Nghiên cứu, đánh giá và dự báo hiện tượng xói lở và bồi tụ vùng ven biển cửa đấy ninh bình liên quan với nước biển dâng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN SỬ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO HIỆN TƯỢNG XÓI LỞ VÀ BỒI TỤ VÙNG VEN BIỂN CỬA ĐÁY NINH BÌNH LIÊN QUAN VỚI NƯỚC BIỂN DÂNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN HUY PHƯƠNG HÀ NỘI - 2015 LờI CAM ĐOAN Tên Nguyễn Văn Sử Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khoa học Tác giả Nguyễn Văn Sử Mục lục Lời cam đoan Mơc lơc Danh s¸ch c¸c ký hiƯu Danh mơc c¸c bảng biểu Danh mục hình vẽ đồ thị Mở ĐầU Ch−¬ng 1: tỉng quan tợng xói lở bồi tụ vùng ven biÓn 1.1 Tæng quan vỊ ®íi ven biĨn 1.2 Đặc điểm cấu trúc đới ven biÓn 1.2.1 Đặc điểm đới ven biển 1.2.2 CÊu tróc ®íi ven biĨn 1.3 Cơ sở phơng pháp luận phơng pháp nghiên cứu hoạt động bồi xói bờ biển, cửa sông đới ven biển 1.3.1 Cơ sở phơng pháp luận .9 1.3.2 Các phơng pháp nghiên cứu 10 Chơng 2: đặc điểm địa lý tự nhiên cấu trúc khu vực 19 2.1 đặc điểm địa lý tự nhiên 19 2.1.1 Khái quát địa lý cđa tØnh Ninh B×nh .19 2.1.2 Khái quát địa lý tỉnh Nam Định 27 2.1.2.1 Điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên 27 2.2 đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 30 2.2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vùc 30 2.2.2 Cấu trúc địa chất đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 36 2.2.3 Địa chất thủy văn 46 Chơng : đánh giá trạng dự báo tợng bồi tụ xãi lë cña vïng 49 3.1 Đánh giá trạng 49 3.1.1 Hiện trạng bồi lắng 49 3.1.2 C¶ng sông Đáy kế hoạch nạo vét luồng .71 3.2 Dự báo tợng xãi lë – båi tơ cđa vïng 72 2.1 Xu thÕ biÕn ®éng b i båi ven biĨn Kim S¬n 72 3.2.2 Vận động bùn cát khu vực cửa s«ng .73 3.2.3 Nguyên tắc dự báo 77 3.2.4 Cơ sở tài liƯu dù b¸o 77 3.2.5 Phân tích trình vận chuyển trầm tích bồi tụ, xói lở 77 Chơng 4: Đề xuất giải pháp phòng chống xói lở, bồi tụ bảo vệ l nh thæ 86 4.1 Nguyên tắc chung giải ph¸p xư lý .86 4.1.1 Tỉng quan giải pháp phi công trình 86 4.1.2 Tổng quan giải pháp công trình 87 4.1.3 Hớng giải pháp phi công trình 88 4.2 §Ị xt số giải pháp công trình 90 4.2.1 Chèng x©m thùc b i biÓn 90 4.2.2 Các giải pháp chống xâm thực b i biÓn 90 4.2.3 Phân tích chung giải pháp 91 4.3 NGUY£N TắC Bố TRí CÔNG TRìNH 92 4.3.1 Bè trÝ hƯ thèng má hµn (MH) 92 4.3.2 Bố trí đê giảm sóng dọc bờ (ĐGS) 94 KÕt LuËn 98 KiÕn nghÞ 99 TàI LIệU THAM KHảO 100 DANH S¸CH CáC Ký HIệU Ký hiệu Đơn vị Giải thích a1-2 kG/cm2 HƯ sè nÐn lón C cm2/kG Lùc dÝnh kÕt tiêu chuẩn ĐGS Đê Giảm Sóng ĐBSH Đồng Bằng Sông Hồng MH Mỏ Hàn Hgh m Độ sâu giới hạn K Hằng số sống ĐHTNKT Địa Hệ Tự Nhiên Kỹ Thuật ĐCĐLCT Địa Chất Động Lực Công Trình (Geographical Information System) GIS SPT Hệ thông tin Địa lý Búa Giá Trị Xuyên Tiêu Chuẩn P % w g/cm3 Khối lợng thể tích tự nhiên c g/cm3 Khối lợng thể tích khô g/cm3 Khối lợng riêng S % Độ b o hoà n % Độ lỗ rỗng Hệ số rỗng Ip Thành Phần Hạt % IL Chỉ số dẻo ChØ sè sƯt ϕ ®é R’ kG/cm2 τ s Chu kỳ trung bình H1% m Độ cao V m/s Góc nội ma sát tiêu chuẩn Sức chịu tải quy ớc Vận tốc gió Wl % Giới hạn chảy Chỉ hớng Vận Chuyển Wp % Giới hạn dẻo W % §é Èm tù nhiªn Ws TÊn WB TÊn Wy TÊn Wbđ Tấn Wbc Tấn Lợng bùn cát sông Lợng bùn cát biển đợc đa vào vùng cửa sông Lợng bùn cát vận chuyển khỏi vùng cửa sông Lợng bùn cát xói (+), bồi (-) vùng cửa sông Lợng bïn c¸t xãi (+), båi (-) ë vïng biĨn cưa sông Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Tần suất(%) hớng gió lặng gió(%) trạm Văn Lý (20007N;106018E) 34 Bảng 2.2 Xác suất tốc ®é giã theo c¸c cÊp ®é (tÝnh b»ng % cđa tổng số trờng hợp) trạm Văn Lý (20007N;106018E) 34 Bảng 2.3 Độ cao trung bình h(m) hàng trên, độ cao H1% hàng dới, chu kỳ trung bình (s) sóng tốc độ gió V(m/s) trạm Văn Lý (20007N;106018E) 35 B¶ng 2.4 Bảng tiêu lý đặc trng lớp 38 B¶ng 2.5 Bảng tiêu lý đặc trng lớp 39 B¶ng 2.6 B¶ng tiêu lý đặc trng lớp 40 B¶ng 2.7 B¶ng chØ tiêu lý đặc trng lớp 41 Bảng 2.8 Bảng tiêu lý đặc trng lớp 42 Bảng 3.1 Diện tích, tốc độ bồi - xói vùng cửa sông ven biển Cửa Đáy giai đoạn 1966 - 1975 52 B¶ng 3.2 DiƯn tích, tốc độ bồi - xói vùng cửa sông ven biển Cửa Đáy giai đoạn 1966 - 1975 53 Bảng 3.3 Diện tích, tốc độ bồi - xói vùng cửa sông ven biển Cửa Đáy giai đoạn 1975 - 1989 .58 Bảng 3.4 Diện tích, tốc độ bồi - xói vùng cửa sông ven biển Cửa Đáy giai đoạn 1990 - 2001 .60 B¶ng 3.5 Diện tích, tốc độ bồi - xói vùng cửa sông ven biển Cửa Đáy giai đoạn 2001 - 2011 63 Bảng 3.6 Diện tích đất b i bồi ven biĨn Kim S¬n (ha) .73 Bảng 3.7 Kết tính tổng lợng bùn cát vận chuyển ven bờ cửa sông năm theo mùa hè, mùa đông năm ven biển cửa Đáy (106 m3) 74 Bảng 3.8 Lợng bùn cát trung bình năm đổ biển cửa sông Đáy 75 Bảng 3.9 Lợng bùn cát tham gia vào thành tạo b i bồi cửa sông Đáy .75 Bảng 3.10 Tốc độ phát triển b i bồi xói cửa sông Đáy 1966-2011 75 Bảng 4.1 Chiều dài MH phụ thuộc chất liệu đáy ®íi sãng ®ỉ 93 Danh mơc h×nh vẽ đồ thị Hinh 2.1 Khu vực cửa Đáy Ninh Bình Nam Định 19 Hình 2.2 Biểu đồ khí hậu Ninh Bình (Nguồn: Niên giám thống kê Ninh Bình 2014) 24 Hình 2.3 đồ khu vực nhiên cøu (d÷ liƯu lÊy tõ Google) .31 Hình 2.4 Biểu đồ phân phối lợng ma năm trạm Văn Lý 33 Hình 2.5 H×nh trơ Hè khoan 45 Hình 2.6 Bản đồ địa chất thủy văn cửa Đáy Ninh Bình Nam Định .46 Hình 3.2 ảnh vệ tinh khu vực cửa Đáy năm 1975(ảnh Landsat chup 29/12/1975) 55 Hình 3.3 Bản đồ biến động đờng bờ vùng cửa sông Cửa Đáy (giai đoạn 1966 1975) 56 Hình 3.4 Bản đồ biến động đờng bờ vùng cửa sông Cửa Đáy (giai đoạn 1975 1990) 57 Hình 3.5 ảnh vệ tinh khu vực cửa Đáy năm 1989 59 Hình 3.6 Bản đồ biến động đờng bờ vùng cửa sông Cửa Đáy (giai đoạn 1990 2001) 61 Hình 3.7 ảnh vệ tinh khu vực cửa Đáy (ảnh Landsat chụp ngày 22/08/1990 62 Hình 3.8 ảnh vệ tinh vùng cửa Đáy năm 2001 64 Hình 3.9 ảnh vệ tinh khu vực cửa Đáy 2005 .65 Hình 3.10 ảnh vệ tinh khu vực cửa §¸y 2009 66 Hình 3.11 ảnh vệ tinh khu vực cửa Đáy (ảnh Spot chụp ngày 25/08/2011) 67 Hình 3.12 ảnh vệ tinh (google map) khu vực cửa Đáy 2009 68 Hình 3.13 Bản đồ biến động đờng bờ vùng cửa sông Cửa Đáy (giai đoạn 2001 2011) 69 Hình 3.14 Bản đồ biến động đờng bờ vùng cửa sông Cửa Đáy (giai đoạn 1966 2011) 70 Hình 3.15 Bản đồ địa hình khu vực cửa Đáy 79 Hình 3.16 Biến đổi đáy địa hình khu vực cửa Đáy (thời điểm đầu mùa ma2010) 80 Hình 3.17 Biến đổi đáy địa hình khu vực cửa Đáy (Thời điểm cuối mùa ma 2011) 81 Hình 3.18 Bản đồ địa hình khu vực cửa Đáy (Thời điểm đầu mùa ma 2010) 82 Hình 3.19 Bản đồ địa hình khu vực cửa Đáy (Thời điểm cuối mùa ma 2011) .83 Hình 3.20 Biến đổi đáy địa hình khu vực cửa Đáy (Thời gian năm) 84 Hình 3.21 Bản đồ địa hình khu vực cửa Đáy (sau năm) 85 Hình 4- 1a: Biện pháp trồng giữ b i giảm sóng .90 Hình 4- 1b: Biện pháp nuôi b i nhân tạo làm giảm độ dốc bờ .90 Hình 4- 1c: Biện pháp xây dựng mỏ hàn chống cát di chuyển dọc bờ 91 Hình 4- 1d: Đê chắn sóng phiá có hớng song song với đờng bờ 91 Hình 4- 1e: Công trình tổng hợp nhằm ngăn