Tổng quan về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở việt nam và thế giới ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển phú nhuận – thừa thiên huế

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
Khoa Công trình

T.S Lê Thị Hƣơng Giang

TỔNG QUAN VỀ ĐÊ NGẦM PHÁ SÓNG VÀ TÌNH
HÌNH NGHIÊN CỨU ĐÊ NGẦM Ở VIỆT NAM VÀ
TRÊN THẾ GIỚI. ỨNG DỤNG THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM
BẢO VỆ BỜ BIỂN PHÚ NHUẬN-HUẾ

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG

HảI PHÒNG, THÁNG 05 NĂM 2016
i


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................vi
CHƢƠNG 1

MỞ ĐẦU ...............................................................................................7

1.1

Phần mở đầu .....................................................................................................7

1.2

Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................7

1.3

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................7

1.4

Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................8

1.5

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..........................................................................8

CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐÊ NGẦM PHÁ SÓNG VÀ TÌNH HÌNH
NGHIÊN CỨU ĐÊ NGẦM Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI ................................ 9
2.1

Tổng quan về đê ngầm phá sóng ......................................................................9

2.1.1

Định nghĩa đê ngầm ..................................................................................9

2.1.2

Quá trình tiêu hao năng lƣợng sóng qua đê ngầm ...................................11

2.2

Ứng dụng đê ngầm phá sóng trên Thế giới và ở Việt nam .............................15

2.2.1

Ứng dụng đê ngầm trên thế giới .............................................................. 15

2.2.2

Ứng dụng đê ngầm giảm sóng ở Việt Nam .............................................34

2.3

Tổng quan tình hình nghiên cứu đê ngầm giảm sóng trong và ngoài nƣớc ...35

2.3.1

Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................35

2.3.2

Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc ...........................................................38

CHƢƠNG 3 ỨNG DỤNG THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM BẢO VỆ BỜ BIỂN PHÚ
NHUẬN - HUẾ .............................................................................................................42
3.1

Đặt vấn đề .......................................................................................................42

3.2

Xác định chức năng thiết kế của đê ngầm ......................................................43

3.3

Xác định mặt cắt ngang đê ngầm ....................................................................44

3.3.1

Bề rộng đỉnh đê .......................................................................................44

3.3.2

Xác định mặt cắt ngang đê ngầm có chức năng giảm sóng bão .............44

3.3.3
Xác định mặt cắt ngang đê ngầm có chức năng giảm sóng trong điều
kiện thƣờng ............................................................ Error! Bookmark not defined.
3.4

Xác định cao trình đỉnh đê ngầm ....................................................................45

ii


3.5 Áp dụng tính toán lựa chọn kích thƣớc mặt cắt ngang đê ngầm Phú Thuận –
Thừa Thiên Huế .........................................................................................................46
3.5.1

Hiện trạng khu vực công trình .................................................................46

3.5.2

Thiết kế mặt cắt ngang đê ngầm có chức năng giảm sóng trong bão .....46

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................. Error! Bookmark not defined.

iii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Một số dạng kết cấu đê ngầm bảo vệ bờ ..........................................................9
Hình 2.2 Bố trí công trình đê ngầm giảm sóng .............................................................10
Hình 2.3 Các dạng công trình đỉnh thấp thông dụng.....................................................11
Hình 2.4 Cơ chế giảm sóng ...........................................................................................11
Hình 2.5 Nhiễu xạ và khúc xạ sóng trong vùng giữa hai đê .........................................12
Hình 2.6 Quá trình tiêu hao năng lƣợng sóng qua đê ngầm ..........................................12
Hình 2.7 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hƣởng của bãi nông (TAW-2002) ..13
Hình 2.8 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hƣởng của dải cát (sand bar) ngầm trên
bãi (Eldeberky and Battjes, 1996) ..................................................................................14
Hình 2.9 Tiêu năng trong sóng vỡ tƣơng tự nhƣ nƣớc nhảy .........................................14
Hình 2.10 Biểu tƣợng (logo) của trƣờng Đại học Bách khoa ..... Error! Bookmark not
defined.

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Cách định dạng lề giấy ................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.2 Tóm tắt các kiểu định dạng (style) cho các đề mục ..... Error! Bookmark not
defined.

