Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ DỐC BÃI BIỂN ĐẾN XÓI LỞ CHÂN KÈ
CỦA ĐÊ BIỂN MÁI NGHIÊNG KHÔNG TRÀN
Nguyễn Thị Phương Thảo
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Xói lở chân đê kè biển là một trong những
sự cố gây mất ổn định cho hệ thống đê biển,
đặc biệt trong điều kiện ảnh hưởng của bão.
Những nghiên cứu về xói lở bãi trước và chân
đê kè cho thấy q trình phát triển của hố xói
rất phức tạp phụ thuộc vào tổ hợp rất nhiều
yếu tố trong đó phải kể đến chế độ thủy động
lực học như sóng, độ sâu nước, thủy triều,
dịng chảy, đặc điểm địa hình bùn cát khu vực
nghiên cứu và đặc điểm kết cấu công trình
mái đê như vật liệu làm kè, độ dốc mái đê…
Trong các yếu tố đó thì độ dốc của bãi trước
đê đóng vai trị quan trọng, quyết định đến đặc
trưng của sóng đến chân cơng trình. Độ dốc
bãi càng lớn thì xói càng nhiều, tuy nhiên để
định lượng mức độ xói lở do ảnh hưởng của
bãi vẫn là bài tốn khó bởi sự phức tạp của
vùng này và gần như khơng có số liệu đo đạc
thực tế để tính tốn. Bài viết này trình bày kết
quả nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc bãi
trước đê biển đến xói lở chân kè của đê biển
mái nghiêng trong trường hợp đê cao khơng

có sóng tràn qua bằng mơ hình vật lý tại máng
sóng Trường Đại học Thủy lợi.
2. THIẾT KẾ MƠ HÌNH

Mơ hình lịng động với kê cao khơng tràn
được thiết kế và thực hiện như Hình 1. Tỉ lệ
mơ hình theo chiều dài và thời gian là NL =
10, NT = N = 3,16 dựa trên cơ sở thiết kế mơ
hình và các tiêu chuẩn tương tự áp dụng như
trình bày trong bài (Thảo, 2018). Mái ngồi
của đê biển có độ dốc ¼, bãi biển được làm
bằng cát mịn (kích thước hạt trung bình
120m) với độ dốc bãi được thực hiện cho

hai trường hợp bãi dốc khác nhau. Độ dày
của lớp cát tại chân đê là 40cm và phía đầu
bãi có bố trí mái gỗ chắn cát. Sáu đầu đo
sóng (WG) được bố trí sao cho để đo được sự
biến đổi sóng từ trước khi vào bãi và tương
tác giữa sóng với cơng trình, nên 1 đầu đặt ở
vùng trước khi vào bãi, 1 đầu đặt ở giữa bãi
và 4 đầu đo sóng gần cơng trình. Sóng phản
xạ được tính tốn từ số liệu của 4 đầu đo
sóng gần cơng trình.
Sự thay đổi độ sâu lòng dẫn chân đê được
đo ở ba mặt cắt, 1 ở giữa máng và 2 mặt cắt
cách thành máng 10cm. Cả ba mặt cắt này
được đo 2 lần trước và sau khi chịu tác động
của 3000 con sóng theo phổ Jonswap. Một đầu
đo dịng chảy (CG) được đặt trước đầu đo

sóng đầu tiên về phía chân đê. Máy vectrino
đo dịng chảy được gắn trên giá có gắn bánh
xe lăn đồng thời cũng được dùng để đo địa
hình. Ngồi ra cịn có 2 camera để quan sát
sóng leo và sự thay đổi bãi sát chân đê phục vụ
cho việc đánh giá số liệu đo đạc từ thước đo.
Có 8 kịch bản được thực hiện gồm 2 kịch
bản độ dốc bãi (1/40 và 1/100), 2 kịch bản
mực nước (D=70 và 75 cm) và 2 kịch bản
sóng bão (H=17 cm, T=1,56 s) và (H=19 cm
và T=1,65 s).
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kết quả đo đạc sự biến đổi địa hình bãi
trước chân đê sau khi chịu tác động của sóng
của 8 kịch bản được thể hiện trên Hình 3. Có
thể thấy rằng xu thế thay đổi địa hình của hai
kịch bản mái dốc khá giống nhau với các
kịch bản mực nước và sóng. Từng đoạn xói
bồi xen kẽ nhau trong khoảng 2m từ chân đê.

774


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Hình 1. Mơ hình thiết kế

Hình 2. Mơ hình thực hiện trong máng sóng
Do sự tương tác giữa sóng và cơng trình đê

mà kích thước các hố xói và vị trí của đoạn
bồi khác nhau. Hình thành hai nhóm, một
nhóm xói ngay sát chân đê và một nhóm bồi
tại chân đê. Khi mực nước cao (D75) và sóng
nhỏ (H17T1,56) thì hiện tượng bồi xuất hiện
chân kè đến khoảng cách từ 15 - 22cm mới
bắt đầu xuất hiện xói. Trong khi nhóm các
kịch bản cịn lại thì xói xuất hiện ngay tại
chân đê đến khoảng cách từ 25 - 40cm mới
xuất hiện bồi, đặc biệt là các kịch bản sóng
cao (H19T1,56). Kịch bản mực nước thấp
D70 cho kết quả độ lớn hố xói lớn nhất lớn
hơn kịch bản mực nước cao D75. Vị trí của
giá trị xói lớn nhất có sