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 Mà số : 60 - 58 - 40 LN V¡N TH¹C SÜ Ng­êi h­íng dÉn khoa học: GS.TS Ngô Trí Viềng Hà Nội - 2011 Mục lục Lời cảm ơn Phần mở đầu Tính cấp thiết đề tài .8 Mục đích đề tài10 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu.10 Kết đạt 10 Chương 1: Tổng quan công trình bảo vệ bờ biĨn 1.1 Kh¸i niƯm vỊ bê biĨn 11 1.2 Phân loại bê biÓn .12 1.3 Các dạng phá hoại bờ biĨn 13 1.4 C¸c loại công trình bảo vệ bờ biển đà áp dụng 17 1.4.1 Đê biển 17 1.4.2 KÌ biĨn 17 1.4.3 Hệ thống mỏ hàn ngăn cát 18 1.4.4 HÖ thống đê chắn sóng19 1.4.5 Rừng ngập mặn 19 1.4.6 Båi đắp nhân tạo 19 1.4.7 Trồng cồn cát däc bê………………………………… 19 1.5 KÕt luËn ch­¬ng 1………………………………………………… 20 Ch­¬ng 2: Tổng quan bờ biển công trình bảo vệ bờ biển tỉnh nghệ an 2.1 Điều kiện tự nhiên vùng biển nghệ an 23 Chu Quang Thành - CH17C1 2.1.1 Vị trí địa lý23 2.1.2 Đặc điểm địa hình 23 2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng.26 2.2 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn dòng chảy 27 2.2.1 Đặc điểm khí hậu 27 2.2.2 Sông ngòi 30 2.2.3 Triều mặn, nước dâng.31 2.3 Tình hình bÃo lụt năm gần .32 2.4 Hiện trạng công trình bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An 33 2.4.1 Đê biÓn 34 2.4.2 KÌ b¶o vƯ bê biĨn .40 2.4.3 Rõng phßng ven biÓn 45 2.5 Đánh giá nguyên nhân hư hỏng 47 2.6 KÕt luËn ch­¬ng .48 Chương 3: Cơ sở khoa học giải pháp bảo vệ bờ đê biển 3.1 Đặc điểm công trình bảo vệ bờ biển 55 3.2 Một số giải pháp bảo vệ bê biĨn th­êng gỈp .55 3.2.1 §ª biĨn 55 3.2.1.1 Xác định cao trình đỉnh đê .56 3.2.1.2 KÕt cÊu ®Ønh ®ª 59 3.2.1.3 Mái đê 60 3.2.1.4 Phương pháp tính lớp gia cố mái đê biển tác dụng sóng dòng chảy 65 3.2.1.5 Tính toán ổn định ®ª 68 Chu Quang Thành - CH17C1 3.2.2 Kè bảo vệ bờ biÓn .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 tường đứng 78 3.2.3 HƯ thèng má hµn 82 3.2.3.1 CÊu t¹o má hµn biĨn 82 3.2.3.2 Phương mỏ hàn .83 3.2.3.3 ChiỊu dµi má hµn 85 3.2.3.4 Kho¶ng cách mỏ hàn .85 3.2.3.5 Hiệu gây bồi mỏ hàn 86 3.3 KÕt luËn ch­¬ng .86 Chương 4: ứng dụng tính toán cho tuyến đê biển xà quỳnh long tuyến kè xà sơn hải, huyện quỳnh lưu 4.1 ứng dụng tính toán tuyến đê biĨn x· Qnh Long 87 4.1.1 Giíi thiệu công trình 87 4.1.2 Quy mô, thông số kỹ thuật công trình 88 4.1.3 Tính toán thấm, ổn định mái đê 90 4.2 ứng dụng tính toán tuyến kè biển xà Sơn Hải 96 4.2.1 Giới thiệu công trình 96 4.2.2 Quy mô, thông số kỹ thuật công trình 97 4.2.3 Tính toán ổn định tường kè .98 4.3 KÕt luËn ch­¬ng 105 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ .106 Tài liệu tham khảo 109 Chu Quang Thành - CH17C1 Danh mục hình vẽ Hình 1-1: Bờ biển Ninh Chữ - Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận 11 Hình 1-2: Sơ đồ xâm thực bờ biển tác động sóng 15 Hình 1-3: Cơ chế phá hoại đê biển 16 H×nh 1-4: TuyÕn ®ª biĨn Qnh Léc, hun Qnh L­u .17 Hình 1-5: Kè biển chống sát lở Quỳnh Lưu 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 ngập mặn trước đê biển 20 Hình 1-9: Hiện trạng bờ biển xà Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu 21 Hình 1-10: Hiện trạng bê biĨn x· Qnh Long, hun Qnh L­u 21 Hình 1-11: Hiện trạng bờ biển xà Quỳnh Long, huyện Quỳnh Lưu 22 Hình 1-12: Hiện trạng bờ biển x· Qnh Long, hun Qnh L­u 22 H×nh 2-1: Bản đồ vị trí vùng bờ biển công trình bảo vệ bờ tỉnh Nghệ An 25 Hình 2-2: Các hình thức gia cố mái đê biển đà áp dụng 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 H×nh 2-5: CÊu kiƯn 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 xà Cửa Lò 44 Hình 2-8:Rừng phi lao chắn gió trước tuyến đê biển Kim, Hải, Hùng 46 Hình 2-9: Rừng ngập mặt trước tuyến đê Diễn Bích .46 Hình 2-10: Mưa bÃo gây sạt lở mái đọan đê 48 Hình 2-11: Gia cố mái phía biển đê Kim - Hải - Hùng, H Diễn Châu đá lát khan ô khung đá xây 50 Hình 2-12: Gia cố mái phía đồng đê Quỳnh Lộc, Huyện Quỳnh Lưu đá lát khan ô khung BTCT M200 50 Chu Quang Thành - CH17C1 Hình 2-13: Gia cố mái phía biển đê Quỳnh Lộc, Huyện Quỳnh Lưu cấu kiện bê tông đúc sẵn ghép rời « khung BTCT .51 H×nh 2-14: Gia cố mái phía biển đê Long Thuận, Huyện Quỳnh Lưu cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn liên kết mảng ô khung BTCT 51 Hình 2-15: Gia cè m¸i phÝa biĨn kÌ Qnh Long, Hun Qnh Lưu cấu kiện bê tông đúc sẵn tự chèn liên kết mảng ô khung BTCT 52 Hình 2-16: Trồng cỏ mái phía đồng đê Quỳnh Thọ, H Quỳnh Lưu .52 Hình 2-17: Tuyến kè xà Sơn Hải, hun Qnh L­u 53 H×nh 2-18: HiƯn trạng tuyến đê Bích, Kỷ, Vạn, Ngọc, H Diễn Châu 53 Hình 2-19: Thi công mái kè cấu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép 54 Hình 2-20: Thi công đê biển Quỳnh Lộc cấu kiện BTĐS .54 Hình 3-1: Độ dốc quy đổi tính sóng leo 57 Hình 3-2: Các thông số xác định đê 58 Hình 3-3: Chân kè kiểu bệ chìm .63 H×nh 3-4: Chân kè kiểu mố đỡ 63 Hình 3-5: Chân khay ống Buy 64 Hình 3-6: Kết hợp chân kè bệ chìm cọc gỗ 64 Hình 3-7: Kết hợp chân kè bệ cọc bê tông cốt thép 65 Hình 3-8: Sơ đồ tính toán theo phương pháp tổng ứng lực70 Hình 3-9: Sơ đồ tính toán theo phương pháp ứng lựchữu hiệu cố kết 72 Hình 3-10: Biểu đồ m α ~ α ……………… …………………………….75 R R H×nh 3-11: Sơ đồ tính toán ổn định tổng thể theo mặt FABC 76 Hình 3-12: Sơ đồ tính toán ổn định kè mặt mái đê 78 Hình 3-13: Các phận mỏ hàn .83 H×nh 3-14: Quan hƯ trục mỏ hàn hướng 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 H×nh 4-3: Sơ đồ chia lưới phần tử toán 91 Chu Quang Thành - CH17C1 Hình 4-4: S chia lưới phần tử điều kiện biên toán 91 H×nh 4-5: Đường bão hịa thân đê 92 H×nh 4-6: Đường đẳng thân đê 92 H×nh 4-7: Đường dịng thân đê 92 H×nh 4-8: Sơ đồ điều kiện biên cho tốn tính ổn định 93 H×nh 4-9: Kết tính ổn định K minmin = 2,147 93 R R H×nh 4-10: Sơ đồ chia lưới phần tử điều kiện biên tốn 94 H×nh 4-11: Đường bão hòa thân đê thời đoạn tính tốn 94 H×nh 4-12: Đường đẳng thân đê cuối thời đoạn tính tốn 94 H×nh 4-13: Đường dịng thân đê cuối thời đoạn tính tốn 95 H×nh 4-14: Sơ đồ điều kiện biên cho tốn tính ổn định .95 H×nh 4-15: Kết tính ổn định K minmin = 2,141 96 R R Hình 4-16: Mặt cắt ngang đại diện tuyến kè Sơn Hải .99 Hình 4-17: Sơ đồ lực tác dụng lên tường kè trường hợp 100 Hình 4-18: Sơ đồ lực tác dụng lên tường kè trường hợp 103 Danh mục bảng biểu Bảng 2-1: Độ ẩm trung bình tháng năm 28 Bảng 2-2: Lượng mưa bình quân, nhỏ 30 Bảng 3-1: Hệ số nhám mái dèc 58 B¶ng 3-2: Dạng kết cấu bảo vệ mái điều kiện sư dơng .60 B¶ng 3-3: HƯ sè ỉn định khối phủ mái 66 Bảng 3-4: Hệ số theo cấu kiện cách lắp đặt 67 Bảng 3-5: HƯ sè ma s¸t 81 Chu Quang Thµnh - CH17C1 LờI cảm ơn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề tài: Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An hoàn thành với giúp đỡ nhiệt tình, hiệu phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, khoa công trình thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, quan gia đình Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Ngô Trí Viềng ®· trùc tiÕp tËn t×nh h­íng dÉn, cịng nh­ cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn: Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, khoa công trình, thầy giáo, cô giáo đà tham gia giảng dạy trực tiếp Cao học trường Đại học Thuỷ lợi đà tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, LÃnh đạo, Cán viên chức Đoàn Quy hoạch Nông nghiệp Thuỷ lợi Nghệ An, Chi cục Đê điều Phòng chống lụt bÃo tỉnh Nghệ An đà tận tình giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Tác giả xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp đà giúp đỡ mặt động viên khích lệ tinh thần vật chất để tác giả đạt kết ngày hôm Do hạn chế trình độ chuyên môn, thời gian có hạn, nên trình thực luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong muốn tiếp tục nhận bảo thầy giáo, cô giáo góp ý bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện kiến thức Tác giả Chu Quang Thành - CH17C1 phần mở đầu tính cấp thiết đề tài Nghệ An tỉnh ven biển Bắc Trung Bộ có chiều dài bờ biển khoảng 82km thuộc huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Nghi Lộc thị xà Cửa Lò, có 59 phường, xà thị trấn, diện tích đất tự nhiên 40.328,1 ha, đất nông nghiệp 16.241,8 ha, đất nuôi trồng thuỷ sản 1.339 với sản lượng nuôi trung bình 85.000 tấn/năm, tàu thuyền đánh bắt thuỷ hải sản 7.250 Dân số toàn vùng 515.395 người, chiếm 17,7% dân số toàn tỉnh Bờ biển Nghệ An có cửa sông lớn nhiều lạch nhỏ đổ nước 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 cường 1,8m, đỉnh triều cường gặp tâm bÃo lên tới 3,0ữ3,3m, nước mặn xâm nhập sâu vào đồng ruộng vùng sát biển vùng cửa sông gây thiệt hại lớn người tài sản nhân dân xà vùng ven biển Hàng năm vào mùa mưa bÃo, triều dâng mối đe dọa lớn người dân x· vïng ven biĨn Cïng víi sù ph¸t triĨn cđa đất nước, năm qua quan tâm Trung ương, đạo Tỉnh uỷ, UBND tỉnh, huyện, thị xà vùng ven biển ngày quan tâm đầu tư khai thác, cấu sản xuất chuyển đổi theo hướng giảm tỷ trọng nông nghiệp, tăng tỷ trọng công nghiệp, dịch vụ, du lịch nuôi trồng khai thác thuỷ, hải sản Kinh tế phát triển, dân số tăng nhanh, nhiều công trình quan trọng giao thông, thuỷ lợi, văn hoá, du lịchv.v đà đầu tư xây dựng làm thay đổi mặt huyện thị xà vïng ven biĨn Chu Quang Thµnh - CH17C1 2.550 2.400 2.250 96 2.3 250 50 2.50 2.141 Tuong chan song Cao (m) +4.30 Dat dap Lop Lop MNDang bao MNTrieu +0.40 Lop Lop -1 Lop -3 Lop -5 -7 -2 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 Khoang cach (m) Hình 4-15 : Kết tính ổn định K minmin = 2,141 R R e) NhËn xÐt kÕt qu¶: Từ kết tính tốn ổn định mái đê cho thấy: Trong hai trường hợp làm việc nguy hiểm đê, hệ số ổn định K minmin > [K] =1,20 Chän R R mặt cắt đê hợp lý, đê làm việc ổn định điều kiện 4.2 ứng dụng tính toán tuyến kè biển xà sơn hải 4.2.1 Giới thiệu công trình: - Tên công trình: Kè chắn sóng kiêm Bến cá Lạch Thơi xà Sơn Hải, huyện Quỳnh Lưu, Tỉnh Nghệ An; - Địa điểm xây dựng: Bờ tả cửa Lạch Thơi xà Sơn Hải cách huyện lỵ Quỳnh Lưu khoảng 8km phía Đông Bắc - Nhiệm vụ công trình: Ngăn chặn việc xói lở phía bờ tả cửa Lạch Thơi ổn định sống dân cư, tạo việc làm, góp phần phát triển kinh tế x· héi vµ Chu Quang Thµnh - CH17C1 97 quèc phòng an ninh để xoá bỏ tận gốc tình trạng buôn lậu tiếp tay buôn lậu xà Sơn Hải huyện Quỳnh Lưu 4.2.2 Quy mô, thông số kỹ thuật công trình a) Các tiêu thiết kế: - Cấp công trình: cấp IV - Tần st mùc n­íc triỊu thiÕt kÕ: P = 10% - Cao trình mực nước nước biển tính toán ứng với P=5%: +1.8m; b) Quy mô, kết cấu thông số kỹ thuật bản: - Tổng chiều dài tuyến kè: L= 1491.7m; - Hình thức: Kè biển dạng tường đứng có kết cấu trọng lực Bê tông M150 liền khối; - Đoạn từ K0 ữ K0+310; K0+450 ữ K0+886,7 K1+338,4 ữ K1+378,4 (tổng chiều dài L =786,7m) Hình thức kết cấu tường kè trọng lực bê tông mác 150, cao 3,5m, bề rộng đỉnh kè 0,5m (tại đỉnh tường có vát cong hắt sóng), cao trình đỉnh kè (+2,00), bờ kè có cao trình (+1,80) làm bê tông mác 150 rộng 5m dày 15cm; Móng kè dày 0,5m rộng 2,7m, cao trình đáy móng tường (1,50), đáy móng đóng cọc tre dài 2,5m, mật độ 16cäc/m2, P P 10m bè trÝ khíp nèi bao t¶i nhựa đường lớp, đoạn kè đỉnh tường có neo thuyền trụ tròn 50cm bê tông cốt thép mác 150 cao 0,5m, cao trình đỉnh neo thuyền (+2,50) Dọc chân kè có lỗ thoát nước nhựa PVC (Class 2) φ5cm, cã hÖ thèng läc ë phÝa đặt sát chân tường Phía tường đắp m đất cát phần lại đắp đất đến cao trình (+1,80) - Đoạn từ K0+320ữK0+440; K1+048,4ữK1+168,4; K1+183,4ữK1+328,4 K1+388,4ữK1+491,7 ( tổng chiều dài L =488,3m) Hình thức kết cấu Chu Quang Thµnh - CH17C1 98 t­êng kÌ träng lùc bê tông mác 150, cao 3,8m, bề rộng đỉnh kè 0,5m (tại đỉnh tường có vát cong hắt sóng), cao trình đỉnh kè (+2,00), bờ kè có cao trình (+1,80) làm bê tông mác 150 rộng 5m dày 15cm, đỉnh tường có bố trí neo thuyền trụ tròn 50cm bê tông cốt thép mác 150 cao 0,5m, cao trình đỉnh neo thuyền (+2,50); 10m bố trí khớp nối bao tải nhưạ đường lớp; móng tường dày 0,5m rộng 2,9m, cao trình đáy móng tường (-2,00), đáy kè đóng cọc tre dài 2,5m với mật độ 16cọc/m2 Dọc chân kè có lỗ thoát nước nhựa PVC P P (Class 2) φ5cm, cã hÖ thèng läc ë phÝa đặt sát chân tường Phía tường đắp m đất cát phần lại đắp đất đến cao trình (+1,80) - Đoạn từ K0+310ữK0+320; K0+440ữK0+450; K1+328,4ữK1+338,4 K1+378,4ữK1+388,4 có tổng chiều dài L=40m Hình thức kết cấu tường kè trọng lực bê tông mác 150, cao 3,8m, bề rộng đỉnh kè 0,5m (tại đỉnh tường có vát cong hắt sóng), cao trình đỉnh kè (+2,00), bờ kè có cao trình (+1,80) làm bê tông mác 150 rộng 5m dày 15cm, đỉnh tường có bố trí neo thuyền trụ tròn 50cm bê tông cốt thép mác 150 cao 0,5m, cao trình đỉnh neo thuyền (+2,50); móng tường dày 0,5m rộng từ 2,7ữ2,9m, cao trình đáy móng tường từ (-1,50)ữ(-2,00), đáy kè đóng cọc tre dài 2,5m với mật độ 16cọc/m2 Dọc chân kè có lỗ thoát n­íc nhùa PVC (Class 2) φ5cm, cã hƯ P P thống lọc phía đặt sát chân tường Phía tường đắp m đất cát phần lại đắp đất đến cao trình (+1,80) 4.2.3 Tính toán ổn định tường kè a) Tài liệu dùng tính toán: * Chỉ tiêu đất nền: Đất nằm lớp đất thứ có tiêu lí sau - Thành phần hạt: cát 22,87%, bột 29%, sét 46,75%, sạn 1,38% Chu Quang Thành - CH17C1 99 50 500 Bê tông M250 dày 20cm Lót ni lông xắc rắn (2.00) (1.80) Bê tông M150 Đất đắp Đất đắp 1:1 5 =1 m (-2.00) Bê tông M100 Đá hộc xếp khan Cọc tre 6ữ8 dài 2.5m -16 cọc/m2 290 50 50 50 Hình 4-16: Mặt cắt ngang đại diện tuyến kè Sơn Hải - Các tiêu lý + Lượng ngậm nước tự nhiên W = 51,5% + Trọng lượng tự nhiên w = 1.71T/m3 R R + Trọng lượng khô c = 1.13T/m3 R R + Tû träng ∆ = 2.71 + Tû lÖ kÏ hë ε = 1.40 + Gãc néi ma s¸t ϕ = 4o05’; Lùc dÝnh C =0,071Kg/cm2 P P P + HÖ sè thÊm K = 7.85x10-5cm/s P P * Chỉ tiêu đất đắp sau lưng tường kè: - Thành phần hạt: Cát 44.37%, bột 24.75%, sét 28.50%, sạn 2.38% - Các tiêu lý: W = 46%, γ w = 1.75T/m3, γc = 1.2T/m3, ε = 1.25, ∆ = R R P P P P 2.7, n = 55.50%, ϕ = 5o01’, C= 0.036Kg/cm2, K = 8.50x10-5cm/s P P P P * Mùc n­íc triỊu thiÕt kế ứng với tần suất 5%: +1,8m; Chu Quang Thành - CH17C1 P P 100 * Mùc n­íc ch©n triỊu ứng với tần suất 10%: +0,92m b) Trường hợp tính toán: - Trường hợp 1: Trường hợp kè vừa thi c«ng xong, mùc n­íc phÝa biĨn ë thêi kú triều kiệt; đất đắp phía dân cư ngang đỉnh tường trạng thái bÃo hoà nước; - Trường hợp 2: Mùc n­íc triỊu thiÕt kÕ øng víi tÇn st 5% (+1,8m), đất đắp phía dân cư ngang đỉnh tường trạng thái bÃo hoà nước c) Kết tính toán: * Tr­êng hỵp 1: U 50 G4 20 50 (2.00) 330 G2 G5 G3 P2 G1 A 50 P3 P1 P4 50 190 50 Hình 4-17: Sơ đồ lực tác dụng lên tường kè trường hợp * Lực tác dụng lên tường kè: - Trong lượng thân tường kÌ: G = n.ω.γ bt R Trong ®ã: n - hƯ sè lƯch t¶i ( n=1.05) ω - DiƯn tÝch mặt cắt ngang tường kè (m2) P P bt Trọng lượng riêng bê tông (= 2.5T/m3) R R Chu Quang Thµnh - CH17C1 P P 101 + §¸y mãng G = n.ω1 γ bt =1.05x 2.9x0.5x2.5 = 3,81TÊn R R R R R R + Th©n t­êng G = n.ω2 γ bt =1.05x3.5x0.4x2.5 = 3.68TÊn R R R R R R G = n.ω3 γ bt =1.05x1.5x3.2/2x2.5 = 6.30TÊn R R R R R R G = n.ω4 γ bt =1.05x0.5x0.3x2.5 = 0.39TÊn R R R R R R - Träng l­ỵng khèi ®Êt sau t­êng G = n.ω® γ ® =1.1x3.3x0.5x1.75 = 3.18TÊn R R R R R R - ¸p lùc ®Êt sau l­ng t­êng: ϕ P = nx γ dn × H × tg × (45 o − ) R R o 01' ) = 5.49TÊn 2 P = 1.2 x × 0.76 × 3.8 × tg (45 o − R R Trong ®ã γ ®n = (∆ - γ n )(1 - n) = (2.7-1)(1-0.555)=0.76 R R R R - áp lực đất chân tường phÝa cưa s«ng ϕ P = nx γ d × H 12 × tg × (45 o + ) R R 2 P = 1.2 x × 1.71 × 0.5 × tg (45 o + R R o15' ) = 0.22Tấn + áp lực nước phía cửa sông 2 P = nx × H 22 × γ = 1x × 0.5 × = 0.13Tấn R R + áp lực đẩy P = H x γ n = 0.5TÊn R R R R R R * Kiểm tra ổn định lật: U Chu Quang Thµnh - CH17C1 U 102 HƯ sè ổn định xác định theo công thức (3-19) Mg Mo Ko = R R M« men chèng lËt: M g = G 1,45 + G 2,2 + G 1,48 + G 2,25 + G R R R R R R R R R R R R 2,65 + P 0,17 + P 0,17 = 32,29T.m R R R R Mô men gây lật M o = P 1,27 + P 1,45 = 7,68T.m R R R R R 32,29 = 4,2 > [K] = 1,2 7,68 Ko = R R R Kè đảm bảo ổn định chống lật * Kiểm tra ổn định trượt: U U Hệ số ổn định xác định theo công thức (3-21) G f P Ks = R R Trong đó: G Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên phương thẳng đứng G = G + G + G + G + G – P = 16,85TÊn R R R R R R R R R R R R P Hợp lực theo phương ngang mặt phẳng tính toán P = P P – P = 5,15TÊn R R R R R R f : Hệ số ma sát theo mặt tính toán, vật liệu tiếp giáp tường bê tông bê tông Tra bảng (3-5) ta cã f =0,55 Ks = R R 16,85.0,55 = 1,8 > [K s ]= 1,05 5,15 R R KÌ đảm bảo ổn định chống trượt * Trường hợp 2: U Chu Quang Thµnh - CH17C1 103 50 20 50 G4 G2 G5 330 (2.00) G3 P1 P4 P3 50 G1 P2 A P5 50 190 50 Hình 4-18: Sơ đồ lực tác dụng lên tường kè trường hợp * Lực tác dụng lên tường kè: - Trong lượng thân tường kè: + Đáy móng G = n.ω1 γ bt =1.05x 2.9x0.5x2.5 = 3,81TÊn R R R R R R + Th©n t­êng G = n.ω2 γ bt =1.05x3.5x0.4x2.5 = 3.68TÊn R R R R R R G = n.ω3 γ bt =1.05x1.5x3.2/2x2.5 = 6.30TÊn R R R R R R G = n.ω4 γ bt =1.05x0.5x0.3x2.5 = 0.39TÊn R R R R R R - Trọng lượng khối đất sau tường G = n.ω® γ ® =1.1x3.3x0.5x1.75 = 3.18TÊn R R R R R R - áp lực đất sau lưng tường: ϕ P = nx γ dn × H × tg × (45 o − ) R R o 01' o 2 P = 1.2 x × 0.76 × 3.8 × tg (45 − ) = 5.49TÊn 2 R R Trong ®ã γ ®n = (∆ - γ n )(1 - n) = (2.7-1)(1-0.555)=0.76 R R R R Chu Quang Thành - CH17C1 104 - áp lực nước sau lưng t­êng 2 P = nx × H × γ = 1x × 3.8 × = 7.22Tấn R R - áp lực đất chân tường phía cửa sông P = nx γ d × H 12 × tg × (45 o + ) R R 2 P = 1.2 x × 1.71 × 0.5 × tg (45 o + R R o15' ) = 0.22TÊn + ¸p lùc n­íc phÝa cưa sông 2 P = nx ì H 22 × γ = 1x × 3.8 × = 7.22Tấn R R + áp lực đẩy P = H x γ n = 3,8TÊn R R R R R R * KiĨm tra ỉn định lật: U U Hệ số ổn định xác định theo c«ng thøc (3-19) Mg Mo Ko = R R M« men chèng lËt: M g = G 1,45 + G 2,2 + G 1,48 + G 2,25 + G R R R R R R R R R R R 2,65 + P 0,17 + P 0,17 = 41,68T.m R R R R Mô men gây lật M o = P 1,27+ P 1,27+ P 1,45 = 21,61T.m R Ko = R R R R R R R R R 41,68 = 1,93 > [K] = 1,2 21,61 KÌ đảm bảo ổn định chống lật * Kiểm tra ổn định trượt: U U Hệ số ổn định xác định theo công thức (3-21) Chu Quang Thành - CH17C1 R 105 G f P Ks = R R Trong ®ã: G Hợp lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên phương thẳng đứng G = G + G + G + G + G - P = 13,55TÊn R R R R R R R R R R R R P – Hỵp lực theo phương ngang mặt phẳng tính toán P = P + P - P - P = 5,27TÊn R R R R R R R R f : Hệ số ma sát theo mặt tính toán, vật liệu tiếp giáp tường bê tông bê tông Tra bảng (3-5) ta cã f =0,55 Ks = R R 13,55.0,55 = 1,41 > [K s ]= 1,05 5,27 R R Kè đảm bảo ổn định chống trượt e) Nhận xét kết quả: Từ kết tính toán ổn định lật trượt ta thấy hai trường hợp tính toán công trình đảm bảo ổn định lật trượt 4.3 Kết luận chương Từ sở khoa học giải pháp bảo vệ bờ biển đà nêu chương 3, vận dụng để tính toán kiểm tra cho tuyến đê biển thuộc xà Quỳnh Long tuyến kè biển thuộc xà Sơn Hải, huyÖn Quúnh L­u - tØnh NghÖ An nhËn thÊy r»ng việc lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ biển mặt cắt thiết kế, hình thức kết cấu bảo vệ mái, kết cấu thân đê kè biển áp dụng cho hai xà Quỳnh Long Sơn Hải hợp lý, công trình làm việc ổn định điều kiện Chu Quang Thành - CH17C1 106 Kết luận kiến nghị Những kết đạt luận văn Khi nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An, luận văn đà đạt kết sau đây: - Đà khẳng định tầm quan trọng hệ thống công trình bảo vệ bờ biển việc phòng chống giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho trung tâm văn hoá, trị, kinh tế, vùng dân cư ven biển; Trong điều kiện đất nước giai đoạn công nghiệp hoá, đại hóa, biến đổi khí hậu toàn cầu yêu cầu việc bảo vệ khu dân cư kinh tế vùng ven biển chống phá hoại bÃo lũ, nước dâng ngày trở nên cấp bách Bên cạnh việc củng cố, nâng cấp hệ thống công trình đà có việc quy hoạch, xây dựng hệ thống công trình bảo vệ bờ biển đặt cho ba miền đất nước - Đà nêu tổng quan bờ biển công trình bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An, việc xây dựng công trình bảo vệ bờ biển cửa sông Nghệ An phần đà đáp ứng yêu cầu phòng chống lụt, bÃo trước mắt với gió bÃo cấp 10 tổ hợp triều cường tần suất 5% trở xuống Tuy nhiên với diễn biến phức tạp thời tiết, bÃo lớn năm gần có chiều hướng gia tăng vượt tần suất thiÕt kÕ, ®ã ®iỊu kiƯn kinh tÕ cđa địa phương hạn chế không cho phép thiết kế lại phải chấp nhận cho phép phần sóng leo tràn qua - Trên sở điều tra, thu thập phân tích trạng đặc điểm điều kiện tự nhiên tỉnh, đà nêu lên nguyên nhân gây nên xói lở bờ công trình bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An: Chu Quang Thµnh - CH17C1 107 + Lµ tØnh cã điều kiện khí hậu khắc nghiệt, thường xuyên chịu ảnh hưởng thiên tai đặc biệt bÃo áp thấp nhiệt đới Sóng, gió dòng chảy giông bÃo nguyên nhân làm biến động luồng lạch, sạt lở bờ biển, gây vỡ đê, bồi lấp cửa sông v.v ; + Hệ thống công trình bảo vệ bờ biển tỉnh Nghệ An hầu hết đầu tư xây dựng mức độ định, nên có gió bÃo lớn đổ vào Nghệ An kết hợp với triều cường nước biển dâng tràn qua đỉnh đê, gây sạt lở mặt đê mái đê; + Số lượng cống đê nhiều, hầu hết đà xây dựng từ lâu với kết cấu tạm bợ đà xuống cấp, hư hỏng nhiều, nguyên nhân gây hư hỏng số tuyến đê, kè; + Rừng phòng hộ ven biển đầu tư mức độ định, phân bố không đều, mật độ nhiều chỗ thưa chưa đảm bảo dẫn đến khả chắn gió giảm sóng bị hạn chế - Hiện nay, khoa học kỹ thuật công nghệ ngày phát triển, cho ta nhiều giải pháp để bảo vệ bờ biển, cửa sông tác động sóng, gió dòng chảy ven bờ Luận văn đà tổng hợp cách có hệ thống sở khoa học ba giải pháp chủ yếu thường gặp việc bảo vệ bờ biển cửa sông gồm : Đê biển, kè bảo vệ bờ biển hệ thống mỏ hàn; - Đà nêu lên phương pháp tính toán ổn định đê kÌ biĨn hiƯn nay, øng dơng phÇn mỊm GEO – SLOPE/W tính toán ổn định mái đê biển; - Đà vận dụng lý thuyết để tính toán kiểm tra tính hợp lý việc lựa chọn giải pháp kết cấu, mặt cắt thiết kế hai công trình đê biển xà Quỳnh Long kè biển xà Sơn H¶i, thc hun Qnh L­u, tØnh NghƯ An Chu Quang Thành - CH17C1 108 Những vấn đề tồn - Do thời gian có hạn nên tác giả chưa thể phân tích, đánh giá sâu giải pháp công trình cụ thể; - Luận văn dừng lại phân tích, tổng hợp chưa thể sâu vào trường hợp đặc biệt khác Kiến nghị - Cần tiếp tục nghiên cứu tính toán cụ thể để đưa kết tổng hợp xác hơn, nêu phạm vi áp dụng xác cho giải pháp Nghiên cứu để đưa tiêu kinh tế kỹ thuật giải pháp, tạo điều kiện cho việc lựa chọn phương án gia cố bảo vệ xác hiệu cao; - Đối với khu vực có bÃi, đề nghị xem xét nghiên cứu sử dụng kết hợp giải pháp phi công trình trồng chắn gió, giảm sóng v.v nhằm giảm thiểu chi phí cho việc đầu tư xây dựng công trình; - Trong điều kiện kinh tế địa phương hạn chế, công trình bảo vệ bờ đà thiết kế chưa đảm bảo chống đỡ bÃo lớn vượt tần suất, cần phải chấp nhận cho phép sóng tràn qua không để xẩy cố gây hư hỏng công trình vấn đề cần đặt thiết kế Chu Quang Thành - CH17C1 109 TàI LIệU THAM KHảO Tiếng Việt Bé N«ng nghiƯp & PTNT (2002), H­íng dÉn thiÕt kế đê biển, Tiêu chuẩn nghành 14TCN 130-2002, Hà Nội Bộ Nông nghiệp PTNT (2010), Tiêu chẩn kỹ thuật áp dụng cho chương trình củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển, Hà Nội Bộ Thuỷ lợi (1977), Hướng dẫn thiết kế tường chắn công trình thủ lỵi H.D.T.L - C- - 76, Vơ kü thuật, Hà Nội Bộ Thuỷ lợi (1979), Quy phạm tải trọng lực tác dụng lên công trình thuỷ lợi (sóng tàu) QPTL-C-1-78, Vụ kỹ thuật, Hà Nội Lương Phương Hậu nnk (2001), Công trình bảo vệ bờ biển hải đảo, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Hồ sơ công trình bảo vệ bờ biển đà xây dựng Nghệ An Phạm Văn Quốc (2006), Công trình bảo vệ bờ biển, Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Nguyễn Quyền, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Chiến, Phạm Văn Quốc (2001), Thiết kế đê công trình bảo vệ bờ, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Xuân Trường (1976), Thiết kế đập đất, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 285:2002 Công trình thuỷ lợi - quy định chủ yếu thiết kế 11 Ngô Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình thủy công tập I, II, Trường Đại học Thủy Lợi, Nhà xuất Xây dùng, Hµ Néi Chu Quang Thµnh - CH17C1 110 TiÕng Anh 12 B Przedwojski, R Blazejewski and K.W Pilarczyk (1995), River training techniques, Fundamentals, Design and Applications, Publisher Aa Balkema 13 Pierre Y Julien (1998), Erosion and sedimentation, Cambridge university press Tiếng Nga 14 L.N Raxxcadôp, V.G Ôrêkhôp, Iu.P.Pravđivetx & nnk (1996) Công trình thuỷ lợi tập I (bản tiếng Nga), Nxb Xây dựng, Matxcơva 15 N.P Rôdanôp, Ia.V Bôtrcarep, V.C Lapsencôp nnk (1985) - Công trình Thủy lợi (bản tiếng Nga), Nxb Nông nghiệp, Matxcơva Chu Quang Thành - CH17C1 ... .48 Ch­¬ng 3: Cơ sở khoa học giải pháp bảo vệ bờ đê biển 3.1 Đặc điểm công trình bảo vệ bờ biển 55 3.2 Một số giải pháp bảo vệ bờ biển thường gặp .55 3.2.1 Đê biển 55 3.2.1.1... trình nghiên cứu bờ biển Miền Trung nói chung cịng nh­ bê biĨn tØnh NghƯ An nãi riªng, song đến nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu Do đề ti: Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển tỉnh NghÖ An? ??... đoạn Chu Quang Thành - CH17C1 10 mục đích đề tài - Nghiên cứu biện pháp tăng cường bảo vệ bờ biển Nghệ An; - Tìm giải pháp hợp lý; - ứng dụng tính toán Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Sử