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
APA American Psychological Association

vi


CHƢƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1 Phần mở đầu
Đê biển là một hệ thống công trình đƣợc xây dựng để bảo vệ cho vùng đất phía sau,
phục vụ cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội. Đặc điểm khác biệt nổi bật giữa
đê biển và đê sông là sự tác động của sóng. Sự tác động của sóng lớn làm tăng chi phí
đầu tƣ xây dựng đê biển. Nếu tác động của sóng giảm dẫn đến đầu tƣ xây dựng đê biển
sẽ giảm. Do vậy đã có rất nhiều nghiên cứu đến các biện pháp để ngăn cản hoặc giảm
sự tác động của sóng lên đê biển nhƣ: kè mỏ hàn, trồng rừng ngập mặn, tƣờng phá
sóng, đê phá sóng,.... trong đó phải kể đến một biện pháp vừa đảm bảo mỹ quan, vừa
có hiệu quả giảm sóng rất tốt, lại vừa có khả năng gây bồi tạo bãi – đó là công trình đê
ngầm giảm sóng.
Trên thế giới việc nghiên cứu và áp dụng đê ngầm giảm sóng (submerged
breakwater) nhằm giảm tác động của sóng đƣợc nhiều nƣớc triển khai nhƣ: Nhật Bản,
Anh, Ai Cập, Italia, Ba Lan, Thái Lan, Hàn Quố.... Đê ngầm ngoài tác dụng bảo vệ bờ
biển, đê biển, chúng còn có cả tác dụng làm bến cảng, bảo vệ bến cảng, tạo bãi bồi.
Hiệu quả của đê ngầm phụ thuộc rất nhiều vào đặc trƣng của sóng biển và độ sâu mực
nƣớc biển ở vị trí xây dựng đê ngầm. Để kế thừa kinh nghiệm xây dựng của các nƣớc

tác giả đã giới thiệu một số công trình đê ngầm đã sử dụng trên thế giới và những công
trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam. Đặc điểm về sóng biển và tổng quan về đê ngầm
giảm sóng trên thế giới và Việt Nam đƣợc trình bày sau đây sẽ đƣa ra toàn cảnh về
công trình, hiệu quả công trình. Từ đó phân tích, đánh giá và đề xuất áp dụng vào bảo
vệ bờ biển Việt Nam. Trong bối cảnh nhƣ vậy tác giả nghiên cứu đề tài “Tổng quan
về đê ngầm phá sóng và tình hình nghiên cứu đê ngầm ở Việt Nam và trên Thế
giới. Ứng dụng thiết kế đê ngầm bảo vệ bờ biển Phú Nhuận - Thừa Thiên Huế”.
1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
Bằng phƣơng pháp nghiên cứu thống kê, tác giả phân tích tổng hợp một cách
khoa học đƣa ra các công trình đê ngầm đã đƣợc xây dựng cũng nhƣ các phƣơng pháp
tính toán dạng đê này ở trong và ngoài nƣớc.
1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
Đê ngầm và hiệu quả giảm sóng của chúng.
Phạm vi nghiên cứu:
7


Đê ngầm xây dựng trên bãi đê thuộc vùng Bắc Trung Bộ.
1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phƣơng pháp thống kê, kế thừa có chọn lọc, phân tích, tính toán
để đạt đƣợc mục đích nghiên cứu.
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Đề tài làm rõ cơ chế bảo vệ bờ biển của đê ngầm là thông
qua sự tác động trực tiếp của công trình vào yếu tố cơ bản nhất là sóng biển, không
hoàn toàn phòng ngự bị động nhƣ loại công trình gia cố bờ, cũng không chỉ dựa vào
việc chờ đợi xử lý sản phẩm của sóng là bùn cát ven bờ của loại công trình mỏ hàn.
- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài đã thống kê một cách tổng quan đƣợc hệ thống đê
ngầm trên thế giới cũng nhƣ các phƣơng pháp tính toán loại công trình này. Kết quả
nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho các trung tâm tƣ vấn thiết kế, đào tạo.

8


CHNG 2

TNG QUAN V ấ NGM PH SểNG V TèNH HèNH
NGHIấN CU ấ NGM VIT NAM V TRấN TH GII
2.1 Tng quan v ờ ngm phỏ súng
2.1.1 nh ngha ờ ngm
ờ ngm gim súng l mt bin phỏp va m bo m quan li va cú hiu qu gim
súng rt tt. Tuy nhiờn dng cụng trỡnh ny cng tỏc ng ti quỏ trỡnh vn chuyn
bựn cỏt v din bin ng b. ờ ngm cú th xõy dng theo cu trỳc n (Hỡnh
2.1a) hoc phõn on (Hỡnh 2.1b). Cu trỳc n c s dng bo v mt on
ng b nh, gii phỏp ờ phõn on c ỏp dng bo v mt di ng b rng
ln hn.
Đê ngầm độc lập

A

A
mặt cắt a-a

Hệ thống đê ngầm phân đoạn

B
B
mặt cắt B-B

hệ thống đê ngầm kết hợp với kè mỏ hàn đỉnh thấp

C

C

mặt cắt c-c

Hỡnh 2.1 Mt s dng kt cu ờ ngm bo v b

9


Hình 2.2 Bố trí công trình đê ngầm giảm sóng
Đê ngầm đơn (Hình 2.1a) thƣờng đƣợc xây dựng ở vùng có độ sâu trên 3÷4m với mục
tiêu giảm xói lở, đồng thời tạo khu vực bảo vệ (khu vực bãi tắm, các hoạt động vui
chơi giải trí) hoặc khu neo đậu tàu thuyền. Hình 2.1c mô tả hệ thống đê phân đoạn,
khoảng cách giữa các phân đoạn đê nhỏ.
Mục đích của các công trình đỉnh thấp hoặc ngầm là giảm tải thuỷ lực ở một mức độ
nhất định để duy trì bờ biển ở trạng thái cân bằng động. Để đạt đƣợc mục tiêu này,
chúng đƣợc thiết kế cho phép năng lƣợng sóng đƣợc truyền qua công trình ở mức độ
nhất định dƣới dạng tràn qua đỉnh và xuyên qua cấu trúc rỗng của thân (đập phá sóng
đỉnh nhô) hoặc làm vỡ và tiêu tan năng lƣợng sóng truyền qua đỉnh ngập (đê ngầm
giảm sóng, thùng chìm tiêu sóng).
Đê ngầm thƣờng sử dụng vật liệu đá, cấu kiện bê tông đƣợc sử dụng cho lớp áo
ngoài, tuy nhiên gần đây các nhà nghiên cứu đã cho xây dựng đê ngầm bằng Geotube,
hay nghiên cứu ra các dạng cấu kiện cấu tạo đê ngầm với mục đích tăng khả năng
giảm sóng, tăng độ ổn định, cho phép sinh vật dƣới biển cƣ ngụ trong cấu kiện, bảo vệ
môi trƣờng,…

10

Hình 2.3 Các dạng công trình đỉnh thấp thông dụng
2.1.2 Quá trình tiêu hao năng lượng sóng qua đê ngầm
Đê ngầm có thể đƣợc thiết kế để giảm xói lở, bảo vệ bờ biển, hoặc để tái tạo bãi hay
hình thành một bãi biển mới. Dạng công trình này phân tán năng lƣợng sóng tới trực
tiếp trên kết cấu, tạo hiệu ứng phản xạ và truyền năng lƣợng sóng này do hiện tƣợng
nhiễu xạ vào trong vùng khuất sau đê (xem Hình 2.4). Phần năng lƣợng sóng tiêu hao
lớn nhất là qua cơ chế sóng vỡ, thứ hai là phần năng lƣợng sóng phản xạ và cuối cùng
là phần năng lƣợng sóng tiêu hao qua cơ chế dòng chảy qua môi trƣờng rỗng. Năng
lƣợng sóng cũng tiêu hao một phần do nhiễu xạ và khúc xạ trong khu vực xung quanh
đầu đê (xem Hình 2.5).

Hình 2.4 Cơ chế giảm sóng
11


Hình 2.5 Nhiễu xạ và khúc xạ sóng trong vùng giữa hai đê
Các quá trình vật lý liên quan đến sự tƣơng tác sóng biển tại đê ngầm là rất phức tạp.
Sự phức tạp phát sinh từ: sự biến đổi phức tạp của sóng biển và quá trình vật lý liên
quan đến sự tƣơng tác của sóng biển với bề mặt và kết cấu của đê ngầm. Sự tƣơng tác
có tính chất qua lại và làm thay đổi mức độ và tỷ lệ chuyển đổi sóng tại đê ngầm, từ đó
định nghĩa hệ số truyền sóng, thành phần sóng phản xạ và phần năng lƣợng sóng tiêu
hao.

Hình 2.6 Quá trình tiêu hao năng lƣợng sóng qua đê ngầm
Các quá trình vật lý cơ bản tại đê ngầm có thể đƣợc chia thành ba khu vực:
Khu vực 1 (Hình 2.6): Sóng truyền từ vùng nƣớc sâu gặp mái đê ngầm, độ sâu nƣớc
thay đổi, hiệu ứng nƣớc nông xảy ra ở khu vực này. Một phần sóng bị phản xạ về phía
biển, một phần bị “hấp thụ” vào đê ngầm (nếu đê ngầm làm bằng đá đổ hay vật liệu

thấm nƣớc), một phần ma sát với mái của đê ngầm (đặt biệt là mái đê ngầm trải cấu
kiện tiêu sóng hoặc cấu kiện có độ gồ gề), phần còn lại tiếp tục đƣợc truyền vào khu
12


