Nghiên cứu ổn định mái hạ lưu đê biển khi có sóng và triều cường tràn qua với giải pháp khắc phục bằng cỏ có gia cố

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
1


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập, nghiên cứu, được sự giảng dạy, giúp đỡ của các thầy
cô giáo trường Đại học Thủy Lợi và sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, đến nay luận văn
“Nghiên cứu ổn định mái hạ lưu đê biển khi có sóng và triều cường tràn qua với giải
pháp khắc phục bằng cỏ có gia cố” đã hoàn thành. Trong khuôn khổ của luận văn, với
kết quả nghiên cứu còn khiêm tốn, tác giả hi vọng có thể đóng góp một phần nhỏ trong
việc nghiên cứu một vấn đề còn tương đối mới mẻ ở Việt Nam.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Đặc
biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, GS.TS. Ngô Trí Viềng,
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Xin
kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe để tiếp tục cống hiến cho nền khoa học và giáo dục
của nước nhà. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn NCS Nguyễn Văn Thìn đã tạo điều
kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn.
Mặc dù đã rất cố gắng, nỗ lực trong quá trình thực hiện luận văn nhưng do thời
gian và năng lực nghiên cứu còn hạn chế nên luận văn chắc chắn còn có những thiếu
sót. Tác giả mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 02 năm 2012
Tác giả



Phạm Văn Tuấn

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
2


LỜI CAM KẾT
Tôi là Phạm Văn Tuấn, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng
tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

Tác giả



Phạm Văn Tuấn


Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
3

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

PHẦN MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI HẠ LƯU
ĐÊ BIỂN KHI CÓ NƯỚC TRÀN QUA 11

1.1.

Tổng quan các đê biển thường có nước biển tràn qua 11

1.1.1.

Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa) 11

1.1.2.

Đê biển Trung Bộ (từ Thanh Hóa đến Thuận Hải) 12

1.1.3.

Đê biển Nam Bộ (từ Đồng Nai đến Kiên Giang) 14

1.2.

Các giải pháp bảo vệ mái đê đã được áp dụng 15

1.2.1.

Bảo vệ bằng kè lát mái 15

1.2.2.

Bảo vệ mái bằng thực vật 22

1.2.3.

Một số kết cấu bảo vệ mái khác 25

1.3.

Đặc điểm và điều kiện làm việc 29

1.4.

Đánh giá nguyên nhân hư hỏng mái 29

1.4.1.

Nguyên nhân hư hỏng do lũ sông 29

1.4.2.

Nguyên nhân từ phía biển 30

1.4.3.

Nguyên nhân do thiết kế 31

1.4.4.

Nguyên nhân do thi công công trình 38

1.4.5.

Nguyên nhân do quản lý 39

1.5.

Nhận xét và kết luận 39

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ KHOA HỌC 41

2.1.

Cơ chế phá hoại đê biển do sóng tràn 41

2.2.

Tổng quan về nghiên cứu sóng tràn qua đê trong điều kiện bão 43

2.2.1.

Các khái niệm cơ bản 44

2.2.2.

Lưu lượng sóng tràn qua đỉnh đê 47

2.2.3.

Dòng chảy sóng tràn trên đỉnh đê 48

2.3.

Tổng quan về nghiên cứu xói mái hạ lưu đê biển khi có sóng tràn qua 53

2.3.1.

Mô hình vật lý về khả năng chịu xói của mái đê phía đồng dưới tác dụng
của sóng tràn 53


Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
4

2.3.2.

Mô hình hóa xói mái trong đê biển mái cỏ 60

2.4.

Nhận xét 65

CHƯƠNG 3.

ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO MỘT ĐOẠN ĐÊ KHI CÓ SÓNG
TRÀN QUA 67

3.1.

Giới thiệu chương trình 67

3.1.1.

Cơ sở lý thuyết 67

3.1.2.

Giới thiệu về chương trình BREID 70

3.2.

Các bước thực hiện 72

3.2.1.

Các điều kiện đầu vào 72

3.2.2.

Các bước thực hiện 73

3.2.3.

Kết quả tính toán 77

3.2.4.

Nhận xét kết quả tính toán 79

3.3.

Giới thiệu về công nghệ lưới địa kỹ thuật (Geogrid) và ô địa kỹ thuật

(Geocell) trong gia cố ổn định nền và mái dốc 80

3.3.1.

Lưới địa kỹ thuật (Geogrid) 80

3.3.2.

Ô địa kỹ thuật (Geocell) 81

3.4.

Một số kết quả thí nghiệm xác định khả năng chịu xói của mái cỏ có gia cố 83

3.4.1.

Đối với cỏ không gia cường 83

3.4.2.

Đối với mái cỏ được gia cố bằng Geogrid 6,5x6,5cm 84

3.4.3.

Đối với mái cỏ được gia cố bằng geogrid 3,9x3,9cm 89

3.4.4.

Đối với mái cỏ gia cố bằng geocell 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

1. Những kết quả đạt được 98

2. Tồn tại và kiến nghị 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101



Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
5

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1.

Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ 12

Hình 1-2.

Đê Tiền Lang, Hải Hậu, Nam Định sau bão số 7 (2005) 12

Hình 1-3.

Mặt cắt điển hình đê biển Trung Bộ 13

Hình 1-4.

Tuyến đê biển Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh) bị sóng biển tràn vào cuốn trôi 14

Hình 1-5.

Mặt cắt điển hình đê biển Nam Bộ 15

Hình 1-6.

Cấu tạo các lớp mái kè 16

Hình 1-7.

Kè đá lát khan và kè đá đổ 17

Hình 1-8.

Kè mái đê biển bằng cục bê tông liên kết mảng 17

Hình 1-9.

Kè mái đê biển bằng bê tông nhựa đường ở Hà Lan 18

Hình 1-10.

Cấu kiện T
sc
-178 18

Hình 1-11.

Chân kè kiểu rãnh chôn, cọc chôn 19

Hình 1-12.

Chân kè kiểu mảng bó cành cây 19

Hình 1-13.

Chân kè kiểu cọc cừ 19

Hình 1-14.

Chân kè kiểu đá đổ 19

Hình 1-15.

Chân kè ống buy 20

Hình 1-16.

Tiếp giáp giữa ống buy tròn và ống buy lục lăng 20

Hình 1-17.

Một số kiểu tầng lọc 21

Hình 1-18.

Một số loại vải địa kỹ thuật 21

Hình 1-19.

Mô hình trồng cỏ để bảo vệ mái dốc 24

Hình 1-20.

Trồng cỏ Vetiver trên mái đê biển 24

Hình 1-21.

Trồng cỏ kết hợp kè bê tông 25

Hình 1-22.

Thảm đá và rọ đá 26

Hình 1-23.

Thảm bằng các cấu kiện bê tông lắp ghép 27

Hình 1-24.

Thảm bằng túi cát 27

Hình 2-1.

Cơ chế phá hoại đê biển 41

Hình 2-2.

Một số dạng đê kè bị hư hỏng do sóng tràn 42

Hình 2-3.

Sóng tràn qua đỉnh đê 45

Hình 2-4.

Các dạng sóng vỡ: nhảy vỡ và dâng vỡ 47

Hình 2-5.

Sơ đồ tính toán chế độ dòng chảy (vận tốc, độ sâu) sóng tràn trên đỉnh đê
và mái phía trong (Schüttrumpf và Oumeraci, 2005) 48

Hình 2-6.

Mô hình thí nghiệm tỷ lệ nhỏ 49

Hình 2-7.

Mô hình thí nghiệm tỷ lệ lớn 49

Hình 2-8.

Các thông số sóng tràn ở mái phía biển 50


Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
6

Hình 2-9.

Các thông số sóng tràn trên đỉnh đê 51

Hình 2-10.

Các thông số sóng tràn ở mái phía đồng 52

Hình 2-11.

Đường cong chịu xói của cỏ gia cố mái đê là hàm số của lưu tốc giới hạn
chịu xói và thời gian dòng chảy tràn (theo Hewlett et al. 1987) 54

Hình 2-12.

Khái niệm lớp áo cỏ (Muijs, 1999) 55

Hình 2-13.

Phân loại mái cỏ theo VTV 2006 (Hà Lan) 55

Hình 2-14.

Kết quả thí nghiệm máy xả sóng, q = 75 l/s/m, hố xói lớn nhất xuất hiện
tại vị trí chuyển tiếp với phương ngang (chân đê) (Akkerman và cộng sự, 2007) 56

Hình 2-15.

Hệ thống gia cường cỏ thông minh (SGR geogrids) 57

Hình 2-16.

Kết quả thí nghiệm với mái cỏ gia cường với SGR, q = 50 l/s/m
(Akkerman và cộng sự, 2007) 58

Hình 2-17.

Thí nghiệm máy xả sóng cho đê biển Đồ Sơn - Hải Phòng 58

Hình 2-18.

Thí nghiệm máy xả sóng cho đê biển Nam Định 59

Hình 2-19.

Đường cong ổn định của mái cỏ (Van den Bos, 2006) 62

Hình 2-20.

Kết quả kiểm định mô hình với thí nghiệm máy xả sóng (Akkerman và
cộng sự, 2007), q = 50 l/s/m, xói mái cỏ xuất phát từ một điểm hư hỏng nhân tạo ban
đầu kích thước 5cm x 1m x 1m 64

Hình 2-21.

Kết quả kiểm định mô hình với thí nghiệm máy xả sóng, mái đất sét
(Akkerman và cộng sự, 2007), lưu lượng trung bình q
max
= 10 l/s/m 64

Hình 2-22.

Mô phỏng xói mái cỏ đồng nhất cho thấy hố xói lớn nhất ở chân 65

(a) cỏ chất lượng trung bình q = 112 l/s/m (b) cỏ chất lượng kém q = 50l/s/m 65

Hình 3-1.

Phân bố lưu tốc dòng chảy sóng tràn trên mái 68

Hình 3-2.

Thay đổi mật độ rễ cỏ (RAR) theo độ sâu (Tuan và Oumeraci, 2009b).70

Hình 3-3.

Giao diện chương trình BREID 72

Hình 3-4.

Cấu tạo hình học và lớp phủ mái đê 73

Hình 3-5.

Mô hình hóa sóng tràn đê 74

Hình 3-6.

Biến đổi mực nước tại một vị trí trên mái (t=1h40’ đến 4h trong bão) 75

Hình 3-7.

Kết quả mô hình xói tại chân đê biển theo thời gian 76

Hình 3-8.

Kết quả mô hình xói tại mái đê phía đồng theo thời gian 76

Hình 3-9.

Xói với mái tiêu chuẩn 77

Hình 3-10.

Xói do mái cỏ hư hỏng 77

Hình 3-11.

Xói tại vị trí lớp cỏ mỏng 78

Hình 3-12.

Xói do lớp đất sét không đồng đều 78

Hình 3-13.

