Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ - Chương 1 potx

tr−êng ®¹i häc thñy lîi
Bé m«n: thñy c«ng
X  W







thiÕt kÕ ®ª
vμ c«ng tr×nh b¶o vÖ bê

Hµ Néi, n¨m 2001




tr−êng ®¹i häc thñy lîi

Bé m«n: thñy c«ng
X  W









thiÕt kÕ ®ª
vμ c«ng tr×nh b¶o vÖ bê





Biªn so¹n: PGS. TSKH. NguyÔn QuyÒn

PGS. TS. NguyÔn V¨n M¹o
TS. NguyÔn ChiÕn
KS. Ph¹m V¨n Quèc









Hµ Néi n¨m 2001








3


Lời nói đầu
oOo

"Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ" trình bày những kiến thức cơ bản
về bố trí, lựa chọn hình thức kết cấu và tính toán thiết kế đê sông, đê biển, kè bảo vệ mái và
các công trình bảo vệ bờ. Sách cũng đề cập tới những vấn đề về gia cố, sửa chữa và xử lý sự

cố đê.
ở Việt Nam, hệ thống đê và các công trình bảo vệ bờ đóng một vai trò cực kỳ quan
trọng trong việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn
hoá, chính trị, kinh tế, các vùng dân c rộng lớn trải dài theo các triền sông, duyên hải từ
Bắc chí Nam. Hệ thống đê sông ở đồng bằng Bắc bộ đã đợc hình thành và phát triển từ
hàng nghìn năm nay. Nhân dân ta đã tích luỹ đợc nhiều kinh nghiệm trong việc đắp và gìn
giữ đê. Lịch sử cũng đã ghi nhận những vụ vỡ đê với sức tàn phá ghê gớm, để lại hậu quả
lâu dài. Hiên nay, trong điều kiện đất nớc đang công nghiệp hoá, hiện đại hoá, những yêu
cầu về việc bảo vệ các khu vực dân c và kinh tế chống sự tàn phá của bão, lũ, nớc dâng
ngày càng trở nên cấp bách. Bên cạnh việc củng cố, nâng cấp các hệ thống đê đã có, việc
quy hoạch bảo vệ bờ sông, bờ biển và xây dựng các hệ thống đê mới đang đợc đặt ra ở cả
3 miền của đất nớc.
Cuốn sách "Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ" tập hợp những kiến thức cơ bản và
cập nhật những vấn đề hiện đại trong lĩnh vực thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ. Sách
dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành công trình thủy lợi. Sách cũng có thể làm tài
liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác, cho các lớp sau đại học và nghiên cứu sinh
ngành công trình thủy lợi.
Nội dung sách gồm 6 chơng. Chơng I trình bày tổng quan về hệ thống đê và các
công trình bảo vệ bờ. Chơng II nêu những vấn đề về tính toán các yếu tố của sóng và nớc
dâng. Các vấn đề về thiết kế và tính toán đê đợc trình bày ở chơng III. Trong chơng IV
nêu các giải pháp kết cấu và tính toán kè bảo vệ mái. Chơng V giới thiệu các kiến thức về
công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển. Chơng VI đề cập tới các vấn đề mở rộng, sửa chữa đê
và xử lý sự cố đê.
Sách do một tập thể giáo viên Bộ môn Thủy công, Trờng đại học Thủy lợi biên soạn.
PGS. TSKH Nguyễn Quyền viết các chơng I và III; PGS. TS Nguyễn Văn Mạo viết
chơng IV; TS. Nguyễn Chiến viết các chơng II, V, tiết 1-4 và chịu trách nhiệm chung;
KS Phạm Văn Quốc viết chơng VI.

4

Các tác giả xin đợc bầy tỏ lời cảm ơn tới PGS. TS Phạm Ngọc Quý đã xem xét toàn
bộ bản thảo và có những ý kiến quý báu để hoàn thiện nội dung bản thảo, xin chân thành
cảm ơn PGS. TS Nguyễn Văn Hạnh và các thành viên khác của Bộ môn Thủy công Trờng
đại học Thủy lợi đã có những ý kiến đóng góp quý báu cho nội dung cuốn sách. Các tác giả
gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo Nhà trờng, phòng Đào tạo và Th viện Trờng đại học Thủy
lợi về những ý kiến chỉ đạo và sự giúp đỡ trong quá trình biên tập, in ấn sách.
Mặc dù các tác giả đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn, song chắc chắn không
tránh khỏi thiếu sót. Chúng tôi mong nhận đợc ý kiến xây dựng của các nhà chuyên môn,
các bạn đồng nghiệp. ý kiến xin gửi về Bộ môn Thủy công, Trờng đại học Thủy lợi.

Xin chân thành cảm ơn!
Các tác giả.

5
Chơng i
Kiến thức chung về đê v công trình bảo vệ bờ


1-1. Công trình thủy lợi và vị trí đê điều trong công trình thủy lợi
I- Nhiệm vụ của công trình thủy lợi:
Công trình đợc xây dựng để sử dụng nguồn nớc gọi là công trình thủy lợi. Nhiệm vụ
chủ yếu của các công trình thủy lợi là làm thay đổi, cải biến trạng thái tự nhiên dòng chảy
của sông, hồ, biển, nớc ngầm để sử dụng nớc một cách hợp lý, có lợi nhất và bảo vệ môi
trờng xung quanh tránh khỏi những tác hại của dòng nớc gây nên. Công trình thủy lợi có
thể hình thành dòng chảy nhân tạo để thỏa mãn nhu cầu dùng nớc, khi dòng chảy tự nhiên
ở nơi đó không đủ hoặc không có.
Căn cứ vào tính chất tác dụng của dòng chảy, công trình thủy lợi có thể chia ra: công
trình dâng nớc, công trình điều chỉnh dòng chảy và công trình dẫn nớc.
II- Phân loại các công trình thủy lợi:

1. Các công trình dâng nớc:
Phổ biến nhất của loại công trình dâng nớc là các loại đập. Đập đợc xây dựng ngăn
các sông suối và hình thành nên độ chênh mực nớc thợng hạ lu. ở trớc đập. Càng gần
đến đập, lu tốc trung bình của dòng chảy giảm v1 < v2 < v3 < v4 < v5 còn độ sâu của
dòng chảy tăng h1 > h2 > h3 > h4 > h5. Sự tăng mực nớc ở trong sông làm tăng diện tích
mặt cắt ớt của lòng sông và dẫn đến ngập đất ở thợng lu. Sự thay đổi lu tốc dòng chảy
ở thợng lu làm thay đổi khả năng vận chuyển bùn cát của lòng sông. Lu tốc theo chiều
dòng chảy giảm dần, các hạt bùn cát trong nớc đợc lắng xuống đáy theo thứ tự những
hạt lớn, sau đó đến những hạt bé hơn và khi đến gần công trình, lu tốc hầu nh bằng
không nên các hạt cát rất bé cũng đợc lắng xuống, nớc ở đó rất trong.
Sự dâng mực nớc còn làm thay đổi cả trạng thái nớc ngầm dới lòng sông và hai bên
bờ. Do có độ chênh cột nớc thợng hạ lu nên có hiện tợng thấm qua nền và thấm vòng
quanh công trình từ thợng lu về hạ lu.
Nớc ở thợng lu chảy về hạ lu không mang bùn cát do đó để trở về trạng thái cũ
của dòng nớc , lòng sông và bờ lại bị bào mòn, xói lở.
Nh vậy công trình dâng nớc có ảnh hởng đến tất cả các yếu tố của dòng chảy, lòng
sông và cả nớc ngầm. Nhng nó có hiệu quả lớn, điều chỉnh lu lợng từ thợng lu về hạ
lu, về mùa lũ nớc đợc giữ lại ở thợng lu (đối với hồ chứa) và đợc tháo về hạ lu vào
thời kỳ cần thiết theo nhu cầu dùng nớc. Công trình dâng nớc đợc ứng dụng rộng rãi
trong tất cả các lĩnh vực kinh tế nớc.

6
2. Các công trình điều chỉnh dòng chảy:
Công trình điều chỉnh để khống chế xói lở lòng sông, có thể làm thay đổi trạng thái
dòng chảy, làm thay đổi hớng dòng chảy trong giới hạn lòng sông theo yêu cầu cần thiết
và bảo vệ lòng sông tránh khỏi những tác hại nguy hiểm của dòng nớc. Công trình điều
chỉnh bao gồm đê, đập, tờng, kè, các đê đập đó không ngăn hết toàn bộ lòng sông, mà chỉ
một phần theo hớng của mặt cắt ngang hoặc có khi theo hớng dọc lòng sông.
Công trình điều chỉnh không làm dâng nớc, mà có tác dụng làm thay đổi hớng và
lu tốc của dòng chảy, phân bố lại lu tốc và ảnh hởng đến hình dạng của lòng sông. Các

công trình này nhằm phục vụ các ngành khác nhau, có thể giữ độ sâu, lu tốc và hình dạng
lòng sông cần thiết cho tàu bè qua lại, đảm bảo điều kiện bình thờng để lấy nớc từ sông,
giữ ổn định bờ sông để đảm bảo an toàn cho dân c và nhà máy xí nghiệp ở hai bên bờ.
Các công trình này bao gồm các tờng cánh, đê, đập, kè làm bằng các vật liệu tại chỗ
(đất, đá, gỗ), có lúc làm bằng bê tông, bê tông cốt thép. Mặt cắt ngang là hình thang. Yêu
cầu vật liệu đảm bảo ổn định không bị xói lở do dòng chảy gây nên.
Các kè bảo vệ bờ không bị xói lở thờng dùng đá, tấm bê tông, các loại rồng và bó
cành cây.
3. Các công trình dẫn nớc:
Những công trình này bao gồm các loại nh kênh mơng, đờng hầm, cầu máng,
đờng ống làm bằng các loại vật liệu khác nhau. Các công trình đó chuyển nớc với các lu
lợng xác định vào các mục đích khác nhau: dẫn nớc vào tuốc bin nhà máy thủy điện, đa
nớc vào tới ruộng và đồng cỏ, vào hệ thống cấp nớc cho thành phố, xí nghiệp, nhà
máy Nó có thể sử dụng làm đờng giao thông thủy cho tàu thuyền đi lại. Thuộc loại công
trình dẫn nớc này phải kể đến cả công trình tháo lũ đó là những công trình tháo nớc thừa
của hồ chứa từ tl về hạ lu qua dập hoặc hai bên bờ của đập.
a) Kênh:
Là một dạng sông nhân tạo, đợc đào, đắp hoặc nửa đào nửa đắp mà thành. Mặt cắt
ngang có dạng hình thanh.
b) Máng nớc, dốc nớc, cầu máng:
Là kênh nhân tạo đợc xây trên mặt đất hoặc cao hơn mặt đất, làm bằng bê tông cốt
thép, thép, gỗ. Các công trình này đợc sử dụng khi điều kiện địa hình, địa chất không cho
phép làm kênh.
c) Đờng hầm:
Đợc xây dựng dới đất, trong núi. Khi các đờng dẫn nớc gặp phải núi cao không
thể đào kênh đợc ngời ta phải làm đờng hầm để nối tiếp các kênh chuyển nớc. Cũng
có thể là đờng hầm dẫn nớc vào nhà máy thủy điện, hoặc đờng hầm tháo lũ của hồ
chứa,