vực 2. Sự tiêu tán sóng ở khu vực 1 này phụ thuộc vào độ sâu của ngập nƣớc của đê
ngầm và phần nào phụ thuộc vào độ dốc của mái phía ngoài của đê ngầm cũng nhƣ
phụ thuộc vào đặc tính sóng truyền qua đỉnh đê ngầm.
Khu vực 2 (Hình 2.6): Tại khu vực này năng lƣợng sóng bị tiêu hao một phần do ma
sát trên đỉnh đê ngầm. Tuy nhiên khi đƣợc truyền từ khu vực 1 sang khu vực 2 do
chiều sâu nƣớc giảm đột ngột sẽ dẫn đến hiện tƣợng sóng vỡ. Sự tiêu tán năng lƣợng
này phụ thuộc nhiều vào chiều cao mức nƣớc trên đỉnh đê và bề rộng đỉnh đê. Vì đê
chắn sóng cho phép nƣớc thấm qua thân đê nên dòng chảy tầng, dòng chảy rối trong
đê cũng gây ra sự tiêu hao một phần năng lƣợng sóng. Sự giảm năng lƣợng sóng ở
vùng này phụ thuộc nhiều vào độ ngập nƣớc của đê ngầm, bề rộng đỉnh đê, cấu trúc
của lớp vật liệu cấu tạo đỉnh và thân đê.
Khu vực 3 (Hình 2.6): sóng từ khu vực 2 đƣợc chuyển sang khu vực 3, chiều sâu nƣớc
thay đổi đột ngột, chuyển sang vùng nƣớc sâu hơn. Tại khu vực 3 này chiều cao sóng
giảm đồng thời chu kỳ sóng cũng giảm. Hình dạng, cấu tạo của đê ngầm và độ sâu
mực nƣớc phía trong đê có thể ảnh hƣởng đến sự chuyển đổi sóng; năng lƣợng sóng
phản xạ và năng lƣợng sóng tiêu hao.
Ngoài ra, còn có quá trình tán xạ làm biến đổi phổ sóng (chuyển dịch năng lượng sóng
giữa cái dải tần số), đặc biệt khi vào vùng nƣớc nông hay khi gặp vật cản nhƣ đê
ngầm (Hình 2.7 và Hình 2.8). Quá trình biến đổi phổ sóng có ảnh hƣởng gián tiếp đến
mức độ tiêu hao năng lƣợng sóng ở vùng nƣớc nông bởi vì với dải sóng dài (tần số
thấp) thì mức độ tiêu hao năng lƣợng ít hơn so với dải sóng ngắn (tần số cao).

Hình 2.7 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hƣởng của bãi nông (TAW-2002)

13

Hình 2.8 Sự thay đổi hình dạng phổ sóng do ảnh hƣởng của dải cát (sand bar) ngầm trên
bãi (Eldeberky and Battjes, 1996)
Cuộn sóng mặt

c

r
b
Hình 2.9 Tiêu năng trong sóng vỡ tƣơng tự nhƣ nƣớc nhảy
Trong các quá trình tiêu hao năng lƣợng sóng thì sóng vỡ là quá trình tiêu tán năng
lƣợng sóng lớn nhất. Hiện tƣợng sóng vỡ xảy ra khi sóng biến hình trong nƣớc nông
làm gia tăng chiều cao sóng và do đó độ dốc sóng vƣợt quá ngƣỡng giới hạn ổn định
hình dạng dẫn đến sóng vỡ (đặc biệt lƣu ý tránh nhầm lẫn giữa sóng vỡ với tiêu tán
năng lƣợng do ma sát đáy, tiêu hao năng lƣợng do ma sát đáy chỉ chiếm một tỷ trọng
rất nhỏ, có thể nói là không đáng kể trong toàn bộ quá trình tiêu hao năng lƣợng sóng).
Khi sóng vỡ xảy ra thì vận tốc của các phần tử nƣớc ở phía trên đầu sóng trở nên lớn
hơn so với vận tốc của đầu sóng và do vậy xảy ra hiện tƣợng cuộn sóng mặt (Hình
2.9). Tiêu hao năng lƣợng trong sóng vỡ đƣợc mô tả một cách tƣơng tự nhƣ tiêu hao
năng lƣợng trong nƣớc nhảy (xem Battjes và Janssen, 1978 và 2008).
Quá trình lan truyền sóng vào bờ với sự có mặt của đê ngầm phá sóng thì cũng xảy ra
các hiện tƣợng và quá trình vật lý cơ bản nhƣ đã đề cập ở trên. Tuy nhiên quá trình
sóng vỡ xảy ra mạnh mẽ hơn hay nói cách khác là chiều cao sóng sẽ suy giảm mạnh
do bên cạnh ảnh hƣởng của bãi đê còn có sự suy giảm độ sâu cục bộ tại vị trí của đê
ngầm. Tính chất sóng (chiều cao, dạng phổ sóng hoặc chu kỳ sóng đặc trưng) do đó
cũng có sự thay đổi đáng kể sau khi qua đê ngầm.
14

Nhƣ đã đề cập ở trên trong quá trình truyền sóng thì sự suy giảm chiều cao sóng (hay
là tiêu hao năng lượng sóng) chủ yếu gây ra bởi sóng vỡ khi vào vùng nƣớc nông.
Khác với đê cao có nhiệm vụ chắn sóng, với công trình ngập nƣớc (cản, phá sóng) nhƣ
đê ngầm thì quá trình dẫn đến tiêu hao năng lƣợng sóng chủ yếu vẫn là sóng vỡ xảy ra
ở tầng nƣớc sát mặt phía trên bụng sóng (xem Battjes and Janssen, 1978; Stive and De
Vriend, 1994). Tiêu hao năng lƣợng sóng do ma sát tiếp xúc với đáy cũng chỉ là thứ
yếu.
2.2

Ứng dụng đê ngầm phá sóng trên Thế giới và ở Việt nam

2.2.1 Ứng dụng đê ngầm trên thế giới
Với nhiều ƣu điểm, đê ngầm đã sớm đƣợc nghiên cứu, áp dụng ở nhiều nƣớc trên thế
giới nhƣ: Vƣơng quốc Anh, Nhật Bản, Ai Cập, Italia, Hàn Quốc, Ba Lan, Mexico, Hà
Lan, Malaysia….
2.2.1.1 Đê ngầm tại Vương quốc Anh

Hình 2.10 Biển Palling, Norfolk

Hình 2.11 Đê chắn sóng ngoài khơi tại
Elmer, West Sussex

Bờ biển Elmer nằm ở phía nam bờ biển của vƣơng quốc Anh, là một đoạn bờ biển
thẳng, nằm giữa Bognor Regis và Littlehampton. Elmer nằm trong vùng bán nhật triều.
Mực nƣớc triều trung bình cao là khoảng 5,3 m, Mực nƣớc triều chân triều thấp nhất là
2,9 m. Đỉnh triều lớn nhất có thể lên tới 6m. Khoảng 30 cm trên bề mặt đáy, vận tốc
triều tối đa là 1m/s (trong thời kỳ triều cƣờng), dòng triều theo hƣớng Đông Tây ở khu
vực ngoài khơi. Một hệ thống gồm 8 đê chắn sóng song song với đƣờng bờ đƣợc xây
dựng từ năm 1991-1993, khu vực giữa hệ thống công trình này và bờ biển là các bãi
trầm tích. 8 đê chắn sóng có kích thƣớc khác nhau do phụ thuộc vào vị trí xây dựng

chúng. Hệ thống công trình đê chắn sóng này nổi khi thủy triều thấp và ở trạng thái

15


bán ngập khi thủy triều cao. Sau khi xây dựng hệ thống này, đã không những hạn chế
đƣợc xói lở bờ biển mà còn hình thành các salient ở phía sau đê ngầm.

Hình 2.12 Các dạng cắt ngang chính đƣợc xem xét trong quá trình thiết kế 8 đê chắn
sóng Elmer, Vƣơng quốc Anh
2.2.1.2 Đê ngầm tại Nhật Bản
Việc xây dựng đê chắn sóng và đặc biệt là đê ngầm rất phổ biến tại Nhật Bản, công
trình đê ngầm đầu tiên đƣợc xây dựng từ thập niên 70, sau đó có rất nhiều các dự án
nghiên cứu mở rộng đã đƣợc thực hiện.
Do hiệu quả giảm sóng mà đê ngầm mang lại đáp ứng đƣợc nhiều mục đích nhƣ bảo
vệ bờ biển, thân thiện với môi trƣờng, tính thẩm mỹ,… nên đã có khá nhiều các nghiên
cứu về việc lựa chọn kết cấu đê ngầm theo hƣớng thân thiện với môi trƣờng sinh thái
lý tƣởng cho mục đích lợi dụng tổng hợp vùng bảo vệ ven biển.
Trong những năm gần đây, Nhật Bản quan tâm rất nhiều đến vấn đề môi trƣờng biển
(Nakayama, 1993). Điều này đã dẫn đến sự phát triển của các dải đê ngầm thân thiện
với môi trƣờng bờ biển. Một ví dụ về kết cấu dải đê ngầm là Aquareef, đƣờng bờ đƣợc
bảo vệ bởi các khối Aqua (Hình 2.13, Hình 2.14). Nghiên cứu đầu tiên đƣợc thực hiện
16


bởi Asakawa và Hamaguchi vào năm 1991, trong nghiên cứu này, các tính toán thực
hiện trong điều kiện sóng thƣờng. Đặc điểm và tác dụng của khối Aqua đƣợc nêu chi
tiết trong nghiên cứu của Hirose, 2002. Gần đây kết cấu này đƣợc tiếp tục nghiên cứu
mở rộng trong điều kiện sóng ngẫu nhiên, xem xét đến các yếu tố ảnh hƣởng tới sự lan
truyền sóng qua thân đê và sự ổn định của công trình. Các yếu tố ảnh hƣởng này đƣợc

nghiên cứu với các tổ hợp sóng khác nhau. Kết quả nghiên cứu là xây dựng đƣợc mối
quan hệ giữa các thông số ảnh hƣởng tới quá trình truyền sóng, bao gồm hệ số truyền
sóng Ht/H1/3 và chiều dài sóng tƣơng đối B/L1/3, chiều cao sóng Ht, chiều cao sóng H1/3
và bƣớc sóng L1/3, B là bề rộng đỉnh đê. Ở Nhật Bản, một số đê ngầm đã đƣợc xây
dựng và đƣa vào hoạt động.

Hình 2.13 Khối Aqua

Hình 2.14 Đê ngầm sử dụng khối Aqua ở Nhật Bản [14]
Trận động đất và sóng thần ngày 11/3/2011 tại Nhật Bản đã gây ra thiệt hại nặng nề.
Ba tỉnh miền đông bắc Nhật Bản và nhiều tỉnh lân cận chịu thiệt hại nặng nề với
16.000 ngƣời chết và hàng nghìn ngƣời mất tích, hƣ hại các lò phản ứng và hệ thống
làm mát của nhà máy điện hạt nhân Fukushima I, dẫn tới các vụ nổ tại cơ sở này. Đây
đƣợc coi là một thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất thế giới kể từ sau vụ Chernobyl năm
1986. Để giảm thiểu các thiệt hại do sóng thần, một dự án đê ngầm đã đƣợc triển khai
tại thành phố Kainan, quận Wakayama, miền tây Nhật Bản vào tháng 9/2012.

17


Hình 2.15 Thi công đê ngầm bằng ống thép tại Nhật Bản
Các ống thép rộng 3m, dài 30m đƣợc đóng xuống biển với độ ngập nƣớc 13m. Độ
ngập này cho phép tàu thuyền di chuyển tự do vào vùng phía sau đê ngầm. Khi xảy ra
trận động đất lớn, các ống thép này sẽ nổi lên và giảm thiểu năng lƣợng sóng thần, từ
đó giảm thiếu đƣợc thiệt hại do sóng thần gây ra. Đây là địa điểm đầu tiên thực hiện
xây dựng thí điểm loại hình đê ngầm giảm thiệt hại sóng thần.
2.2.1.3 Đê ngầm tại Ai cập
Với mục đích bảo vệ bờ và giảm thiểu xói lở, một hệ thống đê ngầm đã đƣợc xây dựng
dọc theo phần phía Đông của bờ biển Alexandria. Hệ thống đê ngầm này gồm: một đê
ngầm chính và hai phân đoạn đê ở hai bên, khoảng cách từ hệ thống công trình tới bờ

biển khoảng 150m-300m.
Tổng chiều dài của đê ngầm là khoảng 3000 mét, đƣợc xây dựng trong khu vực có
phạm vi độ sâu mực nƣớc biển từ 2,5-8,5 m. Bề rộng đỉnh đê ngầm là 36m trong khu
vực có độ sâu 3÷5m, và đỉnh đê rộng 46 m ở khu vực có độ sâu 8,5m. Các đê ngầm có
cao trình đỉnh thấp hơn mực nƣớc biển thấp nhất là 0,5m – đây là khoảng cách tối
thiểu mà đảm bảo tính hiệu quả của đê ngầm và đảm bảo tốt nhất việc lƣu thông dòng
chảy với vùng đƣợc đê ngầm bảo vệ. Đê đƣợc bảo vệ ở cả mái phía biển và mái phía
bờ, vật liệu bảo vệ chủ yếu là đá tự nhiên có khối lƣợng 10÷300kg và cấu kiện
Tetrapode. Độ dốc mái đê phía biển và phía bờ là 1:2; 1:3; 1:5 để đảm bảo tính ổn định
của công trình chắn sóng. Tại khu vực có độ sâu 3÷5m, mái phía biển đƣợc bảo vệ bởi
2 hai lớp Tetrapod nặng 3 tấn, mái phía bờ đƣợc bảo vệ bởi khối bê tông nặng 5 tấn.
Trong khu vực độ sâu 8,5 mét, mái phía biển đƣợc bảo vệ bởi cấu kiện Tetrapod nặng
5 tấn và hai lớp bê tông đá.