cát giảm sóng .91 Hình 4.2: Đê bao ngăn ô 96 Hình 4.3: Hệ thống công trình ch÷ T 96 Hình 4.4: Hệ thống công trình phức hợp 96 Mở ĐầU Tính cấp thiết đề tài Các công trình ven biển, cửa sông chịu ảnh hởng trùc tiÕp cđa b o lị, b o lị xảy làm thay đổi địa hình, điều kiện địa chất khu vực, ảnh hởng đến công trình, ảnh hởng đến đời sống dân sinh nên phải nghiên cứu, dự báo chủ động phòng chống thiên tai Để tìm hiểu mức độ xói lở bồi tụ khu vực cửa biển, đề tài: Nghiên cứu, đánh giá dự báo tợng xói lở bồi tụ vùng ven biển cửa Đáy Ninh Bình liên quan với nớc Biển dâng có ý nghĩa thực tế có tính cấp thiết MụC ĐíCH đề tài Nghiên cứu trạng xói lở bồi tụ khu vực cửa Đáy dự báo biến đổi chúng nớc biển dâng đề giải pháp công nghệ phòng chống tợng đối tợng Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tợng xói lở bồi tụ diễn biến đờng bờ có xét tới ảnh hởng nớc biển dâng Khu vực cửa Đáy, theo ranh giới phía biển mực nớc hạ thấp phía lục địa nghiên cứu đến chân đê chắn sóng biển NộI DUNG nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan (tài liệu xói lở bồi tụ) Việt Nam giới - Nghiên cứu trạng xói lở bồi tụ vùng ven biển - Phân tích yếu tố ảnh hởng, xác định nguyên nhân chế xói lở bồi tụ - Dự báo trình xói lở bồi tụ - đề xuất giải pháp khoa học nh phi công trình công trình để bảo vệ l nh thổ Phơng pháp nghiên cứu 87 - Nâng cao khả quan trắc yếu tố khí tợng- thuỷ- hải văn cảnh báo trớc tợng thời tiết bất thờng (gió mùa, giông lốc, b o, ATNĐ, lũ, nớc dâng ) - Qui hoạch sử dụng hợp lý vùng l nh thổ ven biển, cho khu dân c lớn cụm điểm kinh tế quan trọng cho bị ảnh hởng tai biến dòng chảy, sóng gió, nớc dâng gây - Cảnh báo trớc nguy tai biến biện pháp phi công trình quan trọng nhất, nhằm đa phơng án đối phó hợp lý kịp thời di rời tình trạng khẩn cấp Với quy mô quản lý địa phơng, giải pháp phi công trình thích hợp việc đầu t qui hoạch sử dụng hợp lý l nh thổ, cần có nghiên cứu định hớng phát triển không gian vùng ven biển cách khoa học, có tính đến khả xẩy tai biến theo mức độ khác vùng: - Nơi có khả xẩy tai biến cao, - Nơi có khả xẩy tai biến mức trung bình, - N¬i Ýt xÈy tai biÕn (hay n¬i cã độ an toàn cao) Tuỳ loại công trình mức độ quan trọng cần bảo vệ mà chọn vị trí qui hoạch phát triển phù hợp Trong trờng hợp bất khả kháng, thay đổi vị trí công trình, cần thiết phải có biện pháp bảo vệ thích hợp Trong thực tế, việc quy hoạch có hiệu cao có quan quản lý thống nhất, có đủ chức quyền hạn Trong nay, phần lớn việc xây dựng tự thờng không tuân thủ quy định tối thiểu hành lang an toàn cần thiết 4.1.2 Tổng quan giải pháp công trình Các giải pháp công trình có tác động trực tiếp tới tác nhân gây tai biến Giải pháp có tác động hạn chế thiệt hại cho khu vực cụ thể Tuy nhiên, giải pháp công trình thờng tốn kém, gây hậu cho khu vực khác Do thiết phải có tính toán chi tiết trớc lựa chọn phơng ¸n thĨ Th«ng th−êng ng−êi ta sư dơng kÕt hợp nhiều 88 biện pháp khác để khắc phục điểm yếu biện pháp Những biện pháp công trình thờng đợc sử dụng là: - Biện pháp phòng ngừa từ xa, xây dựng hồ chứa đa thợng nguồn để điều tiết dòng chảy dới vùng hạ lu hay cửa sông cửa biển - Biện pháp phân lu dòng chảy, tăng độ thông thoáng hành lang thoát nớc ven biển, tránh tình trạng nớc chảy tập trung khu vực hẹp nằm kề bên khu dân c khu kinh tế trọng điểm - Biện pháp xây dựng công trình chặn dòng chảy ven bờ, phá sóng tiêu sóng, hộ bờ đoạn bờ có nguy xói lở, trợt lở bồi tụ cao ven bờ Các loại công trình thờng sử dụng là: + Kè hộ mái bảo vệ bờ; + Mỏ hàn chặn dòng ven bờ có tác dụng tiêu sóng; + Đê phá sóng giảm sóng vùng bờ; + Tăng cờng khả chống chịu xói lë b»ng sư dơng v¶i lãt kü tht chèng thÊm, chống trôi, chống trợt lở vật liệu vv Nhìn chung biện pháp công trình cần triển khai song song với biện pháp phi công trình rẻ tiền nhằm khai thác tối đa u điểm giải pháp phi công trình hạn chế chi phí lớn giải pháp công trình 4.1.3 Hớng giải pháp phi công trình Để giảm thiểu thiệt hại xẩy tai biến xói lở bồi lấp vùng cửa Đáy, xin đề xuất số giải pháp phi công trình sau đây: - Nâng cấp trạm quan trắc Khí tợng - Hải văn nhằm theo dõi cung cấp nhanh chóng thông tin diễn biến yếu tố KTTV Giải pháp thực tế ngành Khí tợng Thuỷ văn (KTTV) chịu trách nhiệm quản lý thực Việc cung cấp đầy đủ xác thông tin KTTV góp phần quan trọng cho cấp quản lý đa định đạo đắn, ứng cứu kịp thời có có nguy xảy tai biến cao Những thông tin KTTV không phục vụ riêng cho tỉnh Ninh Bình Nam Định mà phục vụ cho an ninh - 89 quốc phòng ngành kinh tế quan trọng khác nh Khu công nghiệp Cảng Biển, giao thông đờng thuỷ, nông - lâm nghiệp, thuỷ sản vv - Qui họach phát triển hợp lý khu dân c: quĩ đất có hạn, dân số tiếp tục tăng lên phải phát triển nhà nhiều tầng khu vực cửa Đáy phù hợp với chủ trơng phát triển kinh tế- x hội tỉnh Giải pháp liên quan chủ yếu đến ngành xây dựng, cần đa vào ứng dụng tiến bé vỊ kü tht xư lý nỊn mãng, s¶n xt loại vật liệu phù hợp với môi trờng nớc mặn vùng ven biển Đô thị hoá xu phát triển chung toàn x hội trình chuyển đổi cấu kinh tế từ nông - lâm nghiệp sang công nghiệp Một phận dân c quan trọng chuyển sang sinh sống đô thị; mà nớc ta có tốc độ đô thị hoá nhanh sau năm chiến tranh kéo dài Mặt khác phải tính đến đòi hỏi nhu cầu tiện nghi sống tơng lai, tồn điều kiện nhà tạm bợ hoàn cảnh chiến tranh kinh tế nghèo nàn trớc để lại Một nhân tố quan trọng số dân c tiếp tục tăng lên quỹ đất giảm dần, vùng ven biển - Trồng loại giữ đất Nhu cầu trồng rừng, bảo vệ rừng giữ cho sống hệ mai sau, không riêng ngời sống Nếu nhìn xa hơn, thấy quốc gia phát triển nớc có đợc tỷ lệ xanh tốt nhất, không muốn lại nhóm nớc nghèo lạc hậu giới văn minh - Tăng cờng triển khai đề án trồng rừng phòng hộ đầu nguồn để giảm tốc độ tập trung nớc lũ - Nghiên cứu hoàn thiện hệ thống giao thông thuỷ lợi vùng ven biển, đảm bảo giao thông cho phát triển kinh tế thông thoáng hành lang thoát lũ ven biển 90 4.2 Đề xuất số giải pháp công trình 4.2.1 Chống xâm thùc b i biĨn Trong vïng cã chÕ ®é thđy - hải văn phức tạp, công trình bảo vệ bờ khó đạt hiệu gia cố trực tiếp mái bờ B i biển bị cân tải cát, ngày bị xâm thực, hạ thấp cao trình mặt b i làm cho công trình gia cố bờ bị sập, đẩy đờng bờ lùi dần vào lục địa, gây tợng biển lấn bờ Trong trờng hợp này, có cần dùng giải pháp chống xâm thực b i biển, kết hợp gia cố bờ công trình chống xâm thực b i Chống xâm thực b i biển thông thờng đợc thực thông qua hai chức chủ yếu biện pháp ngăn cát di chuyển giảm tác động sóng 4.2.2 Các giải pháp chống xâm thực b i biển a Giải pháp 1: Tạo rừng ngập mặn chống sóng, giữ cát (hình 4- 1a); b Giải pháp 2: Nuôi b i nhân tạo Chở bùn cát từ nơi khác đến bồi đắp vào vùng b i bị xâm thực (hình 4- 1b); c Giải pháp 3: Hệ thống mỏ hàn ngăn cát di chuyển dọc bờ (hình 4- 1c); d Giải pháp 4: Đê chắn sóng bờ song song với bờ (hình 4- 1d); e Giải pháp 5: Công trình tổng hợp ngăn cát, giảm sóng (hình 4- 1e); Hình 4- 1a: Biện pháp trồng giữ b i giảm sóng Hình 4- 1b: Biện pháp nuôi b i nhân tạo làm giảm độ dốc bờ 91 Hình 4- 1c: Biện pháp xây dựng mỏ hàn chống cát di chuyển dọc bờ Hình 4- 1d: Đê chắn sóng phiá có hớng song song với đờng bờ Hình 4- 1e: Công trình tổng hợp nhằm ngăn cát giảm sóng 4.2.3 Phân tích chung giải pháp 4.2.3.1 Giải pháp trồng rừng ngập mặn Chủ yếu sử dụng rừng chịu mặn, có tán cành rộng để cản sóng, tiêu hao lợng sóng, làm giảm chiều cao sóng; đồng thời cản dòng, làm giảm vận tốc dòng chảy, tạo bồi lắng; sử dụng rễ để cố kết mặt b i, dẫn đến tăng hiệu bảo vệ bờ chống sạt lở Giải pháp có đặc điểm sau: Không thể tính toán đợc định lợng lý thuyết phơng pháp chặt chẽ, thờng dựa vào kinh nghiệm thực tế; Cần có quản lý thờng xuyên, chi tiết, tỉ mỉ; Có thể cải tạo đợc môi trờng có lợi cho cân sinh thái; 92 Có giá trị kinh tế, tạo chức tổng hợp; Đầu t không lớn, nhng hiệu nhanh 4.2.3.2 Giải pháp nuôi b i nhân tạo Thông thờng đợc sử dụng vùng có nguồn cát rẻ tiền nằm không xa vùng xói lở, kết hợp với vùng lân cận có nhu cầu nạo vét Khi sử dụng giải pháp nuôi b i nhân tạo cần nghiên cứu phơng chuyển động dòng cát dọc bờ, lợng bùn cát cần bổ sung đặc tính nó, cao trình, chiều rộng độ dốc ổn định mặt b i Lợng bùn cát nuôi b i đợc ớc tính từ lợng tải cát dọc bờ, cấp phối bùn cát chở đến độ dốc b i biển để ớc tính 4.2.3.3 Công trình ngăn cát, giảm sóng Đối tợng đợc quan tâm báo cáo giải pháp ngăn cát, giảm sóng công trình có kết cấu ổn định, đợc bố trí theo sơ đồ khác nhau, tuỳ theo điều kiện cụ thể môi trờng động lực Các sơ đồ đợc bố trí sở chức công trình, tơng tác chúng với yếu tố sóng, dòng chảy hiệu mong muốn đạt đợc 4.3 NGUYÊN TắC Bố TRí CÔNG TRìNH 4.3.1 Bố trí hệ thống mỏ hàn (MH) 4.3.1.1 Phơng tuyến công trình a Phơng tuyến MH Là phơng vừa có tác dụng ngăn chặn bùn cát ven bờ vừa có tác dụng che chắn sóng cho bờ b Bố trí MH vuông góc với đờng bờ, lý sau: Trừ số vùng bờ biển đặc biệt có hớng sóng không đổi, bờ biển thông thờng có nhiều hớng sóng với tần suất khác theo mùa, việc dựa vào hớng sóng để định phơng MH khó khăn Để đạt tới độ sâu định vùng sóng vỡ, hớng MH vuông góc với bờ ổn định kinh tế Khi MH đặt xiên góc với bờ, áp lực sóng tác dụng vào công trình mạnh, lợi kết cấu đê 93 4.3.1.2 Chiều dài MH a) Chiều dài phần nớc MH lấy khoảng (40 ữ60)% khoảng cách từ bờ đến điểm sóng vỡ hợp lý b) Thông thờng dự tính hiệu MH khó xác, nên dùng phơng pháp thử dần; bắt đầu sử dụng MH có chiều dài ngắn, sau tuỳ thuộc vào hiệu để kéo chiều dài đê dần phía biển Xác định chiều dài MH tham khảo trị số bảng 4.1 (theo quy phạm Nhật Bản) Bảng 4.1 Chiều dài MH phụ thuộc chất liệu đáy đới sóng đổ Địa chất đáy biển Hs1/3 < 3,0m Hs 1/3 > 3,0m C¸t nhá A = 0,5 D0 A = 0,4 D0 Cát thô A = 0,4 D0 A = 0,3 D0 Trong ®ã : A - Chiều dài phần nớc đê MH; D0 - Khoảng cách từ bờ đến điểm sóng vỡ theo tính toán với số liệu cực đại; c) Với đáy biển có bùn cát đáy thô, bùn cát trôi mạnh, phân bố bùn cát trôi có xu hớng tập trung vào bờ, nên chiều dài MH làm ngắn d) Gốc MH cần đặt sâu vào vị trí chiều cao sóng leo đạt tới, chí kéo dài thêm vào (5ữ10m) e) Khi có công trình bảo vệ trực tiếp bờ biển gốc MH phải đợc liên kết có hiệu với công trình Đồng thời dự kiến xâm thực mà đờng bờ lùi vào, để kéo dài thêm gốc MH 4.3.1.3 Khoảng cách MH a) Khoảng cách MH thờng lấy từ ữ lần chiều dài ngập n−íc cđa MH (tÝnh tõ mùc n−íc thÊp thiÕt kÕ) b) Khi sử dụng phơng án kéo dài dần chiều dài MH khoảng cách ban đầu lấy trị số trung bình 94 4.3.1.4 Cao trình chiều rộng đỉnh MH a) Đỉnh MH chỗ nối tiếp với đê đặt cao trình mực nớc triều Htp Đỉnh mỏ hàn song song với mặt b i có cao trình nằm ngang b) Chiều rộng đỉnh MH nói chung lấy độ sâu nớc đầu đê triều cao 4.3.2 Bố trí đê giảm sóng dọc bờ (ĐGS) 4.3.2.1 Nguyên tắc làm việc ĐGS ĐGS dạng kết cấu đợc thiết kế để tạo bảo vệ khu vực hay đờng bờ biển đoạn khuất sau công trình dới tác động sóng ĐGS thông thờng đợc bố trí song song với bờ Chúng có chức bảo vệ cho cảng, bảo vệ cho đờng bờ bị xói, tạo nh bẫy cát có nhiều chức kết hợp tuỳ theo mục đích sử dụng Trong vùng có tác dụng sóng chủ yếu, đặc biệt hớng sóng vuông góc với bờ hiệu bảo vệ đê mỏ hàn hạn chế, lúc bố trí đê dọc cách bờ khoảng cách ®Þnh thĨ song song víi bê sÏ cã hiƯu tốt Kết cấu ĐGS phản xạ phân tán lợng sóng tới trực tiếp kết cấu truyền lợng sóng tợng nhiễu xạ vào vùng khuất sóng sau đê Sự giảm lợng sóng vùng khuất sóng sau đê làm giảm lợng vận chuyển bùn cát tác dụng sóng Nh cát đợc vận chuyển từ vùng gần bờ dòng chảy dọc bờ theo hớng trội tuần hoàn kéo bồi tích vị trí sau đê Sự bồi tụ tạo tiền đề phát triển doi cát nhọn từ đờng bờ Nếu chiều dài kết cấu đủ lớn quan hệ với khoảng cách từ bờ đến nơi bố trí ĐGS, doi cát nhọn nối tiÕp tíi kÕt cÊu t¹o mét d¹ng doi liỊn (kiểu địa hình Tombolo) Nh có khả bảo vệ vùng b i sau không làm giảm lợng sóng tới mà tạo b i biển đợc bảo vệ với tác động nh kết cấu giảm chấn điều kiện sóng b o 95 4.3.2.2 Bố trí đê ĐGS ĐGS tuyến đê dài liên tục, phủ hết chiều dài bờ bị sạt lở, nhng thông thờng bố trí tuyến đê đứt khúc đoạn để trừ cửa nhằm trao đổi bùn cát đê a Vị trí đặt đê Vị trí xây dựng ĐGS phụ thuộc vào mục đích việc khai thác, sử dụng vùng b i cần đợc bảo vệ Về hiệu kỹ thuật phải xét đến vấn đề sau : + Xây dựng ĐGS gần bờ, phía trớc đê bị xói mạnh đê bị lún + Khi đặt ĐGS xa bờ, sóng vỡ đợt đầu xảy vị trí đê, sau đê, sóng phục hồi làm giảm hiệu công trình + Khoảng cách bờ ĐGS lấy khoảng 1,0 ữ 1,5 chiều dài sóng nớc sâu có hiệu bảo vệ tốt b Chiều dài ĐGS đứt khúc khoảng cách hai đoạn đê đứt khúc: Chiều dài đoạn đê = 1,5 ữ3,0 lần khoảng cách đê đờng bờ; Khoảng cách hai đoạn đê đứt khúc = 1/3 ữ 1/5 chiều dài đoạn đê, hai lần chiều dài bớc sóng c Cao trình đỉnh đê Đối với đê nhô (ngầm) lấy cao trình đỉnh đê dọc Htp cộng thêm (hoặc trừ đi) nửa chiều cao sóng vị trí đê, có xét thêm dự trữ lún d Chiều rộng đỉnh ĐGS Xác định tính toán ổn định công trình, thông thờng lấy lớn độ sâu nớc dới Htp vị trí đê 4.3.2.3 Bố trí hệ thống công trình phức hợp Điều kiện chung Trong điều kiện thuỷ - hải văn phức tạp, sử dụng hệ thống MH không chắn đợc sóng vào vuông góc với bờ, bùn cát bị lôi từ bờ ngoài; sử dụng ĐGS, không ngăn đợc bùn cát dọc bờ, không đạt đợc hiệu bảo vệ bờ, chí làm cho tình trạng sạt lở bờ xấu thêm Trong trờng hợp 96 này, thiết phải kết hợp công trình ngang bờ công trình dọc bờ để phối hợp hiệu chắn cát dọc bờ giảm sóng, chắn cát ngang bờ Tuỳ theo yêu cầu cụ thể bố trí công trình theo sơ đồ sau : a Sơ đồ 1: Nh hình 4.2 thể kế hợp hệ thống MH ĐGS, tạo thành tổ hợp đê bao ngăn ô Hình 4.2: Đê bao ngăn ô b Sơ đồ 2: Nh hình 4.3 thể hiện, ĐGS không bố trí liên tục mà bố trí đứt khúc, tạo với hệ thống MH hệ thống công trình chữ T Hình 4.3: Hệ thống công trình chữ T c Sơ đồ 3: Nh hình 4.4 thể hệ thống công trình phức hợp phơng ngang, phơng dọc cao thấp khác nhau, tạo hiệu tổng hợp cho điều kiện khác Hình 4.4: Hệ thống công trình phức hợp 97 Nhận xét: Nh tùy theo vị trí với khu, có giải pháp khác để khắc phục tình trạng xói lở ảnh hởng đến diễn biến đờng bờ Các giải pháp đợc áp dụng số cửa sông thực hiệu kinh tế đảm bảo kỹ thuật Khu vực cửa Đáy xảy trình bồi lắng chiếm u trình xói lở, mà vấn đề phòng chống cát bồi cửa Sông vấn đề vô phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, địa hình địa mạo, địa chất động lực, thủy hải văn Hiện tợng bồi lắng xói lở hai tợng tất yếu dòng chảy Vì vậy,có thể nói dòng sông hay biển không bồi lắng bồi xói, dòng sông ổn định, ổn định tơng đối biến hình xói bồi tuyệt đối Có điều hậu bồi lắng xói lở tác động đến môi trờng tự nhiên môi trờng x hội nh nơi lúc khác Có thể nói bồi lắng lòng dẫn làm: - Gia tăng diện tích đất sản xuất; - Cản trở giao thông thủy; - Giảm lực, hiệu công trình thủy lợi; - Gây ô nhiễm môi trờng, góp phần gây nên dịch bệnh, gây nên thảm họa lớn nh bồi lắng xảy cửa sông, làm giảm khả tiêu thoát nớc cho khu vực Giải pháp đa chống bồi tụ nh xây kè mỏ hàn đê chắn sóng, chắn cát, kết hợp với giải pháp nạo vét (giải pháp dễ thực cửa sông bị bồi lấp nạo vét, nhiên giải pháp bị động phải làm thờng xuyên vào mùa kiệt năm.) 98 Kết Luận Từ kết nghiên cứu rút số kết luận sau: Cửa Đáy nơi hoạt động bồi tụ xảy mạnh Từ đầu kỷ tới nay, tốc độ bồi đạt xấp xỉ 100 m/năm Biên độ bồi tối đa Cửa Đáy giai đoạn 1930 - 1965 5,06 km, tơng ứng với tốc độ mạnh 144,6 m/năm Biên độ bồi tối đa giai đoạn 1965 - 1990 2,34 km, tơng ứng với tốc độ mạnh 93,6 m/năm Biên độ bồi tối đa giai đoạn 1991 - 1995 850 m, tơng ứng với tốc độ mạnh 210 m/năm (bảng 3.18) Hiện tốc độ bồi cao đạt 100 m/năm, nơi mạnh tới 200 m/năm Bồi tụ diễn qui mô đờng bờ tốc độ lớn, với chiều dài bồi từ 30 đến 47 km Bồi tụ mạnh diễn theo hớng Đông Nam từ hai bên cửa sông thuộc khu vực Nghĩa Điền Bình Minh Hiện trạng bồi tụ khu vực cửa Đáy đợc đánh giá đồ 1:250.000 thành lập năm 1930, đồ UTM năm 1965, ảnh vệ tinh qua thời kỳ tài liệu thu thập đợc từ khảo sát thực địa Chỉ vòng 54 năm qua (1938-1992), b i ngËp triỊu cao (b i båi cao) båi tơ mở rộng trung bình 47 ha/năm cửa Đáy Tốc độ bồi theo mặt cắt Kim Sơn (Nam Cửa Đáy) đạt 120 m/năm, lớn châu thổ sông Hồng Vùng châu thổ ngầm, đờng đẳng sâu 5m khu vực cửa Đáy lấn phía biển 30 m/năm đoạn bờ Văn Lý 2,5 - 3,5 m/năm Đặc điểm khu vực cửa Đáy địa hình trũng thấp, địa hình tơng đối phẳng, nghiêng phía biển, độ dốc nhỏ Cửa Đáy nơi giao lu Sông Đáy vời Biển, trình bồi xói diễn phức tạp, chịu tác động dòng tổng hợp (chế độ thủy động lực sông, biển) Về thành phần cấu trúc bồi lắng toàn trầm tích bở rời, mềm dính, có nguồn gốc hỗn hợp sông biển Hoạt động sông nguồn cung cấp vật liệu cho trình bồi tụ có nguồn vật liệu sông ven bờ từ phía Bắc mang theo dòng nớc ven Biển Theo thống kê số liệu chế độ thủy động lực sông phụ thuộc theo mùa Vào mùa ma từ tháng IV đến tháng XI, lợng ma chiếm 83% 99 năm, hàm lợng vật chất đợc dòng nớc vận chuyển từ lục địa cửa Sông, cửa Biển chiếm u Hoạt động sóng gió với hiệu ứng kèm theo nguyên nhân gây hạn chế trình bồi tụ vùng cửa sông Tuy chế độ sóng gió diễn biến cờng độ theo mùa gây nên trình bồi lắng xảy theo đó, hớng sóng góp phần quan trọng việc ổn định đờng bờ (hớng Đông, Đông Bắc) Chế độ sóng phân hóa theo mùa đ làm cho đặc điểm bồi lắng bờ biển cửa Đáy mang tính chất mùa vụ điển hình Dự báo xói lở bồi tụ sử dụng phơng pháp phân tích ảnh viễn thám, có tham khảo kết dự báo mô hình kết hợp