Xói mái cho trường hợp chất lượng cỏ trung bình 79


Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
7

Hình 3-14.

Các loại lưới địa kỹ thuật 81

Hình 3-15.

Sản phẩm Geocell 81

Hình 3-16.

Geocell bảo vệ mái dốc 82

Hình 3-17.

Geocell bảo vệ mái kênh 82

Hình 3-18.

Geocell bảo vệ bờ kênh – hồ chứa 82

Hình 3-19.

Geocell gia cố nền 83

Hình 3-20.

Tấm Geogrid đặt cách bề mặt 5cm (a);tấm geocell cách bề mặt 9cm (b)
83

Hình 3-21.

Hố xói sau 30 con sóng 84

Hình 3-22.

Sự phát triển của độ sâu hố xói theo thời gian 84

Hình 3-23.

Vị trí xuất hiện xói trên thảm cỏ gia cố geogrid 6,5x6,5cm 85

Hình 3-24.

Hư hỏng tại vị trí GA1 sau 30 con sóng 85

Hình 3-25.

Hư hỏng tại vị trí GA1 sau 6 giờ thí nghiệm 86

Hình 3-26.

Hư hỏng tại vị trí GA1 sau 12 giờ thí nghiệm 86

Hình 3-27.

Hư hỏng tại vị trí GA1 sau 18 giờ thí nghiệm 87

Hình 3-28.

Hư hỏng tại vị trí GA1 sau 24 giờ thí nghiệm 87

Hình 3-29.

Hư hỏng tại vị trí GA1 theo thời gian 88

Hình 3-30.

Hư hỏng tại vị trí GA2 sau 30 con sóng 88

Hình 3-31.

Hư hỏng tại vị trí GA2 theo thời gian 89

Hình 3-32.

Đường bao hố xói tại vị trí GA1 và GA2 89

Hình 3-33.

Hư hỏng tại vị trí GB sau 30 con sóng 90

Hình 3-34.

Hư hỏng tại vị trí GB sau 6 giờ thí nghiệm 90

Hình 3-35.

Hư hỏng tại vị trí GB sau 12 giờ thí nghiệm 91

Hình 3-36.

Hư hỏng tại vị trí GB sau 18 giờ thí nghiệm 91

Hình 3-37.

Hư hỏng tại vị trí GB sau 24 giờ thí nghiệm 92

Hình 3-38.

Hư hỏng tại vị trí GB theo thời gian 92

Hình 3-39.

Đường bao đáy hố xói tại vị trí GB theo thời gian 93

Hình 3-40.

Hư hỏng tại vị trí GC sau 30 con sóng 93

Hình 3-41.

Hư hỏng tại vị trí GC sau 6 giờ thí nghiệm 94

Hình 3-42.

Hư hỏng tại vị trí GC sau 12 giờ thí nghiệm 94

Hình 3-43.

Hư hỏng tại vị trí GC sau 18 giờ thí nghiệm 95

Hình 3-44.

Hư hỏng tại vị trí GC theo thời gian 95

Hình 3-45.

Đường bao đáy hố xói tại vị trí GC theo thời gian 96

Hình 3-46.

So sánh phạm vi mở rộng hố xói theo thời gian 97


Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
8

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1.

Tiêu chuẩn sóng tràn (Eurotop, 2007) 45

Bảng 2-2.

Các tham số cơ bản chi phối tính chất sóng tràn qua đê 46

Bảng 2-3.

Giá trị của hệ số c

2
50

Bảng 2-4.

Giá trị của hệ số
*
0
a
51

Bảng 3-1.

Các tham số tính toán cho module sóng tràn 73

Bảng 3-2.

Các tham số dùng để tính toán xói mái cỏ 74

Bảng 3-3.

Các trường hợp tính toán 75

Bảng 3-4.

Kết quả tính toán xói mái cỏ (đoạn trên mái) 79

Bảng 3-5.

Phân tích mật độ rễ cỏ 83

Bảng 3-6.

Tổng hợp kết quả thí nghiệm 96



Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
9

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam có 3260km bờ biển, 89 cửa sông và hơn 3000 hòn đảo. Trải dài dọc theo
bờ biển là 29 tỉnh thành với các thành phố lớn, hải cảng, các khu công nghiệp, dầu khí,
các khu đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, đã tạo cho đất nước ta một tiềm năng to lớn
trong phát triển kinh tế biển và vùng cửa sông ven biển. Đó cũng là cửa ngõ của cả
nước để mở rộng giao lưu, hội nhập với các nước và là địa bàn thuận lợi để thu hút đầu
tư phát triển.
Hiện nay, phát triển kinh tế biển là một trong những chiến lược quan trọng của
Đảng và Nhà nước. Trong chiến lược phát triển kinh tế biển thì xây dựng cơ sở hạ tầng,
trong đó hệ thống đê biển là quan trọng nhất vì nó là lá chắn đảm bảo an toàn và ổn
định dân cư, các công trình hạ tầng cho công cuộc phát triển.
Hệ thống đê biển của chúng ta hình thành từ rất sớm, được xây dựng, bồi trúc, phát
triển theo thời gian và do rất nhiều thế hệ người Việt Nam thực hiện. Đê chủ yếu là đê
đất, vật liệu lấy tại chỗ và do người dân địa phương tự đắp bằng phương pháp thủ công.
Trong những năm gần đây hệ thống đê biển đã được quan tâm đầu tư, củng cố, nâng
cấp thông qua các dự án như PAM 4617, OXFAM, EC, CARE, ADB. Đặc biệt, ngày
14/03/2006 Thủ tướng Chính phủ đã ra Quyết định số 58/2006/QĐ-TTg phê duyệt
chương trình đầu tư, củng cố, bảo vệ và nâng cấp đê biển hiện có tại các tỉnh có đê từ
Quảng Ninh đến Quảng Nam. Tiếp đó, ngày 27/05/2009 Thủ tướng Chính phủ có

