Đình Hồng - Phản biện TS Phạm Ngọc - Phản biện TS Trần Thu Tâm - Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XD Trang ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Bùi Hữu Hòa MSHV: 12020444 Ngày, tháng, năm sinh: 08-9-1976 Nơi sinh: Thái Bình Chun ngành: Xây Dựng Cơng Trình Biển Mã số: 605845 I TÊN ĐỀ TÀI: Ảnh hƣởng tƣợng nƣớc biển dâng biến đổi khí hậu đê biển đồng sông Cửu Long II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan nƣớc biển dâng kịch Việt Nam - Thu thập số liệu hệ thống đê biển Đồng sông Cửu Long, phân tích, tổng hợp đặc trƣng chung, điển hình phục vụ cho luận văn - Tính tốn thay đổi tham số đê liên quan đến khối lƣợng giá thành phải ứng phó với nƣớc biển dâng (Cao trình đỉnh, lớp bảo vệ mái…) - Tổng hợp để tìm qui luật chung III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/6/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: 22/11/2013 GVC TS Trần Thu Tâm Tp HCM, ngày 22 tháng 11 năm 2013 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TS TRẦN THU TÂM TS TRẦN THU TÂM TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XD (Họ tên chữ ký) ; Trang Lời cảm ơn Tôi chân thành cảm ơn TS Trần Thu Tâm, mơn Cảng Cơng trình Biển, khoa Kỹ thuật Xây dựng, trƣờng Đại học Bách khoa HCM, ngƣời đề xuất ý tƣởng đề tài nghiên cứu trực tiếp hƣớng dẫn thực luận văn Tôi chân thành cảm ơn giảng viên, cán công nhân viên trƣờng Đại học Bách khoa giảng dạy giúp đỡ tơi hồn thành khóa học thạc sĩ ngành Xây dựng Cơng trình Biển khóa 2012 trƣờng Đại học Bách khoa HCM Và cuối động viên tinh thần, hỗ trợ gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp tơi hồn thành khóa học Hồ Chí Minh, tháng 11/2013 Bùi Hữu Hịa Trang TĨM TẮT Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng mức nước biển dâng 30cm, 75cm ; 100cm tuyến đê biển (chiều dài tổng cộng 408km) hệ thống đê biển đồng sông Cửu Long Nội dung nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng tượng nước biển dâng cao trình đỉnh đê trọng lượng bê tông gia cố mái Kết nghiên cứu mức độ ảnh hưởng tượng nước biển dâng biển đổi khí hậu cao trình đỉnh đê tuyến đê khác tùy theo tuyến đê, nhiên từ kết thống kê trường hợp tính rút qui luật trung bình để áp dụng qui hoạch lập kế hoạch nâng cấp đê, theo đó, với trường hợp mực nước biển dâng 30cm; 75cm; 100cm để đảm bảo mức độ che chắn, cao trình đỉnh tuyến đê cần tăng thêm khoảng 0,5m; 1,3m; 1,8m Nếu cao trình đỉnh khơng tăng lên xảy tượng nước tràn qua đỉnh đê với giá trị trung bình lưu lượng tràn đơn vị 0,05 lít/s/m; 3,82 lít/s/m; 39,93 lít/s/m Đối với khối lượng bê tơng gia cố mái cần tăng thêm so với trường hợp chưa xét đến tượng nước biển dâng 111%; 339%; 468% nước biển dâng 30cm; 75cm; 100cm Trang ABSTRACT The focus of this thesis has been made on investigation of the sea level rise impact with three scenarios of 30cm, 75cm and 100cm and on sea dike branches (total length of 408km) in the Mekong Delta This study focuses on the impact of sea level rise on dike crest level and required weight of the armour layer unit protecting the dike slope Result shows that the absolute changes of dike crest level are differed between dike breaches, however statistiscal result can give, on average, a rule to used in planning or to schedule the sea dike upgrade From this rule, when the sea level increases 30cm; 75cm and 100cm, on average, the sea dike crest is required to increase about 0,5m; 1,3m; 1,8m respectively, to ensure preventing wave overtopping for the same design conditions It is estimated that wave overtopping discharge on the exisiting dike crest system will be in average 0,05 litre/s/m; 3,82 litre/s/m and 39,93 litre/s/m corresponding to three sea level rise scenarios The required weight of the armour layer unit needs to be increased by about 111%; 339% and 468% for the three sea level rise scenarios, in comparison with non sea level rise Trang Lời cam đoan tác giả luận văn Tôi xin cam đoan luận văn riêng tơi Các kết tính tốn luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố tài liệu khác Tác giả Bùi Hữu Hòa Trang MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Lời cảm ơn Lời cam đoan tác giả luận văn MỞ ĐẦU 11 Đặt vấn đề 11 Mục đích nghiên cứu 12 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 12 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu 13 CHƢƠNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƢỚC BIỂN DÂNG 14 1.1 Biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng giới 14 1.2 Biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng Việt Nam 16 1.3 Kịch nƣớc biển dâng cho Việt Nam 18 CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 23 2.1 Tổng quan hệ thống đê biển ĐBSCL 23 2.1.1 Đê biển huyện Vĩnh Châu tỉnh Sóc Trăng 25 2.1.1.1 Vị trí tuyến 25 2.1.1.2 Các thơng số 25 2.1.2 Đê biển Đông tỉnh Bạc Liêu 27 Hình 2.3: Vị trí tuyến đê biển Đơng tỉnh Bạc Liêu 27 2.1.2.1 Vị trí tuyến 27 2.1.2.2 Các thơng số 28 2.1.3 Đê biển Đông tỉnh Cà Mau 29 2.1.3.1 Vị trí tuyến 29 2.1.3.2 Các thơng số 29 2.1.4 Đê biển Tây tỉnh Cà Mau 31 2.1.4.1 Vị trí tuyến 31 2.1.4.2 Các thông số chính: 31 2.1.5 Tuyến đê biển An Biên – An Minh tỉnh Kiên Giang 33 2.1.5.1 Vị trí tuyến 33 2.1.5.2 Các thơng số 33 2.1.6 Tuyến đê biển Hòn Đất – Kiên Lƣơng tỉnh Kiên Giang 34 2.1.6.1 Vị trí tuyến 34 Trang 2.1.6.2 Các thông số chính: 34 2.2 Tổng hợp thông số kỹ thuật tuyến đê 36 CHƢƠNG 3: CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ VÀ CÁC YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ 39 3.1 Công thức xác định cao trình đỉnh đê 39 3.1.1 Theo tiêu chuẩn 14TCN 130-2002 39 3.1.2 Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2012 40 3.1.3 So sánh công thức hai tiêu chuẩn 40 3.1.3.1 Mực nƣớc triều thiên văn (Ztp), chiều cao nƣớc nƣớc dâng bão (Hnd) 41 3.1.3.2 Chiều cao an toàn a 41 3.1.3.3 Chiều cao sóng leo Rsl 41 3.1.4 Phân tích, lựa chọn cơng thức tính cao trình đỉnh đê 43 3.2 Tham số sóng nƣớc sâu 45 3.3 Mơ tả sóng theo phƣơng pháp phổ mơ hình SWAN-1D 46 3.3.1 Mơ tả sóng theo phƣơng pháp phổ 46 3.3.1.1 Dạng phổ sóng 48 3.3.1.2 Một số khái niệm 48 3.3.2 Mơ hình truyền sóng SWAN-1D 50 3.3.2.1 Lý thuyết mơ hình SWAN-1D 50 3.3.2.1.a Phƣơng trình 50 3.3.2.1.b Các giá trị hàm nguồn mật độ lƣợng 51 3.3.2.1.c Sóng vỡ độ sâu 52 3.3.2.1.d Nƣớc dâng sóng Hsetup 52 3.3.2.2 Các bƣớc tính mơ hình SWAN - 1D 55 3.4 Hệ số chiết giảm sóng có rừng ngập mặn 58 CHƢƠNG 4: CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ KHI CHƢA KỂ ĐẾN HIỆN TƢỢNG NƢỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 60 4.1 Cao trình mực nƣớc thiết kế Ztk,p 60 4.2 Độ cao an toàn a 64 4.3 Tính truyền sóng mơ hình SWAN - 1D 65 4.3.1 Xác định thơng số đầu vào mơ hình SWAN - 1D 65 4.3.1.1 Số liệu sóng vùng nƣớc sâu (sóng ngồi khơi) 65 4.3.1.2 Số liệu gió 66 4.3.1.3 Số liệu mặt cắt địa hình 66 4.3.2 Nhập thơng số đầu vào mơ hình SWAN - 1D 68 4.3.3 Kết tính truyền sóng 68 Trang 10 4.4 Tính chiều cao sóng leo Rsl 83 4.5 So sánh, nhận xét kết tính cao trình đỉnh đê 86 CHƢƠNG 5: ẢNH HƢỞNG CỦA HIỆN TƢỢNG NƢỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ 88 5.1 Mực nƣớc thiết kế xét đến tƣợng nƣớc biển dâng 88 5.2 Tính truyền sóng mơ hình SWAN-1D trƣờng hợp nƣớc biển dâng 89 5.2.1 Nhập thông số đầu vào mơ hình SWAN - 1D 89 5.2.2 Kết tính truyền sóng 90 5.3 Tính sóng leo cao trình đỉnh đê ứng với trƣờng hợp nƣớc biển dâng 90 5.3.1 Tính chiều cao sóng leo tính Rsl 90 5.3.2 Tính cao trình đỉnh đê có kể đến nƣớc biển dâng 90 5.4 Nhận xét kết tính cao trình đỉnh đê 106 5.5 Ảnh hƣởng nƣớc biển dâng đến đê biển trạng 108 5.5.1 Công thức kết tính 109 5.5.2 Đánh giá mức độ ảnh hƣởng lƣu lƣợng tràn 110 CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA HIỆN TƢỢNG NƢỚC BIỂN DÂNG ĐỐI VỚI LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ 115 6.1 Cơng thức kết tính 115 6.2 Nhận xét kết tính 116 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 7.1 Kết luận 119 7.2 Kiến nghị 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHỤ LỤC 124 ... cứu ảnh hưởng mức nước biển dâng 30cm, 75cm ; 100cm tuyến đê biển (chiều dài tổng cộng 408km) hệ thống đê biển đồng sông Cửu Long Nội dung nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng tượng nước biển dâng. .. thống đê biển ĐBSCL dự án xây dựng có quy mơ lớn nhằm ứng phó với tƣợng nƣớc biển dâng tƣơng lai, đề tài nghiên cứu ? ?Ảnh hƣởng tƣợng nƣớc biển dâng biến đổi khí hậu đê biển đồng sông Cửu Long? ??... 14 1.2 Biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng Việt Nam 16 1.3 Kịch nƣớc biển dâng cho Việt Nam 18 CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 23 2.1 Tổng quan hệ thống đê biển ĐBSCL