7

d) Đờng ống:
Là những ống dẫn nớc làm bằng thép, bê tông cốt thép đợc đặt trên hoặc dới đất
hoặc bố trí trong thân đập, dới kênh, mơng, đê, để dẫn nớc.
Ngoài ra còn phải kể đến những công trình đợc dùng cho một mục đích kinh tế thủy
lợi nhất định nh:
- Trạm thủy điện: nhà máy, buồng xoắn, bể áp lực, tháp điều áp
- Công trình giao thông thủy: âu tàu, máy nâng tàu, công trình chuyển gỗ, bến cảng
- Công trình thủy nông: cống điều tiết, hệ thống tới tiêu, hệ thống thóat nớc.
- Công trình cấp nớc và thóat nớc: công trình lấy nớc, dẫn nớc, trạm bơm, công
trình cho vệ sinh, thóat nớc
- Công trình cho cá: đờng cá đi, đờng chuyển cá, hồ nuôi cá
Nh vậy, đê và các công trình bảo vệ bờ là một trong những dạng khác nhau của công
trình thủy lợi. Việc quy hoạch, thiết kế đê và các công trình bảo vệ bờ tuân theo các nguyên
tắc chung về quy hoạch và thiết kế các công trình thủy lợi. Ngoài ra còn phải xét đến các
nét đặc thù của đê điều và công trình bảo vệ bờ đợc quy định bởi lịch sử hình thành, điều
kiện chịu lực và phạm vi ảnh hởng của chúng mà sau đây chúng ta sẽ dần làm sáng tỏ.


1-2. Tổng quan về hệ thống đê điều
I- Tình hình lũ lụt và giải pháp phòng chống:
1. Đặc điểm tự nhiên Việt Nam và đồng bằng Bắc bộ:
Nớc Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Đông Nam á, chịu ảnh hỏng trực
tiếp của khí hậu lục địa Trung ấn từ phía Bắc và phía Tây với 2 hệ thống sông lớn liên quốc
gia theo hớng Tây Bắc - Đông Nam là sông Hồng và sông Cửu Long, lại vừa chịu ảnh
hởng trực tiếp khí hậu biển Đông từ phía đông và phía nam, nơi giao giữa hai biển lớn:
Thái bình dơng và ấn độ dơng, đồng thời nằm giữa ổ bão biển Đông là một trong 5 ổ bão
lớn nhất thế giới - Mùa bão trùng với muà ma, địa hình phức tạp, đồng bằng thờng hẹp
và thấp trũng, núi cao sờn dốc, cây rừng lại bị tàn phá ngày càng nghiêm trọng, do đó lũ
bão xảy ra luôn có chiều hớng gia tăng trong 3 thập kỷ nay ngày càng ác liệt, lụt bão luôn
là mối đe doạ thờng xuyên đối với đời sống và sản xuất của nhân dân Việt Nam.

Việt Nam có lợng ma bình quân hàng năm từ 1.800 mm đến 2.500mm, lợng ma
phân bổ không đều, 70-80% lợng mua tập trung vào các tháng 7,8,9 (ở Bắc bộ và Nam bộ)
và các thág 8,9,10 ở Trung bộ. Ngay trong các tháng mùa ma, lợng ma cũng phân bổ
không đều, thờng tập trung vào một số đợt ma lớn. Lợng ma ngày lớn nhất trung bình
nhiều năm là 130-200 mm. Lợng ma một ngày lớn nất là 731 mm, lợng ma một đêm
lớn nhất (9/11/1984) là 702 mm, lợng ma 2 ngày lớn nhất (10/1983) ở Huế là 1217 mm.
Lợng ma phân bổ không đều nh trên là nguồn gốc sinh ra các con lũ ở các triền sông.

8
Hệ thống sông suối ở Việt Nam có tổng chiều dài khoảng 25.000 km, tập trung thành 3 hệ
thống sông khá rõ rệt: hệ thống sông Hồng và sông Thái bình ở Bắc bộ, hệ thống các sông
ở miền Trung và hệ thống sông Cửu long, Đồng nai ở Nam bộ. Do địa hình ở các miền
khác nhau, các sông ở Nam bộ hiền hòa, các sông ở Bắc bộ có độ dốc vừa phải, các sông ở
miền Trung vừa ngắn vừa cố dộ dốc lớn. Một số con sông lớn bắt nguồn từ các nớc láng
giềng chảy qua Việt Nam rồi ra biển nh hệ thống sông Hồng ở Bắc bộ, sông Cửu long ở
Nam bộ.
Tất các các con sông đến mùa ma đều có lũ, mức độ ác liệt hàng năm có khác nhau.
2. Tình hình lũ lụt:
Chỉ tính từ đầu thế kỷ 20, trên hệ thống sông Hồng và sông Thái bình (ở Bắc bộ) đã có
26 trận lũ lớn: lớn nhất là trận lũ lịch sử năm 1971, trớc đó đã có trận lũ năm 1945 từng
đợc coi là trận lũ lịch sử (thấp hơn 1971 sau này). Mực nớc lũ 1971 đã vợt quá khả năng
chịu đựng của đê (mực nớc ngoài sông lúc này cao hơn mặt đất đồng ruộng ven đê từ 5-10
m). trong vòng 45 năm (từ 1900 - 1945) đã có 18 năm vỡ đê ở đồng bằng Bắc bộ, trung
bình cứ 2 năm lại có một năm vỡ đê, mất mùa. Đặc biệt trận lũ năm 1945 làm vỡ 79 quảng
đê gây ngập 11 tỉnh 312.000 ha đất canh tác và khoảng 4 triệu ngời bị ảnh hởng. Trận lũ
năm 1971 làm vỡ 3 đoạn đê lớn, gây ngập 250.000 ha và 2,7 triệu ngời bị ảnh hởng
nghiêm trọng.
Trận lũ năm 1986 tuy độ lớn mức lũ chỉ đứng vào hàng thứ 5 trong liệt số liệu quan
trắc từ đầu thế kỷ đến nay song cũng gây vỡ một đoạn đê sông Hồng (Trung Châu - Đan
Phợng) và sập 1 cống dới đê sông Cầu - Quế Võ Hà Bắc. Năm 1906 ở Bình Định, năm

1983 ở Huế, năm 1952 ở các tỉnh miền Đông Nam bộ và năm 1964 ở hầu hết các tỉnh khu
5 cũ (Trung bộ) đều có lụt lớn, gây nhiều thảm cảnh tang tóc. Lũ trên sông Cửu Long (kể
cả các nhánh) xảy ra vào các năm 1961, 1966, 1978, 1984, 1991 cũng đã làm ngập hàng
chục vạn ha lúa của dồng bằng sông Cửu long (Nam bộ).
Tình hình lũ dờng nh cũng xảy ra nghiêm trọng trong những năm gần đây ở các tỉnh
miền núi phía Bắc và Tây nguyên nh: Lạng sơn, Cao bằng (1986); Lai châu, Đak Lak, Bắc
Thái (1980); Sơn la, Lai châu (1991) một số vùng dân c tập trung và phần lớn các hạ tầng
cơ sở của 2 thị xã Lai châu, Sơn la đã bị dòng lũ quét cuốn trôi tàn phá trong 2 năm 1990,
1991.
3. Biện pháp phòng chống lũ:
Với tầm quan trọng đặc biệt của hệ thống sông Hồng, ngay từ những năm 1960, Đảng
và Nhà nớc ta đã thiết lập Uỷ ban trị thủy và khai thác sông Hồng do Phó Thủ tớng làm
chủ tịch, Bộ Thủy lợi là Văn phòng thờng trực.
Sau trận lũ lịch sử năm 1971, Đảng và Nhà nớc ta quyết định về biện pháp phòng
chống lũ cho hệ thống sông Hồng là:
1) Trồng và bảo vệ rừng đầu nguồn để hạn chế khả năng tập trung lũ về hạ du.
2) Xây dựng các hồ chứa nớc loại lớn và loại vừa ở thợng nguồn sông.
3) Củng cố hệ thống đê.

9
4) Chuẩn bị chu đáo để làm tốt việc phân lũ, chậm lũ khi cần thiết.
5) Giải phóng lòng sông, khai thông dòng chảy để thóat lũ.
6) Tăng cờng công tác hộ đê phòng lụt.
Đến nay những biện pháp đó đã đợc triển khai tích cực và vẫn còn nguyên giá trị của
nó, song có những mặt chúng ta thiếu biện pháp kiên trì tổ chức thực hiện nh trồng rừng,
giải phóng lòng sông.
Với mục tiêu chống đợc con lũ tơng đơng năm 1971 (tần suất 0,4%), cần vận hành
điều tiết hồ Hòa Bình và Thác Bà khi gặp lũ thờng xuyên để giữ cho mức nớc Hà Nội
không vợt qua báo động III (11,50 m). Nếu gặp lũ có tần suất lớn hơn nh lũ năm 1986
mức nớc Hà Nội lên đến 12,35 m, lũ năm 1996 lên đến 12,48 m nếu xảy ra lũ nh năm

1971 thì mức nớc tại Hà Nội 13,3 m. Nhng nếu gặp lũ nh năm 1971 với dạng lũ năm
1964, 1969 thì khó có thể giữ đợc mức nớc tại Hà Nội là 13,30 m, khi đó phải tính đến
biện pháp phân lũ qua sông Đáy.
Tháng 8 năm 1998 Thủ tớng Chính phủ ra Thông báo 164 TB/TW ngày 3/9/1998 đã
nêu:
- Xây dựng các chỉ tiêu ban bố tình trạng khẩn cấp về thiên tai.
- Xây dựng các phơng án xử lý lũ đặc biệt lớn và quyết định phân lũ.
- Và "phải xây dựng phơng án lâu dài, bền vững về củng cố đê, xây dựng hệ thống đê
điều trong cả nớc, đặc biệt hệ thống sông Hồng để đủ sức bảo vệ sự phát triển bền vững về
kinh tế xã hội an ninh quốc phòng cho đồng bằng sông Hồng và thủ đô Hà Nội".
II- Hệ thống đê sông đồng bằng Bắc bộ:
Trong điều kiện một đất nớc mà lũ, bão luôn là mối đe doạ nghiêm trọng từ hàng
nghìn năm nay thì cuộc đấu tranh với thiên nhiên để phòng chống lụt bão cũng luôn luôn
chiếm vị trí nổi bật trong lịch sử tồn tại và phát triển của dân tộc ta.
Sử sách còn ghi lại con đê đầu tiên của Việt nam đã có từ thế kỷ thứ nhất sau Công
nguyên cùng thời Hai Bà Trung và đến đầu thế kỷ thứ 11, nhà Lý đã đắp đê thành Đại La,
sau đổi ra thành Thăng Long tức Hà Nội ngày nay với mục đích bảo vệ kinh đô bên dòng
sông Hồng và đến thế kỷ thứ 13 thời nhà Trần thì đê sông Hồng đã đợc nối dài từ đầu
châu thổ (Việt trì) ra đến biển để phòng chống lũ.
Từ đó nhân dân Việt Nam vì bảo vệ cuộc sống của mình đã không ngừng đắp to, nâng
cao và khép kín các tuyến đê sông, đê biển.
Đến nay, Việt Nam có gần 8000 km đê, trong đó có gần 6000 km đê sông và 2000 km
đê biển. Riêng đê sông chính có 3000 km và 1000 km đê biển quan trọng. Có gần 600 kè
các loại và 3000 cống dới đê. Ngoài ra còn có 500 km bờ bao chống lũ sớm, ngăn mặn ở
đồng bằng sông Cửu Long.
Riêng hệ thống sông Hồng trong đồng bằng Bắc bộ có 3000 km đê sông và 1500km đê
biển.

10
1. Đặc điểm hệ thông đê đồng bằng Bắc bộ:

a) Về sự hình thành các tuyến đê:
Đặc điểm của quá trình hình thành các tuyến đê ở đồng bằng và trung du Bắc bộ trong
buổi đầu sơ khai là quá trình tự phát: do nhân dân tự làm với trình độ nhận thức và công cụ
lao động lúc đó rất thô sơ. Vấn đề chọn tuyến và xử lý nền chắc chỉ đợc giải quyết hết sức
giản đơn. Chỉ có những năm sau này một số tuyến đê bị vỡ khi có lũ lớn hoặc một số nơi
sông có sự đổi dòng hoặc phát triển thêm, việc lựa chọn tuyến đê mới đợc chú ý đầy đủ
đến các điều kiện kỹ thuật.
Nói chung tuyến đê hiện có đợc hình thành trong quá trình phát triển, không có sự
lựa chọn tuyến một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy.
b) Địa hình hai bên ven đê:
Nhìn tổng thể địa hình có xu thế thấp dần từ thợng nguồn về phía biển với bề mặt
nghiêng từ TB-ĐN.
Bề mặt địa hình ven đê phía đồng ít thay đổi nhng do tác động của con ngời theo
thời gian bị phân cắt chủ yếu do việc lấy đất đắp đê tạo thành thùng đấu hoặc các hồ, đầm
lớn do hậu quả của những lần vỡ đê.
Địa hình ven đê phía sông thay đổi theo thời gian tùy thuộc chế độ dòng chảy và lợng
phù sa các bãi bồi có nơi đợc tôn cao và mở rộng nhng có nơi bị bào mòn và xói lở.
Các thềm sông, bãi bồi ở trung du - đồng bằng Bắc bộ có lịch sử hình thành gắn liền
với quá trình tạo thành các lớp tạo bồi tích trẻ kỷ đệ tứ (aQ
3
IV)
Đất cấu tạo nên thềm sông ở đây là sét, sét pha nặng, đôi chỗ bị latêrit hóa, phía trên là
á sét nhẹ có lẫn ít cuội sỏi kết cấu hơi xốp. Từ các vùng tiếp giáp các vị trí nói trên kéo dài
qua đồng bằng ra biển tồn tại chủ yếu là các bãi bồi.
Đất cấu tạo nên bãi bồi từ dới lên gặp phổ biến là cát, cát pha có nơi là bùn sét hữu cơ
đợc phủ bởi lớp sét pha hoặc sét, trên cùng (ở phía ngoài đê) là lớp phù sa trẻ màu xám
nâu.
2. Về cấu trúc địa chất và tính chất địa chất công trình của các lớp đất ở nền đê:
Các lớp đất ở nền đê có nguồn gốc bồi tích hiện đại kỷ đệ tứ, phân bố từ trên xuống
dới nh sau:

a) Lớp phù sa:
Phủ trực tiếp trên các giải địa hình ven đê phía sông có bề dày trung bình 2,00 ữ 2,5 m.
b) Đất sét pha mầu nâu gụ:
Tầng đất này phân bổ hầu hết dới nền đê dọc các tuyến sông chính.
c) Đất sét màu xám xanh:

11
Tầng đất này phân bổ dới nền đê vùng đồng bằng ở độ sâu 2,5m kể từ mặt đất tự
nhiên, với độ dày trung bình 2,0 ữ 4,0 m.
d) Bùn sét và bùn sét hữu cơ:
Tầng này đợc tạo thành chủ yếu ở những vùng trũng, các cửa sông, đáy hồ và đầm
lầy hoặc ở những lòng sông cổ, tạo thành các thấu kính bùn khá dày 5-10m, độ sâu phân bố
cách mặt đất 3-5 m.
e) Cát pha màu xám nâu - xám sẫm:
Phân bố ở độ sâu 3-5 m với diện tích phân bố hẹp, không liên tục.
f) Cát:
Phân bố ở hầu hết dới nền đê với bề dày khá lớn, có tính thấm lớn. Những nơi cát
phân bố sâu, về mùa lũ tầng cát này tàng trữ nớc có áp cục bộ. Đối với công trình, đây là
điều bất lợi về biến dạng thấm.
g) Sét loang lổ:
Tầng sét này có bề dày khá lớn phân bổ hầu hết ở trung tâm đồng bằng Bắc bộ với bề
dày tăng dần ra phía biển, phân bố ở độ sâu 10-30m.
3. Đặc điểm địa chất thủy văn:
ảnh hởng của điều kiện địa chất thủy văn đối với các loại công trình xây dựng có
mức độ khác nhau. Đối với nền các tuyến đê, chủ yếu chú ý tới sự có mặt của nớc ngầm
tàng trữ trong tầng chứa nớc thứ nhất kể từ trên xuống. Nớc ngầm ở tầng chứa nớc có
quan hệ với nớc mặt: dâng cao về mùa ma và hạ thấp về mùa khô. Biên độ dao động của
nớc ngầm giữa mùa kiệt và mùa lũ là 4-5 m.
Quá trình vận động của dòng ngầm có thể mang theo các hạt có đờng kính nhỏ,
lợng cát do nớc mang theo tùy thuộc áp lực dòng thấm.

Quá trình này lặp đi lặp lại trong nhiều năm sẽ làm cho nền đê bị biến dạng. ở những
nền đê có cát, lớp phủ phía đồng bằng không đủ dầy để thắng áp lực dòng thấm sẽ xuất
hiện các mạch sủi, bãi sủi.
4. Về cấu tạo thân đê:
Thân đê cũng đợc tôn cao, mở rộng trong quá trình hình thành và phát triển của hệ
thống đê. Có cả một quá trình đắp thân đê từ các loại đất không đợc chọn lựa, việc đầm
nện cũng không theo quy chuẩn. Do vậy thân đê có tính không đồng nhất cao.
Ngoài ra thân đê còn chịu tác động xấu của các động vật đào hang (chuột, mối) tạo
thành các hốc hoặc lỗ rỗng trong đó. Đây là một hiểm hoạ khó lờng.
5. Về sự làm việc của đê sông:
Khác với đập, đê là công trình làm việc theo mùa. Nhiều đoạn đê trong mùa khô thực
chất chỉ là đờng. Đê chỉ làm việc ngăn và chắn nớc trong mùa lũ. Thời gian làm việc

12
trong năm của đê không nhiều. Ngay trong mùa lũ, điều kiện làm việc của đê không chỉ
phụ thuộc mực nớc lũ mà còn phụ thuộc thời gian ngâm lũ dài hay ngắn.
Thời gian của lũ lên và thời gian lũ xuống cũng là những yếu tố cần quan tâm khi xem
xét điều kiện làm việc của đê.
6. Những tác động của con ngời vào hệ thống đê:
Một mặt con ngời phải làm mọi cách giũ gìn sự tồn tại của hệ thống đê để bảo vệ
chính mình, nhng mặt khác con ngời cũng lại có tác động xấu đến hệ thống đê (đào, đắp,
xây dựng công trình gần đê ). Nhà nớc ta đã có "Pháp lệnh bảo vệ đê điều" nhằm loại trừ
các tác dụng xấu của con ngời lên đê.
III- Mặt cắt ngang đặc trng của đê:
Từ những đặc điểm của đê đã nêu trên, chú ý nhiều đến các đặc điểm về địa hình, địa
chất và thực tế làm việc của đê, có thể nêu ra một mặt cắt ngang đại diện của đê nh sau:
(hình 1-1)

Hình 1-1: Mặt cắt ngang đặc trng của đê.

- Thân đê chịu tác dụng của cột nớc H trong mùa lũ; chiều rộng đáy đê: B
- Mực nớc sông mùa lũ (MNL) ngập trên bãi bồi.
- Mực nớc sông mùa kiệt (MNK), nói chung thấp dới đáy lớp phủ.
- Đất nền đê đợc tổng hợp thành 2 lớp:
+ Lớp phủ phía trên đợc đặc trng bằng hệ số thấm K
1
nhỏ thua K
2
(của lớp dới) -
gọi là lớp phủ ít thấm (hoặc lớp phủ). Chiều dày lớp này t=1-6m. Lớp này thờng có các
loại á sét, thành phần hạt có thể thay đổi. Theo thành phần hạt có thể phân thành 2-3 lớp

13
nhỏ trong chiều dày chung t. Theo mức độ thấm, có thể ghép các lớp nhỏ này thành 1 lớp
với chiều dày t và kệ số thấm chung K
1
. ở phía sông chiều dài lớp phủ là L
1
, ở phía đồng
chiều dài lớp phủ là L

2
.
+ Dới lớp phủ ít thấm là lớp thấm nớc với hệ số thấm K
2
(K
2
>K
1
) gọi là lớp thấm -
chiều dày T = 20 ữ 60 m. Đây thờng là loại á cát, cát. Thành phần hạt cũng thay đổi khá
lớn. Theo thành phần hạt cũng có thể chia lớp này thành nhiều lớp nhỏ. Tuy nhiên xét về
mức độ thấm có thể xếp chung vào 1 loại với hệ số thấm K
2
.
Mặt cắt ngang đặc trng của đê nh trình bày trên mang tính chất đại diện. Nó đợc
xem nh một sơ đồ để phân tích sự làm việc của đê.


1-3. Phân tích sự làm việc của đê, các khả năng phá hoại sự làm việc an
toàn của đê
Điều kiện làm việc của đê có thể phân chia ra theo mùa:
- Mùa khô nớc sông thấp, không ngập bãi bồi.
- Mùa ma, có lúc mực nớc lũ lên cao, tạo cột nớc H lên thân đê. Đê làm việc nh
một đập đất. Nền đê cũng chịu ảnh hởng của các dòng thấm trong lớp phủ và lớp thấm.
Các khả năng phá hoại sự làm việc an toàn của đê có thể phân ra 2 loại:
+ Loại khả năng phá hoại bình thờng: Là những dạng phá hoại xuất phát từ những
nguyên nhân có tính quy luật, có thể dùng các lý thuyết của cơ học để tính toán đợc .
+ Loại khả năng phá hoại đặc biệt: là những dạng phá hoại xuất phát từ những nguyên
nhân không có tính quy luật hoặc những nguyên nhân đặc biệt, trong điều kiện đặc biệt,
không có khả năng dùng các lý thuyết của cơ học để tính toán đợc. Dới đây xét từng loại.

1. Loại khả năng phá hoại bình thờng:
a) Trong mùa khô:
Mực nớc sông dao động chung quanh MNK, thấp hơn đáy lớp phủ. Nh phần đặc
điểm địa điểm thủy văn đã nêu ở trên, lúc này nớc ngầm từ tầng thấm nớc bổ sung cho
sông (hình 1-2).
Nh vậy về thực chất đê giống nh một đờng giao thông đợc đắp cao trên nền 2 lớp.
Các dạng khả năng phá hoại là sự trợt của 2 mái dốc phía sông và phía đồng dới tác dụng
trọng lợng bản thân đê. Sự trợt này thờng có dạng trợt cung tròn - mặt trợt có thể là
trợt nông - chỉ trên mái dốc, có thể là trợt sâu - cùng một phần nền (hình 1-2). Nếu
cờng độ và tải trọng giao thông trên mặt đê lớn và tập trung, phải xét đến ổn định của hai
mái dốc và nền dới tác dụng của tải trọng này.

14











H×nh 1-2: C¸c d¹ng tr−ît m¸i ®ª.

H×nh 1-3: Dßng thÊm qua ®ª vµ nÒn trong mïa lò.

b) Trong mïa lò:
Mùc n−íc s«ng mïa lò (MNL) d©ng cao t¹o thµnh c¸c dßng thÊm (h×nh 1-3) bao gåm:
- Dßng q
1
tõ s«ng vµo líp thÊm
- Dßng q
2
tõ trªn xuèng líp thÊm qua líp phñ.
- Dßng q
3
®i qua th©n ®ª.
- Dßng q
4
tõ trong líp thÊm ®i ra phÝa ®ång qua líp phñ.

15
- Dòng q
5
đi trong lớp thấm phía đồng.
Các dòng thấm này là cơ sở để xem xét sự làm việc của đê trong mùa lũ.
* Với thân đê:
Các dạng khả năng phá hoại là:
+ Trợt các mái dốc dới tác dụng của áp lực thấm trong thân đê và chiều sâu mực

nớc phía sông (hình 1-4). Đờng bão hòa trong thân đê thờng dâng cao và lộ ra trên mái
phía đồng.
+ Đoạn AB là đoạn nớc thấm rỉ ra trên mái đê phía đồng. Gradien ra của dòng thấm ở
đây thờng lớn có thể gây nên xói lở đất trên đoạn AB.
+ Trong trờng hợp mực nớc lũ rút xuống nhanh, mái đê phía sông có thể bị trợt dới
tác dụng của dòng thấm đi ngợc về phía mái dốc (hình 1-5).







Hình 1-4: Trợt mái đê cùng với nền.







Hình 1-5: Dòng thấm trong thân đê khi lũ rút nhanh.

* Với nền đê:
Dòng thấm trong lớp thấm nớc (K
2
) trong nền đê gây áp lực thấm tác dụng lên đáy
DC của lớp phủ ít thấm (hình 1-6). Chính áp lực này gây nên các dạng mạch đùn, mạch sủi
và một số biến dạng thấm khác phía đồng.

16







Hình 1-6: Sự hình thành mạch đùn, mạch sủi.

2. Dạng khả năng phá hoại đặc biệt:
Các dạng phá hoại đặc biệt này thờng chỉ xảy ra trong mùa lũ với thân đê:
a) Dạng thứ nhất:
Nh đã nêu ở trên, thân đê có tính không đồng nhất lớn do việc đắp và tôn cao trong
nhiều năm (nhiều thời kỳ việc đắp đê có tính chất "kê ba chồng đấu" không có sự đầm nện
theo quy chuẩn). Với một mặt cắt đê không đồng nhất nh vậy, sự thấm không tuân theo
các phơng trình thấm trong thân đê. Trên hình 1-7 trình bày sơ bộ thấm trong thân đê
không đồng nhất. Các vùng chấm chấm là vùng có tính thấm lớn, và các dòng thấm sẽ đi
theo con đờng ngắn nhất nối liền các vùng này với nhau. Trong điều kiện nh thế, phơng
trình dòng thấm đã không còn đợc tuân thủ. Trong trờng hợp này, dòng thấm sẽ gây trợt
mái hoặc sạt lở đoạn mái dốc có dòng thấm tập trung thóat ra.








Hình 1-7: Dòng thấm trong thân đê không đồng nhất.

b) Dạng thứ hai:
Do động vật đào hang (chuột, mối ) hoặc những nguyên nhân bất thờng nào đó mà
trong thân đê tồn tại đờng thấm tập trung nh mô tả trên hình 1-8. Trong những trờng
hợp nh thế này, sự phá vỡ đê có thể xảy ra khá nhanh.

17








Hình 1-8: Sơ đồ các đờng thấm tập trung trong đê.
c) Dạng thứ ba:
Tại chỗ có các cống lấy nớc qua đê (hoặc trạm bơm đặt trên đê), chỗ tiếp giáp giữa
các công trình bê tông với đất (đờng ống trong thân đê, tờng biên các công trình) thờng
có dòng thấm tập trung. Nếu thiết kế không đúng hoặc thi công không đảm bảo, sự phá
hoại rất dễ xảy ra tại những vị trí này. Trên hình 1-9 trình bày các dạng phá hoại này:
Trên hình 1-9a, mặt ngoài các cống lấy nớc đặt trong thân đê có mái "nghiêng
ngợc" (tựa lên đất đắp). Do đất lún theo thời gian nên tạo thành các khe hở giữa bê tông và
đất dọc theo đờng AB. Trờng hợp này dòng thấm tập trung nguy hiểm sẽ xuất hiện dọc
theo cống từ phía sông về phía đồng.
Trên hình 1-9b và hình 1-9c do có sự lún của khối đất đắp phía ngoài tờng biên trên 2
đoạn AB và BC khác nhau mà xuất hện khe nứt (hoặc vùng đất rời). Dòng thấm tập trung
nguy hiểm cũng theo khe này mà đi từ phía sông về phía đồng.

Hình 1- 9: Các dạng hang thấm tập trung.

18
1-4. Các công trình bảo vệ bờ
Các công trình này đợc xây dựng để bảo vệ bờ sông, bờ biển khỏi tác dụng phá hoại
của dòng chảy trong sông , dòng ven bờ biển và của sóng gió.
Ngoài hệ thống đê để bảo vệ các vùng lãnh thổ khỏi bị ngập bởi nớc lũ và thủy triều
thì các công trình bảo vệ bờ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các khu
dân c và kinh tế. Đặc biệt trong thời gian gần đây, do tác động của các biến đổi khí hậu
toàn cầu, các quy luật về sóng gió, dòng chảy, bùn cát cũng có những biến động bất lợi
hơn, đe doạ đến an toàn của các khu dân c và kinh tế rộng lớn dọc các bờ sông, bờ biển.
Từ thực tế các trận lũ lụt trong những năm vừa qua cho thấy có những đoạn bờ sông, bờ
biển đã ổn định trong nhiều năm, nay lại phải trải qua những diễn biến phức tạp do sông
đổi dòng, biển lấn vào đất liền Điều này đòi hỏi công tác thiết kế các công trình bảo vệ
bờ cần bổ sung các điều kiện mới trong tính toán, đồng thời cần phải xây dựng các quy
hoạch tổng thể về bảo vệ bờ sông, bờ biển trong từng khu vực rộng lớn.
Do đặc điểm tác dụng của dòng chảy và sóng gió lên công trình, thờng phân biệt các
công trình bảo vệ bờ sông và công trình bảo vệ bờ biển.
1- Công trình bảo vệ bờ sông:
Loại này chịu tác động chủ yếu là từ các dòng chảy trong sông , đặc biệt là về mùa lũ.
Các công trình bảo vệ bờ sông đợc xây dựng để bảo vệ bờ khỏi bị xói lở, biến dạng
do dòng chảy mặt, và để lái dòng chảy mặt hay dòng bùn cát đi theo những hớng xác định

theo mục đích chỉnh trị sông.
Thuộc loại này bao gồm:
- Các kè bảo vệ mái.
- Các đập mỏ hàn để lái dòng chảy trong sông đi theo những hớng xác định.
- Các mỏ hàn mềm đợc làm bằng phên và cọc hay bãi cây chìm để điều khiển bùn cát
đáy, gây bồi, chống xói bờ và chân dốc.
- Các hệ thống lái dòng đặc biệt (ví dụ hệ thống lái dòng Potapop) để hớng dòng chảy
mặt vào cửa lấy nớc, xói trôi bãi bồi, bảo vệ các đoạn bờ xung yếu
2- Công trình bảo vệ bờ biển:
Khác với công trình bảo vệ bờ sông, các công trình bảo vệ bờ biển chịu tác động của
hai yếu tố chính là:
- Tác dụng của sóng gió.
- Tác dụng của dòng ven bờ. Dòng này có thể mang bùn cát bồi đắp cho bờ hay làm
xói chân mái dốc dẫn đến sạt lở bờ.
Ngoài ra các công trình bảo vệ bờ biển đợc xây dựng trong môi trờng nớc mặn nên
cần lựa chọn vật liệu thích hợp.
Công trình bảo vệ bờ biển gồm các loại sau:

19
a) Các loại kè biển:
Dùng các vật liệu khác nhau để gia cố bờ trực tiếp, chống sự phá hoại của sóng và
dòng chảy.
Do tác dụng của sóng gió, giới hạn trên của kè phải xét đến tổ hợp bất lợi của sóng gió
và thủy triều, trong đó kể cả độ dâng cao mực nớc do gió bão. Với các đoạn bờ biển
không có sự che chắn của hải đảo và rừng cây ngập mặn, sóng biển dội vào bờ thờng có
xung lực rất lớn, mực độ phá hoại mạnh, nên kết cấu kè biển thờng phải rất kiên cố, và
tiêu tốn nhiều vật liệu.
Với các đoạn bờ biển chịu tác dụng của dòng ven có tính xâm thực (làm xói chân bờ)
thì giới hạn dới của chân kè phải đặt ở phạm vị mà ở đó bờ biển không còn khả năng bị
xâm thực (đợc xác định từ tài liệu quan trắc và tính toán dòng ven).

b) Các loại công trình giảm sóng, ngăn cát:
Đợc xây dựng trên vùng bãi phía trớc mục tiêu cần bảo vệ. Thuộc loại này bao gồm:
- Các rừng cây ngập mặn chống sóng. Đây là một giải pháp bảo vệ bờ rất hữu hiệu, tạo
ra hiệu quả tổng hợp về ngăn sóng và tăng khả năng lắng đọng phù sa, hình thành các bãi
bồi ven biển. Tuy nhiên nó chỉ thích hợp với những vùng gần cửa sông, có bãi thoải và
nguồn phù sa tơng đối dồi dào.
- Đê mỏ hàn cũng nh đập mỏ hàn ở bờ sông, đợc xây dựng nhô ra khỏi bờ để cản
sóng và hạn chế các dòng ven có tính xâm thực. Loại này không thích hợp với bờ có bãi
thoải và rộng.
- Đê dọc đứt khúc xa bờ: thích hợp với các bờ có bãi thoải và rộng. Khi đó đê đợc đặt
song song với bờ, và cách bờ một khoảng nhất định (xác định theo điêu kiện kinh tế - kỹ
thuật). Đê đợc bố trí gồm các quãng liền và đứt xen kẽ, các quãng liền có thể làm cao hơn
mặt nớc (đê nổi) hoặc chìm dới nớc (đê ngầm giảm sóng).
- Các mỏ hàn dạng chữ T, chữ Y: là các phơng án kết hợp giữa đê mỏ hàn và đê dọc
đứt khúc để tăng hiệu quả cản sóng, bảo vệ bờ.
Việc bố trí và tính toán các công trình bảo vệ bờ đựoc trình bày cụ thể ở chơng 5.