Quyết định số 667/QĐ-TTg phê duyệt chương trình củng cố, nâng cấp hệ thống đê biển
từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang.
Hiện nay đê biển Việt Nam chưa thể nói là ổn định vì đê biển hiện tại thiết kế chỉ
chống được bão từ cấp 10 trở xuống và mực nước triều với tần suất 5%. Thực tế những
năm gần đây đã xảy ra bão cấp 11, 12 vượt quá tần suất thiết kế gây thiệt hại về người
và của. Bão mạnh thường kèm theo nước dâng, đồng thời triều cường làm sóng đánh
trực tiếp vào đê biển và tràn qua đê gây xói lở và vỡ đê, làm ngập lụt trên diện rộng,
gây thiệt hại lớn cho vùng ven biển.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
10

Mặt khác, do quan điểm đê không cho phép tràn nước nên hầu hết các tuyến đê ở
nước ta mới chỉ được gia cố chống sóng cho mái thượng lưu bằng nhiều loại kết cấu
khác nhau, mái hạ lưu chỉ được trồng cỏ với mục đích chống xói do mưa. Vì vậy khi đê
bị tràn nước thì khả năng vỡ là rất lớn.
Đề tài: “Nghiên cứu ổn định mái hạ lưu đê biển khi có sóng và triều cường
tràn qua với giải pháp khắc phục bằng cỏ có gia cố” nhằm nghiên cứu cơ chế phá
hoại mái hạ lưu đê biển, từ đó tùy theo mức độ có thể bằng các biện pháp gia cố mái
khác nhau, bảo vệ mái đê, tăng cường bảo vệ thân đê là có ý nghĩa khoa học và thực
tiễn.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các biện pháp gia cố mái hạ lưu đê biển bằng các biện pháp khác nhau
và đi sâu vào biện pháp trồng cỏ.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Tổng kết, đánh giá các biện pháp gia cố mái hạ lưu
- Bằng mô hình toán kết hợp thực nghiệm
4. Kết quả đạt được
- Tổng kết, đánh giá ưu nhược điểm của các biện pháp gia cố mái hạ lưu
- Tìm được giải pháp tối ưu về gia cố mái

- Ứng dụng tính toán cho một đoạn đê thực tế
5. Nội dung của luận văn
- Phần mở đầu
- Chương 1: Tổng quan hình thức và kết cấu bảo vệ mái hạ lưu đê biển khi có nước
tràn qua
- Chương 2: Cơ sở khoa học
- Chương 3: Ứng dụng tính toán cho một đoạn đê khi có sóng tràn qua
- Chương 4: Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
11

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI HẠ
LƯU ĐÊ BIỂN KHI CÓ NƯỚC TRÀN QUA
1.1. Tổng quan các đê biển thường có nước biển tràn qua
Hệ thống đê, kè biển và cửa sông là lá chắn đảm bảo an toàn và ổn định dân cư, các
công trình hạ tầng cho công cuộc phát triển của các nước có biển. Các quốc gia có bờ
biển trên thế giới hàng năm đã phải đổ không biết bao nhiêu tiền của vào các công trình
bảo vệ bờ biển, đặc biệt trong các năm gần đây thời tiết, bão lũ khắc nghiệt. Vấn đề sạt
lở bờ, các hiểm họa từ biển gia tăng đột biến và trở thành vấn đề nóng bỏng trên toàn
cầu.
Bờ biển nước ta trải dài từ Bắc vào Nam. Ba miền Bắc, Trung, Nam có đặc trưng
khí hậu, sắc thái địa hình khác nhau. Trong thực tế, nhiệm vụ cũng như cấu tạo mặt cắt
đê biển mỗi vùng miền có những đặc trưng khác nhau.
1.1.1. Đê biển Bắc Bộ (từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa)
Đê biển miền bắc thuộc loại lớn nhất cả nước tập trung chủ yếu ở các tỉnh Hải
Phòng, Thái Bình và Nam Định. Đây là vùng biển có biên độ thủy triều cao và nước
dâng do bão rất lớn. Để bảo vệ sản xuất và sinh hoạt của nhân dân, các tuyến đê biển,
đê cửa sông ở khu vực này đã được hình thành từ rất sớm và cơ bản được khép kín.

Tổng chiều dài đê biển, đê cửa sông miền bắc khoảng 680,7km. Trong đó có trên
430km đê trực tiếp với biển và đê cửa sông 248,9 km. Dưới đê có 392 cống lớn nhỏ và
214,6km kè đá bảo vệ đê.
Mặt cắt đê có dạng hình thang, mặt đê rộng từ 3 ÷ 5m, mái đê phía biển m = 3 ÷ 4,
phía đồng m = 2 ÷ 3. Cao độ đỉnh đê biến đổi từ 4 ÷ 5m.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
12

1
2
3
4
m
1
m
2
PhÝa biÓn
PhÝa ®ång
(1) - Th©n ®ª (2) - KÌ b¶o vÖ m¸i biÓn
(3) - T−êng ch¾n sãng
(4) - Ch©n khay phÝa biÓn

Hình 1-1. Mặt cắt điển hình đê biển Bắc Bộ
Thực tế cho thấy đê biển Bắc Bộ ổn định trong điều kiện khí tượng hải văn ở mức
bình thường; mức nước triều trung bình đến cao, có gió cấp 8 trở xuống. Khi đê làm
việc trong điều kiện triều cường có gió bão trên cấp 9 và nước dâng lớn, phần lớn đê bị
sóng tràn qua đỉnh đổ xuống mái phía đồng làm sạt sập cả mái phía đồng dẫn đến vỡ
đê.

Hình 1-2. Đê Tiền Lang, Hải Hậu, Nam Định sau bão số 7 (2005)
1.1.2. Đê biển Trung Bộ (từ Thanh Hóa đến Thuận Hải)
Phần lớn các tuyến đê biển miền Trung đều ngắn, bị chia cắt bởi sông, rạch, địa
hình đồi cát hoặc những tuyến bao với diện tích canh tác hẹp, nhỏ dọc theo đầm phá,
bảo vệ các vùng đất canh tác nhỏ hẹp.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
13

Khác với vùng cửa sông đồng bằng Bắc Bộ, chủ yếu là bồi còn các cửa sông miền
Trung có thể thay đổi vị trí tuỳ theo tính chất của từng con lũ. Do đó tuyến đê cửa sông
được đắp theo 1 tuyến. Không có tuyến đê quai lấn biển và cũng không có tuyến đê dự
phòng như đê biển ở đồng bằng Bắc Bộ.
Đê biển miền Trung có chiều dài 1 410,86km, trong đó đê trực tiếp biển 470,54km,
chiều dài tuyến đê cửa sông và ven biển miền Trung lớn gấp 2 lần đê cửa sông và ven
biển Bắc Bộ. Dưới đê có trên 800 cống lớn nhỏ, gần 150km kè và trên 200km cây chắn
sóng bảo vệ.
Mùa bão nước biển nước biển tràn vào làm nhiễm mặn đồng ruộng. Mặt khác, do
đặc điểm địa hình, khí hậu, mùa kiệt thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt.
Do vậy, đê biển miền Trung trở thành yêu cầu cấp bách để bảo vệ sản xuất và đời sống
nhân dân. Đê biển miền Trung có nhiệm vụ: ngăn mặn, giữ ngọt, chống lũ tiểu mãn
hoặc lũ sớm bảo vệ sản xuất ăn chắc 2 vụ đông xuân và hè thu, đồng thời đảm bảo
được tiêu thoát lũ chính vụ nhanh. Một số ít tuyến có nhiệm vụ bảo vệ đồng muối hoặc
nuôi trồng thủy sản,
Mặt cắt đê có dạng hình thang, mặt đê rộng 1,5 ÷ 3 m , mái đê phía biển có m=2
÷ 2,5 , mái phía đồng m = 1,5 ÷ 2. Cao độ đỉnh đê biến đổi từ +1,5m đến +4,0m và
thấp dần từ Bắc vào Nam. Cục bộ có một số tuyến cao hơn như Nghi Xuân, Nghi Lộc
(Hà Tĩnh) là +4,5 ÷ 5,0m.
1
2

3
4
PhÝa ®ångPhÝa biÓn
(1) - Th©n ®ª (2) - KÌ b¶o vÖ m¸i
(3) - §Ønh ®ª
(4) - Ch©n khay
m
1
m
2
2
4

Hình 1-3. Mặt cắt điển hình đê biển Trung Bộ

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
14

Đê biển miền Trung ổn định trong điều kiện khí tượng hải văn bình thường,
mực nước triều trung bình đến cao, gió dưới cấp 7 và không có mưa lũ nội đồng. Hư
hỏng phổ biến của đê biển miền Trung là do sóng tràn qua mặt đê. Bão vào miền Trung
thường gây mưa lớn. Tuy số lượng cống ở đê biển miền Trung nhiều 3Km/cống nhưng
do địa hình dốc, lũ tập trung nhanh nên nhiều vùng phía trên cửa sông nước từ sông
tràn vào đồng, hệ thống cống vẫn không đủ năng lực thoát nên nước thoát ra sông bằng
cách tràn qua đê. Trong trường hợp này triều càng thấp thì càng bị hư hỏng nặng do
chênh lệch cột nước thượng lưu (phía đồng) và hạ lưu (phía biển hoặc sông) lớn. Do
vậy vấn đề đặt ra với đê miền Trung chính và vấn đề nước vào ra. Đê phải đủ cao trình
để chống lại bão nhưng phải có hệ thống tiêu nước từ đồng ra sông, ra biển đủ năng lực
thoát lũ hoặc đê phải được thiết kế cho phép nước tràn qua đỉnh để thoát lũ từ phía
đồng dẫn đến việc đê phải được gia cố cả ba mặt trong, ngoài và đỉnh đê.

