Tài liệu Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển cửa đại, thành phố hội an, tỉnh quảng nam và đề xuất giải pháp ổn định

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢNG CAM KẾT CỦA HỌC VIÊN Tên học viên : Huỳnh Thị Thu Giang Ngày sinh : 01/03/1988 Học viên lớp : 23C12-HA Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy. Mã số: 60-58-03-02 Theo Quyết định số 1549/QĐ-ĐHTL, ngày 02/8/2016 của Hiệu trưởng trường Đại học Thủy lợi, về việc giao đề tài luận văn và người hướng dẫn cho học viên cao học đợt 2 năm 2016, học viên đã được nhận đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Phạm Quang Đông và PGS.TS Nguyễn Trung Việt. Trong quá trình làm luận văn, tác giả có tham khảo kết quả của một số tài liệu, đề tài, dự án và công trình nghiên cứu trước đây của nhiều tác giả có liên quan đến khu vực mà học viên nghiên cứu. Các tài liệu tham khảo này đã được tác giả trích dẫn đầy đủ trong luận văn. Ngoài các kết quả tham khảo trên, tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thực sự của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép của ai, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sát địa hình và dưới sự hướng dẫn khoa học của Giáo viên hướng dẫn. Tác giả Huỳnh Thị Thu Giang i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện đề tài này, ngoài nỗ lực học tập của bản thân, tôi đã nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ tận tình của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp về mặt vật chất lẫn tinh thần. Và hơn nữa, Nhà trường đã tạo điều kiện, quý thầy cô đã hướng dẫn, chỉ bảo, góp ý tận tình. Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, các thầy cô giáo và cán bộ Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Khoa Công trình, Bộ môn Thủy công và tất cả các thầy cô giáo giảng dạy đã tạo điều kiện và truyền dạy kiến thức trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn: Thầy giáo TS. Phạm Quang Đông và PGS.TS Nguyễn Trung Việt đã tận tình giúp đỡ trong việc chọn đề tài, tìm tài liệu cũng như quá trình thực hiện luận văn. Trong thời gian thực hiện đề tài, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng hoàn thiện luận văn. Nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được những đóng góp quý báu của quý Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp. Một lần nữa, xin gửi đến quý Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhất. Trân trọng cảm ơn Tác giả Huỳnh Thị Thu Giang ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH................................................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... ix PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………………………………………1 1. Tên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” ...........................1 2. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................1 3. Mục đích của đề tài......................................................................................................4 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................5 4.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................................5 4.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................5 5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ..................................................................5 5.1. Cách tiếp cận ............................................................................................................5 5.2. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................................6 6. Các kết quả đạt được ...................................................................................................6 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC .......................................................................7 1.1. Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới và Việt Nam .......7 1.1.1. Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới ..........................7 1.1.2. Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trong nước ............................8 1.2. Các nghiên cứu xói lở bờ biển Cửa Đại .................................................................10 1.3. Các giải pháp phòng chống xói lở và bảo vệ bờ biển ở Việt Nam và trên thế giới12 1.3.1. Các giải pháp phi công trình .................................................................................12 1. 3.2. Các giải pháp công trình .....................................................................................13 1.3.3. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam và trên thế giới ...........................................................................................................................19 1.4. Vấn đề đặt ra và hướng nghiên cứu ........................................................................27 Chương 2. PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG XÓI LỞ BỜ BIỂN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH KÈ MỀM BẢO VỆ BỜ BIỂN CỬA ĐẠI, THÀNH PHỐ HỘI AN, TỈNH QUẢNG NAM. ....................................28 iii 2.1. Tổng quan về hiện tượng xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam ............................................................................................................................... 28 2.2. Thực trạng, nguyên nhân xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam ............................................................................................................................... 37 2.2.1. Thực trạng xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam ....... 37 2.2.2. Nguyên nhân xói lở bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam ... 38 2.3. Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên đến công trình kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam ................................................................... 42 2.3.1. Địa hình ............................................................................................................... 42 2.3.2. Địa mạo ............................................................................................................... 42 2.3.3. Điều kiện địa chất ................................................................................................ 42 2.3.4. Điều kiện thủy động lực ...................................................................................... 43 2.3.5. Sóng và dòng chảy .............................................................................................. 43 2.4. Ảnh hưởng của yếu tố vật liệu làm kè mềm – túi vải địa kỹ thuật ........................ 44 2.5. Ảnh hưởng của các yếu tố dân sinh, kinh tế xã hội đến công trình kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Thành phố Hội An, Tỉnh Quảng Nam .............................................. 45 2.6. Tính toán kiểm tra hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại ............................ 46 2.6.1. Giới thiệu khu vực kè mềm tính toán, kiểm tra................................................... 46 2.6.2. Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định mái dốc .......................................................... 50 2.6.3. Giới thiệu phần mềm tính toán ............................................................................ 58 2.6.4. Các dạng mặt trượt .............................................................................................. 60 2.7. Kết luận chương 2 .................................................................................................. 64 Chương 3. TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO ĐOẠN KÈ MỀM BẢO VỆ BỜ BIỂN KHỐI PHƯỚC TÂN, PHƯỜNG CỬA ĐẠI, THÀNH PHỐ HỘI AN, TỈNH QUẢNG NAM. ....................................................................... 66 3.1. Giới thiệu khu vực đề xuất cần tính toán, bảo vệ bờ.............................................. 66 3.2. Kết quả tính toán ổn định hiện trạng khu vực đề xuất khi chưa có kè bảo vệ bờ .. 67 3.2.1. Điều kiện biên tính toán ...................................................................................... 