Đập phá sóng - Đại học Thuỷ lợi

Trường Đại học Thủy lợi
Khoa Cơng trình
Bộ mơn Cơng trình Cảng - Đường Thủy

ĐẬP PHÁ SÓNG

ỉ£rrrrr

Hà Nội 2016


MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU..................................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1:
GIÓI THIỆU CHƯNG............................................................................................ 7
1.1. Phạm vi.................
7
1.2 Các tác giả.......................................................................................................... 7
1.3 Tài liệu tham khảo.............................................................................................. 8
1.4 Một số vấn đề khác........................................................................................... 8
CHƯƠNG 2:
XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MỒN HỌC........................................................................... 9
2.1 Khái quát..........................................
9
2.2 Các loại đập phá sóng.......................................................................................10
2.2.1 Loại khối đổ..... ...................................................................................................10
2.2.2 Loại nguyên khối................................................................................................ 10
2.2.3 Loại hỗn hợp....................................................................................................... 11
2.2.4 Các loại đặc biệt (không thông thường)....................................................... 11
2.3 Các loại đập ngàn dòng.................................................................................... 13
2.4 Lịch sử các đập phá sóng................................................................................16

2.5 Lịch sử các đập ngăn dịng..............................................................................19
2.5.1 Giới thiệu............................................................................................................ 19
2.5.2 Ngăn dịng các sơng Rhine và Meuse thời Trung cổ muộn.................... 20
2.5.3 Tư thời Trung cổ đen 1920.................................... ..............
20
2.5.4 Thời kỳ 1920 đến 1952...................................................................................... 21
2.5.5 Sau năm 1952.............
24
CHƯƠNG 3:
QUÁ TRÌNH THIẾT KÉ............................................................................ 27
3.1. Khái quát.......................................................................................................... 27
3.2 Mức độ trừu tượng...........................................................................................27
3.3 Các giai đoạn... .................................................................................................29
3.4 Chu trình thiết kế . ...... ............
29
3.5 Các hệ quả của thiết kế hệ thống.................................................................... 30
CHƯƠNG 4:' CÂN NHÁC Ở CAP HỆ THỐNG.............................................................. 32
4.1 Khái qt........................................................................................................... 32
4.2 Chức năng của đập phá sóng và ví dụ............................................................ 32
4.2.1 Giảm tác động của sóng................................................................................. 32
4.2.2 Hướng dịng........................................................................................................ 37
4.2.3 Giảm hiệu ứng nước nông.............................................................................. 38
4.2.4 Bảo vệ khu cảng, cầu tầu................................................................................. 40
4.3 Các ảnh hưởng phụ của đập phá sóng........................................................... 41
4.3.1 Các kiểu hư hỏng.............................................................................................. 41
4.3.2 Các đặc trưng hàng hải.................................................................................... 42
4.3.3 Hình thái.......................
43
4.4 Chức năng của đập ngăn dòng và các ảnh hưởng phụ................................ 43
4.4.1 Ngản dòng các sông Rhine và Meuse........................................................... 45

4.4.2 Các ảnh hưởng phụ của Afsluitdijk............................................................... 47
4.5 Một số đập đã xây dựng................................................................................... 48

1


sử DỤNG LÝ THUYẾT........................................................................... 51
5.1 Khái quát........................................................................................................... 51
5.2 Đặc trưng thủy lực của dòng chảy.................................................................. 51
5.2.1 Dòng chảy từ lục địa......................................................................................... 51
5.2.2 Đặc trưng thủy lực của thủy triều................................................................... 52
5.2.5 Các lực tác dụng lên vật nổi............................................................................ 66
5.2.6 Sự ổn định của các vật nổi.............................................................................. 66
5.3 Sóng . .........
69
5.3.1 Lý thuyết sóng tuyến tính................................................................................ 69
5.3.2 Khúc xạ, nhiễu xạ, nước nơng, vỡ và phản xạ............................................. 73
5.3.3 Sóng ngẫu nhiên ở nước sâu......................................................................... 78
5.4 Địa kỹ thuật.................................................................................................. 85
5.4.1 Số liệu địa kỹ thuật............................................................................................85
5.4.3 Lún........ ..................'................................................................................................ 91
5.4.4 Nước ngầm......................................................................................................... 92
CHƯƠNG 6:
THU THẬP số LIỆU................................................................................. 94
6.1 Khái quát............................
94
6.2 Số liệu hủy văn.................................................................................................. 94
6.2.1 Địa hình đáy........................................................................................................ 94
6.2.2 Thủy triều.............................................................................................................95
6.2.3 Nước dâng do bão............................................................................................ 95

6.2.4 Sóng..................................................................................................................... 95
6.3 Số liệu khí tượng.............................................................................................. 96
6.4 Số liệu địa kỹ thuật............................................................................................ 97
6.5 Vật liệu xây dựng, thiết bị, lao động............................................................... 100
6.5.1 Vật liệu xày dựng..... ............
100
6.5.2 Thiết bị.............. . ............................................................................................... 101
6.5.3 Lao động........................ ........................
101
CHƯƠNG 7:
ON ĐỊNH CÁC KHỐI ĐÁ ĐỔ NGẪU NHIÊN.........................................103
7.1 Giới thiệu........................................................................................................ 103
7.2 Điểm lại lịch sử............................................................................................... 103
7.2.1 Khái quát.................................................................................................................. 103
7.2.2 Iribarren.............................................................................................................. 104
7.2.3 Hudson............................................................................................................... 106
7.2.4 So sánh giữa công thức Hudson và Iribarren............................................. 109
7.2.5 Áp dụng cơng thức Hudson........................................................................... 110
7.3 Sóng ngẫu nhiên, cách tiếp cận của Van der Meer....................................... 112
7.3.1 Khái quát.................................................................................................................. 112
7.3.2 Đá mỏ................................................................................................................ 115
7.3.3 Khối bê tông..................................................................................................... 116
7.4 Các vấn đề đặc biệt......................................................................................... 119
7.4.1 Khái qt............................................................................................................ 119
7.4.2 Điều kiện nước nơng....................................................................................... 119
7.4.3 Hình dạng đá mỏ.............................................................................................. 119
7.4.4 Cấp phối đá mỏ............................................................................................... 121

CHƯƠNG 5:

2


7.4.5 Ĩn định chân.................................................................................................... 123
7.4.6 Đầu đập phá sóng............................................................................................ 124
7.4.7 Ón định của đỉnh và kè phía sau................................................................... 124
7.4.8 Ỏn định đập phá sóng thắp vàđập phá sóng chìm.................................. 125
7.5 Phát triển trong tương lai.............................................................................. 126
CHƯƠNG 8:
ỔN ĐỊNH ĐỌNG Lực HỌC................................................................... 128
8.1 Giới thiệu....... '...........
128
8.2 Mặt cắt phía biển..............................................................................................128
8.3 Vận chuyển đá dọc bờ.................................................................................... 130
8.4 Đỉnh và mái sau............................................................................................... 131
8.5 Phần đầu của đập phá sóng có cơ.......................
132
CHƯƠNG 9:
ỔN ĐỊNH ĐẬP PHA SĨNG NGUN KHỐI......................................... 133
9.2 Lực do sóng gây ra và ảnh hưởng................................................................. 133
9.2.1 Các lực giả tĩnh.................................................................................................133
9.2.2 Các lực động.................................................................................................... 135
9.2.3 Công thức Goda............................................................................................... 138
9.2.4 Tác động tới các lực........................................................................................ 138
9.3 Xói..........’................... ’..................................................................................... 142
9.4 Nền móng......................................................................................................... 143
CHƯƠNG 10: TƯƠNG TÁC GIỮA SĨNG VÀ CƠNG TRÌNH..................................... 145
10.1. Giới thiệu...................................................................................................... 145
10.2. Phản xạ'.......................................................................................................... 145
10.3. Sóng leo............. ...........

