5.1 Khái quát
Tại các vị trí mà ở đó cảng và luồng tầu dự đoán sẽ bị bồi cạn, dạng và mức độ bồi cạn cần đợc nắm vững qua việc khảo sát chi tiết các hiện tợng gây ra bồi cạn. Các biện pháp thích hợp sẽ đợc thực hiện sau khi xem xét các tác động khác nhau mà công trình chống bồi cạn sẽ gây ra và giá thành xây dựng và khai thác công trình này.
[Chú giải]
Bồi cạn là hiện tợng làm nông cạn khu nớc và luồng, khi bùn cát ven biển, cát gió đùn đến và bùn cát sông đổ ra làm tràn vào trong cảng nh luồng tầu và khu neo tầu và sau đó gây ra cản trở đến các chức năng của cảng do chiều sâu nớc giảm vì bùn cát bồi lắng. Cũng có trơng hợp chiêù sâu luồng tầu cục bộ nông hơn chiều sâu yêu cầu trong khi khối lợng thực của đất không tăng mà cũng không giảm mà do sự tạo thành sóng cát 1) hoặc do sự sụt lở bờ mái dốc luồng nạo vét. Sa bồi là sự bồi cạn gây ra bởi sự lắng đọng bùn hoặc cát nhỏ khác.
Sự bồi cạn xẩy ra do các nguyên nhân sau:
(a) Sự lan tràn và lắng đọng của bùn cát ven biển(gây ra bởi sóng và/hoặc dòng chảy) (b) Sự bồi lắng của bùn cát sông đổ ra.
(c) Sự bồi lắng của cát gió đùn.
(d) Sự di chuyển của bùn cát trong vùng nghiên cứu hoặc sự thay đổi vị trí bồi lắng của bùn cát.
(e) Sự di chuyển của bùn cát gây ra do sự khuấy động của sóng trong cảng, bởi sự sụt lở bờ mái dốc của luồng tầu, bởi sự tạo thành sóng cát v.v...
- VII.50 -
5.2 Kè nhô
5.2.1 Sơ đồ bố trí kè nhô (Điều 56 Thông báo)
(1) Kè nhô cần đợc bố trí một cách thích hợp có xem xét đến các đặc trng của sự vận chuyển bùn cát, để thực hiện chức năng đề ra là điều chỉnh sự vận chuyển dọc bờ biÓn.
(2) Về nguyên tắc, kè nhô ở phía thợng lu đợc đặt vuông góc với tuyến bờ biển ở trong vùng sóng vỗ. Trong vùng xa bờ, kè nhô phải đợc đặt sao cho sự vận chuyển bùn cát
đợc chuyển dòng về phía thợng lu cửa cảng.
(3) Trong trờng hợp kè nhô đợc đặt ở phía hạ lu cảng để ngăn ngừa bùn cát từ bờ biển hạ lu không trôi vào bên trong, kè nhô cần đặt vuông góc với bờ biển và cần có một chiều dài thích hợp có xét đến hớng và sự biến dạng của sóng tới. Khi một kè nhô đ- ợc thiết kế có chức năng nh một đê chắn sóng, nó cần đợc đặt tại một vị trí thích hợp có xét đến chức năng yêu cầu nh đê chắn sóng .
(4) Nếu một kè nhô yêu cầu đặt ở các vị trí nh vùng lân cận một luồng tầu ở trong cảng, nó cần đợc xây dựng tại một vị trí thích hợp có xét đến các điều kiện thiên nhiên.
[Chú giải ]
Đê chắn sóng của một cảng đặt tại bờ cát có 2 chức năng kè nhô và đê chắn sóng và cả hai chức năng này không đợc tách rời nhau. Trong chơng này cần tuân theo quy trình chung và tham khảo kết cấu nh
đê chắn sóng, trừ trờng hợp chức năng kè nhô của nó là nổi bật.
[Chỉ dẫn kỉ thuật]
(1) Sơ đồ bố trí đê chắn sóng thợng lu.
Đê chắn sóng thợng lu cần đợc kéo dài vợt ra ngoài vùng sóng vỗ theo hớng vuông góc với tuyến bờ biển, để tạo ra bồi lắng bùn cát ven biển tại phía thợng lu đê chắn sóng (tham khảo Hình T- 5.2.1). Khi phần kéo dài này ngắn hoặc xiên về phía hạ lu với tuyến bờ biển, hiệu quả hứng bùn cát tại phía thợng lu bị giảm đi và bùn cất có thể dễ dàng di chuyển dọc đê chắn sóng về phía cửa cảng. Khi đoạn này đợc kéo dài với một góc xiên về phía hạ lu với tuyến bờ biển, nó có thể dễ dàng trở thành nguyên nhân của xói cục bộ tại phía thợng lu. Trong khu vực sâu hơn tuyến sóng vỡ, đê chắn sóng cần làm xiên để đồng thời chắn sóng và phân tán bùn cát ven biển về phía thợng lu của cửa cảng với sự hỗ trợ của sóng phản xạ hoặc sóng Mach (Tham khảo Hình T-5.2.1).
(2) Vị trí của đê chắn sóng hạ lu và thời gian thi công.
Khi đê chắn sóng thợng lu đợc kéo dài và vợt qua tuyến kéo dài của đê chắn hạ lu, bồi lắng bắt đầu tại phía hạ lu. Sau đó bãi cát ngầm từ bờ hớng ra cửa cảng đợc tạo thành và nó sẽ gây xói bờ biển tại bờ hạ lu cách đó xa. 3). Mặt khác, nếu đê chắn sóng hạ lu đợc kéo dài trong khi thi công đê chắn sóng thợng lu và đoạn xiên của đê chắn sóng thợng lu lại không đợc kéo dài đủ thì sẽ gây ra xói cục bộ đáng kể tại phía cảng của đê chắn sóng hạ lu nh chỉ trong hình T- 5.2.2 (a). Ngợc lại, nếu kéo dài đê chắn sóng hạ lu chậm thì sẽ gây ra bồi lắng ở trong cảng và xói tại bờ hạ lu nh chỉ trong Hình T-5.2.2 (b).
Vì vậy cần phải chú ý rất cẩn thận đến tốc độ kéo dài của cả hai đê chắn sóng thợng lu và hạ lu, và cần phải chý ý duy trì sự cân bằng thích hợp của việc kéo dài.
(3) Chiều dài của đê chắn sóng và chiều sâu nớc tại đầu đê.
Vì việc vận chuyển bùn cát bờ biển xẩy ra chủ yếu ở vùng sóng vỗ bờ, đê chắn sóng cần làm kéo dài ra xa bờ ở ngoài vùng sóng vỗ bờ. Tại các cảng nhỏ mà ở đó chiều sâu nớc tại cuối đê chắn sóng vẫn ở trong ở vùng sóng vỗ khi có bão, khó ngăn ngừa hoàn toàn đợc bùn cát ven biển không
đi vào cảng. Tại các cảng chính ở Nhật Bản, thông thờng chiều sâu nớc tại cuối đê chắn sóng thợng lu hầu nh tơng đơng với chiều sâu lớn nhất của luồng tầu, đôi khi vợt quá 20cm.
5.2.2 Chi tiết của kè nhô ( Điều 50 Thông báo)
Một kè nhô cần có chiều cao đỉnh thích hợp để đảm bảo chức năng yêu cầu điều chỉnh bùn cát có xét đến việc vận chuyển bùn cát lơ lửng vào trong cảng do sóng tràn đỉnh và phải duy trì sự ổn định của kết cấu khi xem xét ảnh hởng của các ngoại lực và tải trọng tác động lên kè nhô.
[Chỉ dẫn kỉ thuật]
(1) Dạng kết cấu của kè nhô.
Vì chức năng yêu cầu của kè nhô là ngăn chặn sự vận chuyển của bùn cát một cách chắc chắn, nên về nguyên tắc kè nhô phải có kết cấu không thấm nớc. ở đâu dùng đá hộc hoặc khối bê tông
để xây kè nhô gần tuyến ven bờ thì lõi đợc đổ bằng đá hộc hoặc đá nhỏ cỡ từ 100 đến 200kg; cũng có trờng hợp phía cảng của kè nhô đợc lát bằng vật liệu không thấm nớc nh át phan matít cát.
Trong các trờng hợp sau nên làm theo kết cấu dạng hấp thụ sóng:
(a) Khi có lo lắng nhiều về xói do dòng chẩy.
(b) Khi có lo lắng về bồi cạn do sóng phản xạ gây ra hoặc gây ra tắc nghẽn cho tầu đi lại.
(2) Chiều cao đỉnh kè nhô.
Mặc dầu không nên cho phép sóng tràn đỉnh đối với kè nhô để ngăn ngừa bùn cát lơ lửng chẩy vào nhng cũng có trờng hợp cho phép tràn đỉnh do sự hạn chế của kết cấu hoặc vì lý do giá thành công trình. Chiều cao đỉnh cần đợc xác định bằng cách lu ý đến những đIúm sau:
(a) Đoạn gần tuyên ven bờ.
Không cho phép sóng nhào lên tràn đỉnh kè nhô. Vì cát tải do sóng nhào lên có thể tràn qua đỉnh kè nhô nếu đỉnh kè thấp nên phần nối với bờ cần có đỉnh đủ cao. Nên nâng cao đỉnh và kéo dài kè nhô về phía bờ biển bằng cách nghiên cứu tình hình sau khi thi công.
(b) Đoạn nằm giữa tuyến ven bờ và tuyến sóng vỡ.
Chiều cao đỉnh chuẩn lấy bằng 0,6H1/3 trên mức trung bình của mực nơc cao nhất tháng (HWL), trong đó H1/3 là chiều cao sóng có ý nghĩa ở gần đầu kè nhô.
(c) Đoạn nằm ngoài tuyến sóng vỡ.
Chiều cao đỉnh chuẩn là chiều cao có đợc bằng cách cộng thêm một dự phòng nào đó vào mức trung bình của mức nớc cao nhất tháng. ở ngoài vùng nớc sâu hơn vùng sóng vỡ, bùn cát lơ
lửng tập trung gần đáy biển và nớc tràn đỉnh hầu nh không chứa bùn cát và vì vậy có thể cho phép tràn đỉnh.
- VII.52 -
Hình T-52.1 Sơ đồ đê chắn sóng (kè nhô)
5.3 Nhóm kè chắn [ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
Chiều dài, khoảng cách và kết cấu của nhóm kè chắn đợc xây dựng ở thợng lu cảng để ngăn ngừa bồi cạn cần phải đợc xác định theo “Sổ tay xây dựng công trình bảo vệ bờ biển”.
5.4 Kè hớng dòng
5.4.1 Sơ đồ bố trí kè hớng dòng ( Điều 57 Thông báo, khoản 1)
Để làm trọn chức năng của chúng, kè hớng dòng cần đợc bố trí một cách thích hợp có xem xét đến các đặc trng của sự vận chuyển bùn cát dọc bờ biển tại thực địa và các lực kéo của sông trong mùa lũ và mùa kiệt.
[ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
(1) Tính đa chức năng của kè hớng dòng tại cửa sông.
Kè hớng dòng tại cửa sông phải có chức năng nh kè chắn để chặn sự vận chuyển bùn cát dọc bờ biển ngoài chức năng ổn định tuyến đờng sông bằng cách dẫn hớng dòng chảy trong sông và duy trì chiều sâu nớc do tăng lực kéo của dòng chẩy trong sông, trong khi đồng thời có khả năng giải thoát mà không cản trở lu lợng trong mùa lũ.
(2) Sơ đồ bố trí kè hớng dòng.
Các thí dụ về sơ đồ bố trí kè hớng dòng có liên quan đến hớng vận chuyển bùn cat dọc bờ đợc chỉ trong Hình T-5.4.1 4). Thí dụ đợc hay dùng nhất để duy trì chiều sâu nớc ở cửa sông là kéo dài 2 kè hớng dòng song song, bởi vì một kè hớng dòng đơn độc thì không có hiệu quả. ở đâu làm 2 kè h- ớng dòng có chiều dài khác nhau thì thông thờng làm kè hớng dòng hạ lu dài hơn thì có hiệu quả.
Uốn cong kè hớng dòng thợng lu về phía hạ lu sẽ ngăn ngừa bùn cát di chuyển vào trong tuyến đ- ờng sông và bùn cát vận chuyển dọc bờ biển đi xuống hạ lu đợc êm thuận.
Về các thí dụ thực tế cải tạo cửa sông, đề nghị tham khảo tài liệu tham khảo 5).
Hình T- 5.4.1 Các dạng khác nhau của sơ đồ bố trí kè hớng dòng 4)
Một cửa lạch hẹp nhng sâu đợc duy
trì Phát triển bãI nông
Vận chuyển bùn cát dọc bờ VËn chuyÓn
bùn cát bờ
Cửa sông sẽ di chuyển về hạ lu
Một cửa lạch hẹp nhng sâu đợc duy tr×
Vận chuyển bùn cát dọc bờ Phát triển bãI
nông
Vận chuyển bùn cát dọc bờ VËn chuyÓn
bùn cát dọc bờ
5.4.2 Chiều sâu nớc tại đầu kè hớng dòng (Điều 57 Thông báo, khoản 2 và 3).
(1) Chiều sâu nớc tại đầu kè hớng dòng phải bằng hoặc sâu hơn chiều sâu nớc của luồng tầu trong vùng lân cận của kè hớng dòng.
(2) Đầu kè hớng dòng đặt trong vùng xa bờ của tuyến sóng vỡ.
5.4.3 Kết cấu của kè hớng dòng ( Điều 51 Thông báo)
Về nguyên tắc, kết cấu của kè hớng dòng phải là không thấm nớc và kè phải đợc xây dựng sao cho duy trì đợc sự ổn định của kết cấu có xét đến ảnh hởng của xói do sóng và dòng chẩy trong sông tác dụng lên kè.
[ Chú giải ]
Vì nói chung kè hớng dòng dài hơn kè chắn và đợc đặt vào tình trạng chịu tác dụng của sóng mạnh nên cần xem xét xói lở ở đầu và hai bên kè. Ngoài ra, còn cần xem xét phía sông của kè phải chịu tác dụng xói của dòng chẩy trong sông.
5.5 Công trình hớng giòng sa bồi ở ven bờ biển và cửa sông.
[ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
Khi có ý định ngăn ngừa bồi cạn do sa bồi ven biển bằng cách nạo vét duy tu, cẫn xây dựng một công trình thích hợp để lắng cát tại một vị trí thích hợp, tại đó công trình có thể ngăn cát không lan tràn vào luồng và khu nớc. Công trình cần có khả năng làm giảm tác động của sóng xung quanh nó và làm tăng hiệu quả nạo vét. Dạng và sơ đồ bố trí của các công trình lắng cát này phải đợc xác định bằng cách xem xét khả năng làm lắng cát, các điều kiện nạo vét, và giá thành thi công và khai thác, căn cứ vào các công tác khảo sát và nghiên cứu thích hợp.
(1) Công trình lắng đọng bùn cát vận chuyển.
Phơng pháp lắng đọng bùn cát thờng đợc dùng ở nhiều nớc khác nhau là tạo ra một khu nớc lặng
để bùn cát lắng đọng xuống, bằng cách xây dựng một đê chắn sóng riêng rẽ hoặc giảm cục bộ chiều cao đỉnh của đê chắn sóng thợng lu. Cần có công trình lắng đọng bùn cát thí dụ nh nạo vét túi
đợc thực hiện trên luồng tầu đi ngang qua một bãi cát ngầm lớn ở đáy eo biển, công trình này sẽ đ- ợc hồi phục lại dần dần do quá trình thiên nhiên sau khi nạo vét. Nạo vét túi cũng đợc đào trên lòng sông mà ở đó sự bồi lắng xẩy ra do bùn cát tải trong sông.
(2) Vị trí thích hợp của công trình lắng cát .
Có 2 phơng pháp bố trí công trình. Một là đặt công trình tại khu vực mà ở đó bùn cát lắng đọng dễ dàng trong điều kiện thiên nhiên nh chỉ trong Hình T-5.1.1 (a), (b), và (c). Cách khác là tạo nên một
địa thế nhân tạo dẫn đến sự lắng đọng bùn cát trong vùng vận chuyển bùn cát mạnh nh chỉ trong Hình T- 5.5.1 (d), (e), và (f). Để nhận biết các vị trí đặc trng thích hợp cho việc lắng cát một cách có hiệu quả nhất, cần thiết phải hiểu biết các điều kiện và cơ cấu của sự vận chuyển bùn cát. Ngoài hiệu quả của việc lắng đọng bùn cát, một yếu tố cũng quan trọng là chọn vị trí công trình có điều kiện tốt cho thao tác nạo vét bùn cát bồi lại, có nghĩa là dễ dàng giữ đợc đủ chiều sâu cho tầu nạo vét đi lại và khu vực nạo vét cần phải đủ lặng để cho công tác nạo vét đợc dễ dàng.
- VII.54 -
Hình T – 5.5.1 Vị trí công trình lắng đọng bùn cát
5.6 Biện pháp chống cát gió đùn 5.6.1 Khái quát
Tại vị trí mà ở đó cát gió đùn gây nên vấn đề bồi cạn cảng và luông tầu hoặc ở đó cần bảo vệ môi trờng vùng phụ cận khỏi bị cát gió đùn, cần có biện pháp ngăn ngừa cát gió
đùn thích hợp.
[Chú giải ]
Cát gió đùn có nghĩa là cát bị gió cuốn đi, bị mang đến cảng hoặc luồng tầu và lắng đọng, và gây nên bồi cạn ở đó. Trong một vài trờng hợp cát gió đùn cũng tập trung trên mặt đờng và rải rác trong các khu dân c, phá vỡ sinh hoạt hàng ngày của dân c. Đặc biệt, có nhiều trờng hợp mà việc đào cồn cát hoặc san lấp tạo bãi gây ra những vấn đề có liên quan đến cát gió đùn và cần phải chuẩn bị tr ớc những biện pháp đối phó kỹ lỡng.
5.6.2 Chọn biện pháp đối phó.
Các biện pháp đối phó với cát gió đùn phải đợc xác định với sự hiểu biết kỹ lỡng các đặc trng của từng biện pháp đối phó có xét đến các điều kiện hiện tại và dự báo các điều kiện tơng lai của cát gió đùn .
[ Chỉ dẫn kỉ thuật ]
Các phơng pháp sau thờng đợc dùng nh là các phơng pháp ngăn ngừa chống cát gió đùn:
(1) Hàng rào cát và dải rừng chắn gió.
Đây là một phơng pháp theo tập quán dựng các hàng rào cát với chiều cao khoảng 1m gồm nhiều hàng để chặn cát gió đùn và chờ đọi một cồn cát nhân tạo sẽ lớn lên nh một công trình chắn cát.
Trong những năm gần đây đã thấy có nhiều trờng hợp làm các dải rừng chắn gió cao xung quanh khu vực kho thóc lúa hoặc trong vùng lân cận của khu vực san lấp tạo bãi.
(2) Hàng rào thấp nhiều dẫy.
Đây là một phơng pháp ngăn chặn chuyển động của cát trên mặt bằng cách dựng các hàng rào thấp nhiều dẫy làm tăng độ nhám của mặt đất và làm giảm lực cắt của gió.
(3) Công trình phủ.
Đây là một phơng pháp phủ mặt cát bằng vật liệu nhân tạo và hạn chế sự di chuyển của cát.
(4) Công trình trồng cây.
Đây là một phơng pháp trồng cây trên mặt cát và nh vậy mặt cát đợc bao phủ. Đây là một trong những ý tởng của công trình phủ.
(5) Công trình trồng cây gây rừng.
Đây là một phơng pháp trong đó cây đợc trồng tại phía hớng gió tạo lắng cát gió đùn, do đó dùng để ngăn ngừa cát gió đùn .
Các biện pháp ngăn ngừa cát gió đùn đợc áp dụng vì lý do của cái gọi là khống chế xói lở bờ biển nhằm mục đích ổn định hình dạng của bãi cát biển, đợc thực hiện kết hợp với nhiều phơng pháp khác nhau. Các bớc và phơng pháp đợc chỉ đại thể trong Hình T-5.6.1. Về chi tiết đề nghị xem tài liệu tham khảo 6). Ngoài ra, đề nghị tham khảo “Sổ tay kỹ thuật xây dựng dân dụng” 7) về cây và cây bụi rất thích hợp với bờ biển.