18


Hình 2.16 Hiệu quả của đê ngầm đƣợc xây dựng ở khu vực có độ sâu mực nƣớc 8,5 m
trong một cơn bão
Đê ngầm dài 220 m ở khu vực có mực nƣớc biển sâu 8 m đƣợc hoàn thành năm 2006,
đến tháng 7/2007 toàn bộ hệ thống đê ngầm đã đƣợc hoàn thiện và đi vào hoạt động.
Sau khi hệ thống đê ngầm đƣợc hoàn thành, một dự án theo dõi đánh giá hiệu quả của
đê ngầm cũng đƣợc triển khai. Qua quá trình theo dõi hiệu quả làm việc của hệ thống
đê ngầm ở đây, các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng hệ thống đê ngầm tại khu vực bờ
biển Alexandria đã mang lại hiệu quả bảo vệ bờ đáng kinh ngạc: không có hiện tƣợng
xói lở bờ, công trình ổn định trong điều kiện mƣa bão, chất lƣợng nƣớc trong khu vực
đƣợc đảm bảo, chiều cao sóng không vƣợt quá 0,5m…

Trước khi xây dựng đê ngầm

Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.17 Hiệu quả tái tạo bờ biển của hệ thống đê ngầm ở các bãi biển Mandra,
Alexandria, Ai Cập

19


Trước khi xây dựng đê ngầm

Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.18 Hiệu quả tái tạo bờ biển của hệ thống đê ngầm ở các bãi biển Miamy,
Alexandria, Ai Cập

Trước khi xây dựng đê ngầm

Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.19 Hiệu quả tái tạo bờ biển của hệ thống đê ngầm ở các bãi biển Motaza,
Alexandria, Ai Cập

Trước khi xây dựng đê ngầm

Sau khi xây dựng đê ngầm

Hình 2.20 So sánh giữa chất lƣợng nƣớc trƣớc và sau khi xây dựng đê chắn sóng chìm,
Alexandria, Ai Cập

20

2.2.1.4 IV.1.4. Đê ngầm tại Italia
Ở Italia, khái niệm về “rào cản chìm” (submerged barriers) đƣợc áp dụng từ
những năm 1980, tính đến năm 1996 đã có 50 công trình đƣợc xây dựng để bảo vệ bờ
biển và việc áp dụng loại công trình này nhanh chóng trở thành giải pháp hữu hiệu bảo
vệ bờ biển. Tại Italia, công trình đê ngầm đƣợc bổ trí kết hợp với các loại công trình
bảo vệ bờ khác nhằm làm tăng hiệu quả bảo vệ đƣờng bờ.

Hình 2.21 Đê ngầm ở Lido di Dante (đỉnh rộng 12m, ngập nƣớc 0,5m)
Hai loại công trình bảo vệ bờ chính đƣợc áp dụng cho bờ biển Italia là:
Các túi cát bảo vệ bờ kết hợp với giải pháp nuôi các bãi nhân tạo, hình thức bảo vệ bờ
này không đem lại hiệu quả giảm sóng tối ƣu nhƣng ƣu điểm của giải pháp bảo vệ bờ
này là đảm bảo trạng thái tự nhiên cho bãi biển, thời gian thực hiện nhanh, đây cũng là
giải pháp đƣợc đánh giá cao do ít ảnh hƣởng tới các vùng lân cận.
Đê ngầm giảm sóng, mái bảo vệ:giải pháp này có thể đƣợc áp dụng độc lập hoặc kết
hợp với giải pháp nuôi các bãi nhân tạo.
Năm 1981, giải pháp túi cát đƣợc ứng dụng để bảo vệ bờ biển Lido di Dante, các túi cát
này đƣợc bố trí ở độ sâu -2,5m÷-3,0m. Giải pháp này đã giúp tái tạo bờ biển, tuy nhiên
sau đó do nhiều lý do mà chất lƣợng công trình bị hƣ hỏng. Sau vài lần gia cố, giải pháp
công trình đƣợc lựa chọn là đê ngầm (Hình 2.22).

21


Hình 2.22 Mặt cắt ngang đê ngầm bờ biển Lido di Dante(bềrộng đỉnh 10÷12m, độ
ngập 0,5m)
Năm 1982-1983, một hệ thống đê ngầm chắn sóng, mái bảo vệ đƣợc xây dựng ở
Grottammare, chiều rộng đỉnh đê là 3,00m, độ ngập 0,9m, khoảng cách giữa các đê
ngầm là 30m (Hình 2.23).

Hình 2.23 Đê ngầm bằng đá đổ đƣợc xây dựng ở Grottammare
Ở bờ biển Montemarciano, giải pháp bảo vệ bờ bằng đê ngầm đƣợc ứng dụng độc
lập, không kết hợp với giải pháp nuôi bãi nhân tạo (Hình 2.24).

22


Hình 2.25 Đê ngầm giảm sóng dọc theo
bờ biển San Lucido

Hình 2.24 Đê ngầm ở Marina di
Montemarciano

Năm 1995, nhằm hạn chế những xói lở ở các mỏ hàn chữ T dọc bờ biển San Lucido,
giải pháp đƣa ra là xây dựng một đê ngầm bằng đá đổ với chiều dài 500 m, ngập 1,5m,
cách bờ biển 35 m. Tuy nhiên hiệu quả dự án này đem lại không đƣợc nhƣ mong muốn
(Hình 2.26).
Hệ thống mỏ hàn kết hợp với đê ngầm dài 9000 m đƣợc xây dựng ở hòn đảo
Pellestrina Lagoon Venice, Italy. Giải pháp bảo vệ bờ tƣơng tự cũng đƣợc áp dụng ở
Lido di Ostia, Rome với hệ thống mỏ hàn ngập nƣớc kết hợp với 2800 m đê ngầm.

Hình 2.26 Đê ngầm bảo vệ bờ biển của hòn đảo Pellestrina Lagoon Venice, Italy

Hình 2.27 Hệ thống đê ngầm kết hợp với mỏ hàn ngập nƣớc ở Rome, Italy
23


Đê ngầm dạng rạn san hô bảo vệ bờ
biển Castel Volturno (CE)

Đê ngầm bảo vệ bờ biển Bisceglie
(BAT)

Kết cấu xây dựng đê ngầm ở Ý

Kết cấu đê ngầm mới ở Ý

Lắp đặt túi vải địa kỹ thuật tại Marina

dạng mặt cắt đê ngầm bằng đá đổ ở Ý

Hình 2.28 Các dạng đê ngầm ở Italia
2.2.1.5 Đê ngầm tại Hàn Quốc
Bãi biển Songdo nằm trên bờ biển phía Đông Nam của Hàn Quốc và có một hình thức
bãi biển túi mở về phía Đông Nam, chịu ảnh hƣởng trực tiếp bởi sóng. Bãi biển
Songdo đã có một chiều rộng bãi biển rộng, tuy nhiên, do sự phát triển của các thành
phố gần bãi biển, xây dựng đƣờng và kè thẳng, chiều rộng đã giảm đáng kể.

24


Hình ảnh hai đê ngầm

Phác thảo dự án sau khi hoàn thiện 6/2008

Hình 2.29 Đê ngầm ở bãi biển Songdo, Busan, Hàn Quốc

Hình 2.30 Sự thay đổi đƣờng bờ bãi biển Songdo, Busan, Hàn Quốc
Nhằm ngăn chặn những xói lở đƣờng bờ, các nhà khoa học đã cho xây dựng 02 đê

ngầm giảm sóng: Đê ngầm ở phía Đông có chiều dài 100 m, bề rộng đỉnh đê 40 m, độ
ngập nƣớc 0,5 m; Đê ngầm ở phía Tây dài 200 m, bề rộng đỉnh 40 m, độ ngập nƣớc
0,5 m. Cả hai đê ngầm đƣợc đặt song song với đƣờng bờ, cách đƣờng bờ 200m và
đƣợc thi công hoàn thành vào tháng 6/2004.
Hai đê ngầm sử dụng cấu kiện tiêu sóng Tetrapod nặng 25 tấn với khả năng thấm cao
hơn so với cấu trúc đá đổ. Kết cấu này có độ rỗng là 0,5 (50%). Ngoài ra, một đê chắn
sóng xa bờ và một vài biện pháp công trình khác đã đƣợc ứng dụng kết hợp với hai đê
ngầm này nhằm giảm năng lƣợng sóng tác dụng vào bờ.
2.2.1.6 Đê ngầm ở Ba Lan
Với mục tiêu giảm xói lở bờ do tác động của sóng, trong năm 2006, đê ngầm chắn sóng
đã đƣợc xây dựng ở vịnh Gdansk,Gdynia, Ba Lan, với 03 đoạn đê ngầm có chiều dài 73
m và khoảng cách giữa các đoạn đê là 45 và 55 m, hệ thống đê bố trí cách bờ biển
khoảng 140 ÷ 170m. Thiết kế sơ bộ của đê chắn sóng đƣợc đề xuất bởi Pilarczyk (2003).
25