146
10.4. Sóng tràn qua khối đá đồ............................................................................. 150
10.5 Sóng tràn và truyền sóng qua tường đứng................................................. 154
10.6. Truyền sóng qua các khối đá đổ.................................................................. 155
CHƯƠNG 11: QUY TRÌNH THIẾT KÉ MẮT CẮT NGANG ĐẬP PHÁ SÓNG........... 158
11.1 Giới thiệu.....................
158
11.2 Độ thấm/độ rỗng và chiều dày lớp............................................................. 158
11.2.1 Độ thấm/độ rỗng....................
158
11.2.2 Chiều dày lớp và số lượng cấu kiện...................................................... 160
11.3 Đập phá sóng có cơ......................
161
11.4 Đập phá sóng nhiều lớp kiểu truyền thống.................................................. 162
11.4.1 Phân loại...... ......... ..... .....;....................................................................... 162
11.4.2 Các nguyên tắc thiết kế tổng quát............................................................. 163
11.4.3 Mặt cắt ngang tiêu chuẩn........................................................................ 166
11.5 Đập phá sóng dạng ngun khối..................................................................170
CHƯƠNG 12: QUY TRÌNH THIẾT KỂ ĐẬP NGĂN DỊNG............................................ 172
12.1 Ngăn cửa sơng, tạo khe cuối cùng trong các lạch triều............................ 172
12.2. Chặn vùng nông trước............................................................................... 173
12.3. Chặn kênh chính trước............................................................................... 179
12.4. Lấp trên tồn bộ chiều dài đập................................................................... 184
12.5. Mặt cắt ngang đập ngăn dòng..................................................................... 189
12.6. Những chú ý cuối cùng................................................................................190
CHƯƠNG 13:
PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CHO VẬT LIỆU HẠT RỜI.................... 192

3

13.1 Giới thiệu . ...................................................................................................... 192
13.2 Ngăn xói bằng đệm........................................................................................193
13.3 Thi công và sử dụng lớp đệm....................................................................... 195
13.4 Thi công lớp lọc hạt rời................................................................................ 197
13.5 Cung cấp và vận chuyển đá mỏ...................................................................198
13.6 Sử dụng thiết bị lăn và thiết bị nổi............................................................... 199
13.6.1 Thiết bị lăn....................................................................................................... 200
13.6.2 Thiết bị nổi........................ ............................................................................. 203
13.6.3 Kết hợp thiết bị lăn và thiết bị nổi...................................................................205
13.7 Các công nghệ đặc biệt và thiết bị phụ thuộc............................................ 206
13.7.1 Ngăn dòng bằng bơm thủy lực với cát.................................................... 206
13.7.2 Sử dụng cầu tạm hoặc đường cáp............................................................. 210
13.8 Giảm thiểu rủi ro trong khi thi công............................................................ 211
CHƯƠNG 14:
PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG CƠNG TRÌNH DẠNG NGUN KHỐI213
14.1 Giới thiệu....................................... ....................
213
14.1.1 Thùng chìm, đóng hay cung cấp với cửa cổng....................................... 213
14.2 Đập chắn sóng nguyên khối......................................................................... 214
14.2.1 Đập chắn sóng nguyên khối ghép từ các cấu kiện nhỏ......................... 214
14.2.2 Đập phá sóng nguyên khối kết cấu từ cấu kiện lớn thi công tại chỗ ...215
14.2.3 Cấu kiện lớn đúc sẵn.................................................................................... 216
14.3 Thùng chìm . .................................................................................................. 216
14.3.1 Bãi đúc cấu kiện............................................................................................ 216
14.3.2 Vận chuyển...............................
218
14.3.3 Chuẩn bị nền móng và trụ chống............................................................... 218
14.3.4 ỏn định nổi trong khi vận chuyển, định vị và dằn tải............................. 219
14.3.5 Thao tác đánh dam......'..................... ".................................................

221
14.3.6 Cửa sổ làm việc của điều kiện dòng chảy trong thao tác đánh đắm....223
14.3.7 Số lượng thùng chìm và/hoặc thùng chìm có cửa xả............................ 225
CHƯƠNG 15:
CÁC KIỀU Hư HỎNG VÀ TỐI ưu HÓA............................................. 226
15.1 Giới thiệu....................................................................................................... 226
15.2 Co’ chế hư hỏng............................................................................................ 227
15.3 Cây sự cố....................................................................................................... 228
15.4 Tối ưu hóa..................................................................................................... 234
15.4.1 Tầm vi mơ........................................................................................................ 234
15.4.2 Tầm vi mơ........................................................................................................ 234
CHƯƠNG 16:
DIỄN BIẾN DỊNG CHẢY TRONG KHE HỞ CHẶN DỊNG............. 236
16.1 Tính tốn dịng chảy trong lịng sơng......................................................... 236
16.2 Tính tốn dịng chảy tại cửa vịnh triều........................................................ 238
CHƯƠNG 17:
ƠN TẬP....... '............. .'............................................................................ 245
17.1 Đập chắn sóng.............................................................................................. 245
17.1.1 Dạng khối đổ hay nguyên khối............................................................... 245
17.1.2 Đá mỏ hay cấu kiện bê tông.................................................................. 246
17.1.3 Sử dụng công thức thiết kế nào?......................................................... 246
17.1.4 Trạng thái giới hạn phục vụ................................................................... 246
17.2 Đập ngăn dòng........ ■..................................................................................... 247

4


5

LỜI GIỚI THIỆU
Bài giảng điện tử “Đập phá sóng” được biện dịch từ cuốn “Breakwaters and Closure
dams” của K.d’ Angremond & F.c van Roode, TUDelft (2001) - là sách học chính thức dành cho
sinh viên đại học và sau đại học ngành kỹ thuật xây dựng tại trường Đại học Cồng nghệ Delft, Hà
Lan. Bài giảng này nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức tống quan, các cân nhắc cùa người
thiết kế và chi tiết về quy trình, các bước tính tốn, thiết kế, trình tự thi cơng cơng trình đê phá
sóng ngầm, đập phá sóng xa bờ, đập chặn dịng phục vụ cơng tác bảo vệ bờ biển và bảo vệ che
chắn sóng cho các khu nước của cảng.
Bài giảng là tài liệu chính thức dùng cho sinh viên theo học chun ngành Cơng trình Cảng
Đường thủy thuộc Ngành Kỹ thuật xây dựng Cồng trình thủy, trực tiếp cho mơn học “Cơng trình
bảo vệ cảng và đập phá sóng” tại Trường Đại học Thủy lợi.

Bộ mơn Cơng trình Cảng - Đường thủy

Khoa Cơng trình
Trường Đại học Thủy lọi

6


CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Phạm vi
Như đã nói ở phần lời giới thiệu, trước đây đập ngăn dòng và đập phá sóng trước đây được trình bày
trong những bài giảng riêng, mỗi loại đều có tài liệu nghiên cứu riêng. Thậm chí với hai chủ đề kết
hợp trong một loạt bài giảng, vẫn có thể trình bày chúng như những vấn đề riêng biệt. Tuy nhiên,
chúng tôi đã lựa chọn một cách thận trọng rằng nội dung của cuốn sách này nên theo một trình tự như
một quá trình thiết kế logic. Điều này có nghĩa là trong mỗi bước của quá trình, cả hai chủ đề đều

được chú trọng và mỗi khi hai dạng cơng trình này được so sánh thì những điểm giống và khác nhau
đều được nhấn mạnh.

Tất cả những dạng đập phá sóng đang tồn tại sẽ được giới thiệu một cách ngắn gọn nhưng riêng
những dạng được sử dụng thường xuyên trên thế giới (như là đập phá sóng dạng khối đá đổ, đập phá
sóng có cơ và đập phá sóng dạng khối đơn) là được đề cập chi tiết.
Đối với sự đập ngăn dòng, cần phải nhấn mạnh rằng chỉ những đập ngăn dòng thực sự mới được xem
xét trong cuốn sách này. Điều này có nghĩa là chỉ hoạt động chặn dịng được đề cập; sự biến đổi của
đập ngăn dòng trở thành một cơng trình lâu dài như là đê thì nằm ngồi phạm vi của cuốn sách này.

Chúng tơi mong rằng người đọc sẽ tiếp cận thêm những kiến thức cơ bản và sự sao chép lý thuyết đã
được đề cập trong những bài giảng trước đã được tránh, ơ đâu đó, ở chỗ mà chúng được xem là có
ích cho một việc hểu đúng hơn quá trình thiết kế thực tế, kết quả của sự nghiên cứu lý thuyết và tìm
hiếu nguồn gốc sẽ được đưa ra. Các nguồn của kiến thức cơ bản được liệt kê trong một phần riêng
của danh sách những tài liệu tham khảo.

1.2 Các tác giả
Cuốn sách này được biên soạn bởi rất nhiều người là nhân viên hoặc có liên quan tới chuyên ngành
kỹ thuật thuỷ lợi của Khoa xây dựng và địa kỹ thuật của trường Đại học công nghệ Delft.
Các tác giả chính:
Giáo sư K. d’Angremond, Giáo sư Kỹ thuật bờ biển, trường Đại học cơng nghệ Delft.
F. C. Van Roode, Phó Giáo sư, trường Đại học cơng nghệ Delft.
Những đóng góp quý giá bằng các góp ý và/hay biên soạn của:
Tiến sỹ M.R.A. van Gent, WL\ Delft Hydraulics.

Tiến sỹ J. van der Meer, INFRAM b.v.

G. J. Schiereck, Phó Giáo sư, trường Đại học cơng nghệ Delft.
Rất nhiều người khác đóng góp dưới nhiều hình thức khác nhau bao gồm sốt chính tả và chuẩn bị
hình minh họa. Xin được bày tở sự cảm ơn chân thành vì những đóng góp của:

V.L. van Dam - Foley
M.Z. Voorendt.

