Nghiên cứu đề xuất các tham số của công trình giảm sóng, gây bồi đối với khu vực Hải Hậu - Nam Định

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu sự thay đổi các tham số (chiều cao, bề rộng, kích thước dài-ngắn,…) của công trình giảm sóng, gây bồi có ảnh hưởng đến diễn biến các trường thủy thạch động lực khu vực Hải Hậu-Nam Định. Từ các kết quả nghiên cứu sẽ đề xuất được bộ thông số hợp lý về công trình giảm sóng, gây bồi đối với khu vực nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề này, nhóm tác giả đã kết hợp giữa các phương pháp thí nghiệm trên mô hình vật lý và mô phỏng trên mô hình toán.

I. MỞ ĐẦU

Ở Hải Hậu-Nam Định hiện nay, ngoài hệ thống đê biển hầu như đã được bê tông hóa và kè lát mái phía biển, một số nơi đã sử dụng hệ thống công trình giảm sóng, gây bồi, như: Hệ thống 5 mỏ hàn chữ T (MCT) xây dựng năm 2005 tại Hải Thịnh, hệ thống 9 bẫy cát biển (BCB) được xây dựng năm 2011 tại khu vực Hải Chính.

Cho đến nay, các trường hợp sử dụng MCT đều cho hiệu quả chưa lớn, nhưng có thể nói là khả quan. Đáng kể nhất là công trình Hải Thịnh 2, công trình này có tác dụng gây bồi theo mùa nhưng tạm thời và rất hạn chế, công trình bị một số hư hỏng khi chịu tác động của sóng bão lớn. Hiệu quả gây bồi nhanh chóng thể hiện rõ ở BCB Hải Chính, sau khi xây dựng công trình đến nay, bãi được bồi cao bình quân từ 0.5-1.6m; chiều rộng từ chân đê trở ra khoảng 50-60m. Ngoài ra, sóng biển qua đê giảm sóng (ĐGS) sẽ giảm chiều cao, từ đó giảm chiều cao sóng leo và tác động xung kích lên mái kè.

Ngoài một số những hiệu quả đã đạt được của hệ thống các công trình đã xây dựng tại Hải Hậu, thì vẫn còn những tồn tại như: Đối với MCT, kích thước mặt bằng vẫn chưa tuân thủ hoàn toàn theo chỉ dẫn của 14TCN130-2002; Thân chưa vươn ra dải sóng vỡ, cánh còn ngắn (Hải Thịnh 2), nên sóng vẫn xô vào tận bờ và gốc MCT, lượng cát bồi tụ ít; Cao trình đỉnh MCT còn chưa đạt đến mực nước trung bình, hạn chế hiệu quả ngăn cát, giảm sóng khi mực nước cao và sóng lớn; Kết cấu cánh sử dụng ống buy, hiệu quả giảm sóng rất hạn chế, đồng thời gây hiệu ứng sóng đứng, dẫn đến xói chân, bất ổn định công trình. Về công trình hỗn BCB, vị trí đặt ĐGS (thân) quá gần bờ và cao trình còn thấp, chưa phát huy được hiệu quả giảm sóng và ngăn cát; Theo chỉ dẫn, vị trí từ đường bờ đến tim ĐGS bằng 1,0-1,5 lần chiều dài sóng nước sâu. Do vậy hiệu quả giảm sóng không cao; Chiều dài ĐGS (cánh), theo chỉ dẫn lấy bằng 1,5-3,0 lần khoảng cách bờ-ĐGS; Thiết kế của BCB chỉ lấy bằng 1,0 lần là thiên nhỏ.

Nhìn chung, các thông số về kích thước (dài ngắn), cao trình, khoảng cách giữa các công trình,… đối với công trình trên bãi đã xây dựng ở Hải Hậu vẫn còn có nhiều bất cập. Từ đó dẫn đến chưa phát huy được tối đa hiệu quả của công trình. Do vậy, rất cần có những nghiên cứu để đưa ra được bộ thông số phù hợp đối với công trình giảm sóng, gây bồi tại nơi đây.

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Ảnh hưởng của công trình giảm sóng gây bồi tới biến đổi hình thái đường bờ

2.2. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý (MHVL)

2.2.1. Mô phỏng tương tự các giá trị trên mô hình, chọn tỉ lệ mô hình

2.2.2. Các điều kiện biên và kiểm định mô hình

2.2.3. Kiểm định mô hình thí nghiệm

2.2.4. Các phương án thí nghiệm

2.3. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình toán

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN

3.1. Kết quả thí nghiệm mô hình vật lý

3.1.1. Thí nghiệm lựa chọn cao trỉnh đỉnh đê ngầm

3.1.2. Lựa chọn tham số bề rộng đỉnh đê ngầm

3.2. Kết quả nghiên cứu mô phỏng trên mô hình toán

3.2.1. Đánh giá ảnh hưởng của chiều dài tường tới diễn biến hình thái:

3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của khoảng cách giữa đê và đường bờ ban đầu tới diễn biến hình thái

3.2.3. Đánh giá ảnh hưởng độ rộng khe (G) giữa các tường tới diễn biến hình thái

3.2.4. Kết quả tính toán biến động đường bờ với cụm công trình đề xuất

IV. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC THAM SỐ CÔNG TRÌNH PHÙ HỢP DỰA TRÊN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN

V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận

5.2. Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Chi cục PCLBC-QLĐ Nam Định (2006), Đánh giá sự ổn định công trình, tác động gây bồi và bảo vệ đê của hệ thống kè mỏ hàn Hải Thịnh II (Hải Hậu), Nghĩa Phúc (Nghĩa Hưng) - Kiến nghị các giải pháp hoàn thiện công trình, Đề tài nghiên cứu cấp tỉnh.

[2]. Công ty cổ phần tư vấn XD Nông nghiệp & PTNT Nam Định (2008), Hiện trạng, nguyên nhân xói, bồi và cơ chế phá hoại đê, kè vùng bờ biển tỉnh Nam Định”, Báo cáo Tham luận tại hội thảo khoa học 8/2008, Hà Nội.

[3]. Lương Phương Hậu (1999), Công trình bảo vệ bờ biển và hải đảo, Tủ sách trường ĐH Xây dựng, Hà Nội.

[4]. Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2010), Theo dõi diễn biến sạt lở vùng cửa sông, ven biển Nam Định, Kết quả dự án ĐTCB giai đoạn 2005-2010, Hà Nội.

[5]. Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2013), Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp tổng thể để ổn định vùng bờ biển Nam Định từ cửa Ba Lạt đến cửa Đáy, Đề tài độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL.2010T/28, Hà Nội.

[6]. Nguyễn Thành Trung, Lương Phương Hậu (2013), Nghiên cứu phân tích hiệu quả của các công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, Dự án Quản lý rủi ro thiên tai WB4, Hà Nội.

[7]. Ahrens J.P (1987), Characteristics of reef breakwaters, Technical report CERC-87-17.

[8]. Dalrymple R.A (1985), Physical Modelling in Coastal Engineering.

[9]. Noble R. M (1978), Coastal structures' effects on shorelines, Coastal structures and related problems, Part III. Chapter 125.

[10]. Pilarczyk K.W, Zeidler R.B (1996), Offshore breakwaters and shore evolution control,  A.A. Balkerma, Rotterdam, The Netherlands.

[11]. USACE (U.S. Army Corps of Engineers) (1984), Shore Protection Manual (SPM),  Washington: U.S. Government Printing Office, 1088p.

[12]. U.S.Army Corp (1992), Coastal groins and nearshore breakwaters, Engineer Manual EM 1110-2-1617.

Xem bài báo tại đây: Nghiên cứu đề xuất các tham số của công trình giảm sóng, gây bồi đối với khu vực Hải Hậu - Nam Định

Tác giả:

ThS. Doãn Tiến Hà, PGS.TS. Trương Văn Bốn
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học Sông Biển
PGS.TS. Trần Hồng Thái - Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI