6. Địa điểm nghiờn cứu
3.3.3. Giải phỏp về cấu trỳc tuyến đờ dự phũng
3.3.3.1. Lựa chọn mặt cắt đờ điển hỡnh.
Chọn mặt cắt mỏi nghiờng
Mỏi dốc phớa biển m = 2,0 ữ 3,0; mỏi dốc phớa đồng m = 2,0 ữ 2,5
Chiều rộng mặt đờ tối thiểu của đờ cấp III B=5m. Những đoạn kết hợp với đường giao thụng ven biển đó rà soỏt, chiều rộng mặt đờ bằng chiều rộng nền đường B = 12 m.
3.3.2.2. Xỏc định cỏc tham số mặt cắt đờ dự phũng
Với đặc điểm trờn đề xuất cao trỡnh đỉnh đờ tuyến 2 chỉ xột đến 2 yếu tố: Mực nước vượt tần suất với độ gia tăng an toàn theo cụng thức:
Zđ = Ztk + a Trong đú:
+ Ztk: Mực nước thiết kế (MNTK) tương ứng tăng 1cấp so với đờ tuyến 1 (tần suất 1%)
+ a: Độ gia tăng an toàn (a = 0,4 m với đờ cấp III)
Kết quả tớnh toỏn cao trỡnh đỉnh đờ tuyến 2 cho cỏc tuyến đờ Nam Định được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 34: Bảng cao độ đỉnh đờ tuyến 2 TT Tuyến đờ MN thiết kế (m) Nước biển dõng Mực nước tổng hợp (m) Độ gia tăng an toàn a(m) Cao độ đỉnh đờ tuyến 2 (làm trũn) 1 Giao Thủy 3,48 0,27 3,75 0,4 4,20 2 Hải Hậu Hải Lý – Hải Chớnh (K4+881 –K13+650) 3,65 0,27 3,92 0,4 4,30 Hải Chớnh – Thịnh Long (K13+650 – 27+300) 3,89 0,27 4,16 0,4 4,60 3 Nghĩa Hưng 4,01 0,27 4,28 0,4 4,70
Do đờ tuyến 2 cú tỏc dụng ngăn nước tràn tỏc động của súng khụng đỏng kể nờn mỏi đờ phớa biển cú thể trồng cỏ đỏ lỏt khan. Trường hợp cần tăng cường ổn định cho mỏi bằng tấm BT đỳc sẵn với chiều dày phự hợp (15 ữ 20)cm.
3.3.2.3. Tớnh toỏn ổn định cho mặt cắt của tuyến đờ dự phũng.
Lựa chọn mặt cắt đờ bất lợi nhất làm MC thiết kế (Mặt cắt tại huyện Nghĩa Hưng), cú cấu trỳc như sau:
+ Hệ số mỏi phớa biển m = 3; mỏi khụng cú cơ + Hệ số mỏi phớa đụng m=2.5;
+ Chiều rộng mặt đờ B=5m; mặt đờ kết hợp đường giao thong cú lớp mặt bằng bờ tong dày 20cm.
+ Cao trỡnh mặt đờ là: +4.70; Cao trỡnh chõn đờ là +0.00 + Mực nước thường xuyờn + nước biển dõng là +4.28.
+ Mỏi phớa biển gia cố bằng bờ tụng lỏt đỏ khan kết hợp trồng cỏ. Tớnh chất cơ lý của đất nền như sau:
Đất đắp đờ C = 2 KPa, φ =200, γ = 3 KN/m3, k=1e-6
(m/s) Đất nền C = 5 KPa, φ =230, γ = 8 KN/m3, k=2e-6
(m/s) Mỏi gia cố C =0 KPa,φ =320
, γ = 10 KN/m3, k=1e-8 (m/s)
* Chạy mụ hỡnh GEO-SLOVE:
+ Vẽ đường viền thấm bằng modul SEEP/W: Nhập cỏc điểm vào Keyin/point:
Khi nhập xong từng điểm phải chọn copy và muốn hiện điểm thỡ phải nhấn apply.
Sau khi nhập xong dựng lệnh Sketch/lines để phỏc họa đờ Dựng lệnh Sketch/text để ghi chỳ.
Vào keyin/hydraulic funtion/hydraulic conductivity đặt tờn cho từng lớp và nhập hệ số thấm:
Vào Draw/regions để tạo cỏc phần tử hữu hạn, vào draw/material để ỏp cỏc loại vật liệu cho cỏc lớp khỏc nhau.
Xỏc định cỏc điều kiện biờn của nỳt: chọn Keyin Boundary conditions từ thực đơn keyin, sau đú vào Draw/Boundary conditions ỏp cỏc điều kiện biờn vào bài toỏn:
Vẽ mặt cắt thấm tại chớnh giữa đờ vào Keyin/flux section:
Kết quả tớnh toỏn thấm cho đờ:
Cỏc thụng số về thấm Kết quả
Garadien thấm lớn nhất trờn mỏi nghiờng 3.1 Lưu lượng thấm đơn vị trong thõn đờ (m3/s.m) 8.807e-7 Tổng lưu lượng thấm quan thõn đờ Q (m3/ngày
đờm), L=31m
2.36
Nhận xột: Garadien thấm cho phộp [J] đối với đất dớnh là [J]=3.7, trong khi đú garadien thấm lớn nhất trờn mỏi nghiờm là J=3.1, vỡ vậy J<[J] đảm bảo điều kiện chống thấm.
+ Tớnh ổn định bằng module SlopeW:
Kết hợp SEEP và SlOPEW để phõn tớch bài toỏn thấm và tớnh ổn định của đờ biển, sử dụng sơ đồ trong module SEEP và thờm một số điều kiện về tớnh chất của đất để phõn tớch tiếp bài toỏn ổn định trong module SLOPEW.
Vào Draw/material để ỏp tớnh chất của cỏc loại vật liệu vào sơ đồ.
Vào Draw/Slip surface/entry and exit để xỏc định phạm vi của cung trượt. Vào Tool/veryfy để kiểm tra xem bài toỏn cú lỗi hay khụng. Nếu khụng cú lỗi thỡ cỏc điều kiện nhập vào là đỳng, tiếp tục vào Tool/solve analyses để phõn tớch bài toỏn.
Kết quả tớnh toỏn ổn định mỏi đờ:
Hệ số ổn định mỏi đờ, Kmin Hệ số ổn định cho phộp [K]
1.595 1.15
Nhận xột: Hệ số ổn định mỏi đờ Kmin > [K] cho nờn mỏi đờ đảm bảo điều kiện ổn định, khụng gõy sạt lở.
3.3.4. Giải phỏp về tuyến đờ cửa sụng. 3.3.4.1. Lựa chọn mặt cắt điển hỡnh. 3.3.4.1. Lựa chọn mặt cắt điển hỡnh.
Để phự hợp với hiện trạng chọn mặt cắt điển hỡnh đờ cửa sụng là đờ mỏi nghiờng tương ứng đờ biển:
- Mỏi dốc phớa biển: m = 4 - Mỏi dốc phớa đồng: m = 2 ữ 3
- Chiều rộng mặt đờ: tối thiểu từ 5,0 m đến 6,0 m
3.3.4.2. Xỏc định cỏc tham số mặt cắt đờ cửa sụng.
Do đờ cửa sụng là đoạn nối tiếp giữa đờ biển và đờ sụng với chiều cao súng giới hạn ≤ 0,5m nờn cao trỡnh đỉnh đờ cửa sụng cũng được tớnh theo cụng thức đờ biển với điều kiện súng thiết kế Hs = 0,5m. Kết quả tớnh toỏn cao trỡnh đỉnh đờ cửa sụng với loại khối cú mố nhỏm chiếm 1/9 diện tớch được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 35: Bảng thống kờ cao độ đỉnh đờ cửa sụng tối thiểu TT Tuyến đờ Mực nước thiết kế cộng nước biển dõng (m) Chiều cao súng thiết kế Hs (m) Chu kỳ phổ súng Tp(s) Hệ số mỏi đờ phớa biển m Lưu lượng tràn cho phộp [q] (l/s/m) Rcp min a (m) Zđmin (làm trũn) 1 Giao Thủy Hải Hậu 3,26 0,5 1176 4,0 30 0,44 0,4 4,10 2 Nghĩa Hưng 3,54 0,5 1116 4,0 30 0,44 0,4 4,40
Để đảm bảo nối tiếp trơn thuận giữa đờ sụng đờ cửa sụng đờ biển bố trớ tuyến đỉnh đờ như sau:
+ Phớa nối tiếp đờ sụng: Bố trớ đoạn chuyển tiếp dài khoảng (20 ữ 30) m nối từ đỉnh đờ sụng đến cao trỡnh đỉnh đờ cửa sụng.