7


1.3 Tài liệu tham khào
Mặc dù một cuốn sách nghiên cứu cố quyền tồn tại riêng của nó. có inột vài cuốn sách ihatn khảo
đáng chú ý dtrợc de cập trong cuốn sách nảy và chúng (hường toàn diện hon bất cứ cuốn sách nào. Vì
vậy, một số cuốn sách vã những tạp chí định kỳ cần thiết cho bất kỳ ai làm cóng tác thiết kề hay xây
dựng đập phá sõng và đập ngăn dóng sê được đe cập ơ đây
Dõi vói dập phá sóng, những cuón sách như vậy bao gôm: Shore Protection Manual (Coastal
Engineering Research Center, [1984]), Manual on (he use of Rock in Hydraulic Engineering
(Cl.’S/RWS, [1995]), PIANIC Working Groups reports ([1976]), báo cáo số 12 Clia nhỏm làm việc
PIANC (1993). VỜI tái liệu tham kháo về đâp ngủn dòng : Sư ngán dõng lưu vực chiu ánh hường cũa
thuý triều (Huis in‘t Veld, Suip, Walther, van Westen (19X4) và những cuốn sách cua uy han cô vàn
báo vệ bở biến (TAW, ỡ Hà Lan). Những tạp chi định kỳ bỏ ích bao gồm tạp chi cùa ASCE. tạp chi
“Kỹ thuật bở biên" vã những hiên bán cùa những hội tháo vè kỳ thuật bớ hiên.

1.4 Một Số Vấn đề khác
Cuốn sách nảy dược viết bàng tiếng Anh do cãc tác giá người Hii Lan vã một số cõng nghệ được dề
cập tới dã dưọc phát trièn ờ Hà Lan từ nhiêu thê ký trước hay mới gân dày. Do vậy cách hành vàn
tiếng Anh mang mót hương vị Hã Lan. Cách đánh van tiếng Anh được sữ dụng ngoại trử những chồ
tham khao theo tái liệu cua Mỹ.
Đê tránh những nhẩm lản. một băng chú giãi thuật ngừ sứ dụng trong cuốn sách nảy bang tiếng Anh
và tiêng Hà Lan được thêm vào Phụ lục I. Người dọc cũng có thê tham kháo một bang từ vựng kỳ
thuật bử biến phô biền hon (The Liverpool Thessaloniki Network, 11996]).
Trong cuốn sãch nãy. hộ đo lưỡng mét (mks) (dựa trên đinh nghĩa cùa khôi lượng [kg|, chiêu dái [mJ
và thời gian [s]) được sứ dụng, ngoại trừ mọt vài thuật ngừ thủy vãn và hàng hái như lã knot (hái lý/

giở), sái vã dăm.
Trong đó

-

Toạ độ X dược sử dung đẽ biêu diễn phương cùa dõng cháy hay phương truyền sóng.

-

Toạ độ Y có phương ngang, vng góc với toạ độ X.

- Toạ độ z dược dinh nghía theo phương thắng dứng, theo chiều dương hướng lên trên với gốc
hoặc tại dãy hoặc tai cao trinh bẽ mặt
Do dữ liệu từ các nguồn hiện tại. thường là từ nhùng ngành khác nhau, được sử dụng và sao chép,
người đọc sỗ thấy là không phái 100% những kỷ hiệu trong cã cuốn sách mang tinh thống nhất. Vi dụ.
độ sâu nước có thè được ký hiệu bói các chừ cái h, d hoặc ỉ) và cờ đá cũng được ký hiệu bới d
hay /). Chừ cãi Hi Lụp ơ có thê được kỷ hiệu cho ứng suât cũa vặt liệu hay là cho độ lệch chn.
Do đó. vi khơng phãi lã khơng khó hiểu, các ký hiệu phái được sữ dụng một cách cán thân. Trong một
sô trường hợp khi sự lộn xộn nghiêm trọng cỏ thè náy sinh, những ký hiệu sẽ dược định nghĩa vã giâi
thích khi chúng được sử dụng. Chúng tòi thấy rằng sinh viên nén dược rèn luyện đê thích ứng vởi
những ki hiệu khác nhau khi dọc tài liệu từ những nguồn khác nhau.

8


CHƯƠNG 2:

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MƠN HỌC

2.1 Khái qt

Đập phá sóng được sư dụng rộng rãi khãp thê giới, chú yêu dê tạo ra vùng nước tỉnh tránh tác dộng
của sóng. Dang báo vệ nãy chú yếu được thiết kế cho tàu thuyên trong cáng và cơ sở vát chất căng,
nhưng dòi khi dập phả sõng cũng dược sư dụng dè báo vệ những mõi trường sồng có giã trị bị dc doạ
bởi các tảc đỏng phá hoại lử biển hay để báo vệ bõ biền khỏi xói lở. Mộc dù mối đe doạ thường
xuyên gây ra bời tác dộng sóng, báo vệ khói các dịng cũng rât quan trọng. Hon nữa, dập phá sóng có
thê ngăn cán hoặc giảm lang đọng các luống thõng thuyền. Trong một số trường họp. đập phá sóng
cũng tạo mặt bâng cho cãc thiết bi bốc dờ hàng hóa hay hành khách.
Dập ngàn dịng được xây dựng nhằm rất nhiều mục đích khác nhau, ví dụ như tạo ra vũng triều riêng
biệt để săn xuất điện thúy triều hay lã nhừng công trinh báo vệ biến đê tơng đỏ an tồn.
So sánh với những cơng trình ngàn dịng, rất lì cơng trình có tác dộng rộng rãi tới mõi trường trên tất
cá các phương diện như vây. Vi du. mục đích chinh của việc xây dựng Afsluitdijk ở Hã Lan. đâ
chuyên một phàn Zuiderzee nhập vào Ijsselmeer. là nhâm báo vệ trước nước dâng do bão và tạo
thuận tiện cho việc lân biên. Những lợi ích phụ là dự trừ nước ngọt và kết nổi dưỡng bộ (một tuyến
đường sãt dã được xcm xét nhimg chưa dược triền khai). Mục dich cưa việc ngân dóng có thè là một
hay nhiều hon những mục nêu nêu trên, nhưng những ảnh hướng phụ khác luôn tự dộng xuất hiện.
Nghiên cứu toàn diện vẽ những tác dộng này lã một phần cùa quá trinh thiết ke. Một nghiên cứu khá
thi không đề cập và đánh giá các khia cạnh tiêu cực cùa cơng trinh ngàn dịng lá khơng hồn chinh và
vơ giã trị. Vi dụ, những ánh hướng tiêu cực cùa Afsluitdijk bao gôm: sụ thay dõi manh mỉ biên độ
triều ờ Waddcnzec. vói tác động hệ quá lên sự cân bàng hình thái của các bãi triêu và hệ thõng lạch
triều, tác dỏng xà hội tói cuộc sống và việc lãm ở các thánh phố lân cân. sư ánh hướng tới thoát nước
vã mực nước ngẩm ớ những vùng dẩt xung quanh, thay dồi dối với nghề cá, và thay dói tới hệ dộng
thực vật.

Vè ban chát một sô khia cạnh không mang tinh kỹ thuật và một sô giã trị như mõi trưởng, xã hội vá
vàn hố khơng thè biêu thị bàng nhùng giá trị tài chinh. Việc đánh giá giá trị nãy không nằm trong
phạm vi cuôn sách này. Tuy nhiên, người kỹ sư phái xác định dược những ánh hương hệ quá một
cách tốt nhất và diẻn tá chúng đè cho những người ra quyết định hiểu dược.
Cuốn sách này táp trung vào những khía canh kỹ thuật cùa việc (hi cơng đâp ngăn dịng trong nhiêu
hồn cánh khác nhau. Mỏi hoạt động ngân dòng lả một cuộc vặt lộn với tự nhiên. Dịng nưúc cháy
trên nền có the bi xói phái được khống chế Mỗi hành động được thực hiện nhăm cán trở dỏng chay

sẽ ngay lập tức bị chồng lại bang cách nào dó hoặc bói chính tự nhiên. Dì nhiên điều này tuân theo
các quy luật tư nhiên, nhiều (nhưng không phái lắt cã) quy luật này dă dược biết đển. Kiến thức thu
dược lừ ca những kinh nghiệm tốt và xâu dược bơ sung bói nhũng kẽt q nghiên cửu và thí nghiệm
tiên tiến. Tuy nhiên, đơi khi khỏ dư đốn nhừng thay đơi của các điều kiên trong tiên trình chặn dõng.
Sự linh hoạt trong các thao tãc dirợc ket help trong thiêt kê cung câp một công cụ quan trọng.

Đê thực hiện đưọc một thiết kế. cân phãi tìm hiểu cặn kè chế độ thuý vân của vũng nưởc hoặc cùa
dõng chày bị ngăn dòng. Sự phàn biệt chú ycu được xác dịnh giữa các chê độ thuỳ triều và chê độ
sóng. Thuỳ triều dược dặc trưng bời nhùng dao dọng ngấn hạn cùa mực nước vả huứng dòng chày.

