Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Nghiên cứu lựa chọn hình thức công trình và giải pháp thi công công trình bảo vệ...

Tài liệu Nghiên cứu lựa chọn hình thức công trình và giải pháp thi công công trình bảo vệ bờ biển xóm rớ tỉnh phú yên

.PDF
121
653
146

Mô tả:

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa sau đại học trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội. Được sự dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo các trong trường, sự cộng tác của các cơ quan chuyên môn và các bạn bè cộng sự với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành Công trình với nội dung: “Nghiên cứu lựa chọn hình thức công trình và giải pháp thi công công trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên” Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cán bộ hướng dẫn khoa học là thầy giáo GS.TS Lê Kim Truyền – người đã giành nhiều thời gian chỉ bảo, hướng dẫn để tôi có thể hoàn thành được luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Công trình, Khoa Kỹ thuật Biển đã truyền đạt nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Thủy Lợi. Cuối cùng tác giả xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian thực hiện luận văn. Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên trong quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi những sai sót. Tác giả rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo và sự góp ý chân thành của các bạn bè đồng nghiệp để tác giả có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2015 Tác giả Phạm Phú Đạt LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Phạm Phú Đạt Học viên lớp: 21C11 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Tác giả Phạm Phú Đạt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN ....... 3 1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung và sự tác động của nó đến công trình ............ 3 1.1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung ................................................................. 3 1.1.2 Phân loại sóng và sự tác động của nó lên công trình ................................. 3 1.1.3 Hiện trạng và xu thế xói lở bờ biển miền Trung ......................................... 5 1.2 Đặc điểm công trình bảo vệ bờ biển .................................................................. 6 1.2.1 Đê biển ........................................................................................................ 6 1.2.2 Gia cố bờ (kè biển) .................................................................................... 10 1.2.3 Hệ thống đập mỏ hàn (Đập đinh).............................................................. 17 1.2.4 Đê chắn sóng bờ (đê ngầm) ...................................................................... 18 1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam .......................................... 19 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................ 20 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................. 23 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ XÁC ĐỊNH HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN ....................................................................... 26 2.1 Yêu cầu và xác định lực tác dụng vào công trình bảo vệ bờ ........................... 26 2.1.1 Tính toán xác định mực nước triều thiết kế............................................... 26 2.1.2 Tính toán các yếu tố sóng do gió............................................................... 27 2.1.4 Xác định chiều cao sóng leo ...................................................................... 33 2.1.5 Tính toán áp lực sóng ................................................................................ 36 2.2 Yêu cầu tính toán lựa chọn kích thước công trình bảo vệ bờ biển ..................... 45 2.2.1 Công trình gia cố bờ (kè biển) .................................................................. 45 2.2.2 Đập mỏ hàn ............................................................................................... 48 2.3 Đề xuất công nghệ thi công công trình bảo vệ bờ biển ................................... 50 2.3.1 Xác định thời gian thi công ....................................................................... 50 2.3.2 Bố trí tổ chức thi công ............................................................................... 51 Kết luận chương 2 .................................................................................................. 55 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN XÓM RỚ TỈNH PHÚ YÊN .................................................................................... 56 3.1 Đặc điểm, điều kiện tự nhiên khu vực bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên ............ 56 3.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình địa mạo khu vực ...................................... 56 3.1.2 Điều kiện dân sinh, kinh tế - xã hội ........................................................... 56 3.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng, thủy hải văn môi trường ............................ 57 3.2 Nhiệm vụ công trình bảo vệ bờ ....................................................................... 59 3.3 Đặc điểm sóng biển khu vực xóm Rớ tỉnh Phú Yên ....................................... 60 3.4 Lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên .............................. 62 3.4.1 Hiện trạng xói lở của khu vực ................................................................... 62 3.4.2 Yêu cầu chung lựa chọn giải pháp bảo vệ ................................................ 65 3.4.3 Phân tích, đề xuất giải pháp bảo vệ .......................................................... 65 3.5 Tính toán điều kiện thủy hải văn thiết kế ........................................................ 71 3.5.1 Xác định cấp công trình: ........................................................................... 71 3.5.2 Xác định mực nước thiết kế ....................................................................... 71 3.5.3 Tính toán các tham số sóng ....................................................................... 72 3.6 Tính toán hệ thống mỏ hàn ngăn cát ................................................................ 75 3.6.1 Tính toán vị trí xác định sóng thiết kế đối với đập mỏ hàn ....................... 75 3.6.2 Tính toán bố trí mỏ hàn ............................................................................. 75 3.6.3 Tính toán các tham số sóng thiết kế đối với đập mỏ hàn .......................... 76 3.6.4 Tính toán mặt cắt ngang đập mỏ hàn ........................................................ 81 3.6.5 Xác định kích thước và trọng lượng chân khay ........................................ 86 3.7 Tính toán kè bảo vệ mái................................................................................... 88 3.7.1 Tính toán các tham số sóng ....................................................................... 88 3.7.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang kè mái ............................................... 88 3.7.3 Tính toán lớp khối phủ Hohlquader .......................................................... 90 3.7.4 Tính toán lớp giữa (lớp đá đổ) .................................................................. 91 3.7.5 Xác định kích thước và trọng lượng chân khay: ....................................... 93 3.8 Đề xuất giải pháp thi công ............................................................................... 93 3.8.1 Tiến độ thi công công trình ....................................................................... 93 3.8.1 Giải pháp thi công kè mái nghiêng ........................................................... 96 3.8.2 Giải pháp thi công kè mỏ hàn ................................................................. 100 3.8.3 Trình tự thi công và lắp đặt khối bê tông đúc sẵn................................... 103 3.8.4 Quản lý chất lượng .................................................................................. 104 Kết luận chương 3 ................................................................................................ 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 110 I. Kết luận............................................................................................................... 110 II. Tồn tại và kiến nghị.......................................................................................... 110 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mặt cắt ngang đê biển dạng tường đứng ...................................................... 