+ Đoạn nối đến đờ biển: Đường đỉnh đờ theo đường dốc dần từ cao trỡnh đỉnh đờ cửa sụng đến cao trỡnh đỉnh đờ biển.
3.4. Cỏc sự cố đờ và giải phỏp khắc phục:
3.4.1. Vấn đề về sự cố đờ điều:
Hệ thống đờ của Nam Định chịu ảnh hưởng của quỏ trỡnh phõn lưu của cỏc con sống khi cú lũ sóy ra, một trong những con sụng lớn đú là Sụng Hồng; Sụng Hồng cú 2 phõn lưu chuyển hướng sang sụng Thỏi Bỡnh là sụng Đuống và sụng Luộc, 2 phõn lưu trực tiếp ra biển là sụng Trà Lý và Ninh Cơ, 1 phõn lưu chảy sang sụng Đỏy và sụng Đào Nam Định. Tỷ lệ phõn lưu trung bỡnh từ 1971, như sau: Sụng Đuống 29,1%, sụng Luộc 8,4%, nghĩa là 37,5% lượng nước lũ sụng Hồng được chuyển sang sụng Thỏi Bỡnh, gấp khoảng 5 lần lượng lũ cỏc sụng thượng lưu hệ thống sụng Thỏi Bỡnh. Sụng Nam Định chuyển 23% sang sụng Đỏy chiếm 50% lũ của hệ thống sụng này Như vậy, từ Sơn Tõy đến cửa Đuống, hệ thống đờ sụng Hồng phải chịu được 100% lũ sụng Hồng, thỡ cửa Đuống đến cửa Luộc cũn 70,9% (đoạn đờ tả Hồng tỉnh Hưng Yờn); từ cửa sụng Luộc đến cửa sụng Đào Nam Định là 62,5%, từ cửa sụng Đào Nam Định về hạ lưu cũn khoảng 39,5%. Chế độ lũ của hệ thống sụng đồng bằng Bắc bộ ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của hệ thống đờ điều. Sự cố đờ điều rất nguy hiểm dấn đến vỡ đờ. Những trận vỡ đờ lịch sử được ghi nhận như những thảm họa nặng nề.
- Trong thế kỷ 19, ghi nhận được 26 năm vỡ đờ sụng Hồng thuộc tỉnh Hưng Yờn , trong đú đờ Văn Giang vỡ 18 năm liền (1871 ữ 1897). Tỉnh Vĩnh Phỳc cú 10 năm vỡ đờ trong khoảng từ 1851 ữ 1899. Từ năm 1905 đến nay trờn lưu vực sụng Hồng và Thỏi Bỡnh đó cú trờn 18 năm xảy ra vỡ đờ. Những năm cú vỡ đờ được ghi nhận ở bảng 1.
Bảng 36: Bảng thống kờ những năm vỡ đờ trờn 100 năm qua
TT Năm vỡ đờ Cao trỡnh mặt đờ tại Hà Nội Mức nước Sụng
Hồng tại Hà nội Cỏc sự cố lớn và địa điểm 1 1893 10.50 13,0 Vỡ đờ, nước tràn ngập toàn bộ đồng bằng 2 1899 11,55 Vỡ đờ nhiều nơi 3 1904 12.98 Vỡ đờ nhiều nơi 4 1905 Vỡ đờ nhiều nơi 5 1910 11,90 Vỡ đờ Vĩnh yờn, Phỳc yờn. 6 1911 11,90 Vỡ đờ 7 1915 12,92 Vừ đờ 8 1917 12.00 11,90 Vỡ đờ 9 1918 11,18(11,6) Vỡ đờ 10 1924 11,12 Vỡ đờ 11 1926 11,92 Vỡ đờ 12 1936 nước thấp Vỡ đờ sụng Đuống 13 1945 11,92 Vỡ đờ ở nhiều nơi 14 1957 14.00 8,5 Vỡ đờ Mai lõm do chủ quan 15 1969 12,22 Vỡ tại sụng phú đăý 16 1971 15.00 14,13 Vỡ đờ Cống Thụn, Nhất trai Sụng Đuống 17 1986 12,36 Vỡ đờ Võn cốc 18 1996 12,45 Vỡ đờ địa phương
Vỡ đờ thường xảy ra do:
- Nước tràn qua mặt đờ xúi lở mỏi đờ gõy vỡ đờ;
- Nước xúi qua cỏc hang rỗng, giữa cống và đất đắp đờ, gõy sập cống, sập đờ dẫn đến vỡ đờ.