9


Thiết kè phai cung cãp cho hoạt dộng nhanh trong những thịi kỳ nước cao hay diên hình hơn là thời
kỷ nước thấp và trong nhừng thởi kỹ nước triều đứng hãng ngây. Dõng chây sơng mang tính đêu đặn
hon trong giai doạn ngân, nói chung là theo một hướng vã khơng hao giờ dửng. Do đó, việc chặn
dịng sõng là một quã trinh hoàn toàn khác.
So sánh các thiết kẽ cùa dãp phá sóng và dập ngăn dịng (hê hiện một so khia cạnh tuong tự nhtmg
nhũng khia cạnh khác địi hói một cách tiếp cận hồn tồn khác. Ví dụ:

CĨ thè so sánh

Sư dụng nhiêu loại vật liệu xây dựng giơng nhau: bào vệ đảy, dá mị, khỏi bê tông, kêt càu bê
lỏng đặc biệt (thũng chim).
Trong cá hai trường hợp, đêu sư dụng phưong tiện hoạt dộng trcn cạn hay trên mật nước: vi
dụ máy xũc và máy câu thúy lực. xe tái tư đõ vả tảu tự đô. xã lan và xe ủi đầt.
Sự khác nhau:
Tham sổ chi phối chú yếu việc thiết kề đập phá sóng lã tác động sóng, trong khi đó đối với
việc ngăn dõng lã vặn tốc dịng cháy.

Sóng thiết kẽ dự đốn khơng chác chán xáy ra trong q trình thi cơng đập phá sóng, nhưng
có thể xây ra trong q trinh tồn tại cùa nó. Dơng chây lớn nhất dự đốn khi ngăn dơng sè xãy ra
trong q trinh thi công và sẽ không bao giờ xuât hiện sau khi ngãn dỏng.

Việc thi cõng dập phả sõng lã thiết kế cuối cùng nhằm chiu đụng tất cá tác dõng trong tương
lai. Dập ngân dóng lã cóng trinh tạm thịi lãm ngưng dịng chay, sau dó, vi sự an tồn trong tương lai,
có the hỗn thiỳn mặt cầt đập xảc định như thiết kể. Việc nãy được tiến hành trong điều kiộn khơng
có dõng cháy.

2.2 Các loại đập phá sóng
Có nhiều loại đập phá sóng khác nhau cỏ thê dược chia thành các loại theo các dđc diêm cấu tạo của
chủng.
2.2.1 Loại khói đố

Các dạng khơi đỏ cùa các dập phá sóng thục tế chính là những đồng lớn cùa các cẩu kiện rữi rạc. như
CUỘI SÕI vá đá mó hoặc lã cãc khôi bẽ tỏng. Sự ôn đinh cua mãi dốc chiu tác động sõng cùa khôi đõ
phụ thuộc vào ti sơ giữa tá) trọng vá sữc chịu tai, có nghĩa là ti sơ giữa chiều cao sóng (H ) và kich
thước và tỷ trọng tương đồi cua các cấu kiện (AD). Một vi dụ cực hạn là bãi biến cuội sói phái chịu
nhừng thay dối trong mill cát cân bàng khi các dặc trưng sóng thay dối vã cùng phái chiu những hiện
tượng vận chuyên dọc bờ. Một thái cực khác là •đập phá sóng ơn định tinh’, khi mà trọng lượng cua
các cấu kiện ờ lớp ngoái cùng (áo kè) đù đẻ- chống lại các lực tác động của sóng. Giừa hai thãi cực
nãy lã ‘dập phá sõng có cơ’, khi mà kích cỡ cúa lóp áo kè không du dê dam bao sự ôn dinh trong mọi
điều kiện, nhưng khi một lượng vật liệu dưọc bô sung sao cho mái dốc cũa cơng trinh có thê phục hoi
hình dụng giữa những giới hạn đà cho. Các giá tri đjc trung của H / AĐ cho ba loai cõng trinh được
cho trong Báng 2-1.
2.2.2 Loại nguyên khối

10

Các loại ngun khơi cua dập phá sóng có mặt cãt ngang dược thiêt kè sao cho cõng trình hoạt dộng
như một khối nguyên. Trên (hực tế. ta cỏ thế nghỉ tới một (hùng chìm, mỏi tưởng trụng lực. hay là
một cơng trinh khói xây. Dạng này cùa cơng trinh có the dược phân loại bói giá trị dặc trưng cua
H íi\D dược cho (như thùng chìm) trong Bang 2-1.
Báng 2-1 Nhừng giá frị đặc Inr/Ig cùa H! M)
Két cấu

Bờ biến cát
Bở biển cuội sõi

HIM)

> 500
20 - 500

Mái đá

6-20

Đập phá sóng có cơ

3-6

Dập phá sóng khối dơ (ơn dịnh)

1-4

Thùng chìm

<1

Những khác biệt chinh giữa loại khôi đô vã loại nguyên khối cùa đập phá sóng được tạo ra bơi sự
tương tác giữa cơng (rình và dất nền và diẻn biến khi hư hịng. Những cóng (rình dạng khối đỏ khá là
linh hoạt; chúng cõ the thay đói (heo sự lún khơng đều cùa các lớp nền. (rong khi các cóng (rình loại
ngun khơi u câu một móng chãc có thè chịu dược các tai trọng dộng mạnh và liên tục. Ưng xư
cúa các cơng (rình gan vói hư hơng cùng rất khác nhau. Khi một giá tri tãi trọng giới hạn bj vượt quá.
một công trinh loại nguyên khối sẽ mat ơn định ngay lập túc, trong khi dó một cịng trình dạng khơi
đỗ sỉ- hỏng dằn dần vì các cấu kiên của lớp đo kè biên mất cái này sau cái kia.
2.2.3 Loại hôn họp

Loai đáp phá sõng hỗn hợp kết hợp một cấu kiện nguyên khối với một kết cấu tao bơi những cấu kiện
rời rạc. Trong thực tề. có rat nhiều phương án kềt hợp một cấu kiện không linh dộng và một cấu trúc
linh hoạt.
2.2.4 Các loại đặc biệt (khơng thơng thường)
Nhiêu phương pháp có thè được sư dụng dè phá sõng ngoài những loại truyền thông dã được nêu ơ
liên. Chúng bao gôm:

- Các dập phá sóng nơi
- Các dập phá sóng khí nén
- Các đâp phã sõng thúy lực
- Các dập phá sóng dạng cọc


- Các dập phá sóng dạng han năm ngang
Tầt cả những đáp phá sóng khơng thơng thưởng này được sir dung, hoặc được đẻ xuất sử dựng,
trong những trướng hợp dặc hiệt o những điều kiện dặc biệt. Trong những diêu kiện tiêu chuẩn,
việc sử dụng chủng thưởng tó ra hoặc không khá thi hoặc không kinh tề. Cức đập phá sóng nơi.
khí nen và thúy lục u cầu kích thước lớn hay rất nhiều năng lượng de triệt lieu các sóng dãi
hon xuắt hiện o biển. Dập phá sỏng dạng cọc và đập phủ sóng dạng ban nằm ngang yéu cẩu dò
bền kết cấu rất cao đe chịu được tãc động cùa sóng dưới nhùng điều kiện đặc biệt.

Ngồi sự phân biệt giữa những loại vừa nêu trên, cùng có một sự phân biệt về chiều cao lưu
khơng cùa đinh cơng trinh phía trên mực nước tĩnh (still water level SWL1). Các cơng trinh
truyền thịng thường có một cao trinh dinh mà chi thinh thoang sóng mới tràn qua. Cùng có thê
chọn một cao trinh dinh thấp hơn. thưởng xuyên bi sống trân qua. hay thậm chí là đinh chim dưới
mực nước. Khi một cao trinh dinh thâp kêt hợp với phương pháp luận thiẽt kê cua dập phá sóng
cỏ cơ. (cỡ nghĩa lã một khối đõ phục hỏi hĩnh dạng) được gọi lã đập phủ sóng kiêu san hơ. Hĩnh
2-1 tới Hĩnh 2-4 giới thiệu ví dụ các loại dập phá sõng.

«««a / .UI—«p-đ c-...—.

—'

Hĩnh 2-1 Các loại đập phả sóng khỏi đo

Hình 2-2 í)ập phá sóng loại ngun khơi

1 SWL là mực nước khi bicn khơng có sõng.

12


«rtaiy CO-COM»
CMW'roctMMwtW

Wucntab axnpoMB
caMon/rwkefWkwMf

Hỉnh 2-3 Các đập phá sông loại hồn hợp

--------

_ L
Pneum*bc4iydr*nc Breakwater

PHe bmataMlM

Hình 2-4 Các loại đập phá sóng đặc biệt
Cuốn sách nãy tập trung chú yểu vào những loại đụp phá sõng tmyền thõng, cỏ nghĩa lã loại khỏi đỏ
và loại nguyên khối.

2.3 Các loại đập ngăn dòng
Một vài tên dà dược chấp nhận đẽ phân biệt nhừng kiều khác nhau cùa các hoạt dộng ngăn dòng. Các
lèn dược dũng có thỏ liên quan tỏi nhùng khia cạnh khác nhau. Tuy nhiên, sự chấp nhận các lèn nãy
mang tinh ngẫu nhiên hơn lá theo hệ thong. Một số tên mang đặc tnmg Hả Lan và có lỉ khơng được
dịch sang tiếng Anh.
Một sự phân biệt chu yếu có the được tiến hãnh theo phương pháp thi công. Sụ phân biệt nãy được
minh họa trong Hình 2-5.

13


horizontal closure

combined closure

•udden closure

Hình 2-5 Các phương pháp ngăn dịng ca bàn

Phương pháp thi cõng hên quan tói thiểt b| được sir dụng, hoặc ưẽn cạn hoặc dưới nước. Điều nãy

dẫn tới sự phân biệt giữa ngàn dóng theo phương ngang hay phương dứng và sụ kết hợp có thẻ cùa
hai phương pháp này. Việc sir dụng những cấu kiện lớn (các thũng chìm) tọo ra một kiểu ngăn dỏng
ngang vói những câu kiện rât lớn. Hình 2-5 minh họa những phương pháp này.
Nhùng phương pháp cơ bân cùa việc ngăn dỏng .

A. Ngăn dõng dàn dản:
Vật liệu chịu dòng cháy, kích thước tương đơi nhỏ được đỏ xuống dân dan xuống dịng chày cho đến
khi dõng dược ngãn hồn toàn. Phương pháp này cõ thê dược sư dụng cho ngăn dòng đứng hoặc ngàn
dòng ngang hoặc ngân dòng kết hợp:

Ngăn dóng ngang (dãn dãn): làm hẹp tứ hai bẽn cua khe ngăn dõng.
Ngàn dòng đứng (dần dần): chặn lừng lớp từ dưữi lên cùa khe.

-

Ngăn dòng đúng và ngang kết hợp: một ngưỡng ở đáy được thi cõng đầu tiên, trẽn đó tiền
hành lãp tư bèn.

B Ngùn dỏng đột ngột:

Ngân dõng chay trong một thao tác đơn lớ bảng cách sứ dụng các cưa sập dã dược lãp dặt trước hoặc
cira trượt, hoặc bắng cách đật thùng chim hay lảu
Các phương pháp ngăn dịng cũng có thê được phân biệt theo:
Dịa hĩnh cùa khe được chận, như được mini) họa trong Hình 2-6

14


Ngãn lạch triều: việc ngân một lng hi xói sâu trong đó vận tốc dịng chay lớn có thê xay ra.

Ngủn bài triều: ngàn qua một khu vực nông thưởng khô khi mực nước thấp. Việc nãy được
đặc tnmg bởi dòng cháy giới hạn tại những mục nước triều xãc định.
Dập hổ chứa nước (nằm ngoài phạm vi cuốn sách này); được sứ dụng ớ những vũng núi; việc
nãy yêu câu sự đơi hướng tạm thói cùa dỏng cháy đe nhàm tạo ra nen móng vững chác ớ đáy
sóng tại tâng dá gốc.

Anu

final QUO

TIDAL GULLY CLOSURE

TIDAL FLAT-CLOSURE

Hinh 2-6 1'iệc ngăn dàng dược dặt lên sau khi do vè dịu hình
Các diều kiện thuy vãn xác dinh kicu ngăn dõng (xem Hình 2-7):

Ngủn vịnh triều: đặc trưng bởi sụ thay đỗi hướng dòng chây đều dặn vả nưởc lặng õ trong;
chú yếu được xác đinh bàng thê tích triều vả dung tích chửa cua vịnh khi được đóng kin.
Ngàn vùng triều một phần: ngàn một trong hệ thống các dòng cháy, đe sau khi chặn vần cỏ
một sự dao động cùa mực ntrởc ơ cá hai bẽn cùa đáp ngủn dõng
Ngãn dịng sơng (khơng có tricu): việc ngăn dịng dược xác dịnh bởi các dậc trưng dõng chay
thượng nguồn vả những đưởng nước vật.

Hình 2-7 Các kiêu ngán dõng được dát tên theo các diều kiên thúy ván

Các loại vật liệu dược sư dụng, cỏ thê thay dối tùy thuộc vào phương pháp ngân dõng:

15

Xcp chông các đệm liều: dược thực hiện hăng cách tha lãn lượt các đệm (làm từ những bớ
liễu, được dàn băng đãt sét hoặc than cục) chống lẽn nhau.

Ngăn dòng băng cát: dược thực hiện bảng cách bơm cát với vận tốc rất cao.
Ngàn dòng hằng sét hoặc sét làn đá tàng: những táng sét chịu nước, được xúc Icn bang gầu
ngoạm từ cân trục nơi
Ngãn dịng bàng dập dã: việc ngân dịng thục hiện bàng cách dơ đá, dá tang hoặc những khói
bẽ tơng xũng khe chặn dỏng, hoặc lả sứ dụng xã lan tự đõ vã cần tiyc nỏi hoặc lã bang
đường cáp.

Ngủn dòng bằng thũng chim: được thực hiện bắng cách sứ dụng những kết câu bê tơng lớn
hoặc lả những thùng lớn, kéo tói vị tri và sau dó bị đánh chìm vào khe chặn dịng, (có the
đưục trang bị với các cùa cơng).
Thiết bi được sir dụng (điên hĩnh được sứ dụng cho ngăn dóng theo phương dửng)
Ngàn dỏng bâng cầu: việc ngàn dịng thực hiện bang cách tha vật liệu từ một chiếc cầu. đà
được láp đột tnrớc do ngang qua khe chặn dỏng.
Ngăn dòng bâng dường cáp: tha các vật liệu tứ dường cáp đã dược lãp dật trước.
Ngan dòng báng ttyc thang : dùng trực thang thả vặt liệu.
Những trường hợp dặc biệt dan dền những kiêu ngân dòng dặc thù:

-

Ngàn dõng khán cấp. được đặc trưng bời sự ứng biến: ý tướng cư bàn là ngân dõng nhanh,
thỏm chi với nguy CO’ thắt bụt cao. ngán cán sự phát triền cùa cãc điều kiện; chu yếu được sứ
dụng de hãn các chồ đẽ võ; sau dó cẩn thiết thi sê cùng cố.

Ngan dòng tom thời: được sữ dụng đề tác đỏng tới điều kiện ớ noi khậc. vi dụ bàng cách giám dần
các kích thước của vịnh; cằn thiết đủ vừng chác trong thời gian yêu cầu nhưng có thè dẻ dàng dở bò
sau này.

2.4 Lịch sừ các đập phá sóng
Những chiếc đè đầu tiên được mó ta theo những nguồn có the tra cứu dược vào thời kỹ vàn hoá La
Mà, Hy Lạp, Phê ni xi vã Ai Cáp cồ. Một vải cãi đơn gián lã cõng trinh dạng khối đố. làm bàng đã
lim thấy tại địa phương. Ngay tử nàtn 2000 trước cõng nguyên, đa cỏ sự nói đen dập phá sóng dạng
khối xây dá ỡ Alexandria. Ai Cập (Takahashi (I996J). Những người Hy Lạp cũng da xây độp phá
sóng (chú u dạng khỏi dơ dã hộc) dọc theo một vài phân cua bừ hièn Địa Trung Hái. Người La Mã
cùng xây nhừng đập phủ sóng dang khối đon đích thực, tử khi họ nam được kỳ thuật tựo ra bê tơng.
Hồng dê [.a Mã Trajan (53-117 sau cóng ngun) dã khơi dộng cịng trinh dập phá sóng khôi dô dã
hộc ở Civitavecchia, rồi nỏ vẫn tồn tại tới ngày nay (Hình 2-8). Mái phía biến rất bằng phàng vả
những cơng trinh phía trên phức lạp là băng chúng ve thời kỳ lịch sư cua thư nghiệm và sai sót, cua
phá huỳ và sữa chữa (Vitruvius [27 năm trước công nguyénl ; Shaw [197-4] Blackmanl I982J; De la
Pena, Prada và Redondo! 19941; Franco! I996Ị.

16


b-270-1

Hình 2-8 Dập phá sõng dạng khơi dơ dá hộc ờ Citavecchia
ớ thời kỳ hiện đại. nhưng chiếc đáp phá sóng lương tự đà được xây dựng ờ Cherbourg
(1781/1789/1830) và tại Plymouth (1812/1841). Trong cá hai truỡng họp. sự ổn dinh cua mái phía
biên đă khơng đủ và trong q trình sửa chữa hậu quá. những đỏ dồc cuối cũng lã giừa 1:8 và 1:12
(xcmHinh 2-9 và 2-10).

Hình 2-10 Dập phá sóng ớ Plymouth

Nhin vào nhừng khó khản gặp phái ớ Cherbourg và Plymouth vào năm 1847. người ta dà quyết định
rang mọt chiếc đập phá sóng khói đon nên được xây tại Dover. Việc xây dụng dà đặt ra nhiều vần đề
nhưng kết quà đà khá tốt tữ khi chiếc đjp tồn tại mã không cõ hư hại lởn (Hình 2-11)

17


8.8
♦ 5.7

±0

— 13.7

Ilình 2-11 Dáp phá sóng khơi đơn tại Dover
Giao thương trẽn biên tăng một cách nhanh chóng trong the ký 19 dẫn đến một sỏ lượng lởn những
đập phá sóng được xây dựng tại Chàu Au và ơ những vùng thuộc địa đang nôi. Những kỹ sư người
Anh nói riêng đà mang những bái học từ độp Dover tới trái tim minh. Đe tránh nhừng vấn đế cùa việc
xây dựng ờ khu vực nước sâu, nhũng bỡ báo vệ khói dơ đá hộc dã dược sư dụng cho việc tạo ra
những kết câu bẽn trên dang khỏi đơn vả vỉ vậy nhùng chiếc đập phá sóng hỗn họp thực tẽ đâu tiên
đã trớ thành hiện thực. Ó dày cũng vậy, tuy nhiên quá trình thư nghiệm và sai lầm dã gãy ra những
thiệt hại. Nhiêu đê đă phái thiết kế lại vi những bờ bão vệ đă dựng lên lúc đẩu quá cao.

Ó Pháp, những kỹ sư đã cổ gắng de giai quyềt vắn đè ồn định bằng cách thict kế những sườn phắng
hon phía trên SWL vả bằng cách dùng nhùng khối bé tơng cực nặng (hình khối và hình hộp) như một
lớp áo giáp. Họ cũng băt dầu sư dụng đá dà được làm nho di một cách hệ thơng trong phân lõi cùa
cơng trình. Dập cùa Marseilles (1845) đà trờ thành một vi dụ thành cơng cua thế giới nói tiêng Pháp
như lã độp Dover cùa thế giới nôi tiếng Anh. Tuy nhiên, nõ đà được cơng nhận dang giãi pháp cùa
Marseilles địi hoi những dơn vị bao vệ ràt nậng và cũng nhiêu nguyên liệu ớ những hộ phận quan
trọng. dẠc biệt lã ớ vũng nước sâu (Hĩnh 2 12).

Hình 2-12 Dê tại Marseilles

Những tiến bộ nãy tộo ra độp hỗn họp. loại được sứ dụng rỗng rãi nhất vào đầu thế kỷ 20. đđc biệt lã
ờ Y, nơi mã nhiêu dập dã dược xây dựng ớ vùng nước khá sâu dọc theo bờ biên Dịa trung hài. Vi vậy
giãi pháp hợp lý dường như lả một cõng trinh hỗn hop bao gótn một bỡ báo vệ ớ khoáng sâu một nữa
dưới nước, với một bức tường thảng dimg ớ trên dinh cua nó. Bức tường dã dược xây bơi những khôi
cực lớn (không lồ), thinh thoáng cãi vảo nhau đe tạo ra sự rán chác (Hình 2-13).Tuy nhiên những đập

18


này đã không phai là một thành công từ khi khói đó gây ra sịng dê phá vở và táp vào bức tuông
tháng. Vã hệ quả lả dẫn tỡi sụ hu hóng.

Nhũng sai sỏt làm cho những kỹ su cáng lo lãng và họ đã tập h»?p tại PIANC. Nhiêu người trong sô
họ đà quyết định thành lập hiệp hỏi quốc tế cho việc nghiên cứu thúy động (IAHR). Những thất bại
cua nhùng chiếc dập có bức tường thàng dửng xung quanh Địa Trung Hài ớ nua dầu cùa the ký 20 dà
đánh dầu sụ kết thúc cùa dạng đập này ờ Tây Âu.

Người Pháp tiếp tục nỗ lực để tối ưu hoá khái niệm khỏi đỏ đá hộc cua họ vã đẽ giám trọng lượng yêu
cẩu cùa những khối bao vệ, họ dã phát triền ý tưong cùa việc nối chúng vói nhau. Vì vậy vào năm
1949, P.Danel [19531 cùa phỏng thi nghiệm Dauphinois về thúy động học (sau náy lã SOGREAH) đ.ì
thiết kè bộ phận báo vệ Tetrapod, cái mà sau này là sụ bát dâu cua một loạt dài nhũng khôi tưưng tự.
De tránh việc trá tiền bán quyền tãc giã. Rijkswaterstaat và thuý lực học Dellỉ dà phát triển Akmon.
Dolos (Nam Phi) dường nhu dã cung cấp giái pháp tôi tru cho dèn khi sửc bền cơ học hạn chè cùa
khối nãy lãm nó ra một loat những tai nan mói. Mõi trong những rủi ro thu hút sự chù ỷ là sự thất bai
cua dập chăn sõng Sines (lỉồ Dào Nha) vào tháng 2 năm 197X. Sự phát triên những khói hình dạng
đạc biệt đà tiếp tục tuy nhiên két quã diễn ra ở hai khối Pháp cịn lại lả khá thánh cơng: "Antifer

Hình 2-13 Dập phủ sóng itiển hình dợc theo hờ biên Điợ Trung Hái
Trong lúc đõ, người Nhật bán tiếp tục xây và phát triền dập phá sóng khơi don. Khơng cơn quốc gia
nào noi mã quã nhiều dập khối đon vả hỗn họp được xây dụng (với thành công khác nhau). Dõng gõp

quan trọng là cua một kỳ sư người Pháp, G.E. Jarlan [19611, ngtrời đã giói thiệu tng mã mặt dà
được đục để giám sự phán xạ và nhùng lực tác động của sóng.

2.5 Lịch sử các đập ngán dịng.
2.5.1 Giói thiệu

Nhùng con dập ngăn dịng có lê dâ dược xảy tù khi lồi người băt dầu làm nịng nghiệp và nhu cấu
nước cho tưới tiêu. Lý do khác có thê là chiên lưọc chinh trị. vì nhu cầu cho dường sá và những kết
nỗi trẽn bién. Cõ rắt ít bảng chứng cùa những hoạt động náy trong thời cổ xưa nhưng nhùng dự án
tưởi tiêu, cái mà chi tồn tại ờ thời Babylon và Ai Cập cô gọi đen sự hiện diện cùa công trinh như vậy.

I9


Vi vậy nhũng con dập dã dược xây dựng tứ những nguyên vật liệu dề hóng có sần ớ dịa phương.
Không sự phá huỳ não (như những kim tự tháp) được tim thây thậm chi dũ váy chúng có 10 khá rộng,
xct VC thực tc răng những người xây dựng dã có the xây những kim tụ tháp
2.5.2 Ngân dịng cãc sơng Rhine và Meuse thời Trung có muộn

0 khu vực châu thơ sịng Rhine và Meuse, việc ngân dập cùa nhùng con sông và nguồn nước đả phát
triển ờ thời kỹ trung cồ sớm. Bơi vi nhu cầu mơ rộng nông nghiệp, nhùng khu vực đầm lầy. những
noi mà bị ngập chi vào lúc sóng triều cực diêm hoặc khi những con sóng dâng lũ. dã hị rút nước. Diêu
này lảm dãt, chú yêu là than bùn tụ lại và két quá là phạm vi lác dộng cũa lụt lùng lẽn. Vi vây. những
bức tưởng bãng dat nho bao quanh các khu vực vã những con kênh tháo nước bị ngăn lại. Nhiêu
thành pho vã lãng mạc ơ Hã Lan đà được đ(it tên như những con đập (Rotterdam vã Amsterdam). Vào
thơi kỳ 1100 dến 1300, những hoạt dộng xây dập dã thay dơi thậm chí cá nguồn cua hai con sông
chinh một cách mạnh mè.

Xây dập trên sông Rhine

Có lè rằng đè ngăn con sơng đâ bị tắc bởi trầm tích từ việc chày trân bõ cùa nõ. ngưùĩ thống trị
Utrecht đ<ì ngân sơng Rhine tại Wijk bij Duustede khống nân» 1200. Dóng chây đa bị chộch đi qua
nhánh sông Lek và cứa sõng dầu tiên gần Katwijk dã cạn và biến mất. Những diều chi tiết hơn có
trong phản 4.4
Xây đập trên sơng Meuse( Maas)
Vảo nam 1270 sông Meuse dà bi chệch hương vi xây dãp tại Maasdam (gan thành phỏ của
Dordrecht) vá ngược dòng gán Heusdcn. nơi mà dòng dã hướng tới thị trân Woudrichcm. Chi tict hơn
ơ trong phân 4.4
2.5.3 Từ thời Trung cổ đến 1920

Những nguồn cữ liệu lích sứ đưa ra một ý tương họp lý cúa về nhừng phương pháp cũ được sư dụng.
Những con đập phái được xây từ những nguyên liệu sần có tại địa phương, cái mà có the xứ lỷ bàng
lay và công cụ đơn gián. Nhửng nguyên liệu nãy không ổn đinh dưới điều kiện vận tốc dịng chây lơn.
Vi vậy. diêu cót u cua q trinh tiềp theo là hạn chè vận tịc dơng cháy trong quá trinh ngân dòng
đẽ phú hợp với nhừng hạn chẽ cùa kích cờ và trong lượng những nguyên liệu nãy. Một cách lã chia
khu vực vũng ra làm những ngân kin nho riêng biệt và sau dó dóng những ngãn náy lân lượt. Kinh
nghiệm chi ra ràng diện tích tơi đa cố thề tiến hành liên quan vơi sự dâng lên cũa thuỷ triều. Hơn thế
nữa. lóc độ dịng cháy bị giữ tháp vi sir dụng phương pháp ngàn dòng thăng đứng. Sê làm rõ ở phân
5.2.3. Những nhánh cất lữ nhùng cây liễu (cây liễu gai), dà lả những nguyên liệu xây dụng chinh. Vói
những thứ này,cấu trúc đan xen (đệm bó [zinkstuk]) đả được tạo ra. Khi rai đá balat VĨI sét. nó có thê
chim vảo đáy. Chi tiết hơn xem ơ phần I3.2 và Phụ lục 9.

Việc ngản dóng đà được tiên hành băng cách nhản chim những chiếc đệm náy một cách lãn lượt lẽn
Iren nhau moi khi nước triều dửng trong thời gian ngan. Bằng cách này, một dõng dệm tạo ra một
ngưỡng ơ khe lắp dóng . Điều nãy liếp luc ở mức nước thấp. Vice nhấn chim sâu hon đà không thể
thục hiện dược, khi mà những chiếc đệm dã không thê nôi lên trẽn ngưỡng. Việc ngân dịng dã dược
hỗn thảnh bằng cách sử dựng một dang cấu tnic khác. Cái nãy một lãn nừa tao nên bơi liễu vã sẽt

20

nhưng lản này xây lên từ những bên cua khc vả dặt trục tiếp lên trên ngưỡng ( chi tict bon trong phụ
lục 9).
Việc ngãn dõng cua Sloc giũa những hôn đáo nho cua Walchcrcn vã Z-Bcvcland vảo nãm 1X71 lã
inộl vi dụ tốt cũa quá trinh này. Độ rộng khe lã 365m ở inực nước thấp và có độ sâu tối đa lOm. Dao
động thúy triều khoang 4m. Bảng cách nhấn chìm những chiếc dệm, một ngưởng dã dược tạo ra lên
tới mực nước thấp. Ngường nãy cỏ những độ dốc 1 trong 1 và một đinh rộng ISin. Giai đoạn tiếp là
xây lớp phu ngoài băng cày liễu gai [rijspakwcrk] trẽn đinh cứa ngưởng. Két quá cua việc tảng trọng
lượng là ngưỡng chim xuống 1.8m vi vặy đê lãm bức tưòng này cao lên mức nước cao (tại độ cao 4m
phía trên độ cao gốc cùa ngưỡng), một đập cao 5.Xm đâ phái được lán» ra vã mất một tháng. Phần cùa
mật nghiêng cuòi cùng dược tạo ra bảng thêm một mặt nghiêng sét ngược lại lớp phú ngoài băng liều
gai.
Trong những trường họp mà việc xây dựng cùa lõp phu ngồi bàng liều gai hong, cán có một sự có
găng đẽ đăt đúng vi tri một thùng trong khe cuối cùng và dim lẽn trẽn ngưỡng. Điều nảy không phái
một quá trinh đơn gián, khi mà việc vận chuyên dà xong băng di thuyên hoặc chèo thuyền và kéo lởi
bằng tay chi lả bảng lực lãi. Rái balat đúng lúc vả ngân càn việc trồi lèn cùa ỏng dản bên dưới vả
xung quanh thũng là rat quan trọng. Phương pháp này có thê xcm như là lien thản cua việc ngăn dõng
bằng thùng chìm.

Một vi dụ lịch sứ được tim thấy trong việc ngăn dòng cũa " Bottsachlottertief' gằn Dagebuell (NWGermany) vào nàm 1633, Sét đà phái vận chuyên qua một khoáng cách xa bằng cách chèo thuyền to
và mất khoáng 5500 nhãn cõng để làm việc này. Vice ngăn dóng kết thúc bằng vice nhấn chim một
thùng vào khe. Tièp sau là rái balat và bo xung quanh báng sét. Dê vận chuyên, khoáng 350 xe ngựa
đã dược sữ dụng.
2.5.4 Thòi kỳ 1920 đến 1952

Việc co giói hố dân dàn dà bảt dầu anh hưởng tói những phương pháp xây dựng. Máy hơi nưởc đã
được sử dụng trong nhiều thập kỹ nhưng thiết bị rất cồng kềnh và nạng, ca hai đều rác rồi trong nước
xiết vá mặt đắt mịn Tuy nhiên, nâng lượng hơi nước cơ thê điì được dũng đẽ điêu chinh tời. nhửng
dai cọc và cột. Ngồi ra cịn cung cáp nâng lượng cho những chiếc cân trục dùng đè chuyên nguyên
vật lieu vã đây tàu đi. Sư vận chuyến bâng qua bài biển và nhừng phần chinh cùa đỏp mới được xây

dựng đã de dàng hon khi những dâu máy di dộng được sư dụng và vì nó một dường ray ơn dinh dã
phái xây dựng. Nên lúc ban đau sự thay dõi duy nhầt lã thay thế lao động tay chân nặng nhọc bang
động cơ. Tuy nhiên, những nen móng tot hơn cho dường vận tai và dường sãt lã càn thict tứ khi
chúng dễ bj hóng dối vởi sự lũn xuống ở chỗ đât vừa mới thi công vả việc vặn chuyên bảng đường
thuỳ dõi hoi dộ sâu nước lớn hơn.
Những khó khản gập phái trong xây dựng dập ngàn dòng dược mỏ tá bang việc ngân dỏng
Hindenburgdam. Sự két noi giừa dao Sylt và dat lien NW Germany dà hoàn thành giữa nản» I923 và
I927. Khu vực đả rất nịng vã khơng the di thuyền qua. Dao động triều trung bình là l.7m nhưng anh
hướng gió địa phương đả tãc động mạnh tới nước triều. Phương pháp thi công đà chọn lã mơ rộng
tirờng ván cừ vào trong khe. Sau q trinh dóng cọc là đố đá mị vào cà hai bẽn đe hồ trự lường. Dã
dà dược chuyến trẽn nhừng dưỡng ray djt trên một chiếc cầu xây dọc theo tưởng vãn cừ. Sư tiến triển
đã chậm hơn dự dốn nhiêu vã do dỏ sụ ãn mịn phân phía trước cùa cịng trình dã dữ dội hon nhiêu.

2I


Việc đóng cọc vi vậy dã phai hồn thành vói diêu kiện nước rât xáo dộng trong một cái hồ xói mịn.
cải mã đà được tựo ra tnrớc việc xảy dây CQC vã vi váy cản nhiêu đá hơn nừa đê làm cho ơn đinh. 0
hên phía bị. dường sảt đã được lãp đặt lên nen. Nen này thường bị lún và việc trật dường ray dã diễn
ra thưởng xuyên. Vi vậy làm làng thêm sự trầm trọng. Sau này. phương pháp thi cơng đà được sứa
lại. Việc XĨI mơn trước liên dã bị ngăn cán bới một lớp dá bao vệ rộng 10m ớ trên đáy và nên dường
sắl đà được gia cố. Vi vậy những vắn đề đả được giái quyết.
Ngoại trừ những vấn đẽ dã được đẽ cập ơ trẽn, một bat lợi cua loại dụng cụ điều khiên băng hoi nước
là sự hịng hóc cùa động cơ (hư hại) dản đền sự sụp đồ nguy hiềm cùa công trinh. Hộ thống kẽm linh
hoạ< hon so với dũng lao động chân tay.

Việc nghiên cứu làm the nào dê sưa chữa những phương pháp và sư dụng công cụ mới cũng khuyên
khích việc phát triển cùa nhừng cách lãm mõi. Nhùng dỏng cơ cố thể diều khiến nhùng bỏ phận nặng
hon vã tiên tới công suât chè tạo cao hon. Những thuận lợi của việc náy lã :
Những bỏ phận nặng hon :

-

Có thê xư lý dịng cháy có vận lốc lớn hon

Làm giám sự mất mát nguyên liệu
Công suất chế tạo cao hơn :

Tạo ra pha tỡi hạn ngan hon.

-

Cho phép nhiều sự tiến trĩẽn hơn trong thơi gian nước lặng.

Dan tói thịi gian thi cơng ngân hon, vi vậy việc chê tạo hiệu quà hon trong những giai đoạn
khá thi vã lãm giám nguy cơ thôi tiết xâu đột ngọt.
Nhở những kỹ thuật mới này, những dự ãn lớn hon và cá những dự án ơ tình trạng xẩu trớ nên khá
thi.
Vi dụ. vào năm 1932 một độp ngăn dõng rất lởn đà được thi cõng ở Hả Lan khi Zuiderzee cũ đâ bi cát
khói biên hoi dê vây quanh. Dập dài 32km đả cắt ngang hai hệ thồng mương chinh. Trong quả trình
(hi cóng, một lượng trầm tích sét cuội lớn (sét láng băng) dã dược tim thấy. Nguyên liệu nảy xuất hiện
rát vững chãc trong dịng cháy và có thê xứ lý bãng càn trục lớn. Một sự thiét lập hoàn chinh cua
những cần trục nối mới dược thiết kế, nhtìng xã lan vân chuyến dà dược tạo ra và djp ngăn dòng dã
được xây dựng hốn tốn bãng những thièt bị nơi lớn này.
Sự thay dôi quan trọng khác trong việc thiết ke dập ngủn dõng lã sự phát triến cũa việc mõ hĩnh hoả
toán học. Ban dau, thiết kẽ là một vân đe cua kinh nghiệm và câm nhận nhưng những sự tinh toán dà
bất đầu đẽ thay thế thử nghiệm vã hộ thống lồi (xem phần 5.2.4). Điều nảy lảm giám nguy cơ thắt bại
và cằn thiết cho nhùng dự án rat lớn Dè ngãn vũng có anh hường thúy triều lớn. Zuiderzee ( bây giở
được gọi là Usselmeer) vào nám 1932, những phương trinh khác nhau của sự truyền sóng đả được
giài quyết. Giáo sư Lorentz, người dạt giái Nobel vật lý đà dạt được thánh tựu đõ. Ba câu hói phái trá

lời trước khi cóng việc bắt dầu :

- Sóng thay đơi như the não khi cơng trinh đang tiến hãnh, dicit nãy sê ãnh hường điều kiện ngăn
dòng thê nào.

22


- Sõng thay địi thê nào khi cịng trình dược hoãn thành, diet! nãy ánh hương thê não den mục nước
thiết kế của con đè.
- Điều kiện thiết kẽ náo còn lại SỄ ánh hương mặt nghiêng cùa dê trong trạng thái cân hãng mới cua
biến (Tạo bào và sóng) ?

Thách thức khác dâ dược trình bây trong năm 1944 khi mã vi những lý do quản sự (chiến tranh the
giói II). đáo Walcheren dà bị ngập bới việc đánh boin đẽ xung quanh trong bốn vị tri.

Hãnh động này đả đánh bật quân dội ke thú và mớ ra kênh đào tới Antwerp cho hạm đột quản đong
minh nhưng tại cùng lúc đỏ. nó đâ phá huỳ tuyền báo vệ biển và mớ ra hòn đáo nằm thầp cho sự xâm
nhập cùa thúy triều. Việc khói phục tuyến báo vộ bờ biển đà phái hỗn thành nhanh chóng dè hỏn dáo
khóng bị biền inât vinh viền. Một lân nữa. cơ sờ toán học cho việc tinh toán sự truyèn sóng dã phát
triển. Bổn khe trống (ba cái ánh hường một vũng chứa), mỗi cãi vói biên độ triều, chu kỷ vã sự lan
truyên qua vùng đát bị ngập với những chướng ngại vá con mương củng sự khô dãn phân nào khi
triều thấp lã một hệ thống rất phức tạp cho một phương pháp toán học. Điểu cằn thiết lã thiết lập trật
tự thuận lợi nhất cho tiên trinh và cũng xác dịnh những nguy cơ lãng lén nêu dưỡng khác xuất hiện
trong thực tế. Hon thè nữa. do sự xói mịn khơng ngừng cùa những con ntuong. độ chịu nước đà thay
đôi vởi thời gian.
Ngay sau khi đánh bom. những khe hớ trong dè vần cơn tương đói nhỏ. Vói nước triều cháy trong và
ngồi hai lần háng ngây với biên độ 3.5 đen 4m. sự XƠI món khoét sâu thêm những khe hơ vá một hệ
thống mương dã bị lờ ra. ân mòn lại vào trong khu vực đất liền (Hình 2-14)

Hình 2-14 Walchertn - Bốn khe hớ trên một hịn đào

Dà khơng cỏ ngun vật liệu hay dụng cụ (thời gian chiến tranh) và những khu vực bị che phù bôi
min. Váo tháng 6 năm 1945. khi má cuối cùng một sự khới động có thê được tạo ra, việc đóng kin
những khe hở đã gần như là một nhiệm vụ bầt khá thi. Những phương pháp tniyền thống đã không
dùng được vi chúng tiến hành quá chậm hoặc là vi dụng cu vã nguyên liệu đà khơng thê đối phó
những tinh hng. Bơn khe hờ dã phái dóng củng lủc trong thời gian 4 tháng (trước những cơn bão
múa đỏng) và những việc ngăn dóng này cỏ liên quan tới nhau.

23


Phưong tiện thích họp sần có và duy nhát dẻ thực hiện được cơng việc dóng kín này là những chicc
thùng chim của căng Mulberry, dà sử dụng tạm thời I năm tnrớc trong thơi gian tân cõng của quân
đồng minh vào Normandy (Pháp). Sau khi bao dám khơng có sự XƠI lờ trong khc hị. nhiều don vị lớn
như câu phao, thùng chìm, bê tơng, thùng thép vả thậm chí cã số lượng lởn lưới chong ngư lơi được
Ihâ hoặc dặt vào những khe hờ dó. Cơng việc dà khơng thê hỗn tat tnrơc mùa dõng và tinh hình xấu
dần đi. Dà vài lần. chi vài ngày sau bước tiên ban đầu thi sự cồ lại xuất hiện vì bào trân lên. Mặc dù
vậy. vào cuỏi tháng 1 năm 1946 những khe hơ đa được khép kín. Cuốn tiêu thuyết ” Het verjaagde
water “ cùa tác gia A.den Doolaard đà mõ ta lại những khó khàn gặp phái.
Nhiêu kinh nghiệm đả thu được trong việc xứ lý những thũng chim và thũng trong những khe khép
kin và những ý tưởng dã phát triẽn trong việc thiết kẽ thùng chìm dưọc làm ra với mục dích nhát
đinh. Quá trinh khép kín cố thế dă dược cái tiến bàng cách hoặc lã tao ra một mặt nghiêng hơ phũ hợp
vói hình dạng cua những chiéc thúng chìm hoặc xày I cái thùng chim khớp vơi những yêu càu cua
mút nghiêng hơ. Hon nữa, việc nhan chim có thê đâ được điều khiên tốt hơn bâng cách diêu chinh
cho nươc vào băng những những chiêc van và khoang riêng biệt.
Những kế hoạch kliảc nhau dê phát triển việc bão vệ bở biến cũa khu vực châu thô Hà Lan đà dược
vè lên và một vãi dập dã ra dời. Vào năm 1950. ngirơi ta đà ngăn cưa sông Brielse Mass băng cách sứ
dụng nhũng thũng chim được thiết kè có mục đích. Vảo nãrn 1952 Braakman. cửa sông dọc theo sông
Western Scheldt đà được ngăn bảng hai chiếc thùng chim, một trong hai cái được trang bi VƠI cứa

cống. Những cứa tạm thời này có lẽ dà mơ sau khi đặt thùng chim vào khe hớ đề hạn chế nguồn nước
trong vùng sau khi ngăn và vì vậy họn chẽ các lực.

2.5.5 Sau năm 1952

Một thám hoạ lũ mói dã xây ra vùng phía nam cùa Biên Bãc vào ngày mùng một tháng hai năm 1953
(theo tin ngưừng Hà Lan. cơn lù nảy nên dược dật lèn : St-lgnatiusvloed). Một con bào tràn đến cũng
với con nước cao tràn ngập 2000 knr’ dắt châu thô Hả Lan. tạo ra 73 lo thung cua dê vả rắt nhiều lo
nho hon. Một lần nữa tất cả kinh nghiệm về kỹ thuật cùng thiết bị và sự ửng biến phái đem ra sứ dụng
trẽn nhiều khu vực trong cũng một lúc đé đóng nhùng khe hơ náy lại trước khi mũa dõng đen. Ban
đáu. không phai tàt cà khe hờ đéu cố cùng độ khó và kích thước. Tuy nhiên, nhũng khe hớ khác nhau
đà không thế được giúi quyết ngay lập tức vi kết cấu đà bị phá vờ vã kết quà lã chủng đà lãm xói khe
hớ tới kích thước khơng lơ. Hình 2-15 mô tá lo thung Schclphock trên dáo Schouwcn dọc theo
Eastern Scheldt

Đày là mọt trong những lo thung chính xuất hiện trong tham hoạ lũ vảo ngày I tháng 3 năm 1953.
Quả trinh xỏi lơ cùng tiếp tục trong thời gian công việc xây đập tiên hãnh. Khe hở đã tăng tử độ rộng
40m ban dâu lên 525m sau 6 tháng trong khi dọ sâu toi da tâng tù lòm lên hon 35m.

24