Nghiên cứu lựa chọn vật liệu bảo vệ mái đê với lưu lượng tràn khác nha

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta có 3260 km bờ biển, 89 cửa sông và hơn 3000 hòn đảo. Trải dài dọc
theo bờ biển là 29 tỉnh và các thành phố lớn, hải cảng, các khu công nghiệp, dầu
khí, các khu đánh bắt và ni trồng thủy sản, đã tạo cho đất nước ta một tiềm năng
to lớn trong phát triển kinh tế biển và vùng ven biển cửa sông.
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
tồn và ổn định dân cư, các cơng trình hạ tầng cho cơng cuộc phát triển.
Hàng bao đời nay đời sống nhân dân ở các tỉnh ven biển chủ yếu dựa vào sản
xuất nông nghiệp, hàng năm đều bị ảnh hưởng của lũ bên trong, bão bên ngoài. Do
vậy cơng trình thủy lợi chủ yếu là các cơng trình bảo vệ bờ biển, đê kè biển và các
cơng trình khai thác các khu vực bồi vùng cửa sơng, ven biển. Tuy nhiên, do tính đa
dạng của nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội mà các công trình khai thác vùng cửa
sơng thường cần đáp ứng phục vụ đa mục tiêu, đa ngành như: quai đê lấn biển, thốt
lũ, giao thơng thủy, ni trồng hải sản,...
Đối với các cơng trình bảo vệ bờ biển, đê kè biển trong những năm qua đã
được quan tâm đầu tư và củng cố qua các dự án PAM, OXFAM. Tuy nhiên các
tuyến đê chủ yếu mới được nâng cấp để chống được bão cấp 9 mực nước triều tần
suất 5%, còn mang tính chắp vá, khơng đồng bộ. Một số những vấn đề tồn tại phản
ánh trong quá trình xây dựng cũng như yêu cầu thực tiễn đòi hỏi đối với các cơng
trình bảo vệ đê kè biển là:
Mặc dù đã được đầu tư củng cố, nhưng chưa đủ kiên cố để chống đỡ ở cấp
bão, lũ cao hơn như các cơn bão số 2 ÷ 8 năm 2005. Mặt khác thân đê chủ yếu được
đắp bằng đất cát pha phủ lớp đất sét chống thấm ở ngồi, sóng tràn qua đê gây sạt lở
mặt đê và mái đê phía đồng uy hiếp ổn định của đê.
Những năm gần đây, đê biển đang được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn. Hệ
thống đê biển Việt Nam hiện nay có cao trình lớn nhất cũng chỉ là +5,5m và chịu

2

được bão cấp 9. Hầu hết năm nào cũng có một số nơi đê biển không chịu được bão
và bị hư hỏng nặng.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng như hiện nay, sóng tràn
đang được áp dụng trong các cơng trình đê biển và được coi là một dạng tải trọng
đặc biệt. Với tính cấp thiết đó, kết cấu mái đê cần được nghiên cứu nhiều hơn để
ứng dụng bảo vệ cho các cơng trình trong tương lai. Vì vậy cần nghiên cứu vật liệu
bảo vệ mái đê. Đề tài " Nghiên cứu lựa chọn vật liệu bảo vệ mái đê với lưu

lượng tràn khác nhau." Trong phạm vi nghiên cứu là đê biển khu vực bắc bộ.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ mái đê, ứng dụng cho đê biển xã Hải ChâuHải Ninh, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa.

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về sóng và các vật liệu bảo vệ mái đê tăng khả
năng chống xói lở mái đê. Tính tốn xói và ổn định thân đê cho các trường hợp lưu
lượng tràn qua đê và vật liệu bảo vệ mái đê khác nhau. So sánh các phương án xử lý
về điều kiện kinh tế kỹ thuật.

4. Kết quả đạt được
Lựa chọn được phương án thiết kế mặt cắt đê biển xã Hải Châu - Hải Ninh,
huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật khi cho nước
biển tràn qua mặt đê với lưu lượng thiết kế.

5. Nội dung của luận văn
CHƯƠNG 1.
CHƯƠNG 2.

CHƯƠNG 3.

ĐẶC ĐIỂM ĐÊ BIỂN VIỆT NAM, CÁC NGUYÊN
NHÂN HƯ HỎNG
TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐÊ KHI BỊ DỊNG CHẢY
TRÀN QUA ĐỈNH
ỨNG DỤNG TÍNH TỐN SĨNG TRÀN, ÁP DỤNG
CHO ĐÊ BIỂN THANH HÓA


3

CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM ĐÊ BIỂN VIỆT NAM , CÁC NGUYÊN
NHÂN HƯ HỎNG
1.1. TỔNG QUAN ĐÊ BIỂN BẮC BỘ
1.1.1. Đặc điểm chung của đê biển bắc bộ
Vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ là nơi có địa hình thấp trũng, là một trung
tâm kinh tế của cả nước - đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, tập trung dân cư đơng
đúc. Đây là vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4 mét) và nước dâng do
bão cũng 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 các tuyến đê biển, đê cửa sơng khoảng 484 km, trong đó có trên 350
km đê trực tiếp biển [2].
Sau khi được đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM 5325 và quá
trình tu bổ hàng năm, các tuyến đê biển nhìn chung đảm bảo chống được mức nước
triều cao tần suất 5% có gió bão cấp 9. Tuy nhiên, tổng chiều dài các tuyến đê biển rất
lớn, dự án PAM mới chỉ tập trung khôi phục, nâng cấp các đoạn đê xung yếu. Mặt
khác, do tác động thường xuyên của mưa, bão, sóng lớn, đặc biệt sau các trận bão số 2,
số 6 và số 7 năm 2005 hệ thống đê biển Bắc Bộ đã bị tràn, vỡ và sạt lở nhiều đoạn và
vẫn còn nhiều tồn tại, trong đó các tồn tại chính được tóm tắt như sau:

- Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ, Nghĩa Hưng (thuộc
tỉnh Nam Định), đê Cát Hải, đê biển Đồ Sơn (Hải Phòng) đã bị tràn, vỡ, sạt lở mạnh
trong bão. Do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ
mái đê biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn của đê biển. Một số đoạn trước đây có
rừng cây chắn sóng nên mái đê phía biển chưa được bảo vệ, đến nay rừng cây chắn
sóng bị phá huỷ, đê trở thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thuỷ triều nên nếu
khơng được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Có đoạn trước đây đê có 2
tuyến nên tuyến đê trong không được bảo vệ mái, đến nay tuyến đê ngoài đã bị vỡ
nên tuyến đê trong cấp thiết phải được củng cố, bảo vệ chống vỡ [2].
- Còn 257,5 km/484 km đê biển, đê cửa sơng chưa đảm bảo cao trình thiết kế,
đa số các tuyến đê có chiều rộng mặt đê ≤ 3,0m, đến nay trừ các tuyến đê biển số I,


4

II, III (chiều dài khoảng 46,913km) thuộc Hải Phịng có chiều rộng mặt đê B =
5,0m, còn lại 152,5km đê có chiều rộng khoảng 4,0 ÷ 4,5m, 150 km có chiều rộng
3,0 ÷ 4,0m và 125 km có chiều rộng <3,0m, cá biệt có nơi chỉ rộng 1,6 ÷ 2,5m.
Chiều rộng mặt đê nhỏ gây khó khăn cho việc giao thông cũng như kiểm tra, ứng
cứu đê như các tuyến đê Hà Nam (tỉnh Quảng Ninh), đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ
(Nam Định), đê biển số 5, 6, 7, 8 (Thái Bình), v.v... Hầu hết mặt đê chưa được gia
cố cứng hoá nên khi mưa lớn hoặc trong mùa mưa bão mặt đê thường bị sạt lở, lầy
lội, nhiều đoạn không thể đi lại được, nhất là sau các trận bão năm 2005 [2].
- Mới xây dựng được gần 90km/484km kè bảo vệ mái đê biển, nên những nơi
mái đê phía biển chưa có kè bảo vệ hoặc khơng cịn cây chắn sóng vẫn thường
xuyên bị sạt lở hoặc có nguy cơ sạt lở đe doạ đến an toàn của đê biển. Nhiều đoạn
kè thuộc đê biển Nam Định, Hải Phòng đã bị hư hỏng nặng phần đá lát khan trong
các đợt bão số 2, số 7 năm 2005.
- Đất đắp đê chủ yếu là đất cát pha, có độ chua lớn khơng trồng cỏ được, có
tuyến được đắp chủ yếu bằng cát phủ lớp đất thịt như đê biển Hải Hậu, hầu hết mái

đê phía đồng chưa có biện pháp bảo vệ, nên thường xuyên bị xói, sạt khi mưa, bão,
đặc biệt tuyến đê biển Hải Hậu.
- Dải cây chắn sóng trước đê biển nhiều nơi chưa có, có nơi đã có nhưng do
cơng tác quản lý, bảo vệ còn bất cập nên bị phá hoại để phục vụ việc ni trồng
thuỷ sản. Vì vậy, đê biển đa phần chịu tác động trực tiếp của sóng gây sạt lở.
1.1.2. Thông tin chung hệ thống đê biển các tỉnh từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa
1.1.2.1. Hệ thống đê biển, đê cửa sơng tỉnh Quảng Ninh
Tỉnh Quảng Ninh có hệ thống đê biển tập trung chủ yếu ở 8 xã thuộc huyện
Yên Hưng (gọi là khu vực Hà Nam). Với độ cao trung bình thấp hơn mực nước
thủy triều cao từ 2 ÷3m, hệ thống đê biển được hình thành cách đây trên 750 năm.
Đê biển Hà Nam dài gần 33,6 km, tạo thành vịng khép kín, với số dân 60000
người cùng với cơ sở hạ tầng tương đối mạnh: hàng chục km đường giao thông,
đường điện, trường học, bệnh xá và khoảng 3000ha đất canh tác nông nghiệp, trên
400ha đầm nuôi trồng thủy sản xuất khẩu [6].


5

Nhận xét chung: Bao bọc quanh đảo Hà Nam là 2 cửa sông đổ ra biển: sông
Chanh và sông Nam (2 nhánh sơng Bạch Đằng). Sơng Nam có độ dốc lớn, uốn lượn
nhiều, triền sơng ngồi đê có Sú, Vẹt, Đối. Tuyến đê thủy sản bao quanh bãi, tạo
thành lá chắn bảo vệ cho đê Hà Nam từ Km 21÷ Km 32, đà gió trong đoạn này từ
500÷ 1000m. Sơng Chanh có độ dốc nhỏ hơn và ít cong, phía ngồi đê trực tiếp là
sơng khơng có bãi. Đối diện bên kia sơng là vùng Hà Bắc, đà gió tính đến hai bờ đối
diện từ 500÷ 1000m, riêng đoạn từ Km 10 ÷ Km 21 chịu ảnh hưởng của gió Đơng
Bắc thơng ra vịnh Hạ Long với đà gió khoảng 20km. Đây được xác định là vùng
trọng yếu của đê Hà Nam, nơi thường xuyên bị gió bão và lũ uy hiếp nghiêm trọng,
hầu như mùa bão lũ năm nào cũng xảy ra sự cố do vậy đoạn đê biển này rất cần
được quan tâm đúng mức.
1.1.2.2. Hệ thống đê biển, đê cửa sơng thành phố Hải Phịng

Hệ thống đê điều của Hải Phòng bao gồm 24 tuyến đê với tổng chiều dài
422,629km, trong đó có 6 tuyến đê biển với chiều dài 104,265 km, 18 tuyến đê sông
với chiều dài 318,364 km, 76 cơng trình kè với tổng chiều dài 62,516 km (35,668
km kè đê biển và 26,848 km kè đê sông), 393 cống dưới đê (bao gồm 69 cống dưới
đê biển và 324 cống dưới đê sông) [6].
Hệ thống đê này chia thành 6 tiểu hệ thống đê bảo vệ các khu vực độc lập,
bao gồm:
Bốn hệ thống đê theo địa giới hành chính huyện là Vĩnh Bảo, Tiên Lãng,
Thủy Nguyên, Cát Hải.
Hai tiểu hệ thống đê độc lập theo địa giới huyện là hệ thống Đa Độ gồm bốn
đơn vị hành chính: huyện An Lão, Kiến Thụy, quận Kiến An, thị xã Đồ Sơn; và hệ
thống đê An Dương và nội thành bao gồm 6 đơn vị hành chính: huyện An Dương,
các quận Hồng Bàng, Lê Chân, Ngô Quyền và Hải An.
Chiều dài các đoạn như sau [6]:
- Đê biển I:

17,591 km;

- Đê biển II:

10,660 km;

- Đê biển III:

21,162 km;


6

- Đê biển Tràng Cát: 19,726 km;

- Đê Hữu Bạch Đằng: 14,588 km;
- Đê biển Cát Hải:

20,401 km;

Chế độ dòng chảy của vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng chịu ảnh hưởng
trực tiếp của các dịng sơng (sơng Cấm, Bạch Đằng, Sơng Chanh…) và dịng triều.
Dịng chảy sơng có ảnh hưởng đặc biệt đến dòng chảy chung của vùng cửa sông vào
mùa lũ khi nước thượng nguồn ở các sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam, sông
Hồng qua sông Đuống sơng Luộc chảy về. Khi hồ nhập của nước sơng vào khối
nước biển dưới sự tương tác của dòng triều và dòng lũ, nước bị dồn ép ở pha triều
lên và khi triều rút có sự cộng hưởng giữa dịng triều và dịng nước sơng gây ra tốc
độ dịng chảy rất lớn.
- Biển, bờ biển, hải đảo:
Vùng biển Hải Phòng là một bộ phận thuộc tây bắc vịnh Bắc bộ. Các đặc
điểm cấu trúc địa hình đáy biển và đặc điểm hải văn biển Hải Phòng gắn liền với
những đặc điểm chung của vịnh Bắc bộ và biển Đông.
Độ sâu của biển Hải Phịng khơng lớn. Đường đẳng sâu 2m chạy quanh mũi
Đồ Sơn rồi hạ xuống 5m ở cách bờ khá xa. ở đáy biển nơi có các cửa sơng đổ ra, do
sức xâm thực của dịng chảy nên độ sâu lớn hơn. Ra xa ngoài khơi, đáy biển hạ thấp
dần theo độ sâu của vịnh Bắc Bộ, chừng 30 - 40 m. Mặt đáy biển Hải Phòng được
cấu tạo bằng thành phần mịn, có nhiều lạch sâu vốn là những lịng sơng cũ nay dùng
làm luồng lạch ra vào hàng ngày của tàu biển.
Kết quả điều tra khảo sát đo đạc ở 2 cửa sông và khu vực ven biển trước đảo
cho thấy: Dòng chảy vùng ven biển và cửa sơng Hải Phịng có chế độ phức tạp thể
hiện mối tương tác: Mực nước - địa hình đáy - sóng - gió - thuỷ triều.
Qua phân tích ảnh hưởng của chế độ gió và sóng gió trong mùa đơng tới
vùng ven biển Hải Phịng khơng nhiều: Chế độ dịng chảy phụ thuộc chủ yếu vào
yếu tố địa hình và dao động mực nước (do thuỷ triều). Kết quả điều tra khảo sát đo
đạc ở hai cửa sông và khu vực ven biển cho thấy, về mùa đông khi chế độ sóng, gió

tương đối “n lặng”, dịng chảy xuất hiện chủ yếu do dòng triều và sự chênh lệch


7

mực nước do khối nước sóng triều bị dồn ép khi vào bờ. Mặc dù vậy, trong những
ngày nước cường có sóng gió hướng Đơng và Đơng Nam phát triển, dịng chảy ven
bờ do sóng gây ra kết hợp với các loại dòng khác làm tăng (hoặc giảm) tốc độ dòng
chảy tổng hợp vùng ven bờ.
- Bùn cát bờ biển và cơ chế vận chuyển bùn cát:
Hướng di chuyển của bùn cát: Hồn lưu di chuyển của dịng bùn cát phụ thuộc
vào hướng dịng chảy tổng hợp, trong đó chủ yếu là dòng triều. Di chuyển bùn cát
dọc bờ do sóng là quan trọng nhưng khơng giữ vai trị chủ đạo.
Nhận xét chung: Từ đặc điểm về địa lý, địa hình, địa chất, kết hợp với đặc
điểm về khí hậu, cùng với chế độ thuỷ hải văn của khu vực Hải Phòng cho thấy đây
là một vùng bờ biển đặc trưng của khu vực ven biển Bắc Bộ. Vùng bờ biển Hải
Phịng có địa hình và địa chất phức tạp. Nguyên nhân về nguồn gốc xói lở liên quan
đến sự hình thành và q trình phát triển, tiến hố, được hình thành từ chế độ bồi tụ
cửa sơng, châu thổ, trong quá trình phát triển. Do mức xâm thực cơ sở nâng cao và
năng lượng sóng mạnh lên, đảo nằm trong điều kiện động lực môi trường khác hẳn
nên đã bị xói lở, chủ yếu xâm thực ngang bờ kết hợp với bào mòn đáy.
1.1.2.3. Hệ thống đê biển, đê cửa sơng tỉnh Thái Bình
Thái Bình được bao bọc bởi hệ thống đê sơng, đê biển khép kín với tổng chiều
dài 584,6km đê, trong đó có 362,8km từ cấp III trở lên, còn lại 221,8 km đê bối, đê
bao, đê vùng. Các tuyến đê trong tỉnh có 93,6 km kè lát mái và 60 kè mỏ, dưới đê có
219 cống lớn nhỏ làm nhiệm vụ tưới tiêu nước, phục vụ sản xuất nơng nghiệp.
Đê từ cấp III trở lên có tổng chiều dài 363 km, trong đó [6]:
• Đê sơng: tổng chiều dài 204,4 km, bao gồm 6 tuyến đê:
- Đê Hồng Hà I: Đê Hồng Hà I từ Triều Dương đến Phú Nha dài 17Km Từ
(K133 ÷ K150) thuộc huyện Hưng Hà quản lý.

- Đê Hồng Hà II: Từ An Điện đến cống Tám Đạc (K150 ÷ K200,4) dài
50,4Km thuộc hai huyện Vũ Thư và Kiến Xương quản lý.
- Đê Tả Trà Lý: Đê Tả Trà Lý từ Phú Nha đến cống Nam Cường (K0 ÷ K42),
dài 42 km. Thuộc huyện Hưng Hà, Đông Hưng, Thành phố và Thái Thụy quản lý.


8

- Đê Hữu Trà Lý: Đê Hữu Trà Lý từ An Điện đến Trà Giang Từ (K0 ÷ K42),
dài 42km thuộc huyện Vũ Thư, Thành phố và Kiến Xương quản lý.
- Đê Hữu Luộc: Đê Hữu Luộc từ Triều Dương đến An Khê Từ (K0 ÷ K36)
dài 36 Km thuộc huyện Hưng Hà, Quỳnh Phụ quản lý.
- Đê Hữu Hoá: Đê Hữu Hoá từ An Khê đến cống Hệ xã An Mỹ (K0 ÷ K16)
dài 16km thuộc huyện Quỳnh Phụ quản lý.
• Đê biển:
- Đê biển số 5: Đê biển số 5 từ An Tứ đến Cống Lân I dài 32,5 km thuộc
huyện Tiền Hải quản lý.
- Đê biển số 6: Đê biển số 6 từ dài 39,3 Km từ Trà Giang đến Cống Lân I,
thuộc hai huyện Kiến Xương và Tiền Hải quản lý.
- Đê biển số 7: Đê biển số 7 dài 45,1km từ cống Nam Cường đến cống Trà
Linh I, thuộc huyện Thái Thụy quản lý.
- Đê biển số 8: Đê biển số 8 dài 41,5km, từ cống Hệ đến cống Trà Linh I,
thuộc huyện Thái Thụy quản lý.
Nhận xét chung: Địa hình của tỉnh tương đối bằng phẳng với độ dốc nhỏ hơn
1%; cao trình biến thiên phổ biến từ 1-2m so với mực nước biển, thấp dần từ tây
bắc xuống đơng nam. Cao trình mặt đất tự nhiên của Thái Bình rất thấp, về mùa lũ
mực nước sông thường cao hơn mặt đất tự nhiên từ (3 ÷ 5) m. Nếu vỡ đê sơng bất
cứ chỗ nào thì một nửa tỉnh Thái Bình bị ngập sâu từ (2 ÷ 4) m nước trở lên, hoặc
vỡ đê biển bất cứ chỗ nào thì hàng ngàn ha đất canh tác bị nhiễm mặn phải nhiều
năm mới hồi phục được.

1.1.2.4. Hệ thống đê biển, đê cửa sông tỉnh Nam Định
Tuyến đê biển tỉnh Nam Định được hình thành cách đây khoảng 250 năm ÷
300 năm. Tuyến đê biển có nhiệm vụ bảo vệ các huyện: Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa
Hưng, Xn Trường và 6 xã phía tả sơng Ninh Cơ của huyện Trực Ninh với tổng
diện tích tự nhiên 87.128 ha, trong đó diện tích canh tác 52.198 ha chiếm 59,8%,
tổng số dân 923.500 người. Vùng ảnh hưởng trực tiếp của tuyến đê biển Nam Định
là 38.300 ha đất tự nhiên trong đó có 23.850 ha đất canh tác và tính mạng, tài sản


9

của 536.200 người dân sống trong khu vực ven biển thuộc 3 huyện Giao Thuỷ, Hải
Hậu và Nghĩa Hưng.
Tổng chiều dài toàn tuyến đê biển Nam Định là 91,981 km [6].
Trong đó :
- Tuyến đê huyện Giao Thủy dài 32,333 km(Có 15,5 km trực diện với biển)
- Tuyến đê Hải Hậu dài 33,323 km (Có 20,5 km trực diện với biển)
- Tuyến đê Nghĩa Hưng dài 26,325 km (Có 4,8 km trực diện với biển)
Nhận xét chung: nhiều đoạn thuộc tuyến đê huyện Hải Hậu, Giao Thuỷ thuộc
tỉnh Nam Định đang đứng trước nguy cơ bị vỡ do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ
thấp gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn của đê
biển. Một số đoạn trước đây có rừng cây chắn sóng bị phá huỷ, đê trở thành trực
tiếp chịu tác động của sóng, thuỷ triều nên nếu khơng được bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ
bất cứ lúc nào. Có đoạn trước đây có 2 tuyến nên tuyến đê trong không được bảo vệ
mái, đến nay tuyến đê ngoài đã bị vỡ nên tuyến đê trong cấp thiết phải được củng
cố, bảo vệ chống vỡ.
1.1.2.5. Hệ thống đê biển, đê cửa sơng tỉnh Ninh Bình
Ninh Bình là tỉnh giáp biển được phân cách đất liền bởi hai con sơng Đáy và
sơng Mã. Tồn bộ hệ thống đê biển 18 km nằm trọn trong huyện Kim Sơn, có cửa
sơng Đáy đổ ra biển tạo ra vùng bãi bồi hàng năm tiến thêm ra biển khoảng 100 120m và quĩ đất tăng thêm hàng năm khoảng 140 - 168 ha. Hệ thống đê biển Ninh

Bình được nâng cấp qua các thời kỳ là đê Bình Minh I và II. Nói chung đê đủ sức
chống chọi với gió cấp 10 đến cấp 11.
Nhận xét chung: Trong những năm qua Ninh Bình đã liên tục dịch tuyến đê
ra phía biển khi có lợi thế là biển lùi. Tuy vậy do sự bồi đắp của phù sa của hai con
sông với tốc độ nhanh khơng lâu Ninh Bình sẽ khơng cịn bờ biển.
1.1.2.6. Hệ thống đê biển, đê cửa sơng tỉnh Thanh Hóa
Thanh Hố là một tỉnh nằm ở Bắc Trung bộ, vị trí địa lý ở 19018' đến 30010'
vĩ độ Bắc và 104020' đến 106005' kinh độ Đông.


10

Bờ biển Thanh Hố có 102km, trải dài trên địa phận 6 huyện, thị là: Nga
Sơn, Hậu lộc, Hoằng Hoá, thị xã Sầm Sơn, Quảng Xương, Tĩnh Gia, có tổng diện
tích tự nhiên của 6 huyện vùng biển là: 121.950 ha, trong đó diện tích đất nơng
nghiệp là: 60.813 ha, dân số trong vùng: 1,1 triệu người [6].
Vùng ven biển Thanh Hoá là vùng kinh tế trọng điểm của tỉnh có nhiều khu
cơng nghiệp, nhiều nhà máy, bến cảng, dịch vụ du lịch đang phát triển với tốc độ
nhanh… Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, theo chủ trương của Đảng và nhà nước,
nền kinh tế biển đang được mở rộng và phát triển đa mục tiêu như: nuôi trồng thuỷ
sản, trồng cây cơng nghiệp, làng nghề…Ngồi ra nó cịn có vị trí, vai trị rất quan
trọng về an ninh, quốc phịng.
Về thiên tai bão lũ, hầu như khơng có năm nào Thanh Hóa khơng bị ảnh
hưởng của bão lũ. Có năm bão lũ đến sớm, có năm đến muộn nhưng bình qn mỗi
năm Thanh Hóa phải chịu ảnh hưởng trực tiếp từ 1 ÷ 3 cơn bão.
Nhận xét chung: Nhìn chung sóng trong khu vực vùng biển Thanh Hóa có
tính chất của sóng trong vịnh Bắc Bộ, chủ yếu là sóng do gió hình thành trong vịnh.
Tuy nhiên càng gần vịnh, độ cao sóng giảm dần vì độ dốc dáy biển trong vùng này
khá nhỏ (nhỏ hơn 1/100), sóng vỡ cách xa bờ khá xa và suy giảm rất nhiều khi lan
truyền tới bờ. Vì vậy, sóng mùa Đơng hầu như khơng gây nên xói lở đường bờ.

Mùa hè do có gió Đơng Nam và bắt đầu mùa mưa bão, sóng trở nên lớn hơn và
cùng với triều cường và nước dâng là những nguyên nhân chính gây nên sự xói lở
bờ biển.
1.1.3. Kết cấu đê biển
1.1.3.1. Cấu tạo của đê biển
Cấu tạo đê biển cơ bản gồm các bộ phận sau [5]:
a)
b)
c)
d)
e)

Lớp bảo vệ mặt đê
Tường chắn sóng đỉnh đê
Lớp bảo vệ mái đê
Chân đê
Chân khay


11

• Chân khay nơng: áp dụng cho vùng có mức độ xâm thực bãi biển ít, chân
khay chỉ chống đỡ dịng chảy do sóng tạo ra ở chân đê bao gồm các dạng:
- Dạng thềm phủ cao: Đá hộc phủ phẳng trên chiều rộng từ 3 đến 4,5 lần chiều
cao sóng trung bình, chiều dày từ 1 đến 2 lần chiều dày lớp phủ mái.

Hình 1.1: Chân khay dạng thềm phủ cao.
- Dạng thềm chôn trong đất : Đá hộc hình thành chân đế hình thang ngược,
thích hợp cho vùng đất yếu.

Hình 1.2: Chân khay dạng thềm chơn trong đất.
- Dạng mố nhô: Lăng thể đá tạo thành con trạch viền chân đê có tác dụng tiêu
năng sóng, giảm sóng leo, giữ bùn cát, phù hợp với vùng bãi thấp.

Hình 1.3: Chân khay dạng mố nhô.


12

•

Chân khay sâu: Đối với những vùng bãi biển xâm thực mạnh, tránh moi
hẫng khi mặt bãi bị xói sâu dùng chân khay sâu, có chiều sâu cắm xuống đất
khơng nhỏ hơn 1m, bao gồm:
- Chân khay bằng cọc gỗ;
- Chân khay bằng cọc bê tông cốt thép hoặc bằng ống bê tơng cốt thép.

Hình 1.4: Chân khay sâu.
• Kích thước đá chân khay : Đá chân khay phải ổn định dưới tác dụng của
dịng chảy do sóng tạo ra ở chân đê. Vận tốc cực đại của dòng chảy do sóng
tạo ra ở chân đê được xác định theo công thức:
Vmax =

πH s
πLs
g

sinh (

4πh

)
Ls

1.1.3.2. Vật liệu sử dụng vào lớp bảo vệ mái đê
a) Các yêu cầu với vật liệu bảo vệ mái đê
• Yêu cầu chung đối với vật liệu, cấu kiện của kè biển:
- Chống xâm thực của nước mặn;
- Chống va đập dưới tác dụng của sóng, gió, dịng chảy;
- Thích ứng với sự biến hình của bờ, bãi biển;
- Chế tạo, thi cơng đơn giản.
• Yêu cầu đối với đá hộc: Đảm bảo kích thức hình học, trọng lượng tính tốn
quy định cho viên đá và thoả mãn các yêu cầu sau:
- Đối với đá phủ ngồi mặt dốc, cường độ đá khơng thấp hơn 50Mpa ;
- Đối với đá lớp đệm cường độ cần đạt trên 30Mpa ;


13

- Khơng sử dụng đá phiến thạch, đá phong hố và đá có khe nứt;
- Đá hộc xây cần có cường độ > 50MPa, mác vữa > 50#.
• Yêu cầu đối với bê tông
- Đối với cấu kiện bê tông, mác bê tông > 200# ;
- Đối với cấu kiện bê tông cốt thép mác bê tông >300# .
b) Các chủng loại vật liệu dùng bảo vệ mái đê
Vật liệu sử dụng cho bảo vệ mái đê phía biển là đa dạng, sâu đây xin giới
thiệu một số loại vật liệu thơng dụng sử dụng cho đê biển Việt Nam.
• Chia theo chủng loại bao gồm:
- Vật liệu là đá: Bao gồm đá đổ, đá lát chít mạch, đá xây;
- Vật liệu thảm rọ đá: Bao gồm rọ đá và thảm đá;
- Vật liệu là bê tông: Gồm bê tông tấm lớn, bê tơng asphalt và bê tơng cấu

kiện.
• Chia theo hình thức kết cấu bao gồm:
- Kết cấu tơi rời: Gồm kết cấu tơi rời linh hoạt và kết cấu tơi rời linh hoạt tự
điều chỉnh.
- Kết cấu liền khối: Bao gồm đá xây, bê tông đổ tại chỗ, bê tông tấm lớn.
- Kết cấu liên kết linh hoạt tạo thành băng, thành mảng: Chia thành hai loại là
liên kết linh hoạt thành mảng và liên kết mảng mềm. Các hình sau đây minh họa
cho các kết cấu đại diện và phổ thông của đê biển khu vực bắc bộ.


14

Hình 1.5: Mái đê biển bảo vệ bằng Cục bê tơng lục lăng - Đê Hải Hậu, Nam Định.

Hình 1.6: Đỉnh đê bê tơng hố, dày 25 cm, BT mác 200, mái hạ lưu gia cố khung đá
xây và trồng cỏ (đê Hải Thịnh, Hải Hậu, Nam Định).


15

Hình 1.7 : Bảo vệ mái hạ lưu đê- Đê Cát Hải, Hải Phịng.

Hình 1.8: Ống buy kết hợp kè mỏ hàn bảo vệ chân đê- Đê Cát Hải, Hải Phòng.


16

c) Phân tích ưu nhược điểm các loại kết cấu, vật liệu bảo vệ mái
(1). Trồng cỏ
- Ưu điểm: thi công nhanh, giá thành rẻ, thân thiện với môi trường, dễ duy tu

bảo dưỡng.
- Nhược điểm: chỉ áp dụng được ở nơi sóng có HS<0.5m, dịng chảy có
V<1m/s hoặc có rừng phịng hộ trước đê và nơi mái đê khơng thường xuyên để
ngập mặn cỏ có thể phát triển.
(2). Đá hộc thả rối

Hình 1.9: Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng đá hộc thả rối.
- Ưu điểm: thi công nhanh, dễ thi công, thân thiện với môi trường.
- Nhược điểm: mỹ quan xấu và chỉ áp dụng cho mái đê thoải, nơi có nguồn đá
phong phú.
(3). Đá hộc lát khan


17

Hình 1.10 : Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng đá lát khan khung đá xây.
- Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ thi công,
- Nhược điểm: kết cấu yếu dễ bị phá hoại, chỉ áp dụng nơi có sóng yếu.
(4). Đá hộc xây

Hình 1.11: Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng đá xây.


18

- Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ thi cơng, có thể chịu được tác động dòng chảy
mạnh.
- Nhược điểm: chỉ chịu được tác động của sóng nhỏ.
(5). Thảm rọ đá
- Ưu điểm: có thể chịu được tác động của sóng lớn, dòng chảy mạnh.

- Nhược điểm: Tuổi thọ thấp, rọ thép kim loại dễ bị ăn mòn.
(6). Tấm cấu kiện bê tơng đúc sẵn ghép rời
- Ưu điểm: Có thể chịu được tác động của sóng lớn, mỹ quan đẹp.
- Nhược điểm: Giá thành cao, thi công chậm, nền mái đê phải đảm bảo chất
lượng tốt.
(7). Tấm cấu kiện bê tơng đúc sẵn liên kết mảng

Hình 1.12: Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng bê tông mảng lớn.
- Ưu điểm: Có thể chịu được tác động của sóng trung bình, dịng chảy mạnh,
mỹ quan đẹp.
- Nhược điểm: Giá thành cao, thi công chậm, nền mái đê phải đảm bảo chất
lượng tốt, điều kiện thi công phức tạp.


19

(8). Kết cấu dị hình

Hình 1.13: Kết cấu bảo vệ đê biển bằng khối Tretapod.

CÊu kiÖn accropode
CÊu kiÖn seabee

CÊu kiÖn tetrapod

CÊu kiƯn akmon

CÊu kiƯn dolos

CÊu kiƯn antifer

CÊu kiƯn hohlquader

Hình 1.14: Một số kết cấu dị hình tiêu biểu dùng để phá sóng.
- Ưu điểm: Có thể chịu được tác động của sóng lớn, dịng chảy mạnh. Khả
năng phá sóng rất tốt.
- Nhược điểm: Giá thành lớn, điều kiện thi công khó khăn phức tạp.


20

Ngồi các kết cấu dị hình như hình vẽ 1.14 trên phải kể đến 2 loại kết cấu dị
hình mới được áp dụng nhiều cho đê biển ở nước Nhật là khối Stoneblock và khối
Rakuna-IV.

Hình 1.15:Hình dạng khối Stoneblock.

Hình 1.16: Kích thước hình học cơ bản của khối phủ RAKUNA-IV.
STONEBLOCK là dạng khối phủ thay thế khi kích cỡ khối đá tự nhiên
không đủ đắp ứng yêu cầu chỉnh trị. STONEBLOCK được dùng cho các cơng trình
chỉnh trị bờ sơng, khối phủ ngồi của đê chắn sóng, đập mỏ hàn hay chân đê chắn
sóng. STONEBLOCK có tính ổn định cao nhờ có cấu tạo lỗ rỗng cho phép thốt
nhanh áp lực thấm, giảm áp lực đẩy ngược.


21

RAKUNA-IV là dạng khối phủ tiêu sóng cải tiến có mức độ ổn định thủy lực
cao, hấp thụ sóng tốt nhờ có cấu tạo góc cạnh và 04 hõm rỗng ở thân.
(9). Một số kết cấu bảo vệ mái đê biển thơng dụng ở nước ta hiện nay.

Khối Tsc -

Hình 1.17: Khối bê tơng TSC.

Hình 1.18: Cục cấu kiện ngàm âm dương.
- Ưu điểm: Có thể chịu được tác động của sóng vừa, mỹ quan đẹp.
- Nhược điểm: Giá thành cao, thi công chậm, nền mái đê phải đảm bảo chất
lượng tốt.


22

(10). Một số kết cấu bảo vệ mái đê biển trên thế giới áp dụng hiện nay.

Hình 1.19: Cục cấu kiện chữ nhật khuyết lõm.

Basalton

Hình 1.20: Cục cấu kiện Basalton.


23

Hình 1.21: Cục cấu kiện Hydro-blocks (cơng nghệ mới của HàLan).

Hình 1.22: Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng thảm bê tông liên kết mảng.


24

Hình 1.23: Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng bê tơng có khe ngang.

Hình 1.24: Kết cấu bảo vệ mái đê biển bằng thảm bê tông túi khuôn.


25

1.2. CƠ CHẾ VÀ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG CỦA ĐÊ BIỂN
1.2.1. Cơ chế gây hư hỏng đê biển nói chung
Nguyên nhân gây ra sự cố đê bắt nguồn từ những nguyên nhân khách quan
và chủ quan, chúng có thể do thiết kế, thi công, quản lý vận hành. Tổng hợp lại có 7
dạng cơ bản nêu trong các hình vẽ thể hiện hiện tượng của nó. Trong đó phân ra
thành 5 nhóm chính sau:
- Phá hủy đỉnh đê và mái phía đồng khi nước tràn qua đỉnh đê.
- Phá hoại mái phía biển khi sức chịu tải của vật liệu bảo vệ khơng đủ lớn dưới
tác động của sóng.
- Mất ổn định mái, sạt, trượt hai mái.
- Mất ổn định thấm bao gồm thân và nền đê.
- Xói lở bãi, kết cấu chân kè bảo vệ.

Hình 1.25: Cơ chế phá hoại đê điển hình.
Giải thích sơ bộ các cơ chế phá hoại
1.2.1.1. Nước tràn đỉnh
Do nước biển dâng cao trong bão gây vỡ đê xảy ra đối với trường hợp đê
đỉnh thấp (cơ chế số 1). Với các tuyến đê cũ (đê PAM) có cao trình đỉnh trên, dưới