67 3.2.2. Kết quả tính toán ................................................................................................. 67 3.3. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ ................................................................................... 69 3.4. Quá trình quản lý vận hành khai thác sử dụng ....................................................... 74 iv 3.4.1. Công tác quản lý ..................................................................................................75 3.4.2. Cơ chế quản lý .....................................................................................................75 3.5. Kết luận chương 3 ..................................................................................................76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................77 1. KẾT LUẬN ...............................................................................................................77 2. KIẾN NGHỊ ...............................................................................................................77 PHỤ LỤC .....................................................................................................................80 Phụ lục 1: Tính toán ổn định tổng thể mái kè mềm đề xuất với m = 3,0 .....................80 Phụ lục 2: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất với m = 3,5 ..............................84 Phụ lục 3: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất với m = 4,0 ..............................88 Phụ lục 4: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất với m = 4,5 ..............................92 Phụ lục 5: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất m = 5,0 .....................................96 Phụ lục 6: Tính toán ổn định tổng thể mái kè đề xuất khi xói với m = 4,0 ................100 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. Vị trí công trình trên bản đồ hành chính tỉnh Quảng Nam................................. 3 Hình 2. Vị trí công trình trên bản đồ Google Map .......................................................... 3 Hình 3. Hiện trạng sạt lở tại khu vực bờ biển phường Cửa Đại ..................................... 4 Hình 4. Các giải pháp bảo vệ bờ mang tính tự phát của người dân và doanh nghiệp .... 4 Hình 5. Đoạn kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam. .............................................................................. 5 Hình 1.1. Những hình ảnh mất ổn định của công trình kè cứng tại khu vực Hội An ... 16 Hình 1.2. Đê trụ rỗng được ứng dụng tại bờ biển phía Tây Việt Nam, tỉnh Cà Mau ... 18 Hình 1.3. Đoạn kè mềm bờ biển Cửa Đại, Hội An bước đầu phát huy hiệu quả.......... 19 Hình 1.4. Kè ứng dụng Hydroblock .............................................................................. 19 Hình 1.5. Công trình lấn biển thị xã Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang .................................... 20 Hình 1.6. Cấu kiện ống phuy lục lăng sử dụng làm chân khay kè ................................ 21 Hình 1.7. Kè biển sử dụng thảm bê tông tự chèn .......................................................... 21 Hình 1.8. Công nghệ Stabilage tại bãi biển Lộc An, Vũng Tàu và bãi biển Bạc Liêu . 22 Hình 1.9. Kè mỏ hàn ..................................................................................................... 23 Hình 1.10. Rào tre chắn sóng gây bồi và trồng rừng ngập mặn .................................... 24 Hình 1.11. Cấu kiện Accropode và Cấu kiện Tetrapod ................................................ 24 Hình 1.12. Công nghệ Kè mềm Geotube ...................................................................... 25 Hình 1.13. Đê ngầm vải địa kỹ thuật ở Hà Lan ............................................................ 25 Hình 1.14. Đê ngầm vải địa kỹ thuật ở Malaysia .......................................................... 25 Hình 1.15. Công trình bảo vệ bờ biển ở Nhật Bản ........................................................ 26 Hình 1.16. Tường biển ở Anh ....................................................................................... 26 Hình 1.17. Đê ngầm phá sóng cấu kiện Tetrapod ở Ấn Độ .......................................... 26 Hình 1.18. Công trình bảo vệ bờ ở Ai Cập ................................................................... 26 Hình 2.1. Vị trí khu vực xói lở bờ biển tại Hội An ....................................................... 28 Hình 2.2. Hiện trạng các đoạn ....................................................................................... 29 Hình 2.3. Tuyến bờ biển trước khu vực Khách sạn Vinpearl ....................................... 30 Hình 2.4. Tuyến bờ biển trước khu vực từ Khách sạn Vinpearl đến Khách sạn Fusion ....................................................................................................................................... 30 Hình 2.5. Tuyến bờ biển trước khu vực Khách sạn Fusion .......................................... 31 vi Hình 2.6. Tuyến bờ biển trước khu vực từ khách sạn Fusion đến khách sạn Sunrise ..31 Hình 2.7. Tuyến bờ biển trước khu vực khách sạn Sunrise ..........................................32 Hình 2.8. Tuyến bờ biển trước khu vực từ Sunrise đến Golden Sand ..........................32 Hình 2.9. Tuyến bờ biển trước khu vực khách sạn Golden Sand ..................................33 Hình 2.10. Tuyến bờ biển trước khu vực từ khách sạn Golden Sand đến khách sạn Victoria ..........................................................................................................................34 Hình 2.11. Tuyến bờ biển trước khu vực khách sạn Victoria .......................................34 Hình 2.12. Tuyến bờ biển cần được xử lý khẩn cấp 1 – Kè Geobag đã thi công..........35 Hình 2.13. Tuyến bờ biển cần được xử lý khẩn cấp 2 – Kè Geobag đang thi công......35 Hình 2.14. Tuyến bờ biển cần được xử lý khẩn cấp 3...................................................36 Hình 2.15. Tuyến bờ biển còn lại Bắc Cửa Đại ............................................................36 Hình 2.16. Thay đổi đường bờ biển Cửa Đại ................................................................37 Hình 2.17. Ảnh vệ tinh Landsat cho Cửa Đại ...............................................................38 Hình 2.18. Bãi biển tại resort Golden Sand, bờ biển lúc này còn cách đường giao thông khoảng 100m khi chưa có công trình bên phải (11/10/2004)........................................39 Hình 2.19. Bãi biển tại resort Golden Sand, bờ biển lúc này còn cách đường giao thông khoảng 50m khi có công trình bên phải (02/8/2011) ....................................................39 Hình 2.20. Bãi biển tại resort Golden Sand, bờ tắm bị xói hoàn toàn do tác động của công trình bên phải (04/10/2012) ..................................................................................40 Hình 2.21. Lưu vực các con sông đổ ra biển Cửa Đại, Hội An ....................................41 Hình 2.22. Sơ đồ các nhà máy thủy điện của Quảng Nam ............................................41 Hình 2.23. Cắt ngang hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Hội An ................................47 Hình 2.24. Kích thước túi vải địa kỹ thuật ....................................................................48 Hình 2.25. Mặt cắt ngang một mái dốc .........................................................................50 Hình 2.26. Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt tròn ....................53 Hình 2.27. Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt tổ hợp ................54 Hình 2.28. Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt gãy khúc............54 Hình 2.29. Các dạng mặt trượt ......................................................................................61 Hình 2.30. Ổn định mái kè mềm hiện trạng theo phương pháp Ordinary(K=1,051) ....63 Hình 2.31. Đa giác lực tổng hợp tác động lên phân tố đất với hệ số hiện trạng ...........64 Hình 3.1. Vị trí khu vực đề xuất công trình kè mềm bảo vệ bờ ....................................67 vii Hình 3.2. Ổn định bờ theo phương pháp Bishop với hệ số mái hiện trạng m=2,5 (K=0,925) ...................................................................................................................... 68 Hình 3.3. Đa giác lực tổng hợp tác động lên phân tố đất với hệ số mái m=2,5 ............ 68 Hình 3.4. Kè mềm đề xuất bảo vệ bờ biển Cửa Đại ..................................................... 70 Hình 3.5. Thi công hố móng, trải vải địa kỹ thuật ........................................................ 72 Hình 3.6. Đưa cát vào trong túi vải địa kỹ thuật ........................................................... 73 Hình 3.7. Lắp đặt túi vải địa kỹ thuật ............................................................................ 73 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các loại công trình “Cứng” bảo vệ bờ biển trên thế giới và Việt Nam ........14 Bảng 1.2. Các loại công trình “Mềm” bảo vệ bờ biển trên thế giới và Việt Nam ........17 Bảng 2.1. Xói lở, bồi tụ bờ biển tại khu vực Cửa Đại - Hội An (1965-2014) ..............29 Bảng 2.2. Các thông số của túi địa kỹ thuật ..................................................................48 Bảng 2.3. Chỉ tiêu cơ lý của đất nền ..............................................................................49 Bảng 2.4. Bảng tham số địa hình ...................................................................................49 Bảng 2.5. Kết quả tính toán ổn định kè mềm hiện trạng ...............................................63 Bảng 3.1. Kết quả tính toán ổn định cho khu vực cần được bảo vệ bờ .........................67 Bảng 3.2. Kết quả tính toán ổn định ứng với các trường hợp hệ số mái khác nhau .....74 ix PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” 2. Tính cấp thiết của đề tài Cách phố cổ Hội An khoản 5 km về phía đông và cách Đà Nẵng 30 km về phía Nam. Biển Cửa Đại là hợp lưu của ba con sông lớn ở Hội An đó là: sông Thu Bồn, Trường Giang và Đế Võng trước khi đổ về biển Đông. Bờ biển Cửa Đại có chiều dài gần 8 km, là bờ biển đẹp của tỉnh Quảng Nam và là một trong những bãi biển đông du khách nước ngoài nhất Việt Nam. Khu vực nghiên cứu nằm dọc theo bờ biển thuộc địa bàn khối Phước Tân, phường Cửa Đại, Hội An, Quảng Nam có chiều dài hơn 3km. Nơi tập trung các khu nghỉ dưỡng lớn, chuỗi hệ thống resort cao cấp, nhiều dự án khách sạn, nhà hàng lớn hiện đại và tiện nghi nhưng được xây dựng thân thiện với môi trường. Dân cư ở đây sống chủ yếu dựa vào nghề khai thác hải sản và không ai khác, là những người sống bằng nghề buôn gánh bán bưng, phục vụ khách du lịch. Họ, đã mấy chục năm ròng bám vào bờ biển này để sinh tồn và nuôi lớn con cái… Nổi tiếng là bãi biển ôn hòa, mênh mông và rộng lòng bãi thoãi. Nhưng hình ảnh bãi cát trải dài tận chân trời cùng hàng phi lao chắn sóng và những rặng dừa hàng chục năm tuổi đã không còn. Thay vào đó là những bờ kè chắn sóng bằng bê tông cốt thép, bao tải, gạch đá nằm ngổn ngang, nhếch nhác. Bãi cát trắng nổi tiếng một thời giờ đã bị cày xới thành những hốc sâu, nham nhở, những cây dừa bị sóng đánh bật gốc, nằm đổ rạp bên bờ. Bởi thời gian qua, nạn nước biển xâm thực đã “nuốt chửng” hàng trăm mét bờ biển, phá đi hàng chục công trình trị giá hàng trăm tỷ đồng. Sạt lở đã dần tiến lên khu vực phía Bắc biển Cửa Đại. Con đường ven biển của Hội An là đường Âu Cơ, trước đây bãi biển cách đường hơn 200m thì nay tình trạng sạt lở đã tiến sát chỉ còn cách đường vài chục mét. Hiện nay, hiện tượng xói lở và bồi lấp xảy ra ngày càng nghiêm trọng, diễn biến phức tạp, ảnh hưởng lớn đến đời sống nhân dân và sự phát triển kinh tế của địa phương. 1 Hiện tại khu vực này chưa có công trình bảo vệ bờ, các giải pháp mang tính tự phát của các doanh nghiệp (đầu tư lưới thép rào quanh các cọc tre để giữ những bao cát, kè bằng nhiều thanh sắt lớn chôn sâu dưới biển, dùng đá hộc và cọc tre, gỗ đóng để giữ chân bờ kè) chỉ nhằm chống xói lở bãi biển tại khu khách sạn của riêng mình, chứ không tính tới việc một bờ biển dài sẽ bị tác động xấu. Một số nơi người ta xây tường, kè thẳng đứng để chắn sóng, làm vậy sóng đập vào tạo sóng phản xạ, đào thêm cát mang đi. Về nguyên tắc, chắn sóng bên ngoài và giữ cát bên trong mới giữ được bờ biển. Phương pháp kè mềm bằng vải địa kỹ thuật chứa cát ở trong mà các chuyên gia kè biển giới thiệu là một trong những phương án tối ưu giải quyết được những vấn đề trên. Giải pháp này thay thế cho các phương pháp bảo vệ bờ biển truyền thống như bê tông, đá hộc, thép hoặc cừ tràm. Hệ thống các túi vải địa kỹ thuật được lắp cát này hạn chế việc mất đi hoặc di chuyển của cát do tác động của sóng, các dòng thủy triều và hải lưu, làm giảm kích cỡ và năng lượng của sóng, làm tiêu sóng khỏi bờ biển, tạo ra kết cấu chắn gió hình thành nên vũng nước được che chắn, chống lại các áp lực gây ra xói lở bờ biển. Giải pháp này có nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, tạo cảnh quan môi trường, sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương là cát để bảo vệ bờ biển, giảm giá thành các công trình xây dựng. Vì vậy, việc “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam và đề xuất giải pháp ổn định” nhằm đánh giá hiệu quả của giải pháp công trình kè mềm, từ đó có kiến nghị nhân rộng mô hình trên cho các bãi biển lân cận hay không là hết sức cần thiết. 2 ĐOẠN BỜ BIỂN PHƯỜNG CỬA ĐẠI Hình 1. Vị trí công trình trên bản đồ hành chính tỉnh Quảng Nam ĐOẠN BỜ BIỂN PHƯỜNG CỬA ĐẠI Hình 2. Vị trí công trình trên bản đồ Google Map 3 Hình 3. Hiện trạng sạt lở tại khu vực bờ biển phường Cửa Đại Hình 4. Các giải pháp bảo vệ bờ mang tính tự phát của người dân và doanh nghiệp 3. Mục đích của đề tài - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến công trình kè mềm. - Đánh giá, kiểm tra cho công trình kè mềm hiện trạng bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Hội An 4 - Đề xuất giải pháp nâng cao ổn định cho đoạn kè mềm mới bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Hội An hiện nay. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Các nhân tố gây mất ổn định cho công trình kè mềm bảo vệ bờ biển 4.2. Phạm vi nghiên cứu Đoạn kè mềm điển hình cho bờ biển khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam. Hình 5. Đoạn kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, khối Phước Tân, phường Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam. 5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 5.1. Cách tiếp cận Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả luận văn đã lựa chọn các hướng tiếp cận một cách toàn diện, đi từ đánh giá đến kế thừa các kết quả, phương pháp nghiên cứu đã thực hiện, phân tích đầy đủ các cơ sở khoa học vững chắc để đưa ra các kiến nghị, đề xuất phương pháp tính toán và giải pháp phù hợp nâng cao ổn định cho kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, Hội An. 5 5.2. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, tác giả sử dụng chủ yếu các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo. - Phương pháp điều tra thực địa. - Phương pháp nghiên cứu trên mô hình toán. 6. Các kết quả đạt được - Trên cơ sở nghiên cứu, tổng quan về thực trạng xói lở bờ biển Cửa Đại, Hội An tác gải chỉ ra được nguyên nhân gây mất ổn định và các yếu tố ảnh hưởng đến công trình kè mềm hiện nay. - Đề xuất được biện pháp nghiên cứu ổn định cho giải pháp bảo vệ bờ biển Cửa Đại đoạn xói lở hiện nay chưa được bảo vệ. 6 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.1. Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới và Việt Nam 1.1.1. Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trên thế giới Xói lở và bồi tụ bờ biển là kết quả của hoạt động địa động lực biển hoặc địa động lực biển kết hợp địa động lực dòng sông, thường xuyên xảy ra ở các bờ biển trên toàn thế giới với những mức độ, cường độ và phạm vi ảnh hưởng khác nhau. Nó không chỉ được các ngành khoa học quan tâm mà còn thu hút sự chú ý của các nhà quản lý. Ở không ít nơi, bồi tụ xói lở trở thành mối lo sâu sắc của các cấp chính quyền, nhân dân địa phương, uy hiếp đến sự an toàn của nhiều công trình, cơ sở kinh tế ven biển. Hiện tượng xói lở, bồi tụ bờ biển là một trong những thiên tai nặng nề nhất làm mất đất, sa bồi luồng cảng, ảnh hưởng đến dân sinh kinh tế. Nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực, biến đổi địa hình tại vùng ven biển, cửa sông đã được phát triển rất mạnh tại Trung tâm thủy lực Hà Lan với bộ chương trình DELFT3D, UNIBEST, SWAN; Viện Thủy lực Đan Mạch với các bộ chương trình: MIKE 21, MIKE 3, LITPACK,...