- Sạt, trượt mỏi đờ phớa sụng hoặc phớa đồng tạo điều kiện nước tràn qua đờ gõy vỡ đờ;
- Mạch sủi, mạch đựn làm rỗng nền đờ, gõy sập đờ dẫn đến vỡ đờ. Sự cố đờ điều thường thể hiện ở cỏc dạng sau:
a. Nước tràn qua mặt đờ: nguyờn nhõn đờ cú cao trỡnh thấp, đờ bị lỳn làm giảm cao trỡnh đỉnh, những đoạn đờ cú đường giao thụng nụng thụn đi qua, hoặc do lũ cực hạn vượt quỏ mức nước thiết kế. Ngoài ra súng giú cũn cú thể làm dõng cao mực nước; trường hợp nước dõng quỏ cao cú thể tràn qua đờ.
Khi nước tràn qua đỉnh đờ, đổ xuống mỏi đờ phớa đồng thỡ dũng nước mặt cú thể bào mũn, xúi lở mỏi tạo nờn cỏc rónh xúi, mương xúi đe doạ trực tiếp đến an toàn đờ và cuối cựng gõy vỡ đờ. Tốc độ bào xúi mỏi đờ phụ thuộc chủ yếu vào động năng của dũng nước tràn qua đờ và tớnh chất cơ lý của đất ở mỏi đờ. Động năng của dũng nước phụ thuộc vào lưu lượng và tốc độ của dũng nước. Lưu lượng nước tràn qua đờ phụ thuộc chủ yếu vào độ chờnh cao giữa mực nước sụng và cao độ mặt đờ. Sự chờnh cao càng lớn thỡ lưu lượng nước tràn qua đờ càng cao, gõy mất ổn định cho đờ càng lớn.
Một số hỡnh ảnh súng leo và súng tràn qua mặt đờ:
Hỡnh 59:Dũng ven và súng gõy xúi, mỏi đờ và kố phớa biển dưới chõn đờ
Hỡnh 61: Súng leo lớn gõy nước tràn qua mặt đờ dẫn đến xúi mặt đờ và mỏi đờ phớa sau
Hỡnh 62: Súng tràn qua đỉnh đờ khụng cú tường chắn súng
Hỡnh 63: Súng tràn qua đỉnh đờ cú tường chắn súng
b. Thẩm lậu, rũ rỉ, đựn sủi:
+ Sự thẩm lậu ở mỏi đờ phớa đồng: sự cố thẩm lậu do dũng thấm vỡ Đờ là cụng trỡnh được xõy dựng kộo dài từ lõu đời, hầu hết đờ được đắp thủ cụng kờ ba chồng đấu (chỉ trong những năm gần đõy mới được thi cụng cơ giới), đất đắp đờ là cỏc loại đất tại chỗ khụng được chọn lọc. Như vậy trong thõn đờ đất hầu như khụng được đầm nộn, cỏc khe hổng giữa cỏc thỏi đất tự khộp kớn trong quỏ trỡnh chất tải. Tuy nhiờn, trong quỏ trỡnh tồn tại, nhiều khe hổng khụng tự khộp kớn được, cỏc ẩn họa lại khụng ngừng phỏt sinh, nờn con đờ cú thể được coi như vật thể nứt nẻ và khụng đồng nhất.
Loại thẩm lậu này chiếm khoảng 25% tổng chiều dài đờ. Bản thõn cỏc con số đú núi lờn vấn đề gia cường đờ chống thẩm lậu qua thõn đờ, bựng mỏi đờ phớa đồng, sạt trượt thõn đờ là một vấn đề lớn cú tớnh cấp thiết, cần được quan tõm thớch đỏng trong cụng tỏc bảo vệ an toàn đờ và phũng chống lũ bóo.
+ Sự bục đất, mạch đựn, sủi : mất ổn định thấm trong nền đờ thể hiện ở cỏc dạng
bục đất, mạch đựn, mạch sủi. Hiện tượng bục đất xẩy ra khi ỏp lực thuỷ động ở đỏy lớp đất phủ đủ lớn để phỏ vỡ kết cấu đất của lớp đất phủ. Do sự phỏ vỡ kết cấu này trong lớp 1 xuất hiện cỏc cửa sổ tạo điều kiện cho sự đựn đất cỏt từ lớp 2 lờn mặt đất (thường được gọi là mạch đựn)và phun nước (ớt mang theo cỏt) từ lớp 2 lờn mặt đất (thường gọi là mạch sủi).Điều kiện ổn định thấm nền đờ chớnh là điều kiện khụng để phỏt sinh cỏc hiện tượng bục nền, mạch đựn, mạch sủi.
c. Sự cố sạt lở bờ: Trường hợp này thường xảy ra tại bờ lừm sụng cong, cỏc vị trớ này thường đó được xử lý gia cố bằng kố. Sự xúi mũn bờ sụng hoặc đỏy sụng gần bờ làm cho sạt trượt từng mảng lớn. Trong thực tế cú rất nhiều đoạn bờ (kố) gần và sỏt đờ; nếu hiện tượng trờn xảy ra thỡ rất nguy hiểm, nú cú thể làm cho đờ sạt lở nghiờm trọng. Trong lũ việc xử lý sự cố này là vụ cựng khú khăn, do điều kiện thi cụng rất khú, khi đú lũ cú vận tốc dũng chảy cao, chiều sõu của nước rất lớn, điều kiện thời tiết khắc liệt do đú cú thể diễn biến của sự cố phức tạp dẫn đến vỡ đờ.
Súng biển gõy ra cỏc tỏc động mạnh cú thể gõy xúi lở bờ, bói và đỏy biển, cũng như cú thể làm mất ổn định và phỏ vỡ cỏc kết cấu cụng trỡnh bảo về bờ, bói và đỏy biển.
Hỡnh 64: Sơ đồ súng bỡnh thường vỗ vào bờ biển
Hỡnh 9 thể hiện súng lớn khi cú giú bóo tỏc dụng vào bờ và bói biển ; mỏi dốc của bờ và bói biển bị xúi lở và lấp xuống chõn mỏi dốc của bói biển; bờ và bói biển đang ở trạng thỏi mất ổn định.
3.4.2. Giải phỏp khắc phục: 3.4.2.1.. Xử lý nước tràn mặt đờ. 3.4.2.1.. Xử lý nước tràn mặt đờ.
Nước tràn qua mặt đờ ta hoàn toàn cú khả năng biết trước như những đoạn đờ chưa đủ cao trỡnh hoặc được dự bỏo lũ, bóo cho biết nước lũ cú khả năng lờn cao vượt mực nước thiết kế, vỡ vậy phải chủ động đắp con trạch để chống tràn.
- Đắp con trạch bằng đất:
Khi mực nước cũn cỏch mặt đờ khoảng 0,5m mà nước vẫn đang lờn thỡ phải đắp con trạch. Mộp ngoài của chõn con trạch trựng với mộp đờ phớa sụng, khụng nờn đắp lựi về phớa đồng vỡ khi nước lờn, mặt đờ từ chõn con trạch trở ra sẽ bị ngập nước làm cho toàn bộ đờ bị ướt sũng.
Kớch thước của con trạch tuỳ theo tỡnh hỡnh cụ thể , cú thể sử dụng cỏc kớch thước sau: mặt trạch rộng: 0,7 - 1m, mỏi xoải 1/1 đến 3/2 chiều cao cần cao hơn mực nước dự bỏo 0,5 - 1m, trong tỡnh hỡnh khẩn trương cú thể đắp con trạch nhỏ hơn sau đú củng cố tiếp cho cao và to hơn.
- Đắp con trạch bằng bao tải đất:
Khi mực nước lũ cũn cỏch mặt đờ 0,3m hoặc xấp xỉ tràn, cú thể dựng bao tải nilon, bao tải đay, đựng đất để đắp con trạch. Đất cho vào bao khụng nờn lốn quỏ chặt, sau đú dựng dõy khõu kớn miệng. Cỏc bao được xếp sỏt nhau theo từng lớp cỏch mộp đờ phớa sụng 0,5 - 0,6m; miệng bao xếp quay về phớa đồng, xếp 3 - 4 hàng, lớp thứ 2 xếp so le với lớp trước lựi vào một phần để cú độ dốc nhất định, chiều rộng và chiều cao con trạch đắp bằng bao tải đất cũng bằng chiều rộng con trạch bằng đất nờu trờn.
Sau khi đó cú con trạch phải thường xuyờn theo dừi và gia cố thờm những nơi yếu, những đoạn thẩm thấu nhiều, đồng thời phải chỳ ý theo dừi và đề phũng cỏc hư hỏng khỏc như mạch sủi, sạt trượt mỏi đờ phớa đồng…phỏt sinh ở đoạn đờ này.