với phân tích xu phát triển theo quan trắc qua thời kỳ để đánh giá cụ thể khu vùc tiÕp tơc båi tơ vµ xãi lë Giải pháp phòng chống bồi lắng xói lở cửa sông Cửa Đáy nơi có tốc độ bồi lắng chiếm u so với tốc độ xói lở, khu vực lại có nhiều cảng nơi giao thông đờng thủy tơng đối phát triển Giải pháp tối u thi công đê kè, mỏ hàn chắn cát, ngăn cát giảm sóng tác dụng vào bờ ( bờ phần huyện Nghĩa Hng), kết hợp với việc nạo vét luồng lạch Qua qu ng thời gian học làm luận văn, đ đợc nâng cao trình độ chuyên môn nh nghiên cứu khoa học, lần xin chân thành cám ơn hớng dẫn PGS.TS Nguyễn Huy Phơng, xin cảm ơn đơn vị quan, đồng nghiệp đ tạo điều kiện nh động viên khích lệ, để hoàn thành luận văn Kiến nghị Cần tiếp tục nghiên cứu phơng pháp quan trắc dài hạn để có đợc kết xác nh kiểm chứng dự báo đa ra, làm sở định hớng cho phát triển kinh tế x hội, nh đề giải xuất phòng chống bồi tụ xói lở tơng lai 100 TàI LIệU THAM KHảO Nguyễn Biểu, Vũ Trờng Sơn, Dơng Văn Hải nnk (2001), Địa chất khoáng sản biển nông ven bờ (0-30 m nớc) Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 Lu trữ ĐC, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trờng (2011), Kịch biến đổi khí hậu nớc biển dâng cho Việt Nam Đỗ Minh Đức (2004), Nghiên cứu hình thành biến đổi trình bồi tụxói lở đới ven biển Thái Bình-Nam Định, Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Địa chất công trình Lơng Phơng Hậu, Trịnh Việt An, Lơng Phơng Hợp (2002), Diễn biến cửa sông vùng đồng Bắc Bộ, Nhà xuất Xây dựng Đặng Ngọc Thành, Phạm Văn Ninh, Mai Thanh Tân(2005), Chuyên khảo Biển Đông, NXB Đại học Quốc Gia Hµ Néi Ngun ThÕ T−ëng (2000), Sỉ tay tra cứu đặc trng khí tợng thủy văn vùng thềm lục địa Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Minh Huấn, Ngô Chí Tuấn, Đặng Đình Khá (2010), Biến động trầm tích diễn biến hình thái khu vực cửa sông ven bờ Cửa Tùng, Quảng Trị, Tạp chí khoa học ĐHQGHN, khoa học tự nhiên c«ng nghƯ, tËp 26, sè 3S, 427 Nguyen Xuan Hien, Duong Ngoc Tien, Le Quoc Huy, Nguyen Tho Sao (2012), “Long-term sediment distribution calculation taking into account sea level rise and theb development o Day estuary”, T¹p chÝ khoa học ĐHQGHN, khoa học tự nhiên công nghệ, tập 28, số 3S, tr.57 62 Nguyễn Xuân Hiển, Dơng Ngọc Tiến (2012) Nguyễn Thọ Sáo Tính toán phân tÝch xu thÕ båi tơ, xãi lë khu vùc Cưa Đáy, Hội thảo khoa học Quốc Gia KT, TV, MT & BĐKH, lần thứ XV,Viện KH KTTV&MT, Tập 2, tr.241-246 101 10 Phạm Quang Sơn (2004), Diễn biến lòng dẫn hạ lu sông Hồng 15 năm vận hành khai thác nhà máy thủy điện Hoà Bình TC Các Khoa học Trái đất, 26/4: 520-531 Hà Nội 11 Bản đồ địa chất tỉnh Nam Định Ninh Bình Thanh Hóa cục đồ xuất 12 Nguyễn Thái Sơn (2012), Nghiên cứu tợng xói lở bồi tụ vùng ven biển bắc đánh giá tác động biến đổi khí hậu nớc biển dâng đến đến hoạt động xói lë vµ båi tơ ... dự báo chủ động phòng chống thiên tai Để tìm hiĨu møc ®é xãi lë båi tơ cđa khu vùc cửa biển, đề tài: Nghiên cứu, đánh giá dự báo tợng xói lở bồi tụ vùng ven biển cửa Đáy Ninh Bình liên quan với. .. tổng quan tợng xói lở bồi tụ vùng ven biển 1.1 Tổng quan đới ven biển Xác định đới ven biển Tổng quan, đới ven biển khu vực tiếp giáp đất liền biển, nơi diễn tơng tác lục địa đại dơng, vùng đất... sóng biển NộI DUNG nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan (tài liệu xói lở bồi tụ) Việt Nam giới - Nghiên cứu trạng xói lở bồi tụ vùng ven biển - Phân tích yếu tố ảnh hởng, xác định nguyên nhân chế xói