(DHI, 2000). Nghiên cứu, đánh giá các vùng cửa sông ven biển thông qua các yếu tố hải văn có tác giả như Zubov N.N, Makarov S. O. Một số mô hình tính toán, dự báo các quá trình sóng, dòng chảy, vận chuyển bồi tích và biến đổi địa hình như mô hình tính sóng vùng khơi STWAVE (Tolman, 1991); mô hình mô phỏng quá trình diễn biến lòng dẫn sông như: mô hình HEC của Mỹ, mô hình toán MIKE của Viện kỹ thuật tài nguyên nước và môi trường Đan Mạch. Và còn có một số nghiên cứu về dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào gây ra của các tác giả như: Phạm Thành Nam và Magnus Larson (2010) đã nghiên cứu dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào gây ra tại bãi biển Leadbetter, Thụy Điển. Nhưng chỉ xây dựng các công trình chưa đủ mà cần phải đánh giá và khắc phục tác động của các công trình gây ra. Griggs và cộng sự (1990) đã tiến hành đánh giá các tác động của các công trình bảo vệ bờ như tường biển, kè phủ mái,... lên sự xói lở - bồi tụ đường bờ và bãi tại vịnh Monterey, California (Mỹ) và đã đề xuất các giải pháp giảm 7 nhẹ tác động. Work và cộng sự (2004) đã đánh giá sự xói lở đường bờ do tác động của việc nạo vét vùng ven bờ lấy vật liệu để nuôi bãi… Hiện nay với kỹ thuật tiên tiến người ta đã áp dụng các giải pháp công trình “mềm” để chống xói lở đường bờ và bãi. Những công trình “mềm” này ít gây tác động đến môi trường xung quanh, đặc biệt nó thường được ưu tiên áp dụng tại các bãi tắm du lịch. 1.1.2. Các nghiên cứu về xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển trong nước Xói lở bờ biển, cửa sông là dạng thiên tai nặng nề xảy ra hầu hết ở cả ba miền BắcTrung-Nam của nước ta, diễn biến hết sức phức tạp gây thiệt hại lớn về người, tài sản, công trình, kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái. Chính quyền các địa phương đã nhanh chóng xây dựng các công trình bảo vệ bờ và những công trình lấn biển. Nhưng, khi công trình được xây dựng xong thì quá trình tương tác giữa công trình với bờ cũng như các quá trình thủy thạch động lực và các yếu tố môi trường xung quanh xảy ra là chuyện đương nhiên. Và những tương tác đó là hoàn toàn tự nhiên để thiết lập một trạng thái cân bằng mới của các quá trình thủy thạch động lực tại khu vực công trình và lân cận. Các công trình đó đã chặn dòng bùn cát dọc bờ, làm thay đổi phân bố năng lượng của trường sóng tới. Do vậy, hình thành quá trình xói lở, bồi tụ mới. Trong thời gian qua, trên bờ biển nước ta các hoạt động xói lở và bồi tụ bờ biển thường xuyên xảy ra với nhiều kiểu, dạng, quy mô và cường độ tác động khác nhau…, các cửa sông bị bồi lấp đều được xây kè bảo vệ như Hội An (Quảng Nam), Phan Rí, Phan Thiết… (Bình Thuận); Nha Trang (Khánh Hòa); Cần Giờ (Tp. Hồ Chí Minh); Đề Gi (Bình Định); Gò Công (Tiền Giang); Bình Châu (Bà Rịa - Vũng Tàu); Ghềnh Hào (Bạc Liêu). Những công trình trên đã tác động nghiêm trọng đến xói lở, bồi tụ đường bờ xung quanh. Tại các bãi tắm du lịch có xây kè bảo vệ bờ như tại Hội An (Quảng Nam), Nha Trang (Khánh Hòa); Hàm Tiến, Đồi Dương (Phan Thiết) tuy bảo vệ được bờ nhưng bãi biển bị xói lở. Nhận thức rõ tính cấp bách và tầm quan trọng của vấn đề này nên hàng năm Nhà nước cũng như các địa phương phải chi một lượng kinh phí lớn để khắc phục, phòng chống và cứu hộ. Bên cạnh đó, đã có nhiều chương trình cấp quốc gia, dự án hợp tác quốc tế, đề tài, đề án điều tra nghiên cứu và đánh giá hiện trạng, theo dõi diễn biến xói – bồi ở 8 các vùng trọng điểm, xây dựng các luận cứ khoa học cho các giải pháp phòng chống như: - Đề tài KHCN.06.08 (1996-2000), KC.09.05 (2001-2005): nghiên cứu, dự báo quá trình xói lở-bồi tụ bờ biển và cửa sông Việt Nam của Phạm Huy Tiến và cộng sự (2005); - Chương trình: Phòng ngừa và xử lý sạt lở bờ sông, bờ biển (2005) của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; - Dự án Việt Nam - Thụy Điển (2004-2007): nghiên cứu xói lở bờ biển Hải Hậu, Nam Định đã ứng dụng nhiều mô hình tính toán sóng, vận chuyển bồi tích, xói lở, bồi tụ,… nhằm lý giải các nguyên nhân gây ra xói lở bờ, bãi như Donnelly và cộng sự (2004) đã dùng mô hình GENESIS để nghiên cứu xói lở đường bờ tại Hải Hậu (Nam Định); - Hướng dẫn quản lý bờ biển: Bảo vệ bờ biển ở Đồng bằng sông Cửu Long (10/2013) của Thorsten Albers, Đinh Công Sản và Klaus Schmitt; - Đề tài: Một số kết quả nghiên cứu về diễn biến xói lở, bồi tụ bờ biển các tỉnh từ Tp. Hồ Chí Minh đến Kiên Giang – nguyên nhân và các giải pháp bảo vệ của PGS. TS. Lê Mạnh Hùng, TS. Nguyễn Duy Khang, Th.S Lê Thanh Chương, Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam; - Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc bảo vệ bờ biển, cửa sông phục vụ việc quản lý, phát triển bền vững vùng ven biển tỉnh Quảng Nam (10/2015) của TS. Lê Đình Mầu và cộng sự. Ngoài ra còn một số đề tài cấp VAST và một số hợp đồng khoa học với các địa phương như nghiên cứu hiện tượng xói lở - bồi tụ tại cửa Phan Rí; Trần Thanh Tùng (2004) tính toán vận chuyển bùn cát và nghiên cứu diễn biến đường bờ đoạn Cửa Đại (Quảng Nam) bằng mô hình UNIBEST. Vũ Tuấn Anh (2000) đã mô phỏng sự biến động địa hình khu vực cửa sông Cà Ty (Phan Thiết) dưới tác động của hệ thống kè bảo vệ cửa sông. 9 1.2. Các nghiên cứu xói lở bờ biển Cửa Đại Theo số liệu tổng hợp từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp tỉnh “Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc bảo vệ bờ biển cửa sông, phục vụ việc quản lý, phát triển bền vững vùng ven biển tỉnh Quảng Nam” do TS. Lê Đình Mầu làm chủ nhiệm. Các nghiên cứu, dự báo các quá trình thuỷ thạch động lực và biến động đường bờ, cửa sông tại vùng biển Quảng Nam đã được tiến hành ở các qui mô khác nhau, đáng kể nhất là đề tài cấp nhà nước KHCN.06.08 “Nghiên cứu qui luật và dự đoán xu thế bồi tụ-xói lở vùng ven biển và cửa sông Việt Nam” (1996-2000); dự án hợp tác quốc tế Việt Nam-Ấn Độ (20022003) “Nghiên cứu, dự báo quá trình xói lở-bồi tụ tại dải ven biển Việt Nam” với khu vực nghiên cứu trọng điểm là vùng biển Hội An do TSKH. Lê Phước Trình (Viện Hải dương học) chủ trì. Hai đề tài trên đã tập trung nghiên cứu diễn biến của quá trình xói lở, bồi tụ tại cửa Hội An. Kết quả đã thành lập được tập bản đồ biến động địa hình và đường bờ cho khu vực cửa Hội An. Trên cơ sở những dữ liệu thu thập được của đề tài một loạt các công trình khoa học về các quá trình thuỷ thạch động lực và biến động địa hình đã được công bố và 02 cán bộ đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ. Gần đây nhất là công trình nghiên cứu của TS. Đặng Đình Đoan thông qua luận án tiến sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội”, tuy nhiên để đánh giá được một cách định lượng về nguyên nhân, cơ chế gây xói lở bờ biển Cửa Đại thì cần phải tiếp tục có các nghiên cứu tiếp theo. Đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội “Nghiên cứu tai biến thiên nhiên trên cơ sở phương pháp địa mạo phục vụ phát triển đô thị dải đồng bằng ven biển Đà NẵngQuảng Ngãi” (1999-2000) do TS. Đào Đình Bắc chủ trì đã cung cấp một số tư liệu về tai biến thiên nhiên nhất là hiện trạng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông tại Quảng Nam. Đề tài cấp Nhà nước “Áp dụng bước 3, 4, 5 mô hình quản lý tổng hợp đới bờ cho tỉnh Quảng Nam” (2008-2010) do PGS.TSKH. Nguyễn Tác An (Viện Hải dương học) chủ trì. Đề tài đã tiến hành thu thập các dữ liệu về các quá trình thủy thạch động lực và xói lở, bồi tụ tại dải ven biển Quảng Nam phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ. Đề tài cấp Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam (2008-2009): “Đánh giá những tác động của các công trình bảo vệ đến môi trường vùng cửa sông ven biển 10