7 Hình 1.2 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng ............................................................. 8 Hình 1.3 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng có mái gãy........................................... 9 Hình 1.4 Đê biển mái nghiêng có mặt cắt phức hợp ................................................... 9 Hình 1.5 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên nghiêng, dưới đứng ................. 10 Hình 1.6 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng ................. 10 Hình 1.7 Kè biển dạng mái nghiêng ......................................................................... 11 Hình 1.8 Kè biển dạng tường đứng ........................................................................... 12 Hình 1.9 Kè biển dạng hỗn hợp ................................................................................ 13 Hình 1.10 Chân khay kè biển .................................................................................... 15 Hình 1.11 Hệ thống đê mỏ hàn chắn cát ................................................................... 17 Hình 1.12 Hệ thống đê chắn sóng dọc bờ ................................................................. 19 Hình 1.13 Đê biển chịu sóng tràn ORD .................................................................... 21 Hình 1.14 Dải ngầm giảm sóng xa bờ ....................................................................... 22 Hình 1.15 Giải pháp cản sóng phù hợp với cảnh quan trên mái đê biển ở Norderney (biển Bắc, nước Đức) ................................................................................................ 22 Hình 2.1: Xác định đà gió tương đương D e ............................................................. 29 Hình 2.2 Các yếu tố sóng .......................................................................................... 30 Hình 2.3 Phân vùng sóng .......................................................................................... 31 Hình 2.4 Sóng leo trên mái dốc phức hợp................................................................. 35 Hình 2.5 Biểu đồ áp lực sóng tính toán lớn nhất trên mái dốc gia cố bằng các tấm bản37 Hình 2.6 Đồ thị để xác định phản áp lực của sóng ................................................... 38 Hình 2.7 Các biểu đồ áp lực sóng lên một đê ngầm giảm sóng ................................ 39 Hình 2.8 a,b,c Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn thẳng đứng ......................... 42 Hình 2.9 Các biểu đồ áp lực sóng lên tường chắn sóng thẳng đứng khi sóng rút .... 43 Hình 2.10 Biểu đồ áp lực sóng tác động lên mỏ hàn ................................................ 44 Hình 2.11 Sơ đồ bố trí mỏ hàn .................................................................................. 49 Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo các bộ phận của mỏ hàn .................................................... 49 Hình 3.1 Biểu đồ hoa sóng ngoài khơi Tuy Hòa....................................................... 62 Hình 3.2 Đường bờ khu vực xóm Rớ năm 2009....................................................... 64 Hình 3.3 Đường bờ khu vực xóm Rớ năm 2014....................................................... 64 Hình 3.4 Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC32.................................. 72 Hình 3.5 Sơ đồ 5 vùng tính sóng ven bờ, tại mỗi vùng sẽ tiến hành xác định.......... 73 các tham số sóng nước sâu ........................................................................................ 73 Hình 3.6 Các mặt cắt đại diện ................................................................................... 76 Hình 3.7: Tính toán truyền sóng ngang bờ ............................................................... 77 Hình 3.8: Phân bố chiều cao sóng ngang bờ tại MC 1-1 .......................................... 78 Hình 3.9: Phân bố chiều cao sóng ngang bờ tại MC 2-2 .......................................... 79 Hình 3.10: Phân bố chiều cao sóng ngang bờ tại MC 3-3 ........................................ 80 Hình 3.11 Xác định độ sâu nước thiết kế Ds ............................................................ 81 Hình 3.12 Số liệu đầu vào phần mềm WADIBE ...................................................... 82 Hình 3.13 Phân bố chiều cao sóng khí hậu chủ đạo ................................................. 83 Hình 3.14: Tính toán khối phủ chân khay ................................................................. 87 Hình 3.15: Kích thước cơ bản của khối Hohlquader ................................................ 90 Hình 3.16: Tính toán khối phủ chân khay ................................................................. 93 Hình 3.17: Sơ đồ khối trình tự thi công .................................................................... 94 Hình 3.18: Bảng tiến độ thi công dự án .................................................................... 95 Hình 3.19 Mặt cắt ngang đại diện tuyến kè lát mái .................................................. 98 Hình 3.20 Mặt bằng tổng thể biện pháp thi công tuyến kè lát mái ........................... 99 Hình 3.21: Biện pháp thi công kè mỏ hàn............................................................... 102 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Dạng kết cấu bảo vệ mái và điều kiện áp dụng ......................................... 16 Bảng 2.1 Hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước ................................... 27 Bảng 2.2 Hệ số chuyển đổi sang vận tốc gió ở độ cao 10m ..................................... 28 Bảng 2.3 Giá trị lớn nhất của đà gió D max theo 22TCN-222-95 ............................... 29 Bảng 2.4 Tần suất mực nước cao nhất năm .............................................................. 30 Bảng 2.5 Hệ số ma sát tổng hợp................................................................................ 32 Bảng 2.6 Hệ số nhám và thấm của mái dốc K ∆ ........................................................ 33 Bảng 2.7 Hệ số kinh nghiệm K w ............................................................................... 34 Bảng 2.8 Hệ số tính đổi K p cho tần suất lũy tích chiều cao sóng leo ....................... 34 Bảng 2.9 Trị số R 0 ..................................................................................................... 34 Bảng 2.10 Hệ số K β .................................................................................................. 36 Bảng 2.11 Hệ số k t .................................................................................................... 37 Bảng 2.12 Hệ số P tcl .................................................................................................. 37 Bảng 2.13: Hệ số K th ................................................................................................. 40 Bảng 2.14: Hệ số K w ................................................................................................. 40 Bảng 2.15: Hệ số k zd ................................................................................................. 42 Bảng 2.16: Hệ số k α .................................................................................................. 45 Bảng 2.17: Hệ số ϕ theo cấu kiện và cách lắp đặt .................................................... 47 Bảng 2.18: Khối lượng ổn định của viên đá làm chân kè ......................................... 48 Bảng 3.1 Các giá trị mực nước tính toán khu vực .................................................... 58 Bảng 3.2 Tần suất bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Nam vĩ tuyến 17°N ............. 59 và tỉnh Phú Yên ......................................................................................................... 59 Bảng 3.3: Thống kê chiều cao sóng của các hướng chủ đạo .................................... 66 Bảng 3.4: So sánh các phương án kè biển................................................................. 69 Bảng 3.5: So sánh các phương án mỏ hàn ................................................................ 70 Bảng 3.6 Tiêu chuẩn an toàn và phân cấp đê ............................................................ 71 Bảng 3.7 Kết quả tính các tham số sóng vùng nước sâu cho các vùng tính sóng chi tiết ven bờ từ Quảng Ngãi đến Bà Rịa – Vũng Tàu .................................................. 