Hình 1-4. Tuyến đê biển Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh) bị sóng biển tràn vào cuốn trôi
1.1.3. Đê biển Nam Bộ (từ Đồng Nai đến Kiên Giang)
Khác với đê biển miền Trung là các tuyến đê ngắn, bị chia cắt bởi nhiều sông
nhỏ và cồn cát, đê biển Nam Bộ dài, có tuyến dài 50÷60km (đê biển các tỉnh Bạc Liêu,
Cà Mau và Kiên Giang), đê biển Nam Bộ hầu hết chỉ có một tuyến đê, cũng có nơi có
hai tuyến đê như Thạnh Phú, Ba Tri, Bình Đại thuộc tỉnh Bến Tre.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
15

Cao trình đỉnh đê giữa các tuyến có sự khác biệt rất lớn nhìn chung đê phía biển
Đông cao hơn phía biển Tây, có tuyến cao trình chỉ là +1.0 nhưng có tuyến lại có cao
trình đến +5.0. Bề rộng đỉnh đê cũng có sự khác biệt, có tuyến chỉ rộng 1,5 đến 2,0m
nhưng có tuyến đỉnh đê lại rộng từ 8 đến 10m. Mái đê còn rất dốc ở cả 2 phía (m =
1÷2). Nhìn chung đê biển Nam Bộ còn thấp nhỏ, có nơi còn thấp hơn mực nước triều
cao nhất, nổi bật là tuyến đê phía đông tỉnh Cà Mau
2
4
3
1
5
PhÝa ®ångPhÝa biÓn
(1) - Th©n ®ª (2) - KÌ b¶o vÖ m¸i biÓn
(3) - §Ønh ®ª
(4) - Ch©n khay phÝa biÓn
(5) - Cäc cõ
m
1
m

2

Hình 1-5. Mặt cắt điển hình đê biển Nam Bộ
Nhìn chung đê biển Nam Bộ tương đối ổn định, lý do là khu vực này hiếm có
các điều kiện thuỷ văn bất lợi như bão mạnh và có nước dâng cao, hơn nữa lại có các
lớp cây rừng phòng hộ mái đê.
1.2. Các giải pháp bảo vệ mái đê đã được áp dụng
1.2.1. Bảo vệ bằng kè lát mái
Kè lát mái có 3 phần chính: chân kè, thân kè và đỉnh kè. Chân kè làm nhiệm vụ
bảo vệ chống xói ở chân mái dốc. Thân kè là phần bảo vệ mái dốc từ chân đến đỉnh.
Đỉnh kè là phần bảo vệ đỉnh mái dốc. Từng bộ phận phải đảm bảo điều kiện ổn định
trong quá trình chịu tác dụng của các tải trọng từ phía sông, phía biển và từ phía đất
thân đê hoặc bờ.
Mái kè là bộ phận có tác dụng bảo vệ thân đê khỏi tác động của sóng, dòng
chảy… Mái kè phải có cấu tạo đảm bảo giữ vật liệu trong thân đê không bị xói, vì vậy
mái kè thường được cấu tạo gồm có các lớp sau (theo chiều thẳng đứng):

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
16

(1). Lớp đất tựa (base layer): là lớp đất phủ ngoài thân đê thường là đất sét phủ có
tác dụng chống thấm từ phía ngoài qua thân đê và giữ vật liệu từ thân đê không thoát ra
ngoài.
(2). Tầng lọc/lớp lọc (filter layer): có tác dụng giữ vật liệu thân đê không bị xói
ngược ra phía ngoài mái kè, thường cấu tạo dưới dạng tầng lọc cốt liệu kết hợp với vải
địa kỹ thuật hoặc là một lớp vải địa kỹ thuật (geotextile)
(3). Lớp lót (filler layer): là lớp chuyển tiếp giữa vật liệu nhỏ của lớp lọc với vật
liệu thô của lớp áo ngoài, thường là cuội sỏi hoặc đá dăm
(4). Lớp áo kè (armour layer): có tác dụng che chắn cho thân đê, chịu tác động
trực tiếp của sóng, dòng chảy, ăn mòn của nước biển… Cấu tạo thường là các cấu kiện

bê tông khối lớn. Tùy theo các điều kiện tải trọng tác dụng mà cấu kiện có kích thước
và hình thức liên kết khác nhau.

Hình 1-6. Cấu tạo các lớp mái kè
1.2.1.1. Các dạng kết cấu kè bảo vệ mái đê
– Kết cấu hạt rời, đá đổ, đá tảng, kết cấu hở, cho thấm nước: lớp đá bảo vệ
có thể là đá đổ, đá lát khan, đá xây, rọ đá hoặc mảng rọ đá. Kè đá hộc đổ rối được dùng
khi có nguồn đá phong phú, gần khu vực xây dựng, mái đê thoải, không yêu cầu về mặt
mĩ quan. Hình thức đá xếp, chèn khe khắc phục được nhược điểm của đống đá đổ rối,
nhiều khe rỗng lớn. Loại kè đá xếp dùng đá sơ chế hình trụ với tiết diện lục giác có độ
ổn định cao vì khe rỗng nhỏ. Khi sóng và dòng chảy mạnh hơn dùng kẻ đá đá xếp trong
rọ, khung sẽ khắc phục được nhược điểm không có đá hòn lớn, tận dụng được đá hộc
loại nhỏ dễ khai thác và vận chuyển.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
17


Hình 1-7. Kè đá lát khan và kè đá đổ
– Kết cấu có liên kết, bán thấm nước, lát mái bằng các khối xếp: là các cột
bê tông xếp rời, các mảng kết cấu liên kết, các kết cấu bê tông ngàm khóa hoặc các tấm
bê tông. Tấm bê tông đúc sẵn liên kết mảng được sử dụng khi sóng lớn, dòng chảy
mạnh, không có đá lớn, yêu cầu mĩ quan cao.

Hình 1-8. Kè mái đê biển bằng cục bê tông liên kết mảng
– Kết cấu không thấm nước, nhựa đường, bê tông: kết cấu dạng này kín
không cho dòng thấm qua thân đê, hiện nay ít dùng và giá thành cao.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
18

Hình 1-9. Kè mái đê biển bằng bê tông nhựa đường ở Hà Lan
Ở Việt Nam trong những năm gần đây đã có nhiều nghiên cứu về hình dạng, kích
thước của cấu kiện lát mái kè và đã đạt được những thành tựu đáng kể, đã có nhiều cấu
kiện được cấp bằng phát minh, sáng chế, khi áp dụng ở một số đã công trình đã phát
huy hiệu quả khá tốt, chẳng hạn như cấu kiện Tsc-178, công nghệ neo gia cố các tấm
lát mái bảo vệ mái đê biển

Hình 1-10. Cấu kiện T
sc
-178
1.2.1.2. Các dạng chân kè thường dùng
– Chân kè kiểu rãnh chôn hay cọc chôn, thường sử dụng cho những vùng đất
yếu, nền đất dính dễ đóng cọc.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
19


Hình 1-11. Chân kè kiểu rãnh chôn, cọc chôn
– Chân kè kiểu mảng bó cành cây, sử dụng cho những vùng xói lở mạnh.

Hình 1-12. Chân kè kiểu mảng bó cành cây
– Chân kè kiểu cọc cừ (cọc gỗ, cọc thép hoặc cọc bê tông cốt thép):

Hình 1-13. Chân kè kiểu cọc cừ
– Chân kè kiểu đá đổ: sử dụng khi xói lở bãi không nghiêm trọng.

Hình 1-14. Chân kè kiểu đá đổ

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
20

– Chân kè kiểu ống buy: sử dụng khi vật liệu đá có sẵn ở địa phương

Hình 1-15. Chân kè ống buy
Đối với kết cấu chân kè ống buy, Trường ĐH Thủy Lợi đề xuất kết cấu
HWRUTOE. Đây là ống buy có mặt cắt ngang hình lục giác, có tác dụng tăng diện tích
tiếp xúc giữa các ống (tiếp xúc giữa các ống buy tròn là 1 đường, tiếp xúc giữa các ống
buy lục giác là 1 mặt). Kết cấu này đã được nghiên cứu ứng dụng trong dự án thử
nghiệm kè Hàm tiến Mũi né trong dự án khoa học song phương Việt Bỉ và đang phát
huy có hiệu quả ở một số dự án đê biển ở nước ta.

Hình 1-16. Tiếp giáp giữa ống buy tròn và ống buy lục lăng
1.2.1.3. Tầng lọc
Tầng lọc có nhiều chức năng khác nhau: ngăn chặn sự xói mòn bề mặt lớp đất
nền, hoặc ngăn chặn sự hình thành áp lực đẩy ngược trong lớp đất nền ra ngoài (thoát
nước) hoặc kết hợp cả hai chức năng trên.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
21


Hình 1-17. Một số kiểu tầng lọc
Hiện nay vải địa kỹ thuật đang được sử dụng nhiều và có vai trò ngày càng quan
trọng trong kỹ thuật xây dựng. Chúng được sử dụng để che phủ lớp đất bên trong móng
hoặc mái dốc của công trình, giống như lớp màng để chống thấm hay chống lại sự ô
nhiễm môi trường từ khu vực chứa rác thải và có tác dụng như thiết bị lọc trong thủy
lợi. Vải địa kỹ thuật có nhiều hình dạng khác nhau tùy theo công nghệ sản xuất. Hai

kiểu cơ bản là dạng dệt và không dệt.

Hình 1-18. Một số loại vải địa kỹ thuật
Chúng đặc biệt hữu ích trong trường hợp không thể bố trí tầng lọc cấp phối gồm
nhiều lớp hoặc khó thi công đối với tầng lọc cấp phối đó. Vải địa kỹ thuật có đầy đủ
chức năng của một thiết bị lọc. Các chức năng chính của lớp nằm giữa lớp trên cùng
hay còn gọi là lớp áo kè và lớp vải địa kỹ thuật chủ yếu để tránh sự hư hỏng của lớp vải
địa kỹ thuật do tác động của những viên đá lớn và do lớp áo bên ngoài bị vỡ, chúng
chính là nguyên nhân làm mất đất nền.
Nhược điểm của loại vải địa kỹ thuật là chúng có thể bị thay đổi hình dạng bởi tia
cực tím, cũng như chịu tác động ăn mòn, bị thủng bởi các quá trình hoá học, sinh học
hay cơ học.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
22

1.2.2. Bảo vệ mái bằng thực vật
Sử dụng thực vật trong bảo vệ mái dốc được xem như biện pháp có ưu điểm về
mặt kinh tế và kỹ thuật, là hàng rào sống thân thiện với môi trường, bảo vệ mái dốc
tránh các tác dụng bất lợi của môi trường. Ở Việt Nam, để giảm nhẹ xói lở bờ sông thì
phổ biến nhất là trồng tre, để giảm nhẹ xói lở bờ biển thì thường trồng bần, đước, phi
lao, dứa dại Tuy nhiên những biện pháp này vẫn còn một số nhược điểm:
• Tre mọc thành bụi, không tạo được hàng rào kín. Nước lũ vẫn có thể len qua, và
tập trung ở khoảng trống giữa các bụi, vì thế sức phá hủy còn lớn hơn, gây xói lở
nghiêm trọng hơn.
• Tre có rễ chùm, nông, chỉ xuống tới độ sâu khoảng 1,0 - 1,5m, không cân bằng
với phần thân ngọn cao, nặng. Do vậy các bụi tre thường chỉ làm bờ sông nặng thêm
chứ không góp phần ổn định bờ. Với rễ chùm nông như vậy, nhiều trường hợp thấy bờ
sông bị xói hàm ếch, tạo điều kiện để xảy ra trượt lở quy mô lớn hơn.
• Đước, ở những nơi chúng mọc được, có thể tạo nên đới đệm giúp giảm bớt

năng lượng sóng và các dòng chảy ven biển, giảm nhẹ xói lở bờ biển rất tốt. Tuy nhiên,
đước lại khó mọc vì cây con hay bị chuột ăn mất ngọn và không tiếp tục lớn được nữa.
Thực tế này đã từng thấy ở ven biển Hà Tĩnh và một số nơi khác.
• Phi lao từ lâu đã và đang được trồng trên hàng ngàn hecta cồn cát ven biển
Miền Trung. Tương tự như vậy, dứa dại cũng được trồng dọc các bờ sông, suối cũng
như ven các cồn cát. Tuy nhiên chúng thường chỉ có tác dụng chắn gió, tức là hạn chế
cát bay, chứ không tạo được hàng rào kín và bộ rễ cũng không ăn đủ sâu để giảm nhẹ
cát chảy. Ở một số nơi đã đắp đê cát dọc các dòng chảy, phía trên trồng phi lao, dứa dại
nhằm hạn chế cát chảy nhưng không thành công. Các lưỡi cát vẫn tiếp tục xâm lấn
đồng ruộng, nhất là về mùa mưa. Ngoài ra, phi lao con khi mới trồng nếu gặp thời tiết
quá lạnh (dưới 10
0
C) cũng có thể bị chết, trong khi dứa dại cũng có thể khô héo khi
thời tiết quá khô nóng v.v.
• Gần đây, cỏ Vetiver đã được đưa vào sử dụng khá nhiều và cho hiệu quả tốt.

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
23

Vetiver là giống cỏ mọc rất nhanh, chịu được những điều kiện cực hạn về thời tiết và
chất đất, có thể tạo nên hàng rào kín và cùng với bộ rễ ăn sâu, có thể giúp ổn định, gia
cường mái dốc trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Đây chính là giải pháp thay thế
rất tốt cho các loài cây cỏ bản địa nêu trên. Chỉ có điều cần hết sức lưu ý là cỏ Vetiver,
tuy thế, không phải là một công cụ vạn năng, và cần được tìm hiểu kỹ trước khi áp
dụng.
1.2.2.1. Ưu điểm của bảo vệ mái bằng thực vật
– Gia cường mái dốc bằng bộ rễ, tạo neo, nêm, bệ đỡ cho đất, giữ lại các tảng
lăn, liên kết các hạt đất;
– Tăng sức kháng thủy lực (tức tăng hệ số nhám Manning) , do đó giúp giảm
vận tốc dòng chảy, giữ đất không cho nước cuốn trôi;

– Hấp thu các khoáng chất có độc tính, lọc nước chống ô nhiễm nguồn nước,
bảo vệ môi trường;
– Giảm độ ẩm của đất, tăng lực hút của đất do rễ hút nước nuôi cây và trả lại khí
quyển thông qua con đường hô hấp;
– Giảm lượng nước mưa thực tế rơi xuống mái dốc do đọng lại trên thân lá rồi
bay hơi;
– Chi phí thấp, áp dụng đơn giản.
1.2.2.2. Nhược điểm của bảo vệ mái bằng thực vật
– Lớp thực vật bảo vệ mái dốc chưa thể có hiệu quả ngay sau khi thi công, mà
phải chờ một thời gian sau khi lớp thực vật phát triển ổn định, lớp phủ thực vật mới
phát huy được khả năng vệ mái.
– Sau khi thi công xong lớp thực vật bảo vệ, cần phải theo dõi, chăm sóc cẩn
thận để đạt được mục tiêu mong muốn vì lớp phủ thực vật dễ bị xâm hại bởi các tác
nhân ngoại cảnh như nhiệt độ, chế độ mưa, chăn thả gia súc…
– Khi đã hình thành và phát triển tốt, rễ cây (đặc biệt là rễ của những loại cây to)
ăn xuống có thể làm nứt đất đá;

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
24

– Tải trọng bản thân lớp thực vật làm tăng tải trọng trung bình lên mái dốc khi
lớp bảo vệ là các loại cây to (tuy nhiên tải trọng này có khi có lợi tùy điều kiện thực
tế);
– Gió bão tác động lên cây, qua đó lên mái dốc, có khi làm bật gốc cây, có thể
làm trượt lở mái dốc;
– Tăng tính thấm của đất

Hình 1-19. Mô hình trồng cỏ để bảo vệ mái dốc

Hình 1-20. Trồng cỏ Vetiver trên mái đê biển

Học viên: Phạm Văn Tuấn Lớp: CH18C21
25


Hình 1-21. Trồng cỏ kết hợp kè bê tông
1.2.3. Một số kết cấu bảo vệ mái khác
a. Thảm đá
Các Gabion bằng thép bọc chất dẻo hoặc chất dẻo trong đựng đầy đá gọi là “thảm
đá”. Thảm đá dùng để chống xói cho đê và bờ sông, bờ biển do sóng và dòng chảy. Ý
tưởng của kết cấu này là liên kết đá nhỏ lại thành khối lớn để sóng và dòng chảy không
kéo được. Các thảm thường dùng dài 3 – 4 m, rộng 1 – 3 m, dày 0,3 đến 1m.