TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN HẢI DƯƠNG
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA
ĐÊ GIẢM SÓNG KẾT CẤU RỖNG BẢO VỆ BỜ BIỂN
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình giao thông
Mã số: 9580205
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2024
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ
Chí Minh
Người hướng dẫn: 1- PGS. TS. Vũ Văn Nghi
2- PGS. TS. Đinh Công Sản
Phản biện độc lập 1:
Phản biện độc lập 2:
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án
Vào hồi
ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải TP.HCM
1
LỜI MỞ ĐẦU
1. CƠ SỞ KHOA HỌC, Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Xói lở trên hệ thống sông, kênh rạch và vùng ven biển ở các vùng đồng bằng
trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã và đang diễn ra mạnh mẽ, gây
nhiều thiệt hại về kinh tế và xã hội. Có nhiều yếu tố gây ra sạt lở, từ các yếu tố tự
nhiên như lũ lụt, biến đổi dòng chảy, xói mòn tự nhiên đến các yếu tố con người như
các hoạt động xây dựng, khai thác bùn cát quá mức, phá rừng và làm suy giảm thảm
thực vật, rừng ngập mặn hay biến đổi khí hậu.
Trên thế giới hiện tượng xói lở bờ biển và sụt lún là thách thức lớn đối với các
đồng bằng, dưới tác động của các đập thượng nguồn, bùn cát bị giảm sau khi đắp
đập, là 60%, 69%, 85%, 94% và 98% tương ứng đối với đồng bằng sông Danube,
Mississippi, Rhône, Indus và Nile. Hội thảo về hệ sinh thái biển và các hành động
của liên bang Hoa Kỳ đã chỉ ra rằng xói lở bờ biển nghiêm trọng, rộng lớn đã ảnh
hưởng đến khoảng 90% bờ biển của thế giới và có khả năng ngày càng gia tăng do
nước biển dâng cùng với hoạt động gia tăng của bão. Sự mất mát của các vùng đất
có giá trị do bị ngập nước đang xảy ra trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các vùng đồng
bằng. Trong suốt 200 năm qua, hơn một nửa các vùng đất ngập nước ở Hoa Kỳ đã
bị mất đi do sự kết hợp giữa các tác động của tự nhiên và con người.
Tại Việt Nam, hiện tượng sạt lở bờ biển do tác động của biến đổi khí hậu, triều
cường và thời tiết cực đoan như bão, lũ…và những tác động khai thác đồng bằng
(cả thượng và hạ lưu) đã làm sạt lở nghiêm trọng vùng ven biển, chủ yếu ở Trung
Bộ và Nam Bộ, ảnh hưởng đến phát triển kinh tế - xã hội vùng ven biển, đe dọa trực
tiếp tính mạng và tài sản của hàng nghìn hộ dân.
Chính vì thế, các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đã và đang có nhiều
giải pháp bảo vệ bờ biển với hai nhóm giải pháp chính là: Nhóm giải pháp quản lý
và nhóm giải pháp kỹ thuật.
Nhóm giải pháp quản lý tìm kiếm các giải pháp quản lý sử dụng đất, giảm thiểu
các thiệt hại về kinh tế xã hội cho các chủ thể sở hữu tài sản giáp biển nơi xói lở bờ
biển đang có nguy cơ xảy ra.
Nhóm giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ biển có 03 loại: giải pháp mềm, giải pháp
công trình, và giải pháp kết hợp. Các giải pháp bảo vệ bờ biển trên đều có những ưu
và nhược điểm khác nhau, chúng đã và đang được nghiên cứu ứng dụng ở các vùng
ven biển trên thế giới và cả Việt Nam.
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng cực nam của Việt Nam, hiện tượng
xói lở bờ biển do tác động của tự nhiên và con người cũng đang là một thách thức
lớn đối với các địa phương ven biển tại đây.
2
Trước những năm 2000, rừng ngập mặn bao phủ hầu hết các vùng ven biển của
đồng bằng đặc biệt là khu vực từ Kiên Giang đến Bạc Liêu, nhưng hiện nay chúng
đang dần biến mất nhanh chóng do sức ép từ hoạt động khai thác của con người và
kể cả tác động gia tăng bất lợi của điều kiện tự nhiên (biến đổi khí hậu và nước biển
dâng). Hệ quả là khả năng giảm sóng và giữ trầm tích của rừng ngập mặn bị giảm,
từ đó làm cho 50% đường bờ biển của khu vực bị xói lở đe dọa trực tiếp đến an ninh
lương thực và thương mại của cả ĐBSCL nói riêng và Việt Nam nói chung.
Với mật độ dân số dày đặc và tầm quan trọng to lớn của ĐBSCL đối với an ninh
lương thực, thương mại trong phạm vi quốc gia và thế giới thì việc đề xuất giải pháp
nhằm giảm sóng, chống xói lở và bảo vệ bờ biển ĐBSCL là hết sức cần thiết trong
giai đoạn hiện nay.
Các giải pháp chống sạt lở bờ biển đã xây dựng ở ĐBSCL đa số là kè lát mái.
Đây là giải pháp bị động chưa đảm bảo ổn định lâu dài mà một trong những nguyên
nhân chính là do bãi trước không được bảo vệ. Gần đây có hàng loạt các công trình
bảo vệ bờ biển chủ động, đó là các dạng đê phá sóng, giảm sóng từ xa. Các giải pháp
công trình này đã có thể gây bồi cho vùng bãi biển từ vị trí xây dựng công trình đến
bờ, tạo điều kiện để khôi phục rừng ngập mặn, nhưng giá thành công trình còn khá
cao và chưa có đánh giá giải pháp nào là phù hợp cho ĐBSCL. Ngoài ra, giải pháp
giảm sóng gây bồi bằng hai hàng cọc tre và bó cành cây chèn ở giữa do Tổ chức hợp
tác phát triển Đức (GIZ) đề xuất đã được áp dụng tại một số khu vực ven biển
ĐBSCL. Đây là giải pháp thân thiện với môi trường, chi phí thấp và đã phát huy
hiệu quả tốt ở một số khu vực như ở vùng biển ấp Vàm Rầy (xã Bình Sơn, huyện
Hòn Đất) tỉnh Kiên Giang, ở Vĩnh Tân (thị xã Vĩnh Châu) tỉnh Sóc Trăng. Tuy nhiên
tại những vùng biển có sóng lớn, dòng chảy mạnh và đang có diễn biến xói lở như
ở Bạc Liêu, Hòn Đá Bạc (biển Tây- Cà Mau) thì dạng công trình này chỉ có tác dụng
làm chậm lại quá trình xói lở trong khoảng 2÷3 năm, sau đó hàng rào bị hư hỏng,
mất tác dụng.
Hầu hết các hệ thống công trình xây dựng đều trong tình trạng “khẩn cấp” và vì
thế không có điều kiện để nghiên cứu đánh giá tác động, hiệu quả của công trình
thông qua mô hình số hay mô hình vật lý (MHVL).
Trong số các loại kết cấu của công trình đê giảm sóng (ĐGS) có khả năng phá
sóng lớn thì ĐGS kết cấu rỗng dạng hai hàng cọc ly tâm kết hợp đá đổ bên trong
(gọi là đê cọc ly tâm) do tỉnh Cà Mau thực hiện thử nghiệm ở vùng ven biển Cà Mau
đã mang lại hiệu quả cao và đã được áp dụng ở cả bờ Đông và bờ Tây, tỉnh Cà Mau
hiện nay. Mặc dù đã có một số nghiên cứu đánh giá hiệu quả của công trình này
3
thông qua MHVL nhưng vẫn chưa có nghiên cứu đầy đủ về chức năng giảm sóng
của công trình thông qua mô hình toán và MHVL.
Do đó luận án này tập trung nghiên cứu những cơ sở khoa học dựa trên mô hình
toán kết hợp với MHVL để đánh giá hiệu quả của công trình đê cọc ly tâm từ đó đề
xuất giải pháp phù hợp cho công trình ĐGS này với kết cấu, kích thước phù hợp,
kích thước đá hộc đổ bên trong và có lợi ích về mặt kinh tế, kỹ thuật hơn so với thực
tế hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
2.1. Mục tiêu chính
Đánh giá hiệu quả giảm sóng của đê giảm sóng cọc ly tâm tại khu vực ĐBSCL
bằng thí nghiệm MHVL và mô hình số và đề xuất kích thước phù hợp.
2.2. Mục tiêu cụ thể
1) Tổng quan các dạng ĐGS kết cấu rỗng hiện nay trên thế giới và Việt Nam và
hiệu quả giảm sóng của từng dạng công trình này.
2) Đánh giá hiện trạng của các loại ĐGS kết cấu rỗng ở khu vực ĐBSCL.
3) Đánh giá hiệu quả giảm sóng của đê cọc ly tâm dựa trên các kết quả thí nghiệm
từ MHVL. Xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số truyền sóng
t
K
của đê
cọc ly tâm từ thí nghiệm MHVL.
4) Kiểm định kết quả mô hình số từ số liệu trên MHVL, từ đó đề xuất khả năng
áp dụng mô hình số phù hợp thay thế cho MHVL xác định sơ bộ hiệu quả giảm sóng
của đê cọc ly tâm, áp dụng cho vùng biển trong phạm vi nghiên cứu và các vùng
biển khác có điều kiện tự nhiên tương tự vùng nghiên cứu.
3. Phương pháp và nội dung nghiên cứu của đề tài
3.1. Phương pháp nghiên cứu
- Để đạt được mục tiêu thứ nhất thì phương pháp nghiên cứu thực hiện các nội
dung sau:
+ Nghiên cứu tổng quan tài liệu: Tổng hợp, nghiên cứu và phân tích các công
trình ĐGS trên thế giới và trong nước có liên quan đến đề tài luận án đang thực hiện.
Qua đó đưa ra những vấn đề khoa học chưa được nghiên cứu hay nghiên cứu chưa
toàn diện, đầy đủ khi áp dụng vào thực tiễn tại vùng biển ĐBSCL của Việt Nam.
- Để đạt được mục tiêu thứ 2 thì phương pháp nghiên cứu thực hiện các nội dung
sau:
+ Tổng quan tài liệu về ĐGS tại ĐBSCL.