74 Bảng 3.8 Tính toán chiều dài biên sóng đổ ............................................................... 75 Bảng 3.9: Số liệu mặt cắt MC 1-1 ............................................................................. 77 Bảng 3.10: Số liệu mặt cắt MC 2-2 ........................................................................... 78 Bảng 3.11: Số liệu mặt cắt MC 3-3:.......................................................................... 79 Bảng 3.12 Kết quả tính toán lớp khối phủ ................................................................ 84 Bảng 3.13: Cấp phối đá tiêu chuẩn ........................................................................... 85 Bảng 3.14: Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683(1) .................................................. 85 Bảng 3.15: Kết quả tính toán lớp giữa ...................................................................... 86 Bảng 3.16 Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683 (2) .................................................. 86 Bảng 3.17: Trị số gia tăng độ cao ............................................................................. 88 Bảng 3.18 Kết quả tính toán lớp khối phủ ................................................................ 91 Bảng 3.19: Cấp phối đá tiêu chuẩn ........................................................................... 91 Bảng 3.20 Bảng cỡ đá tiêu chuẩn CIRIA C683 ........................................................ 92 Bảng 3.21: Kết quả tính toán lớp giữa ...................................................................... 92 Bảng 3.22: Kết quả tính toán khối phủ chân khay .................................................... 93 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Bờ biển nước ta có chiều dài hơn 3200 km, dọc theo chiều dài bờ biển tập trung những khu công nghiệp lớn như: Khu kinh tế Nghi Sơn – Thanh Hóa, khu kinh tế Vũng Áng – Hà Tĩnh, khu kinh tế Dung Quất – Quãng Ngãi … Ngoài ra còn có các khu dân cư và khu du lịch như: Vịnh Hạ Long – Quảng Ninh, Sầm Sơn – Thanh Hóa, Nha Trang - Khánh Hòa … Các khu công nghiệp và khu du lịch trên có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội của nước ta. Theo chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020, mục tiêu phát triển biển được Nghị quyết Đảng ta nêu rõ: Đến năm 2020, phấn đấu đưa nước ta trở thành quốc gia mạnh về biển, làm giàu từ biển, bảo đảm vững chắc chủ quyền, quyền chủ quyền quốc gia trên biển, đảo, góp phần quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, làm cho đất nước giàu, mạnh. Mặt khác do biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang làm cho bờ biển có xu thế bị xói lở vì thế công tác gia cố bảo vệ bờ biển là hết sức quan trọng, cần thiết và đảm bảo an toàn cho sự phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng. Những năm gần đây, xóm Rớ ở phường Phú Đông (TP. Tuy Hòa - Phú Yên) luôn trong tình trạng bị nước biển xâm thực, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống người dân. Nhiều gia đình phải bỏ đi nơi khác, số còn lại thì sống trong cảnh thấp thỏm lo sợ. Theo người dân, khoảng 5 ÷ 7 năm trước, khu dân cư xóm Rớ nằm cách bờ biển gần 200 mét, nay chỉ còn cách hơn 30m. Mặc dù đã có kè chống xói lở bờ biển nhưng từ năm 2003 đến nay hệ thống kè này vẫn bị xâm thực do thường xuyên xuất hiện triều cường cao hàng chục mét và diễn biến ngày càng phức tạp gây sạt lở trở lại, ảnh hưởng đến tính mạng và tài sản của nhân dân trong vùng. Hiện nay Ban quản lý dự án thủy lợi và phòng chống thiên tai tỉnh Phú Yên phối hợp với UBND TP.Tuy Hòa đã thực hiện việc định vị, cắm mốc biển báo khu vực đang bị sạt lở, khẩn trương di dời các hộ dân trong khu vực đã và đang tiếp tục bị sạt lở, uy hiếp bởi triều cường để đảm bảo an toàn cho người dân. 2 Trước thực trạng đã nêu, đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn hình thức công trình và giải pháp thi công công trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên” là cấp thiết. 1.2 Mục đích của đề tài Nghiên cứu lựa chọn hình thức công trình và giải pháp thi công công trình bảo vệ bờ biển xóm Rớ tỉnh Phú Yên. 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: bờ biển Tuy Hòa tỉnh Phú Yên Phạm vi nghiên cứu: Giai đoạn lập dự án 1.4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: Từ kết quả nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, mức độ xói lở vùng bờ và đặc điểm thủy hải văn của khu vực từ đó tính toán kiểm tra đưa ra hình thức công trình bảo vệ bờ và lựa chọn thời gian, giải pháp thi công hợp lý. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp thống kê, khảo sát đánh giá hiện trạng. - Phương pháp điều tra đo đạc, quan sát thực tế, điều tra hiện trường... - Phương pháp so sánh lựa chọn tối ưu. - Phương pháp phân tích tổ hợp. - Phương pháp chuyên gia, tranh thủ ý kiến của các nhà khoa học, các nhà quản lý có kinh nghiệm. 1.5 Cấu trúc luận văn Nội dung chính gồm 3 chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ XÁC ĐỊNH HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN XÓM RỚ TỈNH PHÚ YÊN 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN 1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung và sự tác động của nó đến công trình 1.1.1 Đặc điểm sóng biển miền Trung Vùng thềm lục địa miền Trung từ vĩ tuyến 110 đến 180 Bắc (Từ Thanh Hóa đến Khánh Hòa). Vùng biển miền Trung có địa hình phức tạp, bề mặt gồ ghề, tương đối dốc và sâu. Sông ngòi ngắn và dốc nên mực nước giữa các mùa chênh lệch nhau rất lớn dẫn đến lượng phù sa bồi đắp cho đường bờ không thường xuyên. Địa chất khu vực chủ yếu là cát và một phần đá xen kẽ nhô ra biển nhưng mang tính không đều, có nơi vẫn tồn tại những chỗ đất yếu. Do địa chất khá phức tạp nên khi xây dựng các công trình bảo vệ bờ ở đây cần phải thận trọng và thăm dò khảo sát địa chất công trình theo đúng quy định. Khu vực miền Trung nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt trong năm là: Mùa hè nóng ẩm và mùa đông khô lạnh. Mùa đông chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc lạnh và khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Mùa hè có nắng nóng, nhiệt độ cao với sự ảnh hưởng chủ yếu là gió mùa Tây Nam. Mưa ở đây cũng hình thành 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11 và mùa khô là từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau. Thủy triều khu vực miền Trung có tính chất hỗn hợp thiên về nhật triều, trong tháng thủy triều ở đây có hầu hết các loại nhật triều, bán nhật triều và hỗn hợp. Trong các vùng biển thì chế độ sóng và dòng chảy phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ gió ở vùng đó do vậy theo các mùa khác nhau thì chế độ sóng và dòng chảy cũng khác nhau. Vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc, đường bờ chịu tác động trực tiếp của sóng hướng Đông Bắc. Thời kỳ gió mùa Tây Nam thì sóng hướng Đông Nam sẽ chiếm ưu thế. 1.1.2 Phân loại sóng và sự tác động của nó lên công trình Sóng biển là yếu tố hải văn chủ yếu tác động trực tiếp đến công trình bảo vệ bờ. Các yếu tố sóng biển như: chiều cao, chiều dài, chu kỳ … là những đặc trưng quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến công trình bảo vệ bờ. Ta có thể căn cứ đặc điểm của sóng mà phân ra các loại như sau: 4 - Nguyên nhân hình thành (sóng gió, sóng triều, sóng động đất …) - Tính chất lực tác dụng (sóng mao dẫn và sóng trọng lực) - Tính chất của chuyển động (sóng đi tới, sóng trùng hợp trong đó có sóng trùng hợp toàn phần là sóng đứng và sóng trùng hợp một phần, sóng giao thoa, sóng khúc xạ, sóng nhiễu xạ, sóng phản xạ, sóng vỡ, sóng xây-sơ) - Độ sâu nước (sóng nước sâu và sóng nước cạn) - Chiều sài sóng (Sóng dài với chu kỳ lớn và sóng ngắn với chu kỳ bé) - Thời điểm tác dụng (sóng cưỡng bức và sóng lừng) - Vị trí so với mặt nước (sóng mặt và sóng nội) - Tính chất đường mặt sóng (sóng 2 chiều và sóng 3 chiều, sóng đều và sóng không đều, sóng dao động bé và sóng dao động lớn) Trong số các loại sóng trên thì sóng gió được coi là đối tượng chính cần xem xét trong thiết kế xây dựng công trình biển, đặc biệt là sóng do gió bão (sóng bão) và sóng lừng (sóng nằm ngoài trường gió) Sóng gió thường là sóng không đều, ngắn, có tính ngẫu nhiên. Sự hình thành sóng từ gió phụ thuộc vào tốc độ gió, thời gian gió thổi và đà gió tức chiều dài gió tác dụng lên mặt nước. Các yếu tố của sóng gió luôn biến đổi theo thời gian và không gian. Hướng sóng cũng luôn biến đổi nhưng hướng chính thì luôn phù hợp với chiều gió. Khi tới vùng nước nông, năng lượng sóng chuyển thành dòng chảy dọc bờ và gây nên hiện tượng vận chuyển bùn cát ven bờ. Sóng bão được hình thành trong vùng có bão và chúng thường rất phức tạp. Tại một thời điểm, có rất nhiều chiều cao sóng khác nhau, sóng dường như xuất hiện đột ngột và biến mất đột ngột. Sở dĩ mà sóng bão phức tạp như vậy là do bão không chỉ đơn giản tạo nên một loại sóng mà là tạo nên toàn bộ phổ sóng với một dải các giá trị chu kỳ và chiều cao sóng khác nhau. Tuy vậy, khi sóng di chuyển ra khỏi vùng có bão thì chúng lại trở nên đều đặn và phát triển thành sóng lừng, (swell wave), đây là các sóng có chiều cao và khoảng cách giữa các đỉnh sóng đồng đều nhau. Ở trạng thái đều đặn này, một con sóng có thể nối tiếp các con sóng đơn khác trên một quãng đường dài đáng kể khi chúng lan truyền 5 qua đại dương. Sóng lừng có vai trò truyền năng lượng qua đại dương tới bờ biển, tại đó các sóng bị vỡ do ảnh hưởng của ma sát đáy và giải phóng năng lượng mà nó mang theo trong vùng sóng vỡ. Sóng thần là sóng do động đất tạo ra, được đặc trưng bởi bước sóng rất dài (hàng trăm km) và chu kỳ sóng tính bằng phút chứ không phải tính bằng giây. Thông thường những loại sóng này là do động đất ở những độ sâu lớn (>1km) và di chuyển một quãng đường rất dài mà sự giảm chiều cao sóng không đáng kể. Sóng thần cũng như động đất rất khó dự báo trước. Về mặt nguyên tắc, nó cũng cần được xem xét đến trong thiết kế mặc dù tiêu chuẩn an toàn trong trường hợp này sẽ không cho lời giải kinh tế. 1.1.3 Hiện trạng và xu thế xói lở bờ biển miền Trung Quá trình bồi xói đường bờ ở khu vực miền Trung diễn biến theo các mùa khác nhau nhưng xu thế xói là chiếm ưu thế. Do địa hình địa mạo khúc khuỷu, răng cưa nhiều vũng vịnh và bán đảo đá gốc nên hiện tượng xói lở chủ yếu là ở các vùng cửa sông với quy mô nhỏ, cường độ xói từ yếu đến trung bình. Vùng biển ở đây ít được che chắn và lại chịu ảnh hưởng của bão lũ nhiều nhất cho nên quá trình xói lở bờ biển ở khu vực này xảy ra rất mạnh mẽ. Trong những năm gần đây, các hiện tượng thời tiết cực đoan xảy ra ngày càng dữ dội, gia tăng cả về tần suất lần cường độ. Ngoài ra việc khai thác bùn cát của con người trên các lưu vực sông tăng mạnh, việc xây dựng các đập thủy điện và hồ chứa ở thượng nguồn dẫn đến lượng bùn cát bồi đắp cho bờ biển bị thiếu hụt. Hệ quả là hiện tượng xói lở bờ biển ngày càng trở nên mãnh liệt gây nhiều thiệt hại về kinh tế và ảnh hưởng lớn đến đời sống của các khu dân cư ven biển. Quá trình xói lở đang diễn ra trên hầu hết bờ biển với mức độ (cường độ và tốc độ) khác nhau. Quá trình xói lở đang diễn ra tại hầu hết các kiểu cấu tạo bờ: nền đá gốc, sỏi cát, bùn sét, bùn, cát … song chủ yếu là bờ cát. Đáng chú ý là một số đoạn bờ đã có các công trình chỉnh trị (như đê, kè, trồng cây …) vẫn tiếp tục bị xói. Số đoạn bị xói có xu thế tăng rõ rệt trong thời gian từ năm 1930 trở lại đây. 6 1.2 Đặc điểm công trình bảo vệ bờ biển Bờ biển là địa bàn, là căn cứ địa của tất cả các hoạt động khai thác tài nguyên biển, canh giữ và bảo vệ lãnh thổ, lãnh hải của đất nước. Việc quy hoạch để hình thành từng bước các trung tâm kinh tế biển theo hướng phát triển tổng hợp phải gắn liền với việc bảo vệ bờ biển. Công trình bảo vệ bờ biển được thực hiện với những phương pháp, chức năng và kết cấu rất đa dạng như đê kè biển, các công trình ngăn cát – giảm sóng … đây là giải pháp xây dựng các công trình bảo vệ (gần bờ hoặc xa bờ) nhằm mục đích bảo vệ khu vực phía bên trong công trình. Giải pháp này phù hợp trong điều kiện việc đầu tư xây dựng các công trình bảo vệ bờ có chi phí thấp hơn nguồn lợi thu được từ khu vực đó hoặc là những vị trí có vai trò quan trọng về an ninh – quốc phòng, vùng đông dân cư. Giải pháp công trình có tác động trực tiếp tới các tác nhân gây ra tai biến và hạn chế thiệt hại cho một khu vực cụ thể một cách toàn diện nhất. Tuy nhiên, giải pháp này thường tốn kém, đôi khi có thể gây ra các tác động xấu cho khu vực khác. Do đó, nhất thiết phải có tính toán chi tiết trước khi lựa chọn phương án cụ thể. Thông thường người sử dụng kết hợp nhiều biện pháp khác nhau để khắc phục những điểm yếu của mỗi biện pháp. 1.2.1 Đê biển Đê biển là một loại công trình xây dựng dọc theo bờ biển để ngăn triều, chắn sóng nhằm chống ngập mặn cho đất đai ven biển cần được bảo vệ. Lấn biển, mở mang vùng đất mới tạo điều kiện cho phát triển dân sinh kinh tế của khu vực. Đây là biện pháp chủ yếu của công trình bảo vệ bờ và đã được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam (từ Quảng Ninh đến Quảng Nam). Tuy nhiên đê biển không có tác dụng chống xói lở đường bờ trong trường hợp xói lở gây ra bởi dòng ven. Đê biển thường được đắp bằng đất, mặt và đáy đê phía biển được bảo vệ chống sóng, phía bờ có rãnh thoát nước. Mái đê tương đối thoải, thỉnh thoảng có lõi không thấm, có nhiệm vụ chính là ngăn sóng tràn và thấm xuyên qua đê, gây ngập lụt và xâm nhập mặn vào phần đất phía sau đê. Dựa vào đặc điểm hình dạng hình học của đê ở phía biển, mặt cắt đê biển có thể chia thành 3 loại: đê tường đứng (gồm cả tường dốc gần đứng), đê mái nghiêng và đê hỗn hợp. 7 1.2.1.1 Đê biển dạng tường đứng Độ dốc mái phía biển m = cotgα < 1, sau tường đắp bồi đất, giữa chúng có tầng lọc. Khối tường có thể bằng đá xây hoặc bê tông. Với kết cấu đá xây có thể là khối đá xây khan không có vữa mà các tảng hoặc khối đá xếp chèn lên nhau. Điều kiện cơ bản để áp dụng công trình là nền móng phải tốt. Đất nền lý tưởng nhất cho công trình này là nền đá. Ưu điểm: Có hình dáng gọn nhẹ nên giảm được khối lượng các vật liệu xây dựng như đá và bê tông. Từ đó giảm bớt được thời gian thi công. Nhược điểm: Yêu cầu nền địa chất nơi thi công phải cao, chiều sâu nước tại chân công trình lớn nên áp lực sóng ngang lớn, hiện tượng xói chân xảy ra mạnh mẽ dẫn đến công trình sẽ kém ổn định khi làm việc. Hình 1.1 Mặt cắt ngang đê biển dạng tường đứng 8 1.2.1.2 Đê biển mái nghiêng Độ dốc mái phía biển thông thường có hệ số mái dốc m = cotgα > 1. Thân đê chủ yếu đắp bằng đất, mái đê có lớp gia cố. Lớp gia cố mái có rất nhiều loại: đá lát khan, đá xây, đá đổ, tấm bê tông đúc sẵn, bê tông đổ tại chỗ, bê tông nhựa đường, đất xi măng, lợp cỏ … Đặc điểm đê mái nghiêng là độ dốc mái phía biển tương đối thoải, tính ổn định tốt, phản xạ sóng trước đê ít, đáy đê rộng, ứng suất phân bố đều trên đất nền. Có thể áp dụng được ở những nơi có địa chất không cần tốt lắm. Đê mái nghiêng được ứng dụng rộng rãi nhằm tận dụng được các vật liệu sẵn có tại chỗ như đất, đá, cát … Ngoài ra đê chắn sóng mái nghiêng còn ứng dụng nhiều khối bê tông có hình thù kì dị nhằm tiêu hao năng lượng sóng và liên kết với nhau. Ưu điểm: Tận dụng được vật liệu địa phương, tiêu hao tốt năng lượng sóng, sóng phản xạ ít nhất là khi mái nghiêng có độ nhám cao. Do kích thước lớn nên độ ổn định của công trình rất tốt, có thể thích ứng được hầu hết các địa hình. Công nghệ thi công đơn giản có thể kết hợp giữa hiện đại và thủ công. Nhược điểm: Tốn vật liệu gấp hai, ba lần so với tường đứng ở cùng độ sâu. Tốc độ thi công chậm và không thể sử dụng mép ngoài để neo cập tàu. Hình 1.2 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng 9 Hình 1.3 Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng có mái gãy Hình 1.4 Đê biển mái nghiêng có mặt cắt phức hợp 1.2.1.3 Đê biển dạng hỗn hợp Mặt phía biển của loại này có cả phần mái nghiêng lẫn phần tường đứng. Đê hỗn hợp khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm của hai dạng đê. Có 2 loại tổ hợp là: Mái nghiêng phía trên, tường đứng phía dưới. Cao trình đỉnh tường đứng ở khoảng mực nước triều cao trung bình. 10 Hình 1.5 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên nghiêng, dưới đứng Mái nghiêng phía dưới, tường đứng phía trên. Tường đứng được đặt trên bệ đá đổ mái nghiêng. Đỉnh lăng thể mái nghiêng ở khoảng mực nước triều cao. Hình 1.6 Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng 1.2.2 Gia cố bờ (kè biển) Kè bảo vệ bờ là bộ phận ở phía ngoài cùng của mái dốc đê biển, bờ biển có tác dụng bảo vệ mái dốc không bị xói lở, biến dạng. Theo hình dạng mặt cắt ngang thì kè biển có 3 loại: Kè mái nghiêng, kè tường đứng và kè hỗn hợp như (hình 1.7), (hình 1.8), (hình 1.9). Tuy nhiên mỗi loại đều có 3 phần chính. Các phần đó là chân kè, thân kè và đỉnh kè. Chân kè làm nhiệm vụ bảo vệ chống xói ở chân mái dốc. Thân kè là phần bảo vệ mái dốc từ chân đến đỉnh. Đỉnh kè là phần bảo vệ đỉnh mái dốc. 11 Hình 1.7 Kè biển dạng mái nghiêng
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan