Bài giảng thiết kế đê

BÀI GiẢNG THIẾT KẾ ĐÊ
MỤC LỤC
CHƯƠNG I : KIẾN THỨC CHUNG VỀ ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ.
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ ĐÊ.
CHƯƠNG IV : KÈ BẢO VỆ MÁI DỐC.
CHƯƠNG V : CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ.
CHƯƠNG VI : GIA CỐ, SỬA CHỮA VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ ĐÊ.
(GHI CHÚ: BÀI GIẢNG GỒM 5 CHƯƠNG VÀ 215 TRANG)


CHƯƠNG I

KIẾN THỨC CHUNG
VỀ ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ


I. CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
Định nghĩa CTTL : Đó là những công trình được xây dựng để sử dụng nguồn nước.
Phân loại CTTL: theo tính chất tác dụng của công trình lên dòng chảy CTTL được
phân ra làm 4 loại chính:
+ Công trình dâng nước: các loại đập (đập bê tông, đập đất, đập đá, đập cao su…)
+ Công trình điều chỉnh dòng chảy: đê, đập mỏ hàn, kè, tường hướng dòng…
+ Công trình dẫn nước: kênh mương, đường hầm, đường ống, cầu máng…
+ Công trình chuyên môn: nhà máy thuỷ điện, công trình thuỷ nông, công trình giao
thông thuỷ, công trình nuôi trồng thuỷ sản…
Đê và công trình bảo vệ bờ thuộc dạng các công trình điều chỉnh dòng chảy, là một
dạng của CTTL. Do vậy việc qui hoạch, thiết kế đê và các công trình bảo vệ bờ tuân
theo các nguyên tắc chung về qui hoạch và thiết kế các CTTL. Ngoài ra còn phải xét
đến các nét đặc thù của đê điều và công trình bảo vệ bờ do lịch sử hình thành, điều
kiện chịu lực và phạm vi ảnh hưởng của chúng.

II. SỰ CẦN THIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ
BỜ
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Đông Nam á, chịu ảnh
hưởng trực tiếp của khí hậu lục địa Trung Ấn với hai hệ thống sông lớn liên
quốc gia theo hướng Tây Bắc – Đông Nam là sông Hồng và sông Cửu Long,
lại chịu ảnh hưởng trực tiếp khí hậu biển Đông từ phía đông và phía nam,
đồng thời nằm giữa ổ bão biển Đông là một trong 5 ổ bão lớn nhât thế giới.
Mỗi năm trung bình nước ta chịu khoảng 8-10 trận bão, trong những năm
gần đây cường độ bão có xu hướng ngày càng mạnh lên do sự biến đổi của
khí hậu toàn cầu theo chiều hướng xấu.
Mùa bão trùng với mùa mưa, kết hợp với điều kiện địa hình phức
tạp, đồng bằng hẹp và trũng, núi cao sườn dốc, cây rừng lại bị tàn phá ngày
càng nghiêm trọng. Do đó lũ bão luôn là mối đe doạ thường xuyên đối với
đời sống sinh hoạt và sản xuất của nhân dân.





Hệ thống sông suối ở Việt Nam có tổng chiều dài khoảng 25000 km tập trung thành
3 hệ thống khá rõ rệt: hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình ở bắc bộ, hệ thống các
sông miền Trung và hệ thống sông Cửu Long, Đồng Nai ở nam bộ. Do địa hình các
miền khác nhau, các sông ở nam bộ thì hiền hoà, các sông ở bắc bộ có độ dốc vừa
phải, các sông ở miền trung vừa ngắn, vừa có độ dốc lớn. Lượng mưa phân bố
không đều là nguồn gốc sinh ra các con lũ ở các triền sông.
Tình hình lũ bão xảy ra ngày càng nghiêm trọng và có chiều hướng ra tăng (cả về số
lượng và cường độ): Lũ năm 1945 làm vỡ 79 quãng đê, gây ngập 11 tỉnh, 312000 ha
đất canh tác, 4 triệu người bị ảnh hưởng; Lũ năm 1971 làm vỡ 3 đoạn đê lớn, ngập
250000ha và 2,7 triệu người bị ảnh hưởng; Trận lũ năm 1986 gây vỡ một đoạn đê

sông Hồng ở Đan Phượng – Hà Tây, sập 1 cống dưới đê sông Cầu ở Quế Võ – Hà
Bắc; cơn bão số 7 năm 2005 đã làm vỡ 275m đê biển ở các tỉnh Nam Định, Hải
Phòng, Thanh Hoá và gây sạt lở hàng chục nghìn m đê ở nhiều tỉnh ven biển; cơn
bão số 2 năm 2007 mặc dù không đổ bộ trực tiếp vào nước ta nhưng đã gây nên lũ
lụt cho các tỉnh miền trung (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình) gây thiệt hại nặng nề
về người và tài sản.



Xói lở bờ biển các tỉnh ven biển nước ta diễn ra rất phổ biến gây lở mất đất,
thiệt hại về sản xuất, tài sản, cơ sở hạ tầng của các địa phương. Đặc biệt, xói
lở bờ biển khi có bão lớn, do lũ quét ở các tỉnh miền trung gây ra thiệt hại rất
nặng nề.


Cho đến nay, nước ta có khoảng 6000km đê sông, 2000km đê biển, gần 600 kè các loại
và 3000 cống dưới đê, 500km bờ bao chống lũ sớm và ngăn mặn ở đồng bằng sông Cửu
Long. Tuy nhiên, hệ thống đê đã được hình thành từ rất lâu, không có sự lựa chọn tuyến
một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy. Cao trình các tuyến
đê hầu hết chưa đảm bảo được yêu cầu chống lũ, nước dâng và sóng tràn khi bão lớn,
hầu hết các công trình bảo vệ bờ còn ở mức qui mô nhỏ, đơn giản, chưa đủ mức chống
lại các tác động lớn đảm bảo an toàn về người và của cho các địa phương. Ngân sách
nhà nước hàng năm phục vụ việc đắp mới, gia cố, sửa chữa hệ thống đê và các CT BVB
còn mang tính chất tình thế, ứng cứu cho những vị trí cấp thiết. Do kinh phí có hạn, có
nơi phải chọn phương án lùi đê, để ngỏ cho xói lở lấn đất liền như Hải Hậu Nam Định
Hệ thống quan trắc và cơ sở dữ liệu phục vụ qui hoạch, thiết kế, xây dựng đê và các công
trình BVB còn rất thiếu, chưa được đầu tư đúng mức. Việc bổ sung làm mới, nâng cấp hệ
thống đê, xây dựng các công trình bảo vệ bờ là yêu cầu cấp thiết đảm bảo cuộc sống bình
yên cho nhân dân và sự phát triển kinh tế xã hội trong nhiều thập kỷ tới. Việc chuẩn bị về
đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật bậc đại học và sau đại học, cũng như công tác điều tra

quan trắc, xây dựng cơ sở dữ liệu, tiến hành nghiên cứu ứng dụng, qui hoạch xây dựng
công trình được đặt lên hàng đầu.


I. MẶT CẮT NGANG ĐẶC TRƯNG CỦA ĐÊ
MNL

k1
MNK

k2

Thân đê chịu tác dụng của cột nước H trong mùa lũ, chiều rộng đáy B.
Mực nước sông mùa lũ (MNL) ngập trên bãi bồi;
Mực nước sông mùa kiệt (MNK) thường thấp dưới đáy lớp phủ
Đất nền được tổng hợp thành 2 lớp: Lớp phủ phía trên (loại đất á sét) có hệ số thấm
nhỏ, chiều dày từ 1 đến 6m. Lớp thấm nước phía dưới (loại đất á cát, cát) có hệ số
thấm lớn, chiều dày thay đổi từ 20 đến 60m.



II. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐÊ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ.
Tuyến đê: Do quá trình hình thành các tuyến đê là quá trình tự phát, nhân dân tự làm
với trình độ nhận thức và công cụ lao động rất thô sơ, không có sự lựa chọn tuyến
một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy.
Địa hình hai bên ven đê: Địa hình có xu thế thấp dần từ thượng nguồn về phía biển.
Bề mặt địa hình ven đê phía đồng nhiều nơi bị phân cắt do việc lấy đất đắp đê hoặc
phục vụ các mục đích khác tạo thành thùng đấu hoặc các hồ đầm gây nguy hiểm cho
sự làm việc của đê trong mùa lũ. Địa hình ven đê phía sông thay đổi theo thời gian
tuỳ thuộc chế độ dòng chảy và lượng phù sa, các bãi bồi có nơi được tôn cao và mở

rộng nhưng có nơi lại bị bào mòn xói lở.
Địa chất nền đê: Các lớp đất nền đê có nguồn gốc bồi tích hiện đại kỷ đệ tứ, phân bố
từ trên xuống dưới.


Địa chất thuỷ văn: Nước ngầm ở tầng chứa nước thứ nhất có quan hệ với nước mặt: dâng
cao về mùa mưa và hạ thấp về mùa khô, biên độ dao động giữa mùa kiệt và mùa lũ là 4 –
5m . Quá trình vận động của dòng ngầm có thể mang theo các hạt có đường kính nhỏ,
quá trình này lặp đi lặp lại trong nhiều năm làm cho nền đê bị biến dạng. Ở những nơi
nền đê có cát, lớp phủ phía đồng mỏng không thắng được áp lực dòng thấm sẽ xuất hiện
các mạch sủi, bãi sủi.
Cấu tạo thân đê: Thân đê được tôn cao, mở rộng trong quá trình hình thành và phát triển
của hệ thống đê. Được đắp từ các loại đất không được chọn lựa, việc đầm nện cũng
không theo qui chuẩn nên thân đê có tính không đồng nhất cao. Ngoài ra thân đê còn
chịu tác động xấu của các động vật đào hang như chuột, mối tạo thành các hang hốc, lỗ
rỗng.
Sự làm việc của đê sông: Đê là công trình chỉ làm việc theo mùa, mùa khô đê có tác
dụng như đường giao thông (nếu có yêu cầu giao thông), nó chỉ ngăn và chắn nước trong
mùa lũ, ngay cả trong mùa lũ thời gian làm việc của đê cũng rất ngắn.
Tác động của con người vào hệ thống đê: Vừa tác động tích cực (giữ gìn, tôn cao, sửa
chữa...), vừa tác động tiêu cực (đào các ao hồ, xây dựng các công trình gần đê...).


III. PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA ĐÊ.
Điều kiện làm việc của đê có thể phân chia theo mùa:
Mùa khô, nước sông thấp không ngập bãi bồi.
Mùa mưa, mực nước lũ lên cao tạo cột nước H lên thân đê, lúc đó đê làm
việc như một đập đất.
Các khả năng phá hoại sự làm việc an toàn của đê:
Loại khả năng phá hoại bình thường: Dạng phá hoại mà nguyên nhân có tính

qui luật, có thể dùng các lý thuyết cơ học để tính toán.
Loại khả năng phá hoại đặc biệt: Dạng phá hoại xuất phát từ những nguyên
nhân không có tính qui luật hoặc những nguyên nhân đặc biệt, trong điều
kiện đặc biệt, không thể dùng các lý thuyết cơ học để tính toán.


1. Loại khả năng phá hoại bình thường.
a. Mùa khô:
- Trượt mái dốc đê (phía sông và phía đồng)
- Trượt mái dốc đê cùng với một phần nền (phía sông và phía đồng)

k1
MNK

k2



b. Mùa lũ:
-Trượt mái dốc đê cùng với nền (phía đồng)
-Xói lở đất trên đoạn rỉ nước AB.
-Trường hợp mực nước lũ rút nhanh, mái đê phía sông có thể bị trượt dưới
tác dụng của dòng thấm đi ngược về phía mái dốc.
-Dòng thấm trong lớp thấm nước gây áp lực lên lớp phủ phía đồng, nếu lớp
phủ mỏng sẽ gây nên các dạng mạch đùn, mạch sủi.
MNL

k1

k2

MNL

A
k1

k2

MNL

k1

k2

B


2. Loại khả năng phá hoại đặc biệt.
- Do loại đất đắp đê là không đồng nhất, có những vùng trong thân đê có tính thấm
lớn, dòng thấm sẽ đi theo con đường ngắn nhất nối liền các vùng này và có thể gây
trượt hoặc sạt lở đoạn mái dốc có dòng thấm tập trung thoát ra.
- Do động vật đào hang, hoặc do những nguyên nhân bất thường nào đó mà trong
thân đê tồn tại những hang thấm tập trung gây nguy hiểm cho đê.
-Tại

chỗ tiếp giáp giữa các công trình bê tông với đất (cống lấy nước qua đê, đường
ống trong thân đê, tường biên các công trình…) thường có dòng thấm tập trung do
thiết kế hoặc thi công không đảm bảo. Sự phá hoại rất dễ xảy ra tại những vị trí này
MNL

-.


Các công trình này được xây dựng để bảo vệ bờ sông, bờ biển khỏi tác dụng phá
hoại của dòng chảy trong sông, dòng ven biển và của sóng gió.
1. Công trình bảo vệ bờ sông.
Bao gồm: kè bảo vệ mái, đập mỏ hàn để điều khiển dòng chảy trong sông, mỏ hàn
mềm để điều khiển bùn các đáy, gây bồi, chống xói bờ và chân dốc, các hệ thống lái
dòng đặc biệt để hướng dòng chảy mặt vào cửa lấy nước, xói bãi bồi…
Các công trình này được xây
dựng để bảo vệ bờ sông khỏi bị
xói lở, biến dạng do dòng chảy
mặt và để lái dòng chảy mặt
hay dòng bùn cát đi theo những
hướng xác định theo mục đích
chỉnh trị sông.


2. Công trình bảo vệ bờ biển.
Các công trình bảo vệ bờ biển chịu tác động của hai yếu tố chính là sóng gió
và dòng ven bờ. Dòng ven bờ 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
được xây dựng trong môi trường nước mặn nên cần được lựa chọn vật liệu
thích hợp.
Bao gồm: các loại kè biển, các loại công trình giảm sóng ngăn cát (rừng cây
ngập mặn, đê đập mỏ hàn, đê dọc đứt khúc xa bờ, các mỏ hàn dạng chữ T,
chữ Y).