ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ … · 2016-05-09 ·...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Nguyễn Mạnh Hiếu

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU,

TỈNH NAM ĐỊNH TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------


NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU,

TỈNH NAM ĐỊNH TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: Địa chất học

Mã số: 60440201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2015

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

PGS. TSKH. Vũ Cao Minh

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Đỗ Minh Đức

LỜI CẢM ƠN

Luận văn đƣợc thực hiện tại Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Địa chất, Trƣờng

Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội trong thời gian từ tháng 9

năm 2013 đến tháng 5 năm 2015.

Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS. Đỗ Minh Đức là

ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn tác giả từ khi làm Khóa luận tốt nghiệp Đại học đến nay

vì sự tận tình, định hƣớng và tạo điều kiện cho tác giả đƣợc tham gia nhiều đề tài

nghiên cứu khoa học, các khoá đào tạo trong và ngoài nƣớc.

Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm Khoa Địa

chất đã tạo điều kiện về trang thiết bị thí nghiệm và cơ sở vật chất để tác giả hoàn

thành luận văn này.

Tác giả chân thành cảm ơn GS. Nobuo Mimura và GS. Kazuya Yasuhara đến

từ trƣờng Đại học Ibaraki là những ngƣời chủ trì, điều hành Chƣơng trình “Quan

trắc tích hợp phục vụ chiến lược thích nghi cho bờ biển Việt Nam” đã tạo điều kiện

cho tác giả đƣợc tham gia vào Chƣơng trình và tiếp cận nguồn tài liệu sử dụng trong

luận văn này.

Tác giả chân thành cảm ơn TS. Dƣơng Thị Toan đã có những góp ý về mặt

chuyên môn, CN. Đinh Thị Quỳnh đã góp ý về mặt hình thức để luận văn hoàn

thành đƣợc tốt hơn.

Sau cùng, tác giả xin cảm ơn sâu sắc đến những ngƣời thân trong gia đình đã

luôn theo sát và cổ vũ tinh thần để tác giả vƣợt qua mọi khó khăn trong suốt thời

gian qua.

Hà Nội, ngày 9 tháng 6 năm 2015


Mục lục

Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu,

tỉnh Nam Định trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ii

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... v

DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của nghiên cứu .............................................................................. 1

2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu......................................................................... 2

3. Cấu trúc của luận văn ........................................................................................... 2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN VÀ

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................ 3

1.1. Nghiên cứu ổn định của đê biển trên Thế giới ................................................ 3

1.2. Các giải pháp bảo vệ đê biển trên thế giới ....................................................... 5

1.2.1. Các giải pháp bảo vệ mái đê phía biển ...................................................... 5

1.2.2. Các giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng ..................................................... 7

1.2.3. Các giải pháp bảo vệ bãi phía trước đê ..................................................... 8

1.3. Nghiên cứu ổn định của đê biển tại Việt Nam ............................................... 11

1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 16

1.4.1. Các phương pháp khảo sát thực địa ............................................................. 16

1.4.2. Các phương pháp thí nghiệm trong phòng ................................................... 21

1.4.3. Các phương pháp phân tích tính toán .......................................................... 22

CHƢƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI HUYỆN

HẢI HẬU .................................................................................................................. 28

2.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu ..................................................................... 28

2.2. Khí hậu .............................................................................................................. 29

2.3. Thủy - Hải văn .................................................................................................. 29

2.4. Địa hình - Địa mạo ........................................................................................... 30

Mục lục



iii

2.5. Đặc điểm địa chất khu vực ven biển tỉnh Nam Định .................................... 31

2.5.1. Thống Pleistocen ...................................................................................... 31

2.5.2. Thống Holocen ......................................................................................... 33

2.5.3. Đặc điểm địa kỹ thuật trầm tích Holocen phần đất liền huyện Hải Hậu . 35

2.5.4. Đặc điểm địa chất công trình đất đắp đê biển huyện Hải Hậu................ 41

2.6. Dân cƣ ................................................................................................................ 41

2.7. Kinh tế ............................................................................................................... 42

2.8. Biến đổi khí hậu và kịch bản nƣớc biển dâng ............................................... 43

2.8.1. Các dấu hiệu biến đổi khí hậu ở Việt Nam .............................................. 43

2.8.2. Các kịch bản nước biển dâng ................................................................... 44

CHƢƠNG 3. LỊCH SỬ VÀ HIỆN TRẠNG ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU .............. 45

3.1. Lịch sử xói lở và biến động đƣờng bờ huyện Hải Hậu ............................... 45

3.2. Lịch sử xây dựng đê biển huyện Hải Hậu qua các thời kỳ ......................... 47

3.3. Hiện trạng tuyến đê biển huyện Hải Hậu .................................................... 49

CHƢƠNG 4. PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU TRONG

BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ............................................................................. 52

4.1. Phân tích số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê.................... 52

4.2. Phân tích ổn định trƣợt của mái đê ................................................................ 55

4.2.1. Các điều kiện biên sử dụng tính toán ....................................................... 55

4.2.2. Phân tích ổn định trượt của đê thời điểm hiện tại (năm 2014) ................ 56

4.2.3. Ảnh hưởng của thủy triều đến ổn định trượt của đê ................................ 57

4.2.4. Dự báo ổn định trượt của đê theo các kịch bản nước biển dâng ............. 59

4.2.5. Phân tích ổn định trượt của đê trong trường hợp mưa lớn kéo dài ......... 61

4.3. Phân tích xói lở bờ trong bối cảnh biến đổi khí hậu ..................................... 62

4.3.1. Tác động cuả nước biển dâng đến xói lở bờ ............................................ 62

Mục lục



iv

4.3.2. Xói lở hạ thấp mặt bãi .............................................................................. 63

4.4. Ảnh hƣởng của bão đến ổn định đê biển ....................................................... 64

4.4.1. Ảnh hưởng của bão đến xói lở bờ ............................................................ 64

4.4.2. Ảnh hưởng của sóng tràn trong bão đến xói mòn mái đê phía đồng ....... 65

CHƢƠNG 5. CÁC GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐÊ BIỂN

HUYỆN HẢI HẬU ỨNG PHÓ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ...................................... 69

5.1. Ứng dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp ....................................................... 70

5.2. Kết cấu đê hỗn hợp .......................................................................................... 71

5.3. Giải pháp đa bảo vệ.......................................................................................... 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 78

PHỤ LỤC .................................................................................................................. 84

Mục lục



v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cơ chế phá hủy đê do sóng tràn (theo K. W. Pilarczyk, 2001) ................... 4

Hình 1.2. Mái đê phía biển đƣợc bảo vệ bởi đá lát khan tại Hà Lan [59] ................... 5

Hình 1.3. Bê tông tự chèn bảo vệ mái đê phía biển ở Anh [61] ................................. 5

Hình 1.4. Bảo vệ mái đê phía biển bằng nhựa Asphalt kết hợp đá đổ ở Hà Lan [56] 6

Hình 1.5. Mái đê phía biển đƣợc trồng cỏ tại Hà Lan [54] ......................................... 6

Hình 1.6. Giải pháp trồng cỏ trong các ô lƣới địa kỹ thuật tổng hợp [60] .................. 7

Hình 1.7. Bể bê tông trên mái đê bẫy sóng tràn .......................................................... 7

Hình 1.8. Bể tiêu năng trên đỉnh đê ............................................................................ 8

Hình 1.9. Geotube đƣợc sử dụng bảo vệ bờ biển tại Ấn Độ [53] ............................... 8

Hình 1.10. Kè mỏ hàn đƣợc sử dụng ở Mỹ [58] ......................................................... 9

Hình 1.11. Mô hình đê phá sóng ngầm bảo vệ bờ biển .............................................. 9

Hình 1.12. Rừng ngập mặn bảo vệ bãi [57] .............................................................. 10

Hình 1.13. Giải pháp nuôi bãi chống xói lở [55] ...................................................... 10

Hình 1.14. Các loại hình mất ổn định đê biển ở Việt Nam ....................................... 11

Hình 1.15. Sóng tràn gây vỡ đê biển ở Nam Định [3] .............................................. 12

Hình 1.16. Khoan khảo sát ........................................................................................ 17

Hình 1.17. Lấy mẫu thủ công hiện trƣờng ................................................................ 17

Hình 1.18. Khảo sát địa hình bãi ............................................................................... 18

Hình 1.19. Đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng (piezometer) ............................................... 18

Hình 1.20. Thiết kế của một lỗ khoan lắp đặt piezometer ........................................ 19

Hình 1.21. Sơ đồ bố trí các đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê xã Hải Hòa .. 20

Hình 1.22. Lắp đặt và vận hành hệ thống quan trắc.................................................. 20

Hình 1.23. Giao diện phần mềm quan trắc số liệu áp lực nƣớc lỗ rỗng ................... 21

Mục lục



vi

Hình 1.24. Thiết bị và kết quả nghiên cứu tƣơng quan giữa vận tốc dòng chảy với xói

lở [22] ........................................................................................................................ 27

Hình 2.1. Vị trí địa lý của huyện Hải Hậu ................................................................ 28

Hình 2.2. Thống kê các trận bão đổ bộ vào bờ biển Việt Nam (1961-2014)............ 43

Hình 2.3. Các kịch bản biển dâng theo báo cáo lần thứ năm của IPCC [34] ............ 44

Hình 3.1. Vị trí đƣờng bờ huyện Hải Hậu qua các năm [28] .................................... 46

Hình 3.2. Xói lở hạ thấp mặt bãi tại Thịnh Long ...................................................... 46

Hình 3.3. Các tuyến đê bị phá hủy trong bão số 7 năm 2005 ................................... 48

Hình 3.4. Nguy cơ mất ổn định cục bộ mái đê biển tại Hải Hậu .............................. 49

Hình 3.5. Nguy cơ mất ổn định trƣợt mái đê phía đồng ........................................... 49

Hình 3.6. Đê biển Hải Hậu theo thiết kế của PAM ................................................... 50

Hình 3.7. Kè mỏ hàn chữ T đƣợc cấu tạo từ các khối tripod .................................... 51

Hình 3.8. Trồng rừng ngập mặn chống xói lở tại xã Hải Đông ................................ 51

Hình 4.1. Tƣơng quan giữa mực thủy triều và áp lực nƣớc lỗ rỗng ......................... 53

Hình 4.2. Tƣơng quan giữa áp lực nƣớc lỗ rỗng với mực thủy triều và lƣợng mƣa

năm 2014 ................................................................................................................... 54

Hình 4.3. Mặt cắt địa chất đê sử dụng tính ổn định trƣợt ......................................... 55

Hình 4.4. Số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng tƣơng ứng mực triều +1,98m ........ 56

Hình 4.5. Kết quả theo số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng................................... 56

Hình 4.6. Kết quả theo phân tích bằng SEEP/W với mực triều +1,98 m ................. 57

Hình 4.7. Điều kiện biên phân tích ảnh hƣởng của mực thủy triều đến ổn định đê . 58

Hình 4.8. Phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê khi mực thủy triều +1,98m ... 58

Hình 4.9. Thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng theo mực thủy triều trong ngày ................. 59

Hình 4.10. Dự báo ổn định đê biển trong tƣơng lai .................................................. 60

Hình 4.11. Thay đổi hệ số ổn định của đê theo các kịch bản biển dâng ................... 61

Mục lục



vii

Hình 4.12. Phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê bão hòa nƣớc....................... 61

Hình 4.13. Hệ số ổn định của mái đê bão hòa nƣớc ................................................. 62

Hình 4.14. Dự báo tốc độ xói lở bãi theo các kịch bản nƣớc biển dâng ................... 63

Hình 4.15. Dự báo tốc độ hạ thấp mặt bãi tại Hải Hậu trong tƣơng lai .................... 64

Hình 4.16. Mặt cắt đê biển đại diện tại các xã huyện Hải Hậu ................................. 66

Hình 4.17. Tốc độ xói mái đê gây bởi sóng tràn trong bão....................................... 67

Hình 4.18. Dự báo tốc độ xói mái đê phía đồng theo kịch bản biển dâng tại Thịnh

Long .......................................................................................................................... 68

Hình 5.1. Một số giải pháp chọn vật liệu địa phƣơng đắp đê ................................... 70

Hình 5.2. Triển vọng sử dụng các loại rác thải tại địa phƣơng ................................. 71

Hình 5.3. Kết cấu sử dụng kết hợp giải pháp gia cƣờng và nâng cấp đê .................. 71

Hình 5.4. Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật kết hợp vật liệu địa phƣơng đắp đê ............ 72

Hình 5.5. Mô hình đê mềm Geotube ......................................................................... 74

Hình 5.6. Giải pháp đa bảo vệ cho các đoạn bờ có mức độ xói lở khác nhau .......... 75

Hình 5.7. Giải pháp rãnh thu nƣớc kết hợp trồng cỏ ................................................ 76

Mục lục



viii

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các chỉ tiêu thí nghiệm và tiêu chuẩn thực hiện ....................................... 21

Bảng 1.2. Chiều cao sóng trong một số trận bão đổ bộ vào khu vực........................ 26

Bảng 2.1. Tính chất cơ lý của trầm tích Holocen ở đới ven bờ tỉnh Nam Định [7].. 40

Bảng 2.2. Tính chất cơ lý đất đắp đê biển Hải Hậu .................................................. 41

Bảng 2.3. Diện tích, dân số và mật độ dân số các xã ven biển huyện Hải Hậu ........ 42

Bảng 3.1. Tốc độ xói lở bờ biển Hải Hậu qua các thời kỳ ........................................ 45

Bảng 4.1. Thông số địa kỹ thuật các lớp đất ............................................................. 56

Bảng 4.2. So sánh kết quả phân tích ......................................................................... 57

Bảng 4.3. Tốc độ xói lở bờ tại khu vực Hải Hậu thời điểm hiện tại (2014) ............. 62

Bảng 4.4. Tốc độ hạ thấp mặt bãi tại Hải Hậu thời điểm hiện tại (2014) ................. 64

Bảng 4.5. Tốc độ xói lở do sóng trong bão ............................................................... 65

Bảng 4.6. Tốc độ xói mặt mái đê phía đồng gây bởi sóng tràn trong bão ................ 67

Bảng 5.1. Các giải pháp mới gia cƣờng đê biển [51] ................................................ 69

Bảng 5.2. Các giải pháp chống xói lở kết hợp sử dụng vật liệu địa kỹ thuật [28] .... 72

Mở đầu



1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Huyện Hải Hậu thuộc khu vực ven biển tỉnh Nam Định, đồng bằng Bắc Bộ

Việt Nam. Đây là vùng trọng điểm kinh tế của tỉnh, có mật độ dân cƣ cao. Tỉnh

Nam Định có 91,5 km đê biển, trong đó Hải Hậu chiếm 33,3 km và là nơi có tuyến

đê xung yếu nhất. Hiện tƣợng xói lở trong khu vực đƣợc ghi nhận từ đầu thế kỷ 20

(1905). Xói lở bờ biển đã gây ra những phá hủy nặng nề về cơ sở hạ tầng và thậm

chí cả thiệt hại về ngƣời [28, 52]. Trong tƣơng lai gần, hiện tƣợng phá hủy hệ thống

đê đƣợc dự báo sẽ xuất hiện hàng năm do sự hạn chế về nguồn kinh phí, thiếu hụt

thông tin về thủy văn và các giải pháp thiết kế phù hợp [25].

Tại một số đoạn bờ đã đƣợc kiên cố hóa bằng hệ thống đê, hiện tƣợng xói

theo phƣơng ngang chuyển sang xói mòn theo phƣơng thẳng đứng làm hạ thấp địa

hình bãi biển, phá hủy chân đê. Hiện tƣợng sóng tràn qua mặt đê trong bão cũng là

một trong những nguyên nhân chính gây mất ổn định đê biển do mặt đê phía sau bị

xói bởi sóng tràn. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, dƣới ảnh hƣởng của bão và dâng

cao mực nƣớc biển xói lở bờ biển trong khu vực đã trở nên nghiêm trọng hơn, đe

dọa trực tiếp đến ổn định của hệ thống đê.

Các kết quả nghiên cứu trƣớc đây đã làm sáng tỏ đƣợc lịch sử và giải thích

các nguyên nhân, cơ chế dẫn đến các quá trình xói lở và bồi tụ tại Hải Hậu. Một số

nghiên cứu đã phân tích các nguy cơ gây mất ổn định đê biển liên quan đến hiện

tƣợng trƣợt mái đê, thấm qua thân đê, xói ngầm mới chỉ sử dụng các thông số hải

văn nhƣ sóng và thủy triều chứ chƣa dựa trên số liệu quan trắc thực tế áp lực nƣớc

lỗ rỗng.

Với một số vấn đề còn tồn tại nhƣ trên tác giả đã quyết định chọn đề tài

nghiên cứu có tên “Nghiên cứu ổn định đê biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định

trong bối cảnh biến đổi khí hậu”.

Mở đầu



2

2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu của luận văn là phân tích ổn định của đê biển huyện Hải Hậu thời

điểm hiện tại và dự báo mức độ mất ổn định của đê trong bối cảnh biến đổi khí hậu

tính đến năm 2100 sử dụng số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê.

Bƣớc đầu đề xuất giải pháp gia cƣờng, bảo vệ đê sử dụng giải pháp truyền thống kết

hợp giải pháp mới thân thiện môi trƣờng.

Để đạt đƣợc các mục tiêu này, các nội dung nghiên cứu bao gồm: Tổng quan

các nghiên cứu ổn định đê biển trên Thế giới và Việt Nam. Nghiên cứu đặc điểm

địa chất - địa kỹ thuật, lịch sử và hiện trạng đê biển Hải Hậu. Nghiên cứu những ảnh

hƣởng của biến đổi khí hậu đến sự mất ổn định của hệ thống đê biển Hải Hậu, cụ

thể nhƣ sau: Xác định tốc độ lùi của đƣờng bờ và hạ thấp mặt bãi gây bởi mực nƣớc

biển dâng và tốc độ xói lở bờ gây bởi sóng trong bão. Xác định tốc độ xói mái đê

phía đồng gây bởi sóng tràn. Phân tích ổn định trƣợt của mái đê phía biển và phía

đồng tại xã Hải Hòa sử dụng số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê.

3. Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc của luận văn bao gồm các chƣơng mục nhƣ sau:

Mở đầu

Chƣơng 1. Tổng quan nghiên cứu ổn định của đê biển và phƣơng pháp

nghiên cứu

Chƣơng 2. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội huyện Hải Hậu

Chƣơng 3. Lịch sử và hiện trạng đê biển huyện Hải Hậu

Chƣơng 4. Phân tích ổn định của đê biển huyện Hải Hậu trong bối cảnh biến

đổi khí hậu

Chƣơng 5. Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu

ứng phó với biến đổi khí hậu

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Chƣơng 1. Tổng quan nghiên cứu ổn định của đê biển và phƣơng pháp nghiên cứu



3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN VÀ

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1. Nghiên cứu ổn định của đê biển trên Thế giới

Nghiên cứu ổn định của đê biển có ý nghĩa to lớn trong bảo vệ đới bờ, vấn đề

này đã đƣợc nhiều quốc gia quan tâm đặc biệt là các quốc gia phát triển nhƣ Hà

Lan, Đức, Mỹ, Nhật Bản… Các vấn đề liên quan đến ổn định của hệ thống đê biển

có thể kể đến bao gồm mất ổn định do sóng tràn, mất ổn định do xói lở bãi phía

trƣớc đê hay mất ổn định do sóng trong bão. Đặc biệt trong thời gian gần đây vấn đề

mực nƣớc biển dâng do biến đổi khí hậu đã đe dọa nghiêm trọng đến ổn định hệ

thống đê của các khu vực ven biển trên thế giới. Đến nay đã có rất nhiều các công

trình nghiên cứu liên quan đến các vấn đề nêu trên, tuy nhiên trong khuôn khổ luận

văn này tác giả chỉ tổng quan một số các nghiên cứu điển hình đƣợc áp dụng phổ

biến trên thế giới.

De Waal và Van der Meer (1992) đã nghiên cứu sóng tràn qua đê mái nhẵn

không thấm. Trong đó lƣu lƣợng sóng tràn trung bình đƣợc quan tâm thêm độ thiếu

hụt của độ cao lƣu không đỉnh đê. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu này vẫn còn

nhiều hạn chế nhƣ không xét đến ảnh hƣởng của độ nhám mái đê, ảnh hƣởng của cơ

đê và nhất là tính sóng tràn thông qua sóng leo [26]. Van der Meer and Janssen

(1995) đã nghiên cứu bổ sung và làm hạn chế các thiếu hụt trƣớc đó bằng cách tính

toán trực tiếp sóng tràn thông qua độ lƣu không tƣơng đối. Sóng tràn còn phụ thuộc

vào tính chất tƣơng tác sóng với công trình thể hiện qua các sóng vỡ và sóng không

vỡ. Trong nghiên cứu này đã xây dựng đƣợc công thức tính toán sóng tràn có thể áp

dụng cho đê có cơ ở phía biển và xem xét độ nhám của mái đê [8].

K.W.Pilarczyk (2001) đã nghiên cứu đƣa ra cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn

qua việc mô tả tác động của sóng tràn với mặt cắt đê biển (hình 1.1). Mái đê phía

biển chịu trực tiếp tải trọng của sóng tác dụng. Thân đê có thể bị phá hỏng ở phía

biển do tác động của sóng và áp lực thấm đẩy ngƣợc dƣới đáy viên gia cố. Đỉnh đê

có thể bị xói bề mặt, lớp sét bọc ngoài thân đê có thể bị xói, trƣợt cục bộ do thấm




4

hoặc trƣợt tổng thể cả mái. Nhƣ vậy khi sóng tràn, cả mái trong đồng và mái ngoài

biển đều có thể bị phá hủy [38].

Hình 1.1. Cơ chế phá hủy đê do sóng tràn (theo K. W. Pilarczyk, 2001)

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, hàng năm bão ngày càng gia tăng cả về số

lƣợng và độ mạnh. Nhƣ là hệ quả, tốc độ xói lở mạnh mẽ có thể diễn ra dọc các đới

ven bờ trong tƣơng lai. Kriebel và Dean (1993) đã nghiên cứu và đƣa ra công thức

dự báo tốc độ xói lở bờ biển gây bởi sóng trong bão [37].

Bên cạnh cơ chế phá hủy đê do sóng tràn, xói lở bờ biển là một nguyên nhân

ảnh hƣởng đến ổn định lâu dài của đê biển. Mực nƣớc biển dâng cao đã làm cƣờng

hóa xói lở bờ biển. Để dự báo sự gia tăng mức độ xói lở do dâng cao mực nƣớc

biển, Bruun (1962) đã đƣa ra quan hệ giữa mức độ gia tăng xói lở và lƣợng dâng

cao mực nƣớc [23].

Tại các đoạn bờ có đê, biển sẽ không tiếp tục lấn sâu vào đất liền và xói theo

phƣơng ngang chuyển sang xói theo phƣơng thẳng đứng, làm hạ thấp địa hình bãi

biển ở chân đê. Xói lở làm hạ thấp địa hình bãi, phá huỷ chân khay đê biển đã đƣợc

ghi nhận bằng các mô hình vật lý ở trong phòng thí nghiệm bởi Barnett và Wang

(1988). Hiện tƣợng này đƣợc xác định chủ yếu là do sự hình thành các dòng chảy

rối do sóng tƣơng tác với đê biển gây ra. Ngoài ra, sóng phản xạ từ đê cũng góp

phần cƣờng hoá hiện tƣợng này [20].




5

1.2. Các giải pháp bảo vệ đê biển trên thế giới

1.2.1. Các giải pháp bảo vệ mái đê phía biển

a) Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn

Hiện nay, giải pháp đá lát khan, mảng bê tông và cấu kiện bê tông lắp ghép

tự chèn vẫn là lựa chọn phổ biến nhất để bảo vệ mái đê phía biển trên thế giới (hình

1.2). Cấu kiện bê tông tự chèn là dùng các cấu kiện bê tông có kích thƣớc và trọng

lƣợng đủ lớn đặt liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho mái phía biển do tác

động của sóng và dòng chảy (hình 1.3). Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích

thƣớc cấu kiện ngƣời ta không ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và liên

kết giữa các cấu kiện theo hình thức tự chèn [5].

Hình 1.2. Mái đê phía biển đƣợc bảo vệ bởi đá lát khan tại Hà Lan [59]

Hình 1.3. Bê tông tự chèn bảo vệ mái đê phía biển ở Anh [61]




6

b) Gia cố mái đê bằng nhựa đường (Bituminous Revetment)

Vật liệu này thƣờng dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cƣờng nhƣ nhựa

đƣờng - đá xếp, nhựa đƣờng - bê tông khối, bê tông Asphalt đƣợc ứng dụng trong

xây dựng công trình thủy lợi, đê biển của nhiều nƣớc tiên tiến nhƣ Nauy, Hà Lan,

Mĩ và một số nƣớc khác (hình 1.4).

Hình 1.4. Bảo vệ mái đê phía biển bằng nhựa Asphalt kết hợp đá đổ ở Hà Lan [56]

d) Trồng cỏ bảo vệ

Trồng cỏ trên mái đê là một giải pháp rất thân thiện với môi trƣờng và tạo

cảnh quan đẹp. Tuy nhiên giải pháp này chỉ có thể áp dụng tại những đoạn đê không

chịu tác động trực tiếp của sóng biển, giải pháp này có thể làm giảm sự xói bề mặt

của đê do tác động của mƣa lớn.

Hình 1.5. Mái đê phía biển đƣợc trồng cỏ tại Hà Lan [54]




7

1.2.2. Các giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng

a) Trồng cỏ trên mái đê

Giải pháp trồng cỏ bảo vệ mái đê phía đồng đƣợc áp dụng tại nhiều quốc gia

trên thế giới. Lớp cỏ này có thể đƣợc trồng trực tiếp trên mặt đê hoặc đƣợc trồng

trong các ô chia bởi cấu kiện bê tông hay các ô làm từ vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp

(geo-cell) (hình 1.6). Rễ cỏ có khả năng chống xói bề mặt do sóng tràn rất hiệu quả.

Hình 1.6. Giải pháp trồng cỏ trong các ô lƣới địa kỹ thuật tổng hợp [60]

c) Kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn

Để làm giảm tác động của sóng tràn, bể bê tông chứa nƣớc có thể đƣợc xây

dựng trên mặt đê. Các bể này đƣợc thiết kế có độ sâu đủ lớn để có thể lƣu giữ lƣợng

nƣớc do sóng tràn gây ra (hình 1.7). Lƣợng nƣớc này sau đó đƣợc xả ra mái phía

đồng thông qua hệ ống thoát nƣớc hoặc để chảy tràn nhƣng trong trƣờng hợp này

năng lƣợng sóng tràn đã đƣợc giảm đáng kể khi đi qua các bể tiêu năng (hình 1.8) [4].

Hình 1.7. Bể bê tông trên mái đê bẫy sóng tràn




8

Hình 1.8. Bể tiêu năng trên đỉnh đê

1.2.3. Các giải pháp bảo vệ bãi phía trước đê

a) Công nghệ đê mềm geotube

Geotube (từ viết tắt của geotextile tube) là các túi vải địa kỹ thuật hình ống

đƣợc bơm đầy cát bên trong, chúng có khả năng hoạt động nhƣ các đê mềm. Trên

thế giới hiện nay công nghệ Geotube đã đƣợc ứng dụng hiệu quả cho việc phục hồi

bãi biển bị xói lở (hình 1.9).

Hình 1.9. Geotube đƣợc sử dụng bảo vệ bờ biển tại Ấn Độ [53]




9

Về cơ bản có ba kiểu công trình Geotube: 1- Geotube đặt nửa chìm, nửa lộ

thiên vuông góc với bờ nhƣ kiểu mỏ hàn, nhằm hạn chế dòng ven bờ, tăng cƣờng

bồi tụ phù sa mà dòng chảy ven bờ mang theo, duy trì tại chỗ lƣợng phù sa theo cơ

chế bồi tụ; 2- Geotube đặt ngầm và song song với bờ, có tác dụng làm giảm bớt

năng lƣợng sóng lừng mạnh, nguy hiểm, tạo vùng sóng lừng nhỏ hơn, cho phép bùn

cát lắng đọng trong vùng bị xói lở; 3- Geotube đặt sát chân và trực tiếp bảo vệ các

đụn cát ven biển.

b) Kè mỏ hàn

Kè mỏ hàn là một loại công trình đƣợc xây dựng nhằm bảo vệ bờ biển chúng

có chức năng giảm lƣu tốc dòng chảy, giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ, tạo vùng

nƣớc tĩnh để giữ bùn cát bồi cho vùng bờ, bãi bị xói và có thể giảm lực xung kích

của sóng tác dụng vào bờ.

Hình 1.10. Kè mỏ hàn đƣợc sử dụng ở Mỹ [58]

c) Đê phá sóng ngầm từ xa

Hình 1.11. Mô hình đê phá sóng ngầm bảo vệ bờ biển




10

Đây là giải pháp hiệu quả đƣợc sử dụng nhằm triệt tiêu năng lƣợng sóng. Các

nghiên cứu trƣớc đây chỉ ra rằng năng lƣợng sóng có thể giảm từ 15 - 50% khi sử

dụng các đê phá sóng ngầm này.

d) Rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn đóng vai trò rõ rệt trong việc giảm sóng. Các nghiên cứu đã

chỉ ra rằng chiều cao sóng giảm do rừng ngập mặn cao hơn từ 4 - 20 lần so với giảm

sóng thuần túy bằng ma sát đáy. Tuy nhiên rừng ngập mặn chỉ phát huy vai trò giảm

sóng khi cây đã trƣởng thành và chiều rộng rừng đủ rộng.

Hình 1.12. Rừng ngập mặn bảo vệ bãi [57]

e) Nuôi bãi nhân tạo

Tại một số nƣớc phát triển giải pháp nuôi bãi (beach nourishment) đối với

các khu vực bờ bị xói lở mạnh cũng đƣợc áp dụng. Phƣơng pháp này thân thiện với

môi trƣờng tuy nhiên cần chi phí lớn và phải duy trì thƣờng xuyên.

Hình 1.13. Giải pháp nuôi bãi chống xói lở [55]




11

1.3. Nghiên cứu ổn định của đê biển tại Việt Nam

Mai Văn Công và nnk (2009) đã chỉ ra các cơ chế phá hủy đê biển ở Việt

Nam gồm các loại sau: Chảy tràn (overflow) do cao trình đỉnh đê thấp hơn mực

nƣớc biển, sóng tràn gây xói lở mái phía sau đê, sóng tràn gây mất ổn định trƣợt

mái phía sau đê, xói lở gây hạ thấp mặt bãi phía biển đê dẫn đến phá hủy chân đê,

mất ổn định trƣợt mái phía sau đê, mất ổn định trƣợt mái trƣớc đê, mất ổn định cục

bộ và xói ngầm do dòng thấm từ mái phía trƣớc sang phía sau đê (piping) (hình

1.14). Trong các cơ chế phá hủy trên, sóng tràn gây phá hủy đê chiếm 45%; Xói lở

hạ thấp mặt bãi phía trƣớc đê và chân đê gây mất ổn định chiếm 28%; Phá hủy lớp

bảo vệ mặt đê gây mất ổn định đê chiếm 22%. Các cơ chế khác gây mất ổn định hệ

thống đê nhƣ: xói ngầm, phá hủy nhỏ của mái và thân đê chiếm phần trăm nhỏ còn

lại [25].

Hình 1.14. Các loại hình mất ổn định đê biển ở Việt Nam




12

Hình 1.15. Sóng tràn gây vỡ đê biển ở Nam Định [3]

Trong những năm qua, rất nhiều nghiên cứu đê biển đã đƣợc thực hiện nhƣ

nghiên cứu công nghệ vật liệu xây dựng đê biển. Nhiều thí nghiệm mô hình vật lý

kết hợp với phân tích lý thuyết cho các kịch bản khác nhau, có điều kiện biên sát

với thực tế của đê biển Việt Nam nhằm nghiên cứu sóng tràn đã đƣợc thực hiện.

Bên cạnh đó còn có các nghiên cứu mặt cắt đê biển và đề xuất mặt cắt ngang đê

biển hợp lý với từng loại đê và phù hợp với điều kiện từng vùng từ Quảng Ninh đến

Quảng Nam và từ Quảng Ngãi đến Bà Rịa Vũng Tàu. Hay các nghiên cứu về cơ sở

khoa học và đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ đảm bảo sự ổn định và độ

bền của đê biển hiện có trong trƣờng hợp sóng, triều cƣờng tràn qua đê [18].

Hoàng Việt Hùng (2012) đã nghiên cứu cơ sở khoa học cho giải pháp neo

xoắn tăng cƣờng ổn định mảng gia cố hiện tại bảo vệ mái đê phía biển mà không

cần bóc bỏ, thay thế bằng cấu kiện mới. Trong nghiên cứu này tác giả đã chỉ ra giải

pháp neo gia cố cho tấm lát mái là giải pháp mới, có tác dụng gia tăng ổn định và

hạn chế chuyển vị, xô lệch của mảng gia cố mái đê phía biển dƣới tác dụng của

sóng. Ngoài ra, tác giả cũng đề xuất sử dụng phụ gia CONSOLID để gia cƣờng đất

hàm lƣợng cát cao đắp vỏ bọc đê biển thay thế đất sét cũng là đề xuất khoa học

công nghệ mới, có tính hiệu quả cao khi nguồn đất sét đắp vỏ bọc đê biển ngày càng

hạn hẹp [4].




13

Nguyễn Văn Thìn (2014) đã nghiên cứu bản chất ảnh hƣởng của tƣờng đỉnh

đến các đặc trƣng sóng tràn và chứng minh đƣợc tính ƣu việt của thềm trƣớc thông

qua việc đi sâu phân tích quá trình tƣơng tác sóng - tƣờng. Xây dựng đƣợc công

thức thực nghiệm xác định hệ số ảnh hƣởng tổng hợp của tƣờng đỉnh thấp trên đê

đến lƣu lƣợng sóng tràn trung bình cho trƣờng hợp sóng đều; Xây dựng đƣợc đƣờng

cong quan hệ tƣờng minh giữa chiều cao sóng bắn với các tham số sóng và hình học

tƣờng; Xây dựng đƣợc một mặt cắt ngang đê biển tƣờng đỉnh có thềm trƣớc hợp lý,

hiệu quả, phù hợp với thực tiễn đê biển Bắc Bộ - Việt Nam [6].

Tại khu vực Hải Hậu có rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến vấn đề

xói lở bờ và mất ổn định của hệ thống đê biển đã đƣợc thực hiện. Sau đây là một số

nghiên cứu đã đƣợc tác giả tổng hợp lại.

a) Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Bắc Bộ từ Quảng Ninh

tới Thanh Hóa, Trần Đức Thạnh và nnk (2000)

Mục tiêu của dự án là đánh giá hiện trạng, diễn biến, nguyên nhân và dự báo,

cảnh báo xói lở bờ biển Bắc Bộ, trọng điểm là khu vực Cát Hải (Hải Phòng) và Hải

Hậu (Nam Định). Trên cơ sở dó đề xuất các giải pháp phòng chống xói lở bờ tại hai

khu vực trọng điểm này. Các kết quả chính đạt đƣợc của nghiên cứu có thể tóm tắt

lại nhƣ sau:

- Nguyên nhân gián tiếp gây xói lở bờ do quá trình tiến hóa tự nhiên của

châu thổ Sông Hồng gây thiếu hụt cán cân bồi tích. Trong đó sự suy tàn của cửa Hà

Lạn (sông Sò) đã làm thiếu hụt nghiêm trọng lƣợng bồi tích cung cấp cho khu vực

Hải Hậu.

- Bên cạnh đó các nguyên nhân trực tiếp đƣợc xác định là hoạt động nhân

sinh của con ngƣời nhƣ chặt phá rừng ngập mặn làm xói lở bãi triều, xây dựng các

hệ thống đê kè, đập trên thƣợng nguồn hệ thống sông Hồng đã làm giảm một lƣợng

lớn bồi tích cung cấp cho khu vực.




14

Nghiên cứu đã đề xuất một số giải pháp phòng chống xói lở bờ khu vực Hải

Hậu nhƣ quan trắc diễn biến xói lở để áp dụng hợp lý các giải pháp công trình, phi

công trình. Các tác giả đề xuất sử dụng kè mỏ hàn chữ T với mục đích nuôi bãi [16].

b) Biến động đường bờ khu vực châu thổ Sông Hồng, Pruszack và nnk (2002)

Nghiên cứu tập trung phân tích sự tiến hóa đƣờng bờ khu vực Nam Định sử

dụng mô hình UNIBEST. Trong đó tập trung chủ yếu vào khu vực Hải Hậu nơi mà

có sự biến động đƣờng bờ mạnh mẽ nhất và dễ bị ảnh hƣởng nhất. Kết quả nghiên

cứu chỉ ra rằng nguyên nhân gây ra xói lở bờ biển Hải Hậu đó là so sự biến đổi khí

hậu và sự phức tạp của địa hình đã ảnh hƣởng đến sự vận chuyển trầm tích các khu

vực xung quanh. Tuy nhiên, xói lở trong khu vực có thể đƣợc giảm bớt khi có các

công trình thủy lợi bảo vệ bờ dọc theo bãi biển [42].

c) Xói lở bờ biển khu vực tập trung đông dân cư - Lấy ví dụ tỉnh Nam

Định, đồng bằng châu thổ Sông Hồng, Việt Nam, Bas Wijdeven (2002)

Mục tiêu của nghiên cứu là xác định lịch sử biến động đƣờng bờ Nam Định

cũng nhƣ dự báo sự thay đổi của nó trong tƣơng lai. Nghiên cứu cũng đã mô phỏng

lại đặc điểm đƣờng bờ trong 100 năm qua và những tƣơng tác của nó với công trình

bảo vệ bờ. Từ đó dự báo các vấn đề mất ổn định đê biển do xói lở và đề xuất các

giải pháp phù hợp. Mô hình vận chuyển trầm tích dọc bờ WATRON và UNIBEST

đã đƣợc sử dụng kết hợp mô hình động biến đổi đƣờng bờ (đƣợc phát triển bởi

WL/Delft hydraulics). Một số kết quả đạt đƣợc nhƣ sau:

- Quá trình tiến hóa của cửa sông Hồng đã dẫn đến sự thay đổi có tính chu

kỳ về cán cân bùn cát cung cấp cho khu vực.

- Đập thủy điện Hòa Bình xây dựng trên sông Đà làm giảm 53% lƣợng

bùn cát cung cấp cho hệ thống sông Hồng đây là nguyên nhân chính làm suy giảm

lƣợng bùn cát cung cấp cho bờ biển [21].




15

d) Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi quá trình bồi tụ và xói lở đới ven

biển Thái Bình - Nam Định, Đỗ Minh Đức (2004)

Mục tiêu của luận án là làm sáng tỏ hiện trạng, cơ chế hình thành và dự báo

sự biến đổi quá trình bồi tụ - xói lở ở đới ven bờ Thái Bình - Nam Định dƣới ảnh

hƣởng của hoạt động nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh, trong đó chủ yếu là các tác

động của sông, biển và hoạt động kinh tế - công trình. Luận án đã đạt đƣợc các kết

quả nghiên cứu nhƣ sau:

- Bồi tụ - xói lở ở Thái Bình - Nam Định là kết quả tƣơng tác chủ yếu giữa

đới ven biển với sông - biển, trong đó quá trình bồi tụ do hoạt động của sông chiếm

ƣu thế, còn xói lở do chịu tác động chính của biển đƣợc phân bố đan xen.

- Hoạt động kinh tế - công trình ở đới ven bờ Thái Bình - Nam Định đƣợc

đặc trƣng bởi xây dựng đê lấn biển, trồng và khai thác rừng ngập mặn có ảnh hƣởng

cục bộ đến quá trình bồi tụ - xói lở.

- Đới ven bờ Thái Bình - Nam Định đƣợc phân ra thành 2 khu vực là ven

bờ và nƣớc sâu ven bờ, trong đó khu vực ven bờ gồm 5 vùng có đặc điểm bồi tụ -

xói lở khác nhau. Diễn tiến quá trình bồi tụ - xói lở tại khu vực ven bờ luôn biến đổi

theo không gian, thời gian, phụ thuộc vào các tác động ngoại sinh, nội sinh và là cơ

sở quan trọng xác định hoạt động kinh tế - công trình thích hợp [4].

e) Đánh giá ổn định đê biển ở Việt Nam, lấy ví dụ tại tỉnh Nam Định, Mai

Văn Công (2004)

Mục tiêu chính của nghiên cứu là:

- Phân tích các cơ chế có thể dẫn đến phá hủy đê biển trong điều kiện hiện tại.

- Đánh giá phƣơng pháp thiết kế đê biển ở Hải Hậu, Nam Định. So sánh

mức độ ổn định đê biển Hải Hậu khi thiết kế bằng tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu

chuẩn Hà Lan.

Một số kết quả đạt đƣợc có thể tóm tắt nhƣ sau:




16

- Xói lở bờ dẫn đến hạ thấp mặt bãi phía trƣớc đê hình thành các hố xói

dẫn đến mất ổn định chân khay từ đó dẫn đến một loạt các loại mất ổn định cho kết

cấu phía trên đê.

- Hạ thấp mặt bãi dẫn đến tăng chiều cao sóng làm tăng áp lực sóng tác

động trực tiếp vào mái đê phía biển gây ra mất ổn định của đê.

- Nƣớc dâng trong bão và sóng leo gây ra hiện tƣợng sóng tràn làm mất ổn

định mái đê phía biển, mái đê phía đồng và mặt đê.

- Bên cạnh đó luận văn cũng chỉ ra một số bất hợp lý trong tiêu chuẩn thiết

kế đê biển ở Việt Nam nhƣ việc lựa chọn các thông số tính toán chƣa rõ ràng hay

các thiết kế chỉ dựa trên điều kiện thực tế mà chƣa tính đến sự thay đổi các điều

kiện biên trong tƣơng lai khi mực nƣớc biển dâng [24].

1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Để thực hiện luận văn này ngoài việc tổng hợp và thu thập tài liệu từ các

nghiên cứu trƣớc đây, tác giả đã tiến hành tổ hợp phƣơng pháp nghiên cứu bao gồm

công tác thực địa và công tác trong phòng. Tác giả đã tham gia khảo sát thực địa tại

khu vực Hải Hậu 5 đợt tính đến năm 2014, mỗi đợt kéo dài 3 - 7 ngày.

1.4.1. Các phương pháp khảo sát thực địa

a) Phương pháp khoan và lấy mẫu

Công tác khoan khảo sát đƣợc tiến hành bằng thiết bị khoan thủ công, đƣờng

kính lỗ khoan 5cm, độ sâu khoan tối đa 5m; Và máy khoan XY - 1 có khả năng

khoan sâu tối đa 100m. Thiết bị khoan thủ công dùng để xác định địa tầng của các

lớp trên mặt tại các xã từ Hải Đông đến thị trấn Thịnh Long (hình 1.16a). Máy

khoan XY - 1 đƣợc dùng để khoan khảo sát địa tầng sâu hơn tại các vị trí lắp đặt các

hệ thống quan trắc (hình 1.16b). Tại xã Hải Hòa và Hải Đông đã tiến hành khoan

các lỗ khoan sâu đến 20m.

Trong quá trình khoan khảo sát, mẫu đất đƣợc lấy ở hai dạng phá hủy và

nguyên trạng tại các lớp đất khác nhau để xác định tính chất cơ lý trong phòng thí




17

nghiệm. Bên cạnh đó, các mẫu bề mặt nhƣ cát trên bãi biển hay đất đắp thân đê

đƣợc lấy thủ công trong các ống PVC đƣờng kính 75mm (hình 1.17).

Hình 1.16. Khoan khảo sát

(a) Khoan thủ công, (b) khoan máy

Mẫu đƣợc bao gói và bảo quản theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN

2683:2012). Tổng cộng có 15 lỗ khoan bao gồm cả khoan thủ công và khoan máy

đã đƣợc thực hiện, 160 mẫu đất nguyên trạng và phá hủy đƣợc lấy và thí nghiệm.

Hình 1.17. Lấy mẫu thủ công hiện trƣờng

b) Phương pháp khảo sát địa hình

Các thông số trắc diện bãi, bờ biển đƣợc đo lặp qua các năm từ 2011 đến

2014 bằng máy toàn đạc điện tử (hình 1.18). Ngoài ra, các thông số hình học của đê

nhƣ chiều dài và góc dốc mái đê, chiều cao đê và chiều rộng mặt đê tại các xã đƣợc

đo trực tiếp bằng thƣớc dây và địa bàn.




18

Hình 1.18. Khảo sát địa hình bãi

c) Phương pháp quan trắc áp lực nước lỗ rỗng hiện trường

Để đánh giá ổn định đê biển Hải Hậu, một hệ thống quan trắc áp lực nƣớc lỗ

rỗng đã đƣợc lắp đặt trong thân đê tại Km21 + 67, thuộc xã Hải Hòa. Vị trí hệ thống

quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng xem trên hình 2.1.

Các piezometer đo áp lực nƣớc lỗ rỗng loại dây rung đƣợc lắp đặt trong thân

đê biển nhằm quan trắc áp lực thấm của nƣớc biển qua nền và thân đê trong quá

trình thủy triều lên xuống và trong các điều kiện sóng bão. Giá trị đo áp lực nƣớc lỗ

rỗng có thể sử dụng đánh giá khả năng thấm qua thân đê hay ổn định trƣợt của mái

đê. Piezometer là loại dây rung do hãng Durham Geo Slope Indicator (DGSI) chế

tạo tại Mỹ.

Hình 1.19. Đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng (piezometer)




19

èng chèng thµnh lç

khoan lµm b»ng kim lo¹i

Thµnh lç khoan

§êng kÝnh lk 93 mm

Çt h¹t mÞn

Tói v¶i ®Þa kü thuËt

Nót bÞt b»ng viªn sÐt bentonite

V÷a xi m¨ng, bentonite

V¶i ®Þa kü thuËt

Líp ®¸ d¨m trong tÇng läc ngîc

§êng ®i tuyÕn d©y çp vÒ tr¹m tæ hîp

Líp bª t«ng tr¸m hè khoan

Líp v÷a xi m¨ng, çt

TÊm bª t«ng l¸t m¸i ®ª

§Çu ®o Piezometer

Hình 1.20. Thiết kế của một lỗ khoan lắp đặt piezometer




20

Hệ quan trắc gồm có 7 đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng đã đƣợc lắp đặt theo sơ đồ

dƣới đây:

Hình 1.21. Sơ đồ bố trí các đầu đo áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê xã Hải Hòa

Cáp tín hiệu sẽ đƣợc dẫn về hộp kỹ thuật đấu nối cáp ghi đo số liệu đƣợc đặt

ngay phía sau cách chân đê 2m. Hộp kỹ thuật có kích thƣớc 70 x 70cm dày từ 30 -

50cm là một hộp kim loại bảo vệ data logger (bộ ghi số liệu tự động) ở bên trong.

Hộp bảo vệ này đƣợc đặt trên hai cột kim loại đƣờng kính 10cm, chiều cao 1,7m

tránh trƣờng hợp bị ngập nƣớc (hình 1.22).

Hình 1.22. Lắp đặt và vận hành hệ thống quan trắc

Áp lực nƣớc tác dụng lên màng cảm biến dây rung đƣợc tính toán theo công

thức sau [45]:

P = A x F2 + B x F + C (1.1)

Trong đó:

- P: áp lực nƣớc tác động lên màng cảm biến (kPa)

- A, B, C: hệ số hiệu chuẩn thiết bị

- F: tần số dây rung (Hz).




21

Thời gian ghi đo số liệu có thể cài đặt theo mong muốn của ngƣời dùng. Đối

với hệ quan trắc tại đê biển Hải Hậu đƣợc cài đặt 10 phút lƣu một số liệu. Dữ liệu

thu đƣợc sẽ đƣợc truyền về một server thông qua hệ thống tin nhắn 3G. Số liệu

quan trắc hiển thị ở dạng bảng và đồ thị có thể quan sát theo thời gian thực và tải

xuống với định dạng file excel từ máy tính có kết nối với internet (hình 1.23).

Hình 1.23. Giao diện phần mềm quan trắc số liệu áp lực nƣớc lỗ rỗng

1.4.2. Các phương pháp thí nghiệm trong phòng

Các thí nghiệm đƣợc thực hiện tại Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Địa chất,

trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên. Mẫu sau khi lấy ngoài hiện trƣờng đƣợc thí

nghiệm trong phòng xác định các tính chất cơ lý theo các tiêu chuẩn sau đây [9-15]:

Bảng 1.1. Các chỉ tiêu thí nghiệm và tiêu chuẩn thực hiện

Chỉ tiêu Tiêu chuẩn

Việt Nam

Tiêu chuẩn ASTM

tƣơng ứng

Thành phần hạt TCVN 4198 - 2012 D6913 - 04(2009)

Độ ẩm tự nhiên TCVN 4196 - 2012 D2216 - 10

Dung trọng tự nhiên TCVN 4202 - 2012 D6913 - 04(2009)

Dung trọng khô Thông số tính toán

Khối lƣợng riêng TCVN 4195 - 2012 D5550 - 06

Giới hạn chảy TCVN 4197 - 2012 D4318 - 10

Giới hạn dẻo TCVN 4197 - 2012 D4318 - 10

Chỉ số dẻo Thông số tính toán

Hệ số thấm TCVN 8723 - 2012

Góc ma sát trong hữu

hiệu

TCVN 4199 - 2012 D3080

Lực dính hữu hiệu TCVN 4199 - 2012 D3080

Đầm chặt tiêu chuẩn TCVN 4201 - 2012 D698 - 07e1

http://www.astm.org/Standards/D6913.htm










22

1.4.3. Các phương pháp phân tích tính toán

a) Phương pháp phân tích ổn định trượt của mái đê biển

Luận văn tập trung phân tích ổn định trƣợt cho mái đê phía biển và mái đê

phía đồng thời điểm hiện tại và dự báo độ mất ổn định trƣợt chúng trong tƣơng lai

theo các kịch bản nƣớc biển dâng đến năm 2100. Các phân tích ổn định trƣợt của đê

biển đƣợc thực hiện trên phần mềm thƣơng mại Geostudio 2007.

Đối với bài toán tính ổn định trƣợt mái đê biển rất cần thiết phải phân tích sự

phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê do đê là công trình thƣờng xuyên chịu tác

động của mực thủy triều lên xuống trong ngày. Các thay đổi của điều kiện biên nhƣ

dao động mực nƣớc biển, thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng, tốc độ và gradient thấm sẽ

đƣợc mô hình hóa trong môđun SEEP/W thuộc bộ phần mềm Geostudio 2007.

Công thức cho dòng thấm hai chiều sử dụng trong phần mềm SEEP/W là [30]:

tQ

y

Hk

yx

Hk

x

w

y

w

x

(1.2)

Trong đó:

- kx: độ thấm thủy lực theo phƣơng ngang

- ky: độ thấm thủy lực theo phƣơng thẳng đứng

- Q: Lƣu lƣợng biên tác dụng

- : độ ẩm thể tích

- Hw: Chiều cao cột nƣớc thấm

- t: thời gian thấm

Ổn định trƣợt của đê sau đó đƣợc phân tích bằng môđun Slope/W trong bộ

phần mềm Geostudio 2007. Ổn định trƣợt của mái đê đƣợc đánh giá thông qua hệ

số ổn định (Factor of safety - FOS). Hiện nay phƣơng pháp phân tích phổ biến nhất

là phƣơng pháp phân mảnh với giả định mặt trƣợt là cung tròn. Đối với đê biển Hải

Hậu, vật liệu đắp đê và đất nền là các loại vật liệu đồng nhất nên khi xảy ra trƣợt sẽ

theo dạng cung tròn.




23

Hệ số ổn định trƣợt theo phƣơng pháp phân mảnh đƣợc tính theo công thức

sau [31]:

n

i

iii

n

i

n

i

iiiiii

qG

lCtgUqG

Fs

1

1 1

]sin)[(

]cos)[(

(1.3)

Trong đó

- n: số mảnh khối trƣợt

- qi: hoạt tải thẳng đứng

- Gi: trọng lƣợng bản thân

- αi: góc nghiêng của pháp tuyến mảnh thứ i so với phƣơng thẳng đứng

- Ui: áp lực nƣớc lỗ rỗng tại đáy mảnh thứ i

- tg: góc ma sát trong

- Ci: lực dính mảnh thứ i

- li: chiều rộng đáy mảnh thứ i

Trong luận văn, tác giả sử dụng phƣơng pháp tính ổn định của Mongenstern -

Price, phƣơng pháp này có xét đến lực tƣơng tác giữa các mảnh và thỏa mãn cả hai

điều kiện cân bằng về mômen và cân bằng lực.

Về mặt lí thuyết, Fs > 1 là mái dốc ổn định, Fs = 1 là ở giới hạn an toàn và Fs

< 1 thì mái mất ổn định. Nhƣng trong thực tế, nhà nghiên cứu phải thiết kế sao cho

mái dốc có hệ số an toàn Fs lớn hơn 1,5 là đạt yêu cầu. Những công trình quy mô

vừa phải, ngƣời ta có thể lấy Fs = 1,2. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của các chuyên

gia nghiên cứu ổn định đê biển, hệ số ổn định trƣợt đƣợc phân thành 3 nhóm:

- Fs < 1,2: ứng với trạng thái mất ổn định hoàn toàn

- 1,2 < Fs < 1,5: ứng với trạng thái cân bằng giới hạn

- Fs > 1,5: ứng với trạng thái ổn định bền




24

b) Phương pháp đánh giá tác động của mực nước biển dâng đến xói lở bờ

Để đánh giá mức độ gia tăng xói lở bờ tại Hải Hậu do dâng cao mực nƣớc

biển, công thức Bruun (1962) đã đƣợc sử dụng [23].

Bh

LSR

*

*001.0 (1.4)

Trong đó:

- R: mức độ gia tăng xói lở (m/năm)

- S: mực nƣớc biển dâng (mm/năm)

- L*: chiều rộng của trắc diện bị biến đổi (m)

- h*: độ sâu cực đại so với mực biển trung bình (m)

- B: chiều cao bờ trên mực biển trung bình (m)

c) Phương pháp đánh giá tốc độ hạ thấp mặt bãi

Ở các đoạn bờ có đê, biển sẽ không tiếp tục lấn sâu vào đất liền và xói lở

theo phƣơng ngang chuyển sang xói mòn theo phƣơng thẳng đứng làm hạ thấp địa

hình bãi biển. Hiện tƣợng xói hạ thấp địa hình bãi, phá huỷ chân khay đê biển đã

đƣợc ghi nhận bằng các mô hình vật lý ở trong phòng thí nghiệm bởi Barnett và

Wang (1988). Hiện tƣợng này đƣợc xác định chủ yếu là do sự hình thành các dòng

chảy rối do sóng tƣơng tác với đê biển gây ra. Ngoài ra, sóng phản xạ từ đê cũng

góp phần cƣờng hoá hiện tƣợng này. Giả sử lƣợng bùn cát vận chuyển đi ở khu vực

bờ có đê biển tƣơng tự nhƣ khi không có đê biển. Từ đó, mối quan hệ giữa tốc độ

xói lở ngang và tốc độ hạ thấp địa hình bãi biển trƣớc đê đƣợc tính gần đúng theo

công thức [20].

h = 100Y x b / l (1.5)

Trong đó:

- h: tốc độ hạ thấp địa hình bãi biển (cm/năm)

- Y: tốc độ xói lở ngang khi chƣa có đê biển (m/năm)

- l: chiều rộng bãi tính từ đƣờng bờ đến độ sâu bằng mực nƣớc biển

trung bình (m)

- b: chiều cao của vách bờ xói lở (m).




25

d) Phương pháp phân tích xói lở bờ do bão

Bờ biển Hải Hậu đã từng bị xói lở mạnh (xấp xỉ 100m) trong trận bão năm

1999 tại bờ biển Nghĩa Phúc [27]. Dựa trên công thức của Kriebel và Dean (1993),

khoảng lùi sâu của đƣờng bờ có thể tính đƣợc nhƣ sau [38]:

st/Te1RR(t)

(1.6)

Trong đó:

S/2hB

/mhWSR

b

obb

- S: chiều cao sóng (m)

- hb: chiều sâu của sóng vỡ (m)

- mo: góc dốc mặt bãi

- B: chiều cao vác bờ (m)

- Wb: chiều rộng đới sóng vỡ (m).

3/2

b

bA

hW

và

1

b

bob

31/2

3/2

b

sh

Wm

B

h1

Ag

H320T

- A: hệ số thực nghiệm

- hb: chiều cao sóng vỡ (m).

e) Phương pháp phân tích xói mòn mái đê phía đồng do sóng tràn

Hiện nay đê biển Hải Hậu chỉ kè bê tông ở mái phía biển, mái phía đồng

chƣa đƣợc bảo vệ. Trong mƣa lớn, hoặc khi sóng leo vƣợt lên trên bề mặt đê, vật

liệu là cát mịn ở mặt và sƣờn đê dễ dàng bị xói mòn. Với thiết kế hiện nay đê biển

Hải Hậu chỉ có thể chịu đƣợc bão cấp 10 (thang Beaufort) trong điều kiện mực triều

trung bình. Nhƣ vậy vấn đề mất ổn định đê biển Hải Hậu có thể đến từ sóng tràn

qua mặt đê. Hiện tƣợng này càng bị cƣờng hóa do mực nƣớc dâng trong bão (storm

surge). Tại Hải Hậu, mực nƣớc dâng trong bão có thể đạt 0,8 – 2,6m (bảng 1.2). Khi

chiều cao sóng leo lớn hơn chiều cao tính từ mực nƣớc biển trung bình đến đỉnh của

đê (crest freeboard) thì nƣớc sẽ tràn qua thân đê. Khi đó, sự mất ổn định của mái

phía trong đê gây bởi xói mặt và cần đƣợc xem xét.




26

Bảng 1.2. Chiều cao sóng trong một số trận bão đổ bộ vào khu vực

Tên bão Thời gian

xảy ra

Vị trí đƣờng bờ

bão đổ bộ

Chiều cao nƣớc

dâng trong bão (m)

PHILLIS 02/7/1966 Nam Định,

Ninh Bình 1,10

ROSE 08/9/1968 Nam Định 2,56

RUTH 10/12/1973 Thanh Hóa 2,50

JOE 18/7/1980 Hải Phòng 1,94

WARREN 16/8/1981 Thái Bình,

Nam Định 1,15

PAT 18/10/1988 Hải Phòng 0,78

DOT 16/5/1989 Hải Phòng 1,92

DAMREY 19/9/2005 Nam Định,

Hải Phòng 2,50

Để tính lƣợng sóng tràn qua thân đê trong điều kiện bão lớn và mực trều cao

nhất, công thức của Van der Meer (1998) đã đƣợc sử dụng trong luận văn [50].

)γγγγξ

1

H

R74,exp(ξγ

tanα

0,06

gH

q

vβfbops

copb

3

s

(1.7)

Trong đó:

op

opS

tanαξ

và 2

s

opgT

πH2S

- q: lƣợng nƣớc tràn trong một giây tính trên một mét dài của đê (m3/s/m)

- g: gia tốc trọng trƣờng (9,81 ms-2

)

- Hs: chiều cao sóng (m)

- α: góc dốc mái trƣớc đê

- b: hệ số chiết giảm cơ đê

- Rc: độ cao lƣu không (m)

- f: hệ số chiết giảm đối với độ nhám của mái dốc

- β: hệ số chiết giảm đối với sóng xiên góc với bờ

- v: hệ số chiết giảm của tƣờng đỉnh

- Sop: độ dốc của sóng

- T: chu kỳ sóng (s).




27

Sau khi đã xác định đƣợc lƣu lƣợng sóng tràn qua đê tại các mặt cắt cụ thể,

vận tốc dòng chảy nƣớc tràn trên mái phía sau đê đƣợc tính dựa trên công thức của

Chezy nhƣ sau:

RiCv (1.8)

Trong đó:

611

Rn

C và hb

bhR

2

- υ: vận tốc dòng chảy (m/s)

- C: hệ số Chezy

- R: bán kính ƣớt

- i: góc dốc mái phái sau đê

- n: hệ số nhám mái đê phía đồng, lấy bằng 0,016 [35]

- b: chiều rộng dòng chảy trên mái đê phía đồng (m)

- h: chiều cao dòng chảy trên mái đê phía đồng (m).

Briaud (2008) đã đƣa ra các kết quả nghiên cứu về mối tƣơng quan giữa tốc

độ xói lở của các loại đất khác nhau với vận tốc dòng chảy (hình 1.24). Áp dụng kết

quả nghiên cứu của Briaud (2008) tác giả đã tính tốc độ xói mái phía đồng của đê

trong trƣờng hợp sóng tràn tạo ra dòng chảy trên mặt mái đê tại các mặt cắt điển

hình ở Hải Đông, Hải Chính, Hải Lý, Hải Triều, Hải Hòa và Thịnh Long.

Hình 1.24. Thiết bị và kết quả nghiên cứu tƣơng quan giữa vận tốc dòng chảy với xói lở [22]




28

CHƢƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ

HỘI HUYỆN HẢI HẬU

2.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

Nam Định là một tỉnh phía Nam đồng bằng Bắc Bộ, Việt Nam. Nam Định

tiếp giáp với các tỉnh Thái Bình ở phía Bắc, Ninh Bình ở phía Nam và Hà Nam ở

phía Tây Bắc, phía Đông của tỉnh giáp vịnh Bắc Bộ (hình 2.1). Diện tích của tỉnh

Nam Định là 1.669 km2. Vùng cửa sông ven biển tỉnh Nam Định thuộc địa phận 3

huyện Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hƣng, nằm giữa hai cửa sông lớn là Cửa Ba

Lạt (sông Hồng) và Cửa Đáy (sông Đáy) với đƣờng bờ biển dài khoảng 74 km, tổng

diện tích vùng biển và ven biển vào khoảng 208 km2.

Hải Hậu là huyện ven biển tỉnh Nam Định, hình thành cách đây hơn 5 thế

kỷ. Phía Đông Bắc giáp huyện Giao Thủy, từ Tây Bắc xuống Tây Nam huyện là

sông Ninh Cơ, tiếp giáp với huyện Trực Ninh và Nghĩa Hƣng, phía Bắc giáp

huyện Xuân Trƣờng, điểm cực Bắc là Trại Đập xã Hải Nam, phía Đông và Đông

Nam là biển Đông. Diện tích của Hải Hậu là 226 km2.

Hình 2.1. Vị trí địa lý của huyện Hải Hậu




29

2.2. Khí hậu

Mang tính chất chung của khí hậu đồng bằng Bắc Bộ, Nam Định có khí hậu

nhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ rệt, mùa đông khí hậu khô do chịu tác động của gió

mùa Đông Bắc.

Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm của vùng khoảng 23oC, trong đó có

8 tháng có nhiệt độ trung bình lớn hơn 20oC. Mùa đông có nhiệt độ trung bình

18.9oC trong khi đó mùa hạ có nhiệt độ trung bình 27

oC.

Chế độ mưa: Lƣợng mƣa trung bình trong năm từ 1.700 – 1.800 mm, phân

bố đồng đều trong toàn vùng. Mùa mƣa của vùng bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10,

chiếm 80% lƣợng mƣa cả năm tập trung vào các tháng 7, 8 và 9. Mùa khô từ tháng

11 đến tháng 4 năm sau, lƣợng mƣa chiếm 20% lƣợng mƣa cả năm.

Gió: Hƣớng gió thịnh hành thay đổi theo mùa, tốc độ gió trung bình cả năm

là 2 - 2,3 m/s. Mùa đông, hƣớng gió thịnh hành là gió đông bắc với tần suất 60 -

70%, tốc độ gió trung bình 2,4 - 2,6 m/s, những tháng cuối mùa đông, gió có xu

hƣớng chuyển dần về phía đông. Mùa hè, hƣớng gió thịnh hành là gió đông nam,

với tần suất 50 - 70%, tốc độ gió trung bình là 1,9 - 2,2 m/s, tốc độ gió cực đại (khi

có bão) là 40 m/s.

Bão: Do nằm trong vùng Vịnh Bắc Bộ, mùa bão tại Nam Định từ tháng 7

đến tháng 9, cực đại vào tháng 8 nên hàng năm thƣờng chịu ảnh hƣởng của bão

hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 4 - 6 cơn/năm.

2.3. Thủy - Hải văn

Vùng ven biển tỉnh tỉnh Nam Định có 3 cửa sông lớn, đó là cửa sông Ba Lạt

(sông Hồng), cửa sông Ninh Cơ và cửa sông Đáy. Ngoài ra còn một số cửa sông

nhỏ thuộc vùng ven biển huyện Hải Hậu nhƣ sông Sò, sông Hải Hậu và sông Cát

(xã Hải Hà, huyện Hải Hậu). Tuy vậy, mật độ sông trong vùng không cao (0,33

km/km2) nên khi lũ xảy ra vẫn có hiện tƣợng ngập úng tạm thời tại một số vùng, đặc

biệt là đối với vùng ven biển nhu cầu rửa mặn rất lớn, do đó hệ thống sông này cần

phải đƣợc tăng cƣờng bằng các kênh mƣơng tƣới tiêu.




30

Hệ thống sông Hồng có vai trò đặc biệt trong việc thành tạo châu thổ Sông

Hồng nói chung và vùng ven biển tỉnh Nam Định nói riêng. Tổng lƣợng nƣớc sông

Hồng đổ ra chiếm 39 - 40% tổng lƣu lƣợng của hệ thống sông Hồng. Lƣợng nƣớc

và phù sa sông Hồng vận chuyển chủ yếu qua cửa Ba Lạt và đây là nguồn vật liệu

chính để bồi đắp cửa Ba Lạt tiến ra biển với tốc độ nhanh. Sông Đáy chảy qua Nam

Định có chiều dài 82km đƣợc coi là ranh giới phía Tây của tỉnh, lƣu lƣợng dòng

chảy đo đƣợc là 58,6 m3/s. Sông Ninh Cơ chảy qua các huyện phía nam tỉnh Nam

Định và đổ ra biển tại cửa Lạch Giang. Sông Ninh Cơ có chiều dài 52km, chiều

rộng 400 - 500m.

Chế độ sóng của khu vực thay đổi theo mùa. Vào mùa lạnh, hƣớng sóng

chính ở ngoài khơi là Đông Bắc (61%), Đông (15%), còn ở ven bờ là các hƣớng

Đông (34%), Đông Bắc (13%) và Đông Nam (18%). Vào mùa nóng, các hƣớng

sóng thịnh hành ngoài khơi là Nam, Tây Nam và Đông với tần suất dao động từ 40 -

75%, trong đó sóng hƣớng Nam chiếm tới 37%. Chiều cao sóng từ 0,7 – 1,3m, có

thể đạt 3,2m trong bão [7].

Thủy triều tại vùng biển Nam Định thuộc chế độ triều hỗn hợp, biên độ triều

2,5 - 3m, mực triều cao nhất có thể đạt đến 3,5m theo số liệu thống kê của Viện

Khoa học thủy lợi (2002) [24]. Số ngày nhật triều là 23 - 25 ngày, bán nhật triều là

5 - 7 ngày.

Dòng chảy ven bờ của vùng chủ yếu là hƣớng Bắc - Nam. Tuy nhiên, do sự

thay đổi địa hình đƣờng bờ nên hƣớng dòng chảy ven bờ chủ yếu là Tây Nam tại

khu vực Hải Hậu.

2.4. Địa hình - Địa mạo

Địa hình ven bờ Hải Hậu đƣợc chia thành 3 nhóm dựa trên quá trình tƣơng

tác sông - biển. Nhóm chịu tác động mạnh mẽ của quá trình bờ (đới bãi), nhóm chịu

ảnh hƣởng mạnh của bồi tích sông (đới tiền châu thổ) và nhóm ít chịu ảnh hƣởng

của bồi tích sông hiện đại (đới biển nông ven bờ).

Đới bãi chủ yếu có hai dạng địa hình doi cát và bãi cát. Doi cát đƣợc hình




31

thành bởi dòng sóng dọc bờ, phân bố ở phần cao sát chân đê quốc gia xuất hiện ở

Hải Đông, Hải Lý cuối Hải Hòa và Hải Thịnh. Bãi cát là dạng địa hình phân bố phổ

biến, rộng trung bình 150 - 300m, kéo dài khoảng 24km từ Hải Đông đến Hải

Thịnh. Bề mặt bãi nghiêng thoải 0,008 – 0,01, cấu tạo bởi cát hạt nhỏ lẫn ít vỏ sinh

vật biển. Trên đới bãi có các đê cát đang đƣợc sóng vun tụ, cao 0,5 – 1,5m. Đê cát

chạy gần song song với bờ khi thủy triều rút thấp có thể lộ ra.

Đới tiền châu thổ biến đổi từ 0m hải đồ đến độ sâu 10 - 15m và gồm ba dạng

địa hình. Đồng bằng nghiêng gợn sóng phát triển hệ thống đê cát ngầm tích tụ dƣới

tác động mạnh của triều sóng. Đồng bằng bào mòn - tích tụ do tác động của sóng

triều, phân bố thành dải hẹp kích thƣớc 700 - 1,500m phía ngoài đới bãi tới độ sâu 6

- 8m, bề mặt nghiêng thoải về phía đông khoảng 0,0018 – 0,008. Đồng bằng tích tụ

nghiêng gợn sóng, ít phát triển hệ thống đê cát ngầm, phân bố thành dải kích thƣớc

5 - 6km ở độ sâu 10 - 25m. Bề mặt dốc thoải về phía Đông khoảng 0,001 – 0,0017,

cấu tạo bởi bùn sét bột màu nâu hồng.

Đới biển nông ven bờ có một dạng địa hình là đồng bằng Prodelta tích tụ -

bào mòn ít chịu ảnh hƣởng của bồi tích sông hiện đại. Chúng phân bố phía ngoài độ

sâu 20 - 25m. Bề mặt đồng bằng, hơi gợn sóng vì có các nếp nhăn do dòng hải lƣu ven

bờ tạo nên. Hầu hết bề mặt đồng bằng đƣợc phủ sét hoặc sét bột khá đồng nhất [16].

2.5. Đặc điểm địa chất khu vực ven biển tỉnh Nam Định

Luận văn tập trung nghiên cứu ổn định của đê biển nên các vấn đề về địa

chất liên quan chủ yếu đến các trầm tích Đệ tứ. Chính vì vậy, tác giả chỉ thu thập

các tài liệu về địa chất Đệ Tứ trong khu vực để phục vụ cho nghiên cứu.

Trầm tích Đệ Tứ phân bố hầu hết diện tích vùng ven biển Nam Định bao

gồm các hệ tầng sau:

2.5.1. Thống Pleistocen

a) Phụ thống Pleistocen hạ

Hệ tầng Lệ Chi, nguồn gốc sông - biển (am Q11 lc)




32

Ở vùng nghiên cứu, các thành tạo của hệ tầng Lệ Chi không lộ ra trên mặt,

chúng đƣợc mô tả qua các tài liệu lỗ khoan ở độ sâu từ 71 - 142m trở xuống, bề dày

vào khoảng 8 – 34,5m. Trầm tích của hệ tầng này thƣờng phân bố trong những đới

sụt kiến tạo, kéo dài theo phƣơng Tây Bắc - Đông Nam.

Thành phần trầm tích của hệ tầng Lệ Chi vùng này có thể đƣợc chia làm 2

tập nhƣ sau:

- Tập 1: Sét, bột lẫn ít cát hạt mịn màu xám, xám xanh có di tích thực vật

xen lẫn than bùn mỏng, đáy có ít sạn hạt nhỏ. Bề dày 12,6m.

- Tập 2: bột, bột sét, cát mịn màu xám, vàng nhạt, ít sạn nhỏ. Bề dày 4,7m.

Bề dày của hệ tầng tại khu vực này vào khoảng 17,3m.

b) Phụ thống Pleistocen trung - thượng

Hệ tầng Hà Nội, nguồn gốc sông (aQ12-3

hn)

Mặt cắt của hệ tầng gồm 3 tập:

- Tập 1: cát, sạn, sỏi màu sáng, có lẫn cuội nhỏ thành phần thạch anh, độ

mài tròn tốt - trung bình. Bề dày 25,2 – 37,2m.

- Tập 2: cát hạt nhỏ - trung, màu xám đến xám sáng có lẫn sạn sỏi thạch

anh, silic đƣợc mài tròn tốt, xen kẹp bột sét, lẫn ít di tích thực vật. Bề dày

12 - 20m.

- Tập 3: bột sét màu tím sẫm, xám xanh nhạt.

Trong mặt cắt này, trầm tích của hệ tầng Hà Nội có kích thƣớc giảm dần từ

dƣới lên, và đây cũng là mặt cắt điển hình của một phức hệ tƣớng trầm tích sông

vùng đồng bằng, trong đó tập 1 và 2 là các trầm tích hạt thô thuộc tƣớng lòng sông

và ven lòng, tập 3 là các trầm tích hạt mịn thuộc tƣớng ven lòng phát triển lên tƣớng

bãi bồi đồng bằng châu thổ hoặc tiền châu thổ.

Hệ tầng Hà Nội phủ không chỉnh hợp lên hệ tầng Lệ Chi và nằm dƣới hệ

tầng Vĩnh Phúc.

c) Phụ thống Pleistocen thượng

Hệ tầng Vĩnh Phúc, nguồn gốc sông - biển (amQ13 vp)




33

Mặt cắt hệ tầng đƣợc mô tả nhƣ sau:

- Tập 1: cuội, sỏi, cát, bột màu xám thành phần thạch anh, silic, bề dày 5,5m.

- Tập 2: cát hạt nhỏ, đều hạt, màu xám lẫn bột, sét sạn sỏi nhỏ, dày 2 - 8m.

- Tập 3: sét bột màu nâu, nâu thẫm, nâu tím, phần trên sét bị phong hóa

nên có màu vàng nhạt, loang lổ, sét dẻo mịn không phân lớp. Thành phần

khoáng vật sét chủ yếu là Kaolinit và Hydromica. Bề dày 3 - 5m.

Hệ tầng chứa các hóa thạch Trùng lỗ và Tảo cho tuổi Pleistocen thƣợng.

2.5.2. Thống Holocen

a) Phụ thống Holocen hạ - trung

Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2

hh)

Hệ tầng Hải Hƣng bao gồm các trầm tích đa nguồn gốc: sông, hồ - đầm lầy,

đầm lầy ven biển, châu thổ và nguồn gốc biển và đƣợc chia làm 2 phụ hệ tầng: phụ

hệ tầng dƣới Q21-2

hh1 và phụ hệ tầng trên Q21-2

hh2. Hệ tầng Hải Hƣng có các kiểu

nguồn gốc sau:

- Trầm tích sông - biển (amQ21-2

hh1): Trầm tích này không lộ ra trên bề

mặt mà chỉ gặp trong các lỗ khoan sâu. Thành phần bao gồm: sét bột xám nâu nhạt,

đôi chỗ xám lục có những vi lớp cát hạt mịn, đôi chỗ có cấu tạo phân lớp xiên chéo.

Bề dày trầm tích 9,1m.

- Trầm tích biển - đầm lầy (amQ21-2

hh1): Trầm tích này cũng không lộ trên

bề mặt, chỉ gặp trong các lỗ khoan, khai đào. Thành phần gồm sét bột, bột sét lẫn

cát hạt mịn màu tím, xám, xám xanh. Bề dày là 24m.

- Trầm tích biển (mQ21-2

hh1): Trầm tích biển phụ hệ tầng dƣới chỉ gặp

trong các lỗ khoan ở vùng ven biển Hải Hậu và Xuân Thủy. Chúng phân bố ở độ

sâu từ 8,5 - 56m, bề dày thay đổi từ 3 - 21,5m. Thành phần chủ yếu là bột cát lẫn

sét, sét lẫn cát màu xám.

- Trầm tích biển (mQ21-2

hh2): Trầm tích nguồn gốc biển phụ hệ tầng trên

của hệ tầng Hải Hƣng có thành phần chủ yếu là bột, sét màu vàng nhạt; phần trên bị

phong hóa yếu chứa phong phú các hóa thạch Trũng lỗ và Thân mềm.




34

b) Phụ thống Holocen thượng

Hệ tầng Thái Bình (Q23 tb)

Trầm tích của hệ tầng hình thành trong giai đoạn cuối của thời kỳ biển lùi (từ

3.000 năm BP tới nay), gồm nhiều kiểu nguồn gốc: sông, hồ - đầm lầy, đầm lầy ven

biển, châu thổ và biển. Trong phạm vi vùng nghiên cứu, các thành tạo của hệ tầng

phân bố rộng khắp dọc theo dải ven bờ với các kiểu nguồn gốc khác nhau:

- Trầm tích nguồn gốc sông - biển: (amQ23 tb) phát triển rộng ở Xuân

Trƣờng, Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hƣng. Các trầm tích không lộ ra trên mặt mà

chỉ gặp trong các lỗ khoan tay, khoan máy. Mặt cắt điển hình tại Hải Hậu cho thấy

thành phần trầm tích gồm bột, sét lẫn ít cát hạt mịn màu nâu, xám nâu, xám vàng,

lẫn vảy muscovit, chứa ít tàn tích thực vật.

- Trầm tích nguồn gốc đầm lầy - biển: (bmQ23 tb) phân bố ở quanh khu

vực cửa Ba Lạt và cửa Đáy. Thành phần chủ yếu là cát, bột lẫn sét màu xám sẫm

phát triển trong vùng chịu ảnh hƣởng của thủy triều.

- Trầm tích nguồn gốc biển (mQ23 tb): phân bố dọc đƣờng bờ từ cửa Ba

Lạt đến cửa Đáy và cồn cát xa bờ ngoài cửa Ba Lạt. Cát hạt nhỏ màu xám, xám

sẫm, thành phần chủ yếu là thạch anh.

- Trầm tích nguồn gốc biển - gió (mvQ23 tb): phân bố thành dải không liên

tục dọc theo đƣờng bờ từ cửa Ba Lạt đến cửa Đáy. Thành phần là cát thạch anh xám

sáng, hạt nhỏ, độ chọn lọc tốt.

Trầm tích bề mặt rất đa dạng về nguồn gốc (a, am, m, amb) và kiểu trầm tích

(cát, cát bột, bột, bột sét, sét), mỗi kiểu lại có đặc trƣng riêng về các thông số độ hạt,

thông số địa hóa môi trƣờng và thành phần khoáng vật.

Trầm tích hiện đại tầng mặt ven bờ chủ yếu là trầm tích hạt mịn có cấp độ

hạt thay đổi từ 0,001 mm đến 1 mm, trong đó hàm lƣợng cấp hạt 1 – 0,5 mm chiếm

10%, từ 0,25 – 0,01 mm chiếm 70% gồm 4 loại sau:

- Trầm tích cát (S): Cát nhỏ có màu xám, xám vàng, thành phần khoáng

vật chủ yếu là thạch anh và mica, cấp hạt từ 0,25 – 0,1 mm chiếm 70 - 90%, giá trị




35

Md đạt 0,15 – 0,2 mm, So đạt từ 1 – 1,5. Chúng phân bố chủ yếu ở đới sóng vỡ và

tạo nên các cồn (bar) cát ở cửa sông nhƣ cồn Vành, cồn Thủ (cửa Ba Lạt) và các val

cát ngầm ven bờ hoặc ở hai phía cửa sông nhƣ cồn Mờ. Trầm tích cát bột phân bố

chủ yếu ở sƣờn bờ đón sóng của các cồn, val bờ và thƣờng có màu xám nâu, xám ở

khu vực bãi triều và mầu nâu vàng ở sƣờn bờ. Cát bột có hàm lƣợng cấp hạt 0,25 –

0,1 mm chiếm 30 - 40%, cấp hạt 0,1 – 0,01 mm chiếm 30 - 50%, giá trị Md đạt 0,11

mm, So đạt từ 2 - 3.

- Trầm tích cát bùn (mS): Trầm tích có màu nâu hồng phân bố chủ yếu ở

phía khuất sóng sau cồn cát, val cát, trên các bãi triều có độ cao 0,5 - 1m, còn ở

sƣờn bờ ngầm chúng có mặt ở độ sâu đến 2m, đôi chỗ 4m. Trầm tích này có hàm

lƣợng cấp hạt 0,1 – 0,01 mm chiếm 58 - 72%, cấp hạt lớn hơn 0,1 mm chiếm 10 -

25%, cấp hạt nhỏ hơn 0,1 mm chiếm 5 - 20%, giá trị Md đạt 0,05 - 0,02 mm, So đạt

từ 2 – 4,5.

- Trầm tích bùn cát (sM): Bột sét thƣờng gặp ở hai khu vực: ở sƣờn bờ

ngầm chúng nằm bao quanh trầm tích bột; ở vùng bãi triều chúng nằm trên các bề

mặt trũng thấp của bãi triều đƣợc phân bố ở dọc hai bên lòng dẫn của sông, lạch

triều ... Trầm tích có hàm lƣợng cấp hạt 0,05 - 0,01 mm chiếm 10 - 40%; cấp hạt

0,01 - 0,001 mm chiếm 20 - 40%; còn lại là cấp hạt nhỏ hơn; giá trị Md = 0,0065

mm; So đạt từ 4 - 5.

- Trầm tích bùn (M): Trầm tích bùn sét phân bố chủ yếu ở các lạch triều,

máng trũng và ở bề mặt đáy biển sâu trên 10m. Hàm lƣợng cấp hạt 0,01 - 0,001mm

chiếm 60%; Md đạt 0,006 - 0,008 mm; So = 5,5. [2]

2.5.3. Đặc điểm địa kỹ thuật trầm tích Holocen phần đất liền huyện Hải Hậu

Từ đầu Holocen sớm (10.000 BP) đến Holocen giữa biển liên tục tiến vào và

dần làm ngập chìm toàn bộ vùng nghiên cứu. Sang thời kỳ Holocen muộn (4.000

năm BP), mực nƣớc biển hạ thấp tới độ sâu khoảng -2,5m, sau đó lại dâng cao trở

lại đến mực cao nhất khoảng +2,5m. Các đặc điểm này đã tạo nên bức tranh rất đa

dạng về tƣớng trầm tích của các thành tạo Holocen.




36

- Trầm tích tuổi Holocen sớm - giữa hệ tầng Hải Hƣng, phần dƣới, nguồn

gốc biển - đầm lầy (mbQ21-2

hh1): trầm tích này chỉ gặp trong các lỗ khoan ở độ sâu

20 - 48m. Bề dày trầm tích lớn nhất đạt tới 24m. Thành phần là cát bùn, bùn cát

chứa vật chất hữu cơ. Hàm lƣợng hữu cơ 2,5 - 7,5 %. Tập hợp các thông số trầm

tích và địa hoá khẳng định môi trƣờng thành tạo là biển bị đầm lầy hoá. Trên quan

điểm địa chất công trình (ĐCCT), trầm tích thuộc loại sét lẫn bụi hữu cơ, tính dẻo

thấp (OL), trạng thái dẻo chảy. Các tính chất cơ lý của đất (Bảng 2.1) cho thấy, đất

có độ rỗng lớn, tính nén lún cao và khả năng chịu tải thấp. Sức chịu tải quy ƣớc Ro

trung bình chỉ đạt 0,6 kG/cm2.

- Trầm tích tuổi Holocen sớm - giữa hệ tầng Hải Hƣng, phần dƣới, nguồn

gốc biển (mQ21-2

hh1): thành phần là cát bột, bột cát, bột sét, không lộ ra trên mặt

nhƣng bắt gặp ở hầu hết các lỗ khoan máy trong vùng nghiên cứu ở độ sâu 8,5 -

56m. Bề dày trầm tích 13 - 21,5m. Trong một mặt cắt hoàn chỉnh, trầm tích có 2 tập

rõ rệt từ dƣới lên nhƣ sau:

+ Tập 1: cát hạt mịn có cấp phối kém (SP) màu xám nâu, xám đen. Hàm lƣợng

cát chiếm ƣu thế tuyệt đối với 85 - 94%, trung bình 88%.

+ Tập 2: Cát pha sét (SC) trạng thái dẻo. Hàm lƣợng cát và bụi gần nhƣ nhau,

còn sét chỉ chiếm trung bình 8% (Bảng 2.1). Tính nén lún trung bình và sức

chịu tải (Ro) trong khoảng 1,0 - 1,4 kG/cm2.

- Trầm tích tuổi Holocen sớm - giữa hệ tầng Hải Hƣng, phần trên, nguồn

gốc biển (mQ21-2

hh2): bắt gặp trong tất cả các lỗ khoan trong vùng nghiên cứu ở độ

sâu 22 - 40m. Bề dày 6 - 20m. Hàm lƣợng bột và sét chiếm ƣu thế, độ chọn lọc

kém. Trầm tích thuộc loại sét vô cơ tính dẻo thấp đến trung bình (CL), màu xám

xanh, trạng thái dẻo mềm. Tính nén lún và sức chịu tải trung bình (Bảng 2.1).

- Trầm tích tuổi Holocen muộn hệ tầng Thái Bình, phần dƣới, nguồn gốc

biển - đầm lầy (mbQ23

tb1): trong các hố khoan đƣợc gặp ở độ sâu 15 - 31m. Bề dày

trầm tích lớn nhất 9,5m. Thành phần là cát, cát bột màu xám đen, xám, xám nâu lẫn

mùn thực vật màu đen. Đƣờng kính hạt trung bình 0,15 - 0,16 mm, độ chọn lọc tốt




37

(So = 1,33 - 1,44). Theo chiều từ dƣới lên, trong mặt cắt đầy đủ trầm tích gồm 2

tập:

+ Tập 1: cát pha sét (SC - SM) trạng thái dẻo, tính nén lún trung bình và sức

chịu tải quy ƣớc (Ro) nằm trong khoảng 1,1 - 1,45 kG/cm2.

+ Tập 2: sét lẫn bụi hữu cơ (OL), tính dẻo thấp, trạng thái dẻo chảy đến chảy.

Tính nén lún chủ yếu là cao. Sức chịu tải rất nhỏ, Ro trung bình chỉ đạt 0,6

kG/cm2.

- Trầm tích tuổi Holocen muộn hệ tầng Thái Bình, phần dƣới, nguồn gốc

biển (mQ23 tb1): gặp tại độ sâu 7 - 18m. Bề dày 6,5 - 11m. Trầm tích có độ chọn lọc

kém (So = 2,24 - 3,07), đƣợc thành tạo trong môi trƣờng biển. Về mặt ĐCCT, trầm

tích thuộc loại cát lẫn bụi (SM) trạng thái dẻo, màu xám, xám xẫm. Thành phần hạt

chủ yếu là bụi, chiếm trung bình 66%, tính nén lún trung bình (a1-2 = 0,035 - 0,048

cm2/kG) và sức chịu tải quy ƣớc từ 1,1 đến 1,5 kG/cm

2.

- Trầm tích tuổi Holocen muộn hệ tầng Thái Bình, phần giữa, nguồn gốc

biển (mQ23

tb2): lộ ra ở một diện nhỏ, trong các lỗ khoan, chúng phân bố ở độ sâu 3

- 8m. Bề dày lớn nhất là 14m. Trầm tích có độ chọn lọc tốt (So = 1,26 - 1,35), kích

thƣớc hạt trung bình Md thay đổi từ 0,12 - 0,127 mm. Trong một mặt cắt đầy đủ,

theo chiều từ dƣới lên, trầm tích gồm 2 tập:

+ Tập 1: sét vô cơ tính dẻo thấp đến trung bình (CL), màu nâu hồng, xám xanh,

trạng thái dẻo mềm ít hơn là dẻo chảy. Tính nén lún trung bình, với a1-2 trung

bình là 0,056 cm2/kG. Sức chịu tải biến đổi trong phạm vi khá rộng (Ro = 0,8

- 1,5 kG/cm2), trung bình Ro = 1,3 kG/cm

2 (Bảng 2.1).

+ Tập 2: Cát hạt mịn cấp phối kém (SP) màu xám, xám đen. Hàm lƣợng cát

trung bình 70% và bụi 30%.

- Trầm tích tuổi Holocen muộn hệ tầng Thái Bình, phần giữa, nguồn gốc

sông - biển (amQ23

tb2): trầm tích là bột cát, bột sét, lộ ra ở diện khá rộng ở phía tây

bắc vùng nghiên cứu. Trầm tích có độ chọn lọc tốt đến trung bình (So = 1,3 - 2,03),




38

kích thƣớc hạt trung bình 0,079 - 0,089 mm. Về mặt ĐCCT, trầm tích gồm 2 loại

chính là:

+ Sét vô cơ tính dẻo thấp (CL) trạng thái dẻo chảy, màu xám nâu, xám xẫm,

tính nén lún trung bình đến cao (a1-2 = 0,075 - 0,105 cm2/kG) và sức chịu tải

quy ƣớc (Ro) từ 0,7 đến 1,0 kG/cm2.

+ Cát pha sét (SM) trạng thái dẻo đến chảy, tính nén lún trung bình và sức chịu

tải quy ƣớc biến đổi từ 1,0 - 1,5 kG/cm2, trung bình 1,3 kG/cm

2.

- Trầm tích tuổi Holocen muộn hệ tầng Thái Bình, phần trên, nguồn gốc

biển (mQ23 tb3): gồm các bãi cát tƣớng bãi triều nằm ven biển, những cồn cát phân

bố thành các dải hẹp kéo dài từ cửa Ba Lạt cho tới cửa Lạch Giang. Bề dày trầm

tích này lớn hơn 6m. Đƣờng kính hạt trung bình (Md) = 0,144 - 0,145, hệ số chọn

lọc tốt (So = 1,29), hệ số bất đối xứng (Sk) = 0,26. Loại đất này thƣờng lộ ra trên

mặt, gồm chủ yếu là cát pha sét (SM) trạng thái dẻo, ít hơn là cát mịn cấp phối kém

(SP), lẫn vỏ sò hến màu xám tro, xám xanh. Cát pha sét có tính nén lún trung bình,

sức chịu tải quy ƣớc tƣơng đối thấp với Ro trung bình là 0,9 kG/cm2. Cát mịn có độ

ẩm tự nhiên biến đổi trong khoảng rộng từ 20,5 đến 36,2%, khối lƣợng thể tích

trung bình 1,77 g/cm3.


sông - biển - đầm lầy (ambQ23

tb3): lộ ra thành nhiều khoảnh rộng trong vùng

nghiên cứu, thực chất là trầm tích tƣớng bãi triều lầy có thành phần là bột sét chứa

vật chất hữu cơ, thƣờng phân bố ở vùng cửa sông những nơi đang phát triển rừng

ngập mặn. Đƣờng kính hạt trung bình (Md) = 0,01 - 0,048 mm, độ chọn lọc tốt (So

= 1,65), hệ số bất đối xứng (Sk) = 1,02. Bề dày trầm tích 2,5 - 4m, trung bình dày

3m. Trầm tích này luôn lộ trên mặt, phủ trên trầm tích amQ23

tb2 hoặc amQ23 tb2.

Loại đất là sét vô cơ tính dẻo thấp (CL) màu nâu hồng, xám xanh, xám đen lẫn mùn

thực vật, trạng thái dẻo chảy đến chảy. Đất có tính nén lún trung bình đến cao (a1-2

= 0,065 - 0,112 cm2/kG), sức chịu tải quy ƣớc trung bình (Ro) đạt 0,9 kG/cm

2.




39


sông - biển (amQ23 tb3): phân bố rộng rãi ở huyện Nghĩa Hƣng. Đây là những thành

tạo ở đồng bằng ven biển do hệ thống sông Thái Bình và sông Hồng tạo nên. Bề dày

trầm tích từ 0 - 6m. Loại đất này thƣờng lộ trên mặt, phủ trên các trầm tích Holocen

muộn hệ tầng Thái Bình, phần giữa, nguồn gốc biển (mQ23

tb2). Trầm tích amQ23 tb3

gồm chủ yếu là cát lẫn bụi (SM) trạng thái dẻo, ít hơn là cát mịn cấp phối kém (SP),

màu xám, xám tro. Cát lẫn bụi có tính nén lún trung bình, sức chịu tải quy ƣớc

tƣơng đối thấp với Ro trung bình là 1,0 kG/cm2. Cát mịn có độ ẩm tự nhiên biến đổi

trong khoảng rộng từ 25 đến 29%, khối lƣợng thể tích trung bình 1,79 g/cm3. [2]


Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu ổn định của đê biển Hải Hậu,


40

Bảng 2.1. Tính chất cơ lý của trầm tích Holocen ở đới ven bờ tỉnh Nam Định [7] Bảng 3.1. Tính chất cơ lý của trầm tích Holocen ở đới ven biển Nam Định

TTChỉ tiêuKý

hiệuĐơn vịCác phụ hệ tầng trầm tích Holocen và loại đất

mbQ21-2hh1 mQ21-2hh1 mQ21-2hh2 mbQ23tb1 mQ23tb1 mQ23tb2 amQ23tb2 mQ23tb3 ambQ23tb3 amQ23tb3

OL * SP SC CL SC-SM OL SM CL SP CL SM SP SM CL SM SP

Số mẫu thí nghiệm 78 8 17 114 45 18 51 24 10 16 15 8 34 22 18 8

1

Th

ành

ph

ần h

ạt

Cát % 19 (4, 21) 88 (4, 4.5) 48 (8, 17) 13 (4, 31) 53 (5, 9) 19 (4, 21) 27 (5, 18.5) 20 (4, 20) 70 (12, 17) 25 (5, 20) 36 (6, 17) 92 (6, 6.5) 48 (6, 12.5) 25 (5, 20) 58 (9, 15.5) 85 (8, 9)

2 Bụi % 44 (12, 27) 12 (4, 33) 44 (6, 14) 61 (10, 16) 36 (4, 11) 52 (6, 11.5) 66 (8, 12) 58 (7, 12) 30 (12, 40) 55 (7, 13) 47 (8, 17) 8 (6, 75) 45.5 (7, 15) 48 (8, 17) 34 (8, 23.5) 15 (8, 53)

3 Sét % 37 (13, 35) 0 8 (2, 25) 26 (6, 23) 11 (3, 27) 29 (4, 14) 7 (3, 43) 22 (4, 18) - 20 (5, 25) 7 (2, 29) - 6.5 (2.5, 38) 27 (6, 22) 8 (2, 25) -

4 Độ ẩm tự nhiên W %38.9 (6.5,

17)

28.5 (3.1,

11)22.8 (3.2, 14) 39.8 (3.8, 10) 30.7 (3.5, 11) 45.4 (3.6, 8) 24 (3, 12.5) 34.5 (2.5, 7) 26.7 (3.4, 12) 37.5 (4, 11) 25.2 (3.4, 13) 24.4 (3.6, 15) 26.5 (2.5, 9) 35.1 (3.3, 9) 25.2 (2.6, 10) 29.0 (2.5, 9)

5 Khối lƣợng thể tích g g/cm31.81 (0.12,

7)

1.88 (0.03,

2)1.83 (0.06, 3) 1.84 (0.05, 3) 1.87 (0.06, 3) 1.72 (0.05, 3) 1.85 (0.06, 3) 1.86 (0.05, 3) 1.85 (0.06, 3) 1.82 (0.04, 2) 1.79 (0.04, 2) 1.81 (0.06, 3) 1.79 (0.05, 3) 1.80 (0.05, 3) 1.75 (0.02, 1) 1.77 (0.03, 2)

6 Khối lƣợng thể tích khô gc g/cm31.30 (0.08,

6)

1.41 (0.04,

3)1.47 (0.03, 2) 1.29 (0.03, 2) 1.38 (0.04, 3) 1.24 (0.04, 3) 1.46 (0.04, 3) 1.35 (0.03, 2)

1.43 (0.05,

3.5)1.32 (0.04, 3) 1.45 (0.03, 2) 1.45 (0.05, 3)) 1.39 (0.03, 2) 1.33 (0.04, 3)

1.40 (0.02,

1.5)

1.37 (0.02,

1.5)

7 Khối lƣợng riêng D g/cm32.71 (0.02,

1)

2.70 (0.02,

1)2.70 (0.02, 1)

2.69 (0.01,

0.4)

2.68 (0.01,

0.4)

2.67 (0.01,

0.4)

2.70 (0.01,

0.4)

2.7 (0.01,

0.4)

2.69

(0.01,0.4)2.71 (0, 0)

2.69 (0.01,

0.4)2.66 (0.02, 1)

2.67 (0.01,

0.4)

2.67 (0.01,

0.4)

2.65 (0.01,

0.3)

2.64 (0.01,

0.4)

8 Hệ số rỗng e -1.080

(0.12, 11)

0.917

(0.05, 5.5)

0.832

(0.047, 6)

1.078

(0.034, 3)

0.935

(0.035, 4)

1.145

(0.13, 11)

0.850

(0.03, 3.5)

1.006

(0.023, 2)

0.883

(0.037, 4)

1.059

(0.038, 3.5)

0.861

(0.045, 5)

0.834 (0.045,

5)

0.899

(0.038, 4)

1.008

(0.042, 4)

0.912

(0.02, 2)

0.927 (0.052,

6)

9 Độ lỗ rỗng n % 51.9 (4.7, 9) 47.8 (2.6, 5) 45.4 (3.2, 7) 51.9 (3.5, 7)48.3 (4.1,

8.5)53.4 (4.6, 9) 45.9 (3.2, 7) 50.2 (3, 6) 46.9 (3.2, 7) 51.4 (4.5, 9) 46.3 (4.8, 10) 45 (4, 9) 47 (4, 8.5) 51 (4, 8) 47 (4.5, 10) 48 (5, 10)

10 Độ bão hoà G % 98 (3.5, 4) 84 (5, 6) 74.0 (6, 8) 99 (2, 2) 88 (6, 7) 97 (2, 2) 76 (5, 6.5) 93 (6, 6) 81 (5, 6) 96 (3, 3) 79 (5, 6) 78 (5, 6) 79 (4, 5) 93 (5, 5) 74 (6, 8) 83 (6, 7)

11 Giới hạn chảy Wl %38.9 (4.8,

12)25.5 (3, 12) 46.3 (3.2, 7) 32.4 (3.2, 10) 45.2 (3.6, 8) 26 (2, 8)

39.6 (2.6,

6.5)38.7 (3, 8) 25.8 (2.1, 8) 28.8 (2.2, 8) 39.0 (3.4, 9) 26.4 (2, 8)

12 Giới hạn dẻo Wp %22.8 (3.5,

16)19 (2.5, 13) 29.8 (2.5, 8) 25.2 (2.8, 11) 28.5 (2.8, 10) 20.4 (1.5, 7) 26.5 (2.3, 9) 26 (1.8, 7) 19.6 (1.5, 8) 22.7 (1.5, 7) 26 (2.3, 9) 20.8 (1.6, 8)

13 Chỉ số dẻo Ip %16.1 (2.5,

15)6.5 (1.5, 23) 16.5 (2, 12) 7.2 (1.2, 17) 16.7 (1.8, 11) 5.6 (1.2, 21) 13.1 (1.2, 9) 12.7 (1.3, 10) 6.2 (1.1, 18) 6.1 (1, 16) 13 (1.2, 9) 5.6 (1.3, 23)

14 Độ sệt B -1.0 (0.15,

15)

0.58 (0.12,

21)0.61 (0.1, 16)

0.76 (0.18,

24)

1.01 (0.15,

15)0.64 (0.11, 17) 0.61 (0.1, 16)

0.91 (0.15,

16)0.90 (0.1, 11)

0.70 (0.12,

17)

0.70 (0.12,

17)

0.79 (0.14,

18)

15 Lực dính kết c kG/cm20.10

(0.03, 30)

0.12 (0.04,

33)0.25 (0.08, 32)

0.15 (0.06,

40)

0.09 (0.04,

44)0.14 (0.06, 43)

0.25 (0.15,

60)

0.11 (0.04,

36)

0.13 (0.04,

31)

0.12 (0.05,

42)

0.14 (0.06,

43)

0.11 (0.01,

9.5)

16 Góc ma sát trong j độ6.25

(1.25, 20)20.5 (4.5, 22) 9.75 (3.15, 32)

15.5 (3.5,

22.5)5.5 (2.2, 40)

15.75

(4.5, 28.5)8.75 (2.4, 27)

9.25 (3.15,

34)15.5 (3.6, 23) 11.8 (2.1, 18) 8.25 (1.8, 22)

12.85 (3.2,

25)

17 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG0.110

(0.03, 27)

0.036

(0.013, 36)

0.056

(0.02, 36)

0.040

(0.02, 50)

0.097

(0.035, 36)

0.041

(0.016, 39)

0.056

(0.018, 32)

0.085

(0.02, 23.5)

0.045

(0.02, 44)

0.045

(0.015, 33)

0.052

(0.016, 31)

0.048

(0.022, 46)

18 Sức chịu tải quy ƣớc Ro kG/cm2 0.6 (0.2, 33) 1.3 (0.2, 15) 1.4 (0.2, 14) 1.2 (0.18, 15) 0.6 (0.5-0.7) 1.2 (0.2, 17) 1.3 (0.4, 31) 0.8 (0.2, 25) 1.0 (0.15, 15) 0.9 (0.1, 110) 1.0 (0.3, 30) 0.9 (0.1, 11)

* - Phân loại đất theo TCVN 5747-1993

1.3 (0.2, 15) - Giá trị trung bình (độ lệch tiêu chuẩn, hệ số biến đổi - %)




41

2.5.4. Đặc điểm địa chất công trình đất đắp đê biển huyện Hải Hậu

Tính chất cơ lý của đất đắp đê biển Hải Hậu đƣợc phân tích và tổng hợp

trong bảng (2.2) dƣới đây.

Bảng 2.2. Tính chất cơ lý đất đắp đê biển Hải Hậu

Các chỉ tiêu Hải

Đông

Hải

Lý

Hải

Chính

Hải

Triều

Hải

Hòa

Thịnh

Long

Th

ành

ph

ần h

ạt

Cát 61,7 63,8 63,1 61,2 59,8 62,6

Bụi 12 10,4 12,3 9,8 12,4 11,4

Sét 26,3 24,2 24,6 25,3 26,1 23,5

Độ ẩm tự nhiên (%) 24,83 22,45 21,62 27,46 26,39 28,87

Khối lƣợng thể tích (g/cm3) 1,81 1,8 1,8 1,81 1,82 1,83

Khối lƣợng thể tích khô (g/cm3) 1,45 1,47 1,48 1,42 1,44 1,42

Khối lƣợng thể tích khô lớn nhất (g/cm3) 1.78 1.76 1.77 1.78 1.76 1.76

Khối lƣợng riêng (g/cm3) 2,72 2,69 2,71 2,67 2,68 2,72

Hệ số rỗng 0,821 0,827 0,821 0,824 0,923 0,827

Độ lỗ rỗng (%) 45,2 44,9 44,8 45,1 48 44,9

Độ bão hòa (%) 73,7 72,7 72,6 72,4 88,7 74,4

Giới hạn chảy (%) 42,7 41,7 41,5 41,7 42,5 42,1

Giới hạn dẻo (%) 30,6 28,7 29,5 28,2 28,7 28,6

Chỉ số dẻo (%) 12,1 12 12 13,5 13,8 13,5

Lực dính hữu hiệu (kPa) 12,5 9,3 10,1 11 9 8

Góc ma sát trong hữu hiệu (độ) 23 23,3 24,2 24,1 25 23,1

Hệ số thấm (cm/s) 2,5x10-5

1,6x10-4

1,2x10-5

1,4x10-5

1,1x10-4

3,4x10-5

Phân loại đất (theo ASTM 2001 -

D2487) SC SC SC SC SC SC

Theo nhƣ bảng chỉ tiêu cơ lý, đất đắp đê biển Hải Hậu là loại đất cát pha

thành phần hạt cát chiếm tỷ lệ lớn (trên 60%) và có hệ số thấm tƣơng đối lớn từ 10-4

đến 10-5

cm/s. Với tính chất cơ lý nhƣ trên, áp lực thấm trong thân đê sẽ biến đổi

nhanh theo chu kỳ lên xuống của mực thủy triều.

2.6. Dân cƣ

Dân số hiện nay của huyện là 294.216 ngƣời, trong đó đồng bào theo đạo

công giáo trên 40%, đƣợc phân bố ở 32 xã và 3 thị trấn. Mật độ trung bình 1.279

ngƣời/km2. So với toàn tỉnh, mật độ dân số huyện Hải Hậu cao hơn mật độ dân số

toàn tỉnh.. Diện tích đất không tăng nhƣng dân số tăng do phát triển tự nhiên nói




42

chung và do di chuyển từ vùng bị xói lở, do đó trong huyện Hải Hậu mật độ dân số

của một số xã rất cao (bảng 2.3).

Bảng 2.3. Diện tích, dân số và mật độ dân số các xã ven biển huyện Hải Hậu

Đơn vị Diện tích (km2) Dân số (ngƣời)

Mật độ dân số

(ngƣời/km2)

Xã Hải Đông 9,3 9.000 968

Xã Hải Lý 6,50 9.264 1.425

Xã Hải Chính 3,95 5.253 1.330

Xã Hải Triều 3,04 4.996 1.643

Xã Hải Hòa 9,05 8.414 930

TT. Thịnh Long 15,68 13.730 876

2.7. Kinh tế

Kinh tế của Hải Hậu khá đa dạng, gồm nông nghiệp, đánh bắt và chăn nuôi

thủy hải sản, thủ công mỹ nghệ, làm muối, trồng cây cảnh và đặc biệt là du lịch.

Huyện Hải Hậu phát triển du lịch tại bãi tắm Thịnh Long. Ngoài ra cảng Thịnh

Long cũng đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế của huyện. Bốn xã đƣợc

coi là mũi nhọn trong nền kinh tế Hải Hậu là thị trấn, thị trấn Thịnh Long, thị trấn

Yên Định.

Hải Hậu là một trong những vựa lúa của Nam Định cũng nhƣ vùng đồng

bằng sông Hồng. Đây là một trong những đơn vị đầu tiên đạt năng suất lúa 5 tấn/ha.

Hải Hậu nổi tiếng với gạo tám, nếp hƣơng, dự…

Các vùng nuôi trồng thủy sản tập trung ở các xã: Hải Chính 40ha, Hải Triều 20ha,

Hải Lý 20ha, Hải Đông 30ha và Hải Lộc 25ha. Ở một số vùng chuyển đổi, các hộ

đã đƣa một số con nuôi có giá trị kinh tế và hiệu quả cao nhƣ cá lóc bông, cá vƣợc,

cá rô đồng, cá lăng chấm, cá trắm đen…

Tỉnh Nam Định đã và đang đầu tƣ quy hoạch vùng làm muối. Hiện nay,

trong vùng có 1.048 ha làm muối với tổng sản lƣợng mỗi năm từ 90 – 95.000 tấn,

kết hợp giữa làm muối với chế biển muối tinh, muối i-ôt phục vụ chƣơng trình

phòng chống bƣớu cổ quốc gia.




43

2.8. Biến đổi khí hậu và kịch bản nƣớc biển dâng

2.8.1. Các dấu hiệu biến đổi khí hậu ở Việt Nam

Theo Bộ Tài nguyên và môi trƣờng (2009), nhiệt độ năm ở Việt Nam trong

giai đoạn 1985 đến 2007 tăng trung bình từ 0,5 - 0,70C. Trong giai đoạn 1961 -

2000 nhiệt độ trung bình năm cao hơn nhiệt độ trung bình năm trong đoạn 1931 -

1960 [1].

Dựa trên kết quả quan trắc tại bốn trạm: Hòn Dấu (miền Bắc), Đà Nẵng và

Quy Nhơn (miền Trung) và Vũng Tàu (miền Nam) mực nƣớc biển dâng trung bình

hàng năm tại Việt Nam là 1,9 mm/năm trong giai đoạn 1960 - 2000 [32]. Sử dụng

chuỗi số liệu quan trắc tại hai trạm Hòn Dấu và Hải Hậu trong giai đoạn 1950 -

1990, mực biển dâng trung bình ở Việt Nam đƣợc xác định là 2,24 mm/năm [47].

Bên cạnh đó, bão nhiệt đới là hiện tƣợng thời tiết phổ biến ở miền Bắc Việt

Nam. Mùa mƣa bão thƣờng bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc vào tháng 10. Trong tổng

số các trận bão đổ bộ vào Việt Nam thì có 13% đổ bộ vào bờ biển phía Bắc. Theo

hình 2.2 số lƣợng các trận bão đổ bộ vào bờ biển Việt Nam tăng vọt từ năm 2005

đến nay. Đặc biệt vào các năm 2008, 2009 và 2013 số các trận bão lần lƣợt là 14, 13

và 19 [33].

Hình 2.2. Thống kê các trận bão đổ bộ vào bờ biển Việt Nam (1961-2014)




44

2.8.2. Các kịch bản nước biển dâng

Báo cáo lần thứ 5 của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) đã

đƣa ra các kịch bản khác nhau về mực nƣớc biển dâng dựa trên các kịch bản phát

thải khí nhà kính. Trong luận văn tác giả dựa trên các kịch bản này để dự báo mức

độ mất ổn định của đê biển Hải Hậu đến năm 2100.

Hình 2.3. Các kịch bản biển dâng theo báo cáo lần thứ năm của IPCC [34]

IPCC đã đƣa ra 4 kịch bản khác nhau về mực biển dâng trong 100 năm tiếp

theo dựa trên các kịch bản phát thải khí nhà kính bao gồm RCP2.6, RCP4.5,

RCP6.0 và RCP8.5. Tuy nhiên trong luận văn tác giả chỉ sử dụng hai kịch bản dâng

cao mực nƣớc biển thấp nhất - RCP2.6 và kịch bản cao nhất - RCP8.5 cho các tính

toán dự báo sau này.

Các loại hình mất ổn định của để biển Hải Hậu đƣợc đánh giá gồm có mất ổn

định trƣợt mái đê, mất ổn định đê do gia tăng xói lở bờ theo phƣơng ngang, xói lở

hạ thấp mặt bãi theo phƣơng thẳng đứng, xói lở bờ do sóng trong bão và xói bề mặt

mái đê phía đồng gây bởi sóng tràn.




45

CHƢƠNG 3. LỊCH SỬ VÀ HIỆN TRẠNG ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU

3.1. Lịch sử xói lở và biến động đƣờng bờ huyện Hải Hậu

Trong giai đoạn từ 1930 - 1965, tốc độ xói lở đạt 22 m/năm tại hai xã Hải Lý

và Hải Chính. Đoạn bờ tại xã Hải Lý bị xói mạnh nhất trong giai đoạn 1965 - 1985

với tốc độ xói trung bình là 21 m/năm. Cũng trong thời kỳ này đoạn bờ tại Hải

Đông bị xói với tốc độ 5 m/năm, đoạn Hải Chính - Hải Thịnh tốc độ xói 11 m/năm.

Trong khi đó đoạn bờ tại Thịnh Long đƣợc bồi tụ trong thời kỳ này (bảng 3.1). Hiện

nay, đoạn bờ tại Hải Đông lại đƣợc bồi tụ, tuy nhiên, hiện tƣợng xói lở tiếp tục phát

triển tại một số đoạn bờ khác. Các đoạn bờ bị xói mạnh nhất chuyển dần về phía

Tây Nam. Đoạn bờ tại thị trấn Thịnh Long bị xói lở mạnh mẽ với tốc độ xói lên đến

40 - 50 m/năm từ năm 2003 đến 2005 [28].

Bảng 3.1. Tốc độ xói lở bờ biển Hải Hậu qua các thời kỳ

Khu vực Tốc độ xói lở (m/năm)

1965-1985 1985-1995

Hải Đông 12 5

Hải Lý 10 12

Hải Chính 8 15

Hải Triều 9 20

Hải Hoà 8 21

Thịnh Long Bồi tụ 7

Biến động đƣờng bờ đã đƣợc đánh giá thông qua việc phân tích bản đồ địa

hình và ảnh vệ tinh qua các thời kỳ khác nhau. Các thế hệ bản đồ từ năm 1930,

1965, 1985, 1995 và 2001 đã đƣợc sử dụng. Đƣờng bờ trong mỗi thế hệ bản đồ

đƣợc số hóa sau dó chuyển về cùng tỷ lệ và hệ tọa độ. Cách tiếp cận lịch sử cũng

đƣợc sử dụng để xác định những thay đổi về đƣờng bờ trong khu vực trong quá

khứ. Những biến đổi hiện tại của đƣờng bờ trong khu vực cũng đƣợc nghiên cứu

qua các công tác phỏng vấn ngƣời dân địa phƣơng [6, 28, 46].




46

Hình 3.1. Vị trí đƣờng bờ huyện Hải Hậu qua các năm [28]

Bên cạnh đó xói lở theo phƣơng thẳng đứng làm hạ thấp mặt bãi đẫn đến phá

hủy chân khay cũng diễn ra rất nghiêm trọng tại Hải Hậu. Hiện tƣợng này có thể

thấy rất rõ ở Thịnh Long nơi mà tốc độ hạ thấp mặt bãi có thể lên đến 1,56 m/năm.

Hình 3.2. Xói lở hạ thấp mặt bãi tại Thịnh Long




47

3.2. Lịch sử xây dựng đê biển huyện Hải Hậu qua các thời kỳ

Dựa trên các tài liệu nghiên cứu thu thập đƣợc trong khu vực, có thể thấy đê

biển Hải Hậu đã trải qua nhiều lần bị vỡ và đƣợc xây dựng lại. Cụ thể các giai đoạn

có thể khái quát nhƣ sau:

a) Giai đoạn 1890 - 1962

Năm 1890 sau một số trận bão mạnh toàn bộ đê biển Hải Hậu đã bị phá hủy.

Sau đó một hệ thống đê mới đƣợc xây dựng lùi vào trong đất liền khoảng 500 m so

với đê cũ.

Năm 1902, hệ thống đê biển đƣợc xây dựng sau những năm 1890 lại bị phá

hủy hoàn toàn một lần nữa. Vài năm sau đó, một hệ thống đê mới lại đƣợc xây dựng

lại. Để đảm bảo an toàn hơn đối với sóng bão, hệ thống đê sau đó đƣợc xây dựng

cách đê cũ 350m lùi vào phía đất liền. Sau thời gian này, tại Hải hậu song song tồn

tại 2 hệ thống đê cũ và mới.

Năm 1925 hệ thống đê thứ nhất bị vỡ một đoạn dài khoảng 3000m tại xã Văn

Lý. Vì thế sau đó tại khu vực này hệ thống đê thứ hai trở thành hệ thống trực tiếp

chịu ảnh hƣởng của sóng.

Năm 1944 cả hai hệ thống đê ngoài và trong từ Hải Thịnh đến Hải Chính dài

khoảng 12km đã bị vỡ gây ngập lụt khoảng 3200ha. Sau đó đê lại đƣợc đắp lùi vào

trong đất liền khoảng 350m [24].

b) Giai đoạn 1962 đến 2005

Năm 1971 - 1974 tại Km17.5 - Km18.8 (xã Hải Hòa) di dời 3 lần. Năm 1989

- 2000 tại Km10 - Km14 (xã Hải Lý - Hải Chính) di dời 3 lần. Sau cơn bão số 7

năm 2005, hệ thống đê tuyến ngoài gần nhƣ hoàn toàn bị phá hủy. Hệ thống đê

tuyến ngoài bị phá, hệ thống đê tuyến trong trở thành tuyến ngoài và đắp mới hệ

thống đê phòng thủ tuyến trong cách tuyến ngoài 200m.

Đoạn bờ xã Hải Chính dài 3,4km. Đê tuyến cũ bị phá hủy hoàn toàn bởi bão

số 7 năm 2005. Tuyến dự phòng trở thành tuyến chính nhƣng vẫn còn nhiều đoạn




48

xung yếu chƣa đƣợc gia cố. Đoạn đê Đông Kinh dài 3,5km từ 1989 - 2001 đã phải

di dời 3 lần.

Cơn bão số 7 năm 2005 đã phá hủy đê nghiêm trọng, các tuyến đê ngoài hầu

nhƣ bị phá hủy hoàn toàn, nhiều đoạn bị vỡ, nƣớc biển tràn vào gây lụt. Theo tài

liệu thu thập đƣợc các thiệt hại trong trận bão nhƣ sau:

- Đoạn Văn Lý sạt mái ngoài đê dài trên 100m.

- Đoạn đê kè Kiên Chính (xã Hải Chính) dài trên 700m, sạt lở mất toàn bộ

thân đê và mái đê phía trong, cao trình đê bị hạ thấp.

- Đoạn Táo Khoai (xã Hải Hòa) vỡ 2 đoạn, tuyến ngoài gần 1000m, tuyến

trong 68 m, nƣớc biển tràn vào các xã Hải Hòa, Hải Triều, Hải Chính.

- Đoạn đê Cồn Tròn (Hải Hòa) vỡ 2 đoạn dài 86m, nƣớc biển tràn ngập

Cồn Tròn.

- Đầu kè Hải Thịnh 2 sạt trên 100 m, có hố sâu 3 - 4m.

- Đoạn thị trấn Thịnh Long đê vỡ dài 174m, nƣớc tràn ngập làm vỡ tiếp

50m đê tuyến dự phòng, nƣớc tràn tiếp vào bên trong gây lụt [7,8].

Hình 3.3. Các tuyến đê bị phá hủy trong bão số 7 năm 2005

a) Tuyến đê thứ nhất (phía ngoài); b) tuyến đê bê tông bên trong

a) Giai đoạn 2005 - nay

Trong 10 năm trở lại đây đê biển Hải Hậu đã đƣợc kiên cố hóa và không ghi

nhận thêm trƣờng hợp vỡ đê nào. Tuy nhiên hệ thống đê biển ở đây vẫn đang đối

mặt với những nguy cơ mất ổn định khác nhƣ xói lở bờ, xói hạ thấp mặt bãi hay




49

những mất ổn định mang tính cục bộ nhƣ phá hủy mái phía đê phía biển do sóng

hay phá hủy mái đê phía đồng do sóng tràn (hình 3.4).

Hình 3.4. Nguy cơ mất ổn định cục bộ mái đê biển tại Hải Hậu

a) mái đê phía biển; b) mái đê phía đồng

Thực tế ghi nhận đƣợc tại Hải Hậu hiện nay trên mặt đê có xuất hiện những

khe nứt tách, có đoạn dài 15 - 20 m, chiều rộng khe nứt 1 - 2 cm (hình 3.5). Vì thế

nguy cơ trƣợt mái đê phía đồng cũng có thể xảy ra.

Hình 3.5. Nguy cơ mất ổn định trƣợt mái đê phía đồng

3.3. Hiện trạng tuyến đê biển huyện Hải Hậu

Từ năm 1996 đến năm 2000 tuyến đê biển khu vực đã dƣợc nâng cấp theo dự

án PAM với tổng số chiều dài 23,3 km. Hiện nay bãi biển trong tuyến đê khu vực




50

nghiên cứu rất hẹp và thấp, dọc tuyến có 14,3 km đê biển không có bãi và 12,7

km đê có bãi rộng 50 - 300m.

Đê biển đƣợc đắp bằng máy xúc hoặc đào đắp thủ công. Đất đắp đƣợc lấy từ

các khu vực đồng phía trong. Đất đắp có hai loại chính là cát pha lẫn ít bụi, sét, mùn

thực vật và sét. Đê biển ở đồng bằng Bắc Bộ đƣợc xây dựng trực tiếp trên nền là các

trầm tích Holocen của hệ tầng Thái Bình.

Thực tiễn đã xảy ra trong cơn bão số 7 năm 2005 đã cho thấy sự cần thiết

phải dự báo đƣợc khả năng mất ổn định của các đoạn đê biển, nhằm chủ động đối

phó với thiên tai cả trong thời gian trƣớc mắt và lâu dài.

Với dự án đê biển PAM, hệ thống đê biển Hải Hậu đã đƣợc nâng cấp rất nhiều

(hình 3.6). Cao trình đỉnh đê đƣợc nâng lên +4,5 đến +5,5m. Chân đê đƣợc bảo vệ

bởi ống bê tông hình trụ có đƣờng kính 100 cm, chiều cao 1.5m chôn dƣới bãi ngay

trƣớc chân mái đê phía biển. Mái đê phía biển đƣợc bảo vệ bởi các khối bê tông lát

mặt có kích thƣớc 0,4 x 0,4 x 0,45m. Mái phía biển đƣợc thiết kế với góc dốc 1:4,

mái phía đồng thiết kế với góc dốc 1:2. Hiện nay mái đê phía đồng không áp dụng

biện pháp bảo vệ nào nên rất dễ bị xói trong trƣờng hợp mƣa lớn hoặc sóng tràn.

Hình 3.6. Đê biển Hải Hậu theo thiết kế của PAM

Bên cạnh đó để gia cƣờng cho đê, hệ thống kè mỏ hàn dạng chữ T đã đƣợc

xây dựng tại một số đoạn bờ bị xói lở mạnh tại Hải Hậu. Các kè mỏ hàn chữ T đƣợc




51

đặt vuông góc với bờ, chúng gồm các khối bê tông tripod xếp chồng lên nhau hoặc

các ống bê tông đƣờng kính 1m, chiều dày 10cm, chiều cao 1,5m đƣợc đặt ở độ sâu

0.5m dƣới mực triều trung bình.

Hình 3.7. Kè mỏ hàn chữ T đƣợc cấu tạo từ các khối tripod

Tại Hải Hậu cũng áp dụng giải pháp rừng ngập mặn chống xói lở, rừng ngập

mặn trƣởng thành với chiều rộng 100m có thể giảm đƣợc 0,1m chiều cao sóng. Tuy

nhiên rừng ngập mặn không áp dụng đƣợc tại các khu vực xói lở mạnh. Tại xã Hải

Đông đƣờng bờ đang có xu hƣớng bồi tụ lại nên đã đƣợc trồng rừng ngập mặn.

Hình 3.8. Trồng rừng ngập mặn chống xói lở tại xã Hải Đông

Chƣơng 4. Phân tích ổn định của đê biển huyện Hải Hậu trong bối cảnh biến đổi khí hậu



52

CHƢƠNG 4. PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU

TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

4.1. Phân tích số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê

Chuỗi số liệu thu đƣợc từ hệ thống quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân

và nền đê tại xã Hải Hòa đƣợc phân tích trong năm 2014. Trong số 7 piezometer

đƣợc lắp đặt thì các piezometer số 1, 3 và 6 đƣợc đặt trên mực nƣớc ngầm nên

thƣờng xuyên cho các giá trị áp lực lỗ rỗng âm. Các piezometer số 2, 4, 5 và 7 đƣợc đặt

dƣới mực nƣớc ngầm nên thƣờng xuyên cho các giá trị quan trắc dƣơng (hình 1.20).

Số liệu thủy triều trong khu vực đƣợc lấy từ trạm Ba Lạt, cách vị trí quan

trắc 34km. Số liệu mƣa đƣợc lấy tại trạm hải văn Văn Lý cách vị trí quan trắc áp lực

nƣớc lỗ rỗng 7km. Trên hình 2.1 thể hiện sơ đồ vị trí trạm quan trắc mực triều và

trạm quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng. Phân tích mối tƣơng quan giữa giao động mực

thủy triều trong khu vực và sự thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng tại các vị trí lắp đặt

piezometer cho thấy:

- Sự thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng tại các piezometer đặt trên mực nƣớc

ngầm có mối liên hệ không rõ ràng với với chu kỳ lên xuống của mực thủy triều,

ngƣợc lại các piezometer đặt dƣới mực nƣớc ngầm thể hiện mối liên hệ chặt chẽ với

mực triều. Piezometer số 1 đặt trên mực nƣớc ngầm nhƣng áp lực nƣớc lỗ rỗng đo

đƣợc tại vị trí này có hệ số tƣơng quan tƣơng đối lớn với mực thủy triều (hình 4.1).

Điều này có thể giải thích do piezometer số 1 đặt nông (1,3m tính từ mặt mái đê

xuống dƣới) và ở vị trí ngoài cùng phía biển nên khi triều thay đổi nƣớc biển sẽ

thấm trực tiếp vào thân đê gây ra sự thay đổi áp lực lỗ rỗng tại đây.

- Áp lực nƣơc lỗ rỗng tại tất cả các vị trí quan trắc thay đổi có tính chu kỳ

trùng với chu kỳ lên xuống của mực triều. Khi mực triều lên thì áp lực nƣơc lỗ rỗng

tăng, ngƣợc lại khi triều xuống áp lực nƣớc lỗ rỗng giảm.

- Càng xa mái đê phía biển vào trong đất liền thì tƣơng quan giữa thay đổi

mực thủy triều với áp lực nƣớc lỗ rỗng càng giảm. Trên hình 4.1 có thể thấy hệ số

tƣơng quan R2 giữa hai đại lƣợng mực thủy triều và áp lực nƣớc lỗ rỗng giảm dần từ




53

xấp xỉ 0,86 đến 0,50 tƣơng ứng với piezometer số 2 và số 7. Áp lực nƣớc lỗ rỗng

thay đổi là do sự thay đổi mực nƣớc ngầm và cột nƣớc phía trên do nƣớc triều thấm

vào thân đê tạo ra. Càng gần phía biển, gƣơng nƣớc ngầm dâng lên càng nhanh và

cột nƣớc thấm vào trong thân đê cũng nhanh hơn các vị trí phía trong. Vì vậy hệ số

tƣơng quan giữa hai đại lƣợng giảm dần khi đi vào trong đất liền.

Hình 4.1. Tƣơng quan giữa mực thủy triều và áp lực nƣớc lỗ rỗng

- Lƣợng mƣa có ảnh hƣởng trực tiếp đến sự thay đổi của áp lực nƣớc lỗ

rỗng trong thân đê. Ngày 29/10/2014 với mực triều cao nhất là +1,77m (nhỏ hơn

mực triều cao nhất của năm +1,98m, ngày 14/6/2014), hầu hết các piezometer đều

ghi nhận đƣợc số liệu áp lực nƣớc lỗ rỗng cao nhất trong năm. Trên biểu đồ lƣợng

mƣa cho thấy trong thời gian từ ngày 26 - 29/10/2014 tại khu vực liên tiếp có mƣa

với tổng lƣợng mƣa là 287 mm (chiếm 86% tổng lƣợng mƣa của cả tháng 10/2014)

(hình 4.2). Nƣớc mƣa ngấm trực tiếp qua mặt mái đê làm tăng áp lực nƣơc lỗ rỗng

trong thân đê.

- Tại mỗi một vị trí khác nhau trong thân và nền đê hàm số giữa mực triều

và áp lực nƣớc lỗ rỗng là khác nhau và biến đổi phức tạp.




54

Hình 4.2. Tƣơng quan giữa áp lực nƣớc lỗ rỗng với mực thủy triều và lƣợng mƣa năm 2014




55

4.2. Phân tích ổn định trƣợt của mái đê

4.2.1. Các điều kiện biên sử dụng tính toán

Đê biển Hải Hậu có thiết kế mái phía biển có độ dốc 1:4 và mái phái đồng có

độ dốc 1:2, cao trình đê hiện nay dao động từ +4,5 đến +5,5 (hình 4.3). Đê có cấu

tạo từ ngoài vào trong gồm các lớp:

- Ngoài cùng là lớp bê tông lát mái gồm các khối bê tông xếp chèn dày 45cm.

- Tiếp theo là lớp đá dăm cấp phối

- Dƣới đá dăm cấp phối là lớp vải địa kỹ thuật

- Trong cùng là đất đắp đê.

Mái đê phía biển đƣợc lát bằng các khối bê tông, mái đê phía đồng là đất

trống không đƣợc kè. Khi tính ổn định trƣợt mái đê để cho đơn giản, các lớp vải địa

kỹ thuật và đá dăm cấp phối không đƣợc thể hiện trên lƣới phần tử hữu hạn vì

chúng chỉ có tác dụng nhƣ tầng lọc ngƣợc, chiều dày nhỏ nên ảnh hƣởng của các

lớp này đến ổn định trƣợt của mái đê là rất nhỏ.

Mặt đê chịu tác động của tải trọng phụ thêm của xe lấy bằng 15 kN/m2

Mặt cắt đê biển sử dụng cho tính ổn định trƣợt trong khóa luận là mặt cắt tại

vị trí lắp đặt hệ quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng có các thông số hình học và điều kiện

địa chất nhƣ sau:

Hình 4.3. Mặt cắt địa chất đê sử dụng tính ổn định trƣợt




56

Bảng 4.1. Thông số địa kỹ thuật các lớp đất

Các lớp vật

liệu

Khối lƣợng

thể tích Hệ số thấm Lực dính

Góc ma sát

trong

kN/m3 cm/s kPa độ

Đất đắp đê

(Cát pha) 18,2 1,1 x 10

-4 9 25

Đất nền

(Sét pha) 16,9 1,6 x 10

-5 15 12

Luận văn đã phân tích ổn định trƣợt mái đê biển theo các trƣờng hợp dƣới đây:

4.2.2. Phân tích ổn định trượt của đê thời điểm hiện tại (năm 2014)

Ổn định trƣợt mái đê thời điểm hiện tại đƣợc đánh giá tại thời điểm mực

triều cao nhất trong năm, + 1,98 m (ngày 14/6/2014). Số liệu áp lực nƣớc lỗ rỗng đo

thực tế từ trạm quan trắc đƣợc sử dụng đánh giá độ ổn định của đê lấy tại thời điểm

mực triều cao nhất này.

Hình 4.4. Số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng tƣơng ứng mực triều +1,98m

Kết quả phân tích ổn định trƣợt cho mái đê phía đồng và mái đê phía biển

đƣợc thể hiện trên hình 4.5.

Hình 4.5. Kết quả theo số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng

So sánh kết quả phân tích ổn định mái đê thời điểm năm 2014 trong hai

trƣờng hợp:




57

- Sử dụng số liệu quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng thực tế

- Sử dụng phần mềm SEEP/W phân tích điều kiện áp lực nƣớc lỗ rỗng trong

thân đê

Hình 4.6. Kết quả theo phân tích bằng SEEP/W với mực triều +1,98 m

Kết quả cho thấy khi sử dụng số liệu quan trắc thực tế hệ số an toàn của mái

đê lớn hơn trong trƣờng hợp phân tích áp lực nƣớc lỗ rỗng gián tiếp bằng phần mềm

SEEP/W (bảng 4.2). Cả hai trƣờng hợp phân tích đều cho thấy ở điều kiện bình

thƣờng tại thời điểm hiện tại mái đê phía đồng ở trạng thái cân bằng giới hạn, mái

phía biển ổn định với hệ số an toàn đều lớn hơn 2,0.

Bảng 4.2. So sánh kết quả phân tích

Số liệu áp lực nƣớc

lỗ rỗng sử dụng

Hệ số an toàn

Mái phía đồng Mái phía biển

Quan trắc thực tế 1,478 2,150

Phân tích SEEP/W 1,412 2,031

Sai số so thực tế (%) 4,5 5,5

Các kết quả phân tích ổn định đê trong tƣơng lai sẽ đƣợc hiệu chỉnh theo sai

số so sánh với thực tế.

4.2.3. Ảnh hưởng của thủy triều đến ổn định trượt của đê

Khi mực thủy triều dao động theo chu kỳ sẽ kéo theo sự thay đổi tƣơng ứng

của trạng thái phân bố ứng suất trong đất thông qua sự thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng,

vì vậy hệ số ổn định của đê cũng thay đổi theo. Để mô phỏng bài toán ảnh hƣởng

của mực thủy triều tới ổn định mái đê, các điều kiện biên sau đây đƣợc áp dụng:

- Chu kỳ triều lấy theo ngày có mực triều cao nhất năm với đỉnh triều +1.98 m

- Mái đê phía biển là biên thấm




58

- Mái đê phía đồng là biên thấm tự do (trong trƣờng hợp có dòng thấm xuyên

qua thân đê)

Hình 4.7. Điều kiện biên phân tích ảnh hƣởng của mực thủy triều đến ổn định đê

Hình 4.8. Phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê khi mực thủy triều +1,98m

Kết quả phân tích cho thấy:

- Dao động mực thủy triều có ảnh hƣởng trực tiếp đến hệ số ổn định trƣợt

của cả mái đê phía biển và mái phía đồng (hình 4.9). Hệ số ổn định mái đê phía

đồng có quan hệ nghịch biến với mực thủy triều, trong khi đó hệ số ổn định mái đê

phía biển có quan hệ đồng biến với mực thủy triều. Mái đê phía biển ổn định hơn

khi mực triều lên do lúc này mái đê đƣợc bổ sung thêm một lực chống trƣợt tạo ra

bởi trọng lƣợng của cột nƣớc biển.

- Trong một chu kỳ triều lên xuống, hệ số ổn định mái phía biển dao động

trong khoảng lớn (từ 2,048 đến 2,329), hệ số ổn định mái đê phía đồng dao động

trong khoảng nhỏ (từ 1,580 đến 1,665) (hình 4.9). Sự khác biệt này do càng xa biển




59

vào phía trong đất liền thì tƣơng quan giữa áp lực nƣớc lỗ rỗng và chiều cao mực

thủy triều càng giảm. Điều này đã đƣợc chứng minh ở phần trƣớc.

Hình 4.9. Biến thiên hệ số ổn định trƣợt theo một chu kỳ thủy triều

4.2.4. Dự báo ổn định trượt của đê theo các kịch bản nước biển dâng

Hệ số ổn định trƣợt mái đê đƣợc tính cho các năm 2020, 2040, 2060, 2080 và

2100 theo các kịch bản biển dâng RCP2.6 và RCP8.5. Các điều kiện biên thấm lấy

giống nhƣ trƣờng hợp tính cho thời điểm hiện tại. Mực triều tính toán lấy theo mực

triều cao nhất đã từng ghi nhận đƣợc trong khu vực là + 3,5m.

Kết quả phân tích nhƣ sau:

Theo các kịch bản biển dâng, hệ số ổn định trƣợt với mái phía đồng giảm dần

qua các năm. Cụ thể, hệ số an toàn giảm từ 1,386 (thời điểm hiện tại) xuống 1,359

và 1,322 lần lƣợt theo các kịch bản RCP2.6 và RCP8.5, năm 2100. Sự thay đổi này

do áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê tăng dần theo chiều cao của cột nƣớc tƣơng

ứng các mốc thời gian (hình 4.10). Xét trong điều kiện mực nƣớc biển dâng kết hợp

thủy triều trong khu vực, mái đê phái đồng có hệ số ổn định trƣợt nằm trong trạng

thái cân bằng giới hạn.




60

Ngƣợc lại, hệ số an toàn với ổn định trƣợt của mái đê phía biển tăng dần theo

các năm. Sự thay đổi này là do đê biển đƣợc bổ sung một lực chống trƣợt khi cột

nƣớc tăng lên trong khi đó áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê cũng tăng theo cột

nƣớc nhƣng lƣợng tăng này không lớn. Trong giai đoạn từ thời điểm hiện tại đến

năm 2100, hệ số an toàn mái đê phía biển tăng từ 1,995 đến 2,049 theo kịch bản

RCP2.6, và tăng đến 2,123 theo kịch bản RCP8.5 (hình 4.11).

Hình 4.10. Dự báo ổn định đê biển trong tƣơng lai




61

Hình 4.11. Thay đổi hệ số ổn định của đê theo các kịch bản biển dâng

4.2.5. Phân tích ổn định trượt của đê trong trường hợp mưa lớn kéo dài

Theo số liệu phân tích áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê, mƣa lớn và kéo dài

có ảnh hƣởng trực tiếp đến thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng. Luận văn xét trƣờng hợp

đất đắp đê bị bão hòa do mƣa lớn kéo dài trong nhiều ngày. Hệ số ổn định đƣợc

đánh giá tại thời điểm mực triều rút xuống thấp nhất là -0,58m.

Hình 4.12. Phân bố áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê bão hòa nƣớc

Kết quả phân tích cho thấy trong trƣờng hợp này hệ số an toàn giảm đáng kể

đối với cả hai mái đê. Mái phía đồng có hệ số ổn định 1,174 (< 1,2). Nhƣ vậy khi

mƣa lớn kéo dài làm đất đắp đê bão hòa có thể gây ra hiện tƣợng trƣợt đối với mái

đê phía đồng. Trong khi đó mái phía biển có hệ số an toàn là 1,552 vẫn đạt trạng

thái ổn định.




62

Hình 4.13. Hệ số ổn định của mái đê bão hòa nƣớc

Tổng kết lại, qua tất cả các trƣờng hợp phân tích thể khẳng định ở thời điểm

hiện tại và trong tƣơng lai tính đến năm 2100, mái đê phía biển hoàn toàn ổn định

đối với trƣợt trong điều kiện bình thƣờng không xét đến tác động sóng và mực nƣớc

dâng trong bão với hệ số an toàn lớn hơn 1,5 trong tất cả các trƣờng hợp.

Với mái đê phía đồng, hệ số ổn định nằm trong khoảng 1,322 đến 1,478 là

trạng cân bằng giới hạn đối với hầu hết các trƣờng hợp tính. Trong tƣơng lai do ảnh

hƣởng mực nƣớc biển dâng đê biển có thể sẽ phải đắp cao hơn khi đó nguy cơ mất

ổn định sẽ xảy ra.

Với trƣờng hợp mƣa lớn kéo dài gây bão hòa đất đắp đê và nền đê, nguy cơ

trƣợt của mái đê phía đồng là cao với hệ số ổn định trƣợt là 1,174.

4.3. Phân tích xói lở bờ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

4.3.1. Tác động cuả nước biển dâng đến xói lở bờ

Dựa trên công thức tính của Bruun, mức độ gia tăng xói lở bờ đƣợc tính cho

xã Hải Đông và đoạn bờ từ Hải Hòa đến Thịnh Long (bảng 4.3). Kết quả chỉ ra rằng

mức độ gia tăng xói lở tại bờ biển Hải Hậu có thể đạt 0,17 đến 0,25 m/năm tại thời

điểm hiện tại.

Bảng 4.3. Tốc độ xói lở bờ tại khu vực Hải Hậu thời điểm hiện tại (2014)

Vị trí đƣờng bờ

Mực nƣớc

biển dâng

(mm/y)

h*

(m)

B

(m)

L*

(m)

Tốc độ xói lở

(m/y)

Hải Đông 2,24 7,0 2,0 821,6 0,20

Hải Hòa - Thịnh Long 2,24 10,4 2,0 1377,6 0,25

Theo các kịch bản biển dâng RCP2.6 và RCP8.5 của IPCC đƣa ra, mức độ

gia tăng xói lở tại các khu vực này đƣợc dự báo cho các năm tiếp theo đến năm




63

2100. Lƣợng gia tăng xói lở tính cho năm 2020 là 7,8m và 9,4m lần lƣợt tại xã Hải

Đông và đoạn bờ từ Hải Hòa đến Thịnh Long với cả hai kịch bản RCP2.6 và

RCP8.5. Đến năm 2100 lƣợng gia tăng xói lở theo kịch bản RCP2.6 là 41m và 51m,

theo kịch bản RCP8.5 là 68m và 83m lần lƣợt tại Hải Đông và Hải Hòa - Thịnh

Long (hình 4.14).

Hình 4.14. Dự báo tốc độ xói lở bãi theo các kịch bản nƣớc biển dâng

4.3.2. Xói lở hạ thấp mặt bãi

Theo kết quả tính cho bờ biển Hải Hậu, tốc độ hạ thấp mặt bãi xảy ra tại Hải

Chính, Hải Triều và Hải Hòa là 15 - 25 cm/năm trong giai đoạn 1985 đến 1995.

Theo thiết kế của đê biển Hải Hậu, chân khay bảo vệ mái trƣớc đê đƣợc đặt ở dộ

sâu 1,5m. Nhƣ vậy, chỉ trong vòng 6 - 10 năm nữa chân khay có thể bị phá hủy

hoàn toàn do mặt bãi bị hạ thấp.

Hiện nay quá trình hạ thấp mặt bãi đang diễn ra mạnh mẽ ở Thịnh Long với

tốc độ lên đến 156 cm/năm. Trong những năm tiếp theo dƣới tác động của mực

nƣớc biển dâng, xói lở hạ thấp mặt bãi ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn.




64

Bảng 4.4. Tốc độ hạ thấp mặt bãi tại Hải Hậu thời điểm hiện tại (2014)

Vị trí đƣờng bờ Góc dốc bãi

Chiều cao

vách bờ

(m)

Chiều rộng

bãi

(m)

Tốc độ xói lở

theo phƣơng

ngang (m/y)

Tốc độ hạ thấp

mặt bãi

(cm/y)

Hải Đông 0,015 2,5 200 5 6,3

Hải Lý 0,015 2,5 180 12 16,7

Hải Chính 0,015 2,5 250 15 15,0

Hải Triều 0,015 2,5 225 20 22,2

Hải Hòa 0,010 2,5 210 21 25,0

Thịnh Long 0,010 2,5 80 50 156

Theo nhƣ hình 4.15, tốc độ hạ thấp mặt bãi tại Hải Hậu là 8 -12 cm/ năm

theo cả hai kịch bản biển dâng tại thời điểm năm 2020. Tuy nhiên tới năm 2100, tốc

độ hạ thấp mặt bãi tại Hải Hậu là 41- 65 cm/năm theo kịch bản biển dâng thấp

RCP2.6 và 68 - 108 cm/năm theo lịch bản biển dâng cao RCP8.5. Nhƣ vậy sự hạ

thấp mặt bãi là yếu tố ảnh hƣởng mạnh mẽ tới ổn định lâu dài của đê biển Hải Hậu.

Hình 4.15. Dự báo tốc độ hạ thấp mặt bãi tại Hải Hậu trong tƣơng lai

4.4. Ảnh hƣởng của bão đến ổn định đê biển

4.4.1. Ảnh hưởng của bão đến xói lở bờ

Theo số liệu quan trắc của trạm hải văn tại Hải Hậu giai đoạn 1976 - 1994,

chiều cao sóng trong bão có thể đạt đƣợc 3,2 - 4,25m [42]. Vơi các kết quả tính toán




65

cho bờ biển Hải Hậu, tốc độ xói lở bờ có thể đạt 7,1m khi chiều cao sóng là 4,25m

với bão diễn ra trong 2,4 giờ liên tiếp. Có thể nhận thấy rằng biến đổi khí hậu đang

làm tăng cả về số lƣợng lẫn cƣờng độ các trận bão đổ bộ vào bờ biển Việt Nam. Vì

thế những xói lở nghiêm trọng do sóng trong bão gây ra có thể trở nên thƣờng

xuyên hơn trong tƣơng lai.

Bảng 4.5. Tốc độ xói lở do sóng trong bão

Vị trí đƣờng bờ S

(m)

hb

(m)

Hb

(m)

B

(m) mo

D50

(mm)

A

(m1/3

)

t

(h)

R(t)

(m)

Hải Hòa 4,25 9,23 4,10 2,00 0,0150 0,143 0,0798 2,4 7,1

Thịnh Long 4,25 8,18 3,78 2,00 0,0100 0,147 0,0840 2,4 3,1

4.4.2. Ảnh hưởng của sóng tràn trong bão đến xói mòn mái đê phía đồng

Các tính toán đối với đê biển Hải Hậu đƣợc sử dụng số liệu đầu vào từ trận

bão Damrey năm 2005. Các thông số đƣợc sử dụng cụ thể nhƣ sau: Hs = 3,2m, T =

8,2s, α = 15 độ, b = 1, Rc = 1,6m, f = 0,9, β = 1, và υ= 0,65.

Các thông số hình học của để biển Hải Hậu tại các mặt cắt đại diện đƣợc thể

hiện trong hình 4.16.

Theo hệ thống phân loại đất ASTM 2001, vật liệu đất đắp đê biển Hải Hậu

chủ yếu là cát pha sét (SC) với mức độ đầm chặt trung bình và độ dính thấp (bảng 2.2).

Kết quả tính toán tốc độ xói mái đê phía đồng tại Hải Hậu đƣợc thể hiện

trong bảng 4.6. Xói mặt phía sau đê khi có sóng tràn xảy ra rất nghiêm trọng tại Hải

Hòa, Hải Triều, Hải Chính và Hải Lý và đặc biệt là Hải Đông nơi mà đê biển không

có tƣờng đỉnh chắn sóng leo. Các kết quả tính thể hiện tƣơng đối đúng với thực tế

xảy ra trong cơn bão Damrey năm 2005 khi mà các đoạn đê ở Hải Hòa, Hải Triều

và Thịnh long đã bị sóng tràn gây ra xói mái phía đồng của đê sau đó đã làm vỡ các

đoạn đê này. Tốc độ xói mặt phía sau của đê cũng đƣợc tính cho các đoạn đê trên

trong trƣờng hợp mái đƣợc bảo vệ bằng cỏ vetiver. Kết quả đã cho thấy khi mái đê

đƣợc bảo vệ bởi cỏ vetiver vận tốc dòng chảy tràn trên mặt đê giảm đáng kể và tốc

độ xói mặt đê là rất nhỏ (bảng 4.6).




66

Hình 4.16. Mặt cắt đê biển đại diện tại các xã huyện Hải Hậu




67

Hình 4.17. Tốc độ xói mái đê gây bởi sóng tràn trong bão

Bảng 4.6. Tốc độ xói mặt mái đê phía đồng gây bởi sóng tràn trong bão

Vị trí

Góc dốc

mái

phía

biển

(độ)

Chiều

cao lƣu

không

Rc

(m)

Chiều

dài mái

phía

biển

(m)

Góc

dốc

mái

phía

đồng

(độ)

Lƣu

lƣợng

sóng

tràn

(l/s/m)

Tốc độ

dòng chảy

(m/s)

Tốc độ xói

(cm/hr)

Mái tự

nhiên

Mái

trồng cỏ

Mái tự

nhiên

Mái

trồng cỏ

Hải Đông 14 1,80 5,2 25 81 2,48 0,66 70 Rất nhỏ

Hải Lý 14 1,60 7,5 25 115 2,46 0,66 70 Rất nhỏ

Hải Chính 13 1,35 7,0 25 137 2,88 0,77 120 Rất nhỏ

Hải Triều 14 1,40 5,0 33 164 4,53 1,21 1000 Rất nhỏ

Hải Hòa 15 1,60 4,2 27 150 4,40 1,17 800 Rất nhỏ

Thịnh

Long 14 1,60 7,2 30 115 2,75 0,73 100 Rất nhỏ

Sử dụng số liệu đầu vào từ cơn bão Damrey năm 2005 và các kịch bản biển

dâng RCP2.6 và RCP8.5 của IPCC (2013), tác giả đã dự đoán tốc độ xói lở cho các

mặt cắt tại 5 xã ven biển Hải Hậu đến năm 2100. Với kết qủa đạt đƣợc lấy ví dụ tại

mặt cắt Thịnh Long, ta có thể tấy rằng tốc độ xói mái phía đồng của đê cứ sau 20

năm sẽ tăng 1,5 - 2 lần và 2 - 3 lần tƣơng ứng với các kịch bản RCP2.6 và RCP8.5

(hình 4.18). So sánh tốc độ xói mặt phía đồng của đê tƣơng ứng với hai kịch bản

biển dâng RCP2.6 và RCP8.5 thấy rằng sự khác biệt chỉ thật sự rõ ràng sau năm




68

2060 khi mực nƣớc biển dâng trên 29cm. Tuy nhiên, theo kịch bản RCP8.5 thì tốc

độ xói mặt đê luôn cao hơn từ 3 - 5 lần so với tốc độ xói mặt đê theo kịch bản

RCP2.6 trong giai đoạn 2080 và 2100.

Trong trƣờng hợp sử dụng cỏ vetiver bảo vệ mặt đê thì tốc độ xói không thật

sự nghiêm trọng với cả hai kịch bản biển dâng tính cho năm 2100. Theo kết quả tính

này thì có thể khẳng định vai trò của cỏ vetiver trong chống xói mặt là rất tốt.

Hình 4.18. Dự báo tốc độ xói mái đê phía đồng theo kịch bản biển dâng tại Thịnh Long

Chƣơng 5. Các giải pháp gia cƣờng ổn định hệ thống đê biển huyện Hải Hậu ứng phó với

biến đổi khí hậu



69

CHƢƠNG 5. CÁC GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐÊ

BIỂN HUYỆN HẢI HẬU ỨNG PHÓ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hiện nay đê biển huyện Hải Hậu đang đƣợc bảo vệ bằng các giải pháp truyền

thống nhƣ: kè bê tông lát mái phía biển, kè mỏ hàn chữ T, ống bê tông chôn phía

trƣớc đê bảo vệ chân khay và trồng rừng ngập mặn bảo vệ bãi (tại xã Hải Đông). Ở

thời điểm hiện tại, các giải pháp này đã phát huy đƣợc vai trò nhất định trong việc

bảo vệ đê bằng chứng là theo số liệu thống kê từ năm 2005 đến nay không ghi nhận

trƣờng hợp vỡ đê nào trong khu vực.

Tuy nhiên, do ảnh hƣởng của mực nƣớc biển dâng, các công trình bảo vệ bờ

biển cần đƣợc nâng cấp và cải tạo theo xu hƣớng xây cao hơn và ổn định hơn trong

tƣơng lai. Việc kết hợp sử dụng các giải pháp truyền thống đang đƣợc áp dụng tại

Hải Hậu và các giải pháp mới ứng dụng công nghệ địa chất là rất cần thiết (bảng

5.1). Trong trƣờng hợp của đê biển Hải Hậu cần tập trung vào các giải pháp nhằm

giảm thiểu nguy cơ mất ổn định đê do xói lở đƣờng bờ theo phƣơng ngang, xói hạ

thấp mặt bãi và xói mái đê phía đồng.

Bảng 5.1. Các giải pháp mới gia cƣờng đê biển [51]

Cải tạo/Gia cƣờng Các kỹ thuật cụ thể Đặc điểm

Đơn thuần cơ học

Sử dụng đất cấp phối tốt đắp đê

Sử dụng đất đầm chặt tốt

Kết hợp vật liệu sợi tổng hợp

Chi phí thấp

Độ bền cao

Sử dụng vật liệu địa phƣơng

hoặc vật liệu truyền thống

Cơ học và hóa học

Kết hợp vật liệu sợi tổng hợp

với xi măng

Kết cấu xen kẹp sử dụng vật

liệu vải địa kỹ thuật không dệt

và vôi sống

Sử dụng các túi vải địa kỹ thuật

chứa đất đƣợc gia cƣờng bằng

xi măng

Chi phí thấp

Cơ học và sinh thái

Trồng cỏ trong các ô, rừng ngập

mặn

Ống địa kỹ thuật và rọ đá

Chi phí thấp

Thân thiện môi trƣờng





70

5.1. Ứng dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp

Thay vì sử dụng các giải pháp truyền thống để ứng phó với biến đổi khí hậu,

việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp đã đƣợc đề xuất ở Việt Nam từ những

năm 1970 và đến nay đã đƣợc áp dụng để bảo vệ đê sông, đê biển khỏi bão lớn và

ngập lụt [48]. Để sử dụng hợp lý chức năng của các vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp

này cần thiết phải kết hợp các giải pháp truyền thống và phải tƣơng ứng với mức độ

phá hủy của các tác nhân. Việc sử dụng kết hợp vật liệu địa phƣơng là rất cần thiết

vì sẽ tiết kiệm đƣợc chi phí lớn. Các nghiên cứu của Sato và nnk, (2013) đã đạt

đƣợc những bƣớc đầu trong phòng thí nghiệm về sử dụng sợi cây cọ trộn với đất cát

để gia cƣờng đê [44]. Matsushima và nnk, (2011) đã nghiên cứu thành công việc sử

dụng cây đay trộn trong đất đắp đƣờng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu [40].

Mức độ đầm chặt của vật liệu là tối quan trọng trong việc đắp đê nhƣng đôi

khi khó đạt đƣợc khi sử dụng vật liệu địa phƣơng. Tuy nhiên, khi sử dụng thêm các

vật liệu trộn cùng đất đắp nhƣ các loại sợi tự nhiên (xơ dừa, tre…) hay nhân tạo (túi

nilông) thì độ đầm chặt của đất đƣợc cải thiện (hình 5.1) [45].

Hình 5.1. Một số giải pháp chọn vật liệu địa phƣơng đắp đê





71

5.2. Kết cấu đê hỗn hợp

Một vấn đề cũng rất quan trọng đó là thiết kế các giải pháp kết cấu đê để chống

lại hiện tƣợng ngập úng phía đồng gây bởi mực nƣớc biển dâng và nƣớc đâng trong

bão (storm surge). Đối với khu vực Hải Hậu có thể áp dụng các giải pháp sau đây kết

hợp giữa bao tải đất và vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp. Các giải pháp này có thể sử dụng

vật liệu địa phƣơng nhƣ rác thải xây dựng (gạch, bê tông vụn) (hình 5.2, 5.3, 5.4).

Hình 5.2. Triển vọng sử dụng các loại rác thải tại địa phƣơng

Hình 5.3. Kết cấu sử dụng kết hợp giải pháp gia cƣờng và nâng cấp đê





72

Hình 5.4. Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật kết hợp vật liệu địa phƣơng đắp đê

5.3. Giải pháp đa bảo vệ

Việc sử dụng chỉ đơn thuần một giải pháp gia cƣờng đê nhƣ các giải pháp

nêu trên là không đảm bảo trong dài hạn, đặc biệt là để ứng phó với các tác động

của bão và sóng trong bão. Giải pháp đa bảo vệ thích nghi với biến đổi khí hậu đƣợc

đề xuất sử dụng đối với đê biển Hải Hậu bao gồm sự kết hợp của các giải pháp: Đê

mềm phá sóng phía ngoài (geotube), giải pháp gần bờ sử dụng rừng ngập mặn và

trồng cỏ ventiver trên mái đê phái đồng chống xói mặt, các ống bê tông đƣợc chôn

phía trƣớc chân đê để hạn chế xói chân, rãnh thu nƣớc của sóng tràn trên mặt đê.

Bảng 5.2. Các giải pháp chống xói lở kết hợp sử dụng vật liệu địa kỹ thuật [28]

Tác nhân

gây xói Hậu quả

Giải pháp cần

thiết

Giải pháp gia cƣờng tƣơng ứng tốc độ xói bờ

< 2 m/năm 2-5

m/năm

5-10

m/năm > 10 m/năm

Bão Gia tăng xói

lở Nâng cao cao

trình mặt đê

Kè bê tông áp

mái kết hợp vải

địa kỹ thuật

Quy hoạch sử

dụng đất

Rừng ngập

mặn

Đê phá

sóng

(geotube)

Rừng

ngập mặn

Đê phá

sóng

(geotube)

Bảo vệ

chân đê

bằng các

túi địa kỹ

thuật hoặc

các ống bê

tông

(geobag)

Đê phá sóng

(geotube)

Bảo vệ chân

đê bằng các

túi địa kỹ

thuật hoặc

các ống bê

tông

(geobag)

Di dân

Mực biển

dâng

Mất ổn định

đê biển Thiếu hụt

trầm tích

Vấn đề mất ổn định đê biển Hải Hậu do xói mái đê phía đồng đã đƣợc chứng

minh trong các chƣơng trƣớc. Vì vậy cần có các giải pháp cụ thể bảo vệ mái đê phía





73

đồng. Từ kết quả phân tích tốc độ xói mái đê, giải pháp trồng cỏ vetiver trên mái có

hiệu quả cao trong kháng xói. Đối với đất có cỏ vetiver bảo vệ có thể giảm xói từ 62

- 86 % so với trƣờng hợp đất trống [29]. Akkerman và nnk, (2007) đã chứng minh

thực nghiệm bằng các thí nghiệm hiện trƣờng rằng một mái dốc có trồng cỏ vetiver

với mật độ trung bình có thể chống lại một lƣợng nƣớc tràn qua mái với lƣu lƣợng

75 l/s/m [19]. Bộ rễ cỏ vetiver cắm sâu vào đất trong mái đê chính là yếu tố chính

kháng lại lực xói do dòng chảy. Ngoài ra, cỏ vetiver có thể kết hợp sử dụng với các

giải pháp khác nhƣ phần chân mái đê có thể bảo vệ bởi đá xếp hay túi vải địa kỹ

thuật trong khi phần nửa trên của mái dốc có thể trồng cỏ chống xói mòn.

Đối với trƣờng hợp đê biển Hải Hậu có thể áp dụng trồng cỏ trên mái phía

đồng của đê nhƣ sau (hình 5.6):

- Trồng cỏ theo hàng ngang trên mặt đê, mỗi hàng cách nhau 0.8 - 1.0 m

theo hƣớng vuông góc với dòng chảy tràn trên mặt đê.

- Hàng thứ nhất trồng ở mép trên cùng của mái đê, hàng dƣới cùng trồng

sát chân mái đê.

- Các cụm cỏ đƣợc trồng trong các ô lƣới làm từ lƣới địa kỹ thuật, bên

trong ô đó đất đƣợc đầm chặt tƣơng đối và có trộn dinh dƣỡng cho cây non

nhanh phát triển.

- Trồng cỏ vào mùa khô để tránh hiện tƣợng sóng tràn trong mùa mƣa bão

rửa trôi cây non.

Rừng ngập mặn là giải pháp có thể áp dụng đƣợc ở bờ biển Hải Hậu nhằm

chống lại xói lở. Theo các nghiên cứu trƣớc đây của Mazda và nnk, (1997); Quartel

và nnk, (2007) đã chỉ ra rằng 100m rừng ngập mặn trƣởng thành có thể giảm 0,1m

chiều cao sóng [41, 43]. Trong trƣờng hợp bờ bị xói lở yếu với tốc độ xói lở < 2

m/năm thì có thể trồng rừng ngập mặn ngay trƣớc đê phía biển. Trong trƣờng hợp

bờ bị xói mạnh hơn thì có thể trồng rừng ngập mặn phía sau đê phá sóng phía ngoài

(hình 5.6). Hiện nay, việc áp dụng các ống vãi địa kỹ thuật đã rất phổ biến trên thế

giới với những ƣu điểm nhƣ giá thành rẻ, dễ thi công và độ bền cao [36, 39]. Đặc





74

biệt, vật liệu sử dụng bơm vào trong các geotube có thể sử dụng đa dạng nhƣ cát

hoặc các loại đất dính, những loại đất này rất sẵn có ở Hải Hậu. Vì vậy, Geotube

cũng là một giải pháp có thể kết hợp với các giải pháp khác trong bảo vệ đƣờng bờ

Hải Hậu khỏi xói lở. Cấu tạo Geotube gồm vỏ bọc ngoài sử dụng vật liệu tổng hợp

vải địa kỹ thuật có hai lớp, lớp ngoài là lƣới polyeste màu sáng, lớp lọc bên trong là

polypropylene kiểu không dệt. Chiều dài trung bình của geotube từ 50 đến 80m, có

mặt cắt gần nhƣ hình elip chu vi khoảng 6,5 đến 10m (hình 5.5).

Nguyên lý hoạt động chủ yếu của geotube là thu giữ, tích tụ và duy trì tại chỗ

các trầm tích, thân thiện với môi trƣờng, thông qua hoạt động thủy động lực học

ven biển và dịch chuyển trầm tích ngang và dọc bờ, tạo ra các trao đổi cho phép ổn

định động lực các khu vực cần đƣợc xử lý. Lƣợng cát thu giữ đƣợc tích tụ dần dọc

theo công trình sau đó ổn định và nâng dần độ cao bãi biển để bồi đắp, tái tạo lại bãi

biển, hình thành địa mạo mới.

Hình 5.5. Mô hình đê mềm Geotube





75

Trong trƣờng hợp của biển Hải Hậu, Geotube có thể đặt ngầm và song song

với bờ, có tác dụng làm giảm bớt năng lƣợng sóng lừng mạnh, cho phép phù sa mịn

lắng đọng trong vùng bị xói lở (hình 5.6).

Hình 5.6. Giải pháp đa bảo vệ cho các đoạn bờ có mức độ xói lở khác nhau

Theo kết quả phân tích ổn định mái đê phía đồng, hiện tƣợng xói do sóng

tràn gây ra là một yếu tố gây mất ổn định cho hệ thống đê biển trong tƣơng lai nếu

không có giải pháp bảo vệ mái hợp lý. Ngoài giải pháp trồng cỏ trên mái đê, tác giả

đề xuất xây thêm một tuyến rãnh thu nƣớc sát mép mái phía đồng chạy dọc theo

tuyến đê biển. Các rãnh này có tác dụng gom nƣớc chảy trên mặt đê do sóng tràn

hoặc mƣa lớn (hình 5.7).





76

Hình 5.7. Giải pháp rãnh thu nƣớc kết hợp trồng cỏ

Nƣớc sau khi thu vào rãnh này sẽ đƣợc thoát ra phía sau của đê thông qua hệ

thống kênh trên mái và chảy vào các ống bê tông chèn đầy đá chôn ở dƣới chân đê

để tránh hiện tƣợng xói chân. Kích thƣớc và các thông số kỹ thuật của rãnh thu

nƣớc, kênh dẫn nƣớc và ống gom nƣớc cần phải đƣợc nghiên cứu cho phù hợp với

lƣu lƣợng sóng tràn.

Kết luận và kiến nghị



77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Dựa vào kết quả nghiên cứu đạt đƣợc có thể rút ra một số kết luận nhƣ sau:

1. Áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thân đê biến đổi có quy luật, tƣơng quan thuận

với mực thủy triều và bị ảnh hƣởng bởi các yếu tố nhƣ đặc điểm đất đắp đê và

lƣợng mƣa. Mực thủy triều có ảnh hƣởng trực tiếp đến ổn định trƣợt của mái đê.

2. Trong trƣờng hợp mƣa lớn kéo dài mái đê phía đồng có nguy cơ mất ổn

định trƣợt cao. Xói lở bờ và hạ thấp mặt bãi là hai yếu tố ảnh hƣởng mạnh mẽ và

lâu dài đến ổn định của đê biển. Sóng trong bão là một yếu tố ảnh hƣởng ngắn hạn

và mạnh tới xói lở bờ Hải Hậu. Sóng tràn là nguyên nhân chính phá hủy mái đê phía đồng.

3. Giải pháp trồng cỏ Vetiver trên mái đê phía đồng phát huy hiệu quả cao

để chống xói mặt. Với đê biển Hải Hậu, cần thiết áp dụng giải pháp đa bảo vệ đối

với từng đoạn bờ khác nhau trong đó cần kết hợp giữa các giải pháp truyền thống và

giải pháp công nghệ mới.

Sau khi thực hiện luận văn, tác giả có một số kiến nghị nhƣ sau:

1. Đối với giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng cần áp dụng ngay trồng cỏ

Vetiver vì những hiệu quả của nó mang lại. Đây là giải pháp đơn giản, rẻ tiền và

thân thiện với môi trƣờng.

2. Cần có những nghiên cứu về khả năng ứng dụng vật liệu địa phƣơng để

gia cƣờng cho đê biển Hải Hậu sẵn sáng ứng phó với biến đổi khí hậu và mực nƣớc

biển dâng trong tƣơng lai.

3. Tại các đoạn bờ khác nhau của Hải Hậu có nguy cơ mất ổn định ở các

mức độ khác nhau, vì vậy nên áp dụng các biện pháp đa bảo vệ đối với từng đoạn

bờ cụ thể tùy theo quy mô và mức độ xói lở trong tƣơng lai.




78

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (MONRE) (2009), Các kịch bản Biến đổi khí hậu

và Mực nước biển dâng cho Việt Nam.

2. Nguyễn Văn Bốn (2001), Thực trạng đê biển Hải Hậu - đề xuất giải pháp, Dự

án ICZM Nam Định.

3. Vũ Minh Cát và nnk (2008), Nghiên cứu đề xuất mặt cắt ngang đê biển hợp lý

với từng loại đê và phù hợp với điều kiện từng vùng từ quảng Ninh đến Quảng

Nam, Báo cáo tổng hợp đề tài NCKH cấp Bộ, Hà Nội.

4. Đỗ Minh Đức (2004), Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi quá trình bồi tụ và

xói lở đới ven biển Thái Bình - Nam Định, Luận án Tiến sĩ địa chất, Trƣờng Đại

học Mỏ - Địa chất Hà Nội.

5. Hoàng Việt Hùng (2012), Nghiên cứu các giải pháp tăng cường ổn định bảo vệ

mái đê biển tràn nước, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Hà

Nội.

6. Vũ Cao Minh và nnk (2013), Biến động cửa Ba Lạt, cửa Hà Lạn trong thời kỳ

cận đại và ảnh hưởng của chúng tới diễn biến bồi tụ xói lở khu vực Hải Hậu -

Nam Định, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi số 13. (17)

7. Chu Văn Ngợi và nnk (2009), Nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa công trình và

địa môi trường khu vực cửa sông ven biển tỉnh Nam Định phục vụ quy hoạch sử

dụng hợp lý lãnh thổ và giảm thiểu tai biến, Trƣờng Đại học Khoa học Tự

nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.

8. Sở Nông nghiệp & Phát triển nông thôn Nam Định (2001), Tài liệu phòng

chống giảm nhẹ thiên tai, Báo cáo tại Hội thảo dự án quản lý tổng hợp dải ven

bờ Việt Nam, IZM tỉnh Nam Định.

9. TCVN 4198 - 2012 (2012), Đất xây dựng - các phương pháp xác định thành

phần hạt trong phòng thí nghiệm.




79

10. TCVN 4196 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định độ ẩm và độ

hút ẩm trong phòng thí nghiệm.

11. TCVN 4195 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định khối lượng

riêng trong phòng thí nghiệm.

12. TCVN 4197 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định giới hạn dẻo

và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm.

13. TCVN 4199 - 2012 (2012, Đất xây dựng - phương pháp xác định sức chống cắt

trong phòng thí nghiệm ở máy cắt phẳng.

14. TCVN 4201 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác định độ chặt tiêu

chuẩn trong phòng thí nghiệm.

15. TCVN 4202 - 2012 (2012), Đất xây dựng - phương pháp xác khối lượng thể

tích trong phòng thí nghiệm.

16. TCVN 8723 - 2012 (2012), Đất xây dựng công trình thủy lợi - phương pháp xác

định hệ số thấm của đất trong phòng thí nghiệm.

17. Trần Đức Thạnh và nnk (2000), Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển

Bắc Bộ từ Quảng Ninh tới Thanh Hóa, Phân viện Hải dƣơng học tại Hải Phòng.

18. Nguyễn Văn Thìn (2014), Nghiên cứu sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh ở

Bắc Bộ, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Hà Nội.

Tiếng Anh

19. Akkerman GJ, Gerven Van KAJ, Schaap HA, van der Meer JW (2007), Wave

overtopping erosion tests at Groningen sea dyke, Report of ComCoast

workpackage 3: Development of alternative overtoppingresistant sea defences,

phase 3, Rijkswaterstaat, Delft.

20. Barnett M, Wang H (1988), Effects of a vertical seawall on profile response,

American Society of Civil Engineers, Proceedings of the Twenty-first

International Conference on Coastal Engineering, Chapter 111, pp 1493-1507.




80

21. Bas Wijdeven (2002), Coastal erosion on a densely populated delta coast - A

case study of Nam Dinh province, Red River Delta, Vietnam, Msc thesis, Delft

University of technology, The Netherlands.

22. Briaud J-L (2008), Case histories in soil and rock erosion: Woodrow Wilson

bridge, Brazos river meander, Normandy cliffs, and New Orleans levees, The

9th Ralph B. Peck Lecture, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental

Engineering, Vol 134 No. 10, ASCE, Reston, Virginia, USA.

23. Brunn P (1962, Sea-level rise as a cause of shore erosion, Journal of

Waterways and Harbor Division, American Society of Civil Engineers, Vol. 88,

117-130.

24. Cong M. V. (2004), Safety assessment of sea dikes in Viet Nam - A case study in

Nam Dinh province, Msc theisis, UNESCO - IHE, Institute for water education.

25. Cong VM, Stive MJF, Van Gelder PHAJM (2009), Coastal protection

strategies for the Red River Delta, Journal of Coastal Research, 25(1), 105-116.

26. De Waal, J. P., Van der Meer, J. W. (1992), Wave run-up and overtopping on

Coastal structures, Proceedings of the 23rd

International conference on coastal

engineering, Venice, Italy, ASCE, p. 1758 - 1771.

27. Duc DM, Nhuan MT, Ngoi CV, Nghi T, Tien D M, Van Weering TjCE, Van

Den Bergh GD (2007), Sediment distribution and transport at the nearshore

zone of the Red River delta, Northern Vietnam, Journal of Asian Earth Sciences,

Vol. 29, Issue 4, 588-565.

28. Duc DM, Nhuan MT, Ngoi CV (2012), An analysis of coastal erosion in the

tropical rapid accretion delta of the Red River, Vietnam, Journal of Asian Earth

Sciences (43) 98-109.

29. Donjadee S, Tingsanchali T (2013), Reduction of runoff and soil loss over steep

slopes by using vetiver hedgerow systems, Paddy Water Environment (2013)

11:573-581.




81

30. GEO-SLOPE International Ltd (2008), Seepage Modeling with SEEP/W 2007,

Third Edition.

31. GEO-SLOPE International Ltd (2008), Stability Modeling with SLOPE/W 2007

Version, Third Edition.

32. Hanh PTT and Furukawa M (2007), Impact of Sea Level Rise on Coastal Zone

of Vietnam, Bulletin of Faculty of Science, University of Ryukyu, No. 84, 45-

59.

33. Hieu NM, Suzuki K., Duc DM (2012), Preliminary study on ground water level

monitoring system to evaluate stablity of sea dike in the context of climate

change - A case study in Hai Hau district, Proceedings of the International

Workshop on HUE Geo-Engineering 2012, Hue city, Vietnam, p.79 - 86. (34)

34. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) - Working group I (2013),

IPCC fifth assessment report climate change 2013: the physical science basis.

Stockholm.

35. Julien PY (2002), River mechanics, Cambridge University Press, page 54.

36. Koffler A, Choura M, Bendriss A, Zengerink E (2008), Geosynthetics in

protection against erosion for river and coastal banks and marine and

hydraulic construction, Journal of Coastal Conservation (2008) 12:11-17.

37. riebel DL and Dean RG (1993), Convolution method for time-dependent beach-

profile response, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering,

American Society of Civil Engineers, Vol. 119, No. 2, 204-227.

38. Krystian W, Pilarczyk (2001), Wave loading on Coastal Structure-Lecture

Notes, IHE-Netherlands.

39. Lee EC, Douglas RS (2012), Geotextile tubes as submerged dykes for shoreline

management in Malaysia, Geotextiles and Geomembranes, volume 30,

February 2012, 8-15.

40. Matshushima K, Mohri H, Hori T, Ariyoshi M, Nkazawa K and Yamada K

(2011), Pilot field tests on adaptation agaist wave-induced erosion for rural




82

roads in Bangladesh, Geosynthetics Technical Information, 27(1) 27-33 (in

Japanese).

41. Mazda Y, Magi M, Kogo M, Hong PN (1997), Mangroves as a coastal

protection from waves in the Tong King delta, Vietnam, Mangroves and Salt

Marshes 1, 127-135.

42. Pruszak Z, Szmytkiewicz M, Hung NM, Ninh PV (2002), Coastal processes in

the Red River delta area, Vietnam, Coastal Engineering Journal, Vol. 44, No.2,

97-126.

43. Quartel S, Kroon A, Augustinus PGEF, Van Santen P, Tri NH (2007), Wave

attenuation in coastal mangroves in the Red River Delta, Vietnam, Journal of

Asian Earth Sciences 29 (2007).

44. Sato K, Komine H, Murakami,S., and Yasuhara,K. (2013), An experimental

evaluation on effects on seepage failure using a natural fiber mixed with soils

for river dykes, Proceedings of Geotechnics for Sustainable Development -

Geotech Hanoi 2013.

45. Slope Indicator (2007), Manual of vibrating wire piezometer.

46. Thuy MTT, Nagatsuka S, Nishihata T, Takewaka S, Mimura N, Yasuhara K,

Duc DM (2012), Analysis of a Large-scale Erosion in Hai Hau Coast, Northern

Vietnam. Proc, Coastal Engineering 59, JSCE B2, I1441-I1445 (in Japanese).

47. Thuy NN (1995), The South China Sea Tide and Sea Level Change in Vietnam

Coastal Zone, Research KT-03-03, National Program KT-03. 195 pages.

48. Trinh CV (2010), Shore Erosion in the South of Vietnam, Applied Protection

Measures and Study Needs, International Workshop on Delta, Mito, Japan

2010.

49. Van der Meer, J. W., Janssen, W. (1995), Wave Run-Up and Wave Overtopping

at Dikes, Wave Forces on Inclined and Vertical Wall Structures, ed, Kobayashi

N. & Demirbilek Z., ASCE, New York, USA, ISBN 0-7844-0080-6.




83

50. Van der Meer JW (1998), Wave-runup and overtopping, Chapter 8, p. 145-159.

In: Dikes and revetments: Design, maintenance and safety assessment,

Pilarczyk KW (ed.)

51. Yasuhara K, Komine H, Satoh K, Duc DM (2013), Geotechnical response to

climate change-induced disasters in the Vietnamese coasts and river dykes: A

Perspective, Proceedings of the 2nd International Conference on Geotechnics

for Sustainable Development, Geotech-Hanoi, 3-21, Hanoi Vietnam.

52. Zbigniew Pruszak et al, (2002), Coastal Processes in the Red River Delta Area,

Vietnam, Coastal Engineering Journal, Vol. 44, No.2, p. 97-126.

53. www.coastalnewstoday.com/india-construction-of-geo-tube-sea-wall-begins-at-

pentha-village/

54. www.ecomare.nl/en/encyclopedia/man-and-the-environment/water-

management/coastal-protection/sea-dikes/

55. www.escp.org.uk/beach-nourishment

56. www.imgbuddy.com/recurved-sea-wall.asp

57. www.luxyana.ga/2015/05/benefits-of-mangrove-trees.html

58. www.nccoast-org.secure40.ezhostingserver.com/m/blog-

details.aspx?k=3187f246-580c-4780-a3a7-2a49cfe0ce46

59. www.snh.org.uk/publications/on-

line/heritagemanagement/erosion/appendix_1.14.shtml

60. www.vetiver.org/TVN-Handbook%20series/TVN-series2-1-infrastructure.htm

61. www.water-lines.co.uk/armorloc

http://www.imgbuddy.com/recurved-sea-wall.asp

Phụ lục



84

PHỤ LỤC

MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH KHU VỰC XÃ HẢI ĐÔNG, HUYỆN HẢI HẬU

Symbol

Elevation (m)

Distance (m)

+1.5

+0.5

-0.5

-1.5

-2.5

-3.5

-4.5

-5.5

-6.5

-7.5

-8.5

-9.5

-10.5

0.40.70

3.0-1.90

5.0-3.90

+1.10

HD05

97.0

0.60.52

2.6-1.53

10.0-8.93

+1.07

HD06

113.0

0.70.33

2.0-0.97

5.0-3.97

+1.03

HD07

119.0

0.50.87

1.5-0.13

5.0-3.63

+1.37

HD08

95.0

0.70.65

1.7-0.40

5.0-3.70

+1.30

HD09

90.0

0.41.10

1.00.50

10.0-8.50

+1.50

HD10

2

3B

3B

3B

3A

1

2

2

11

KH lỗ khoan

Cao độ (m)

K/c (m)

Lớp đất

1 - Đất đắp đê

2 - Bùn sét màu nâu gụ

3A - Cát hạt nhỏ xám sẫm

3B - Cát pha nâu gụ dẻo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ … · 2016-05-09 ·...

Documents

Transcript of ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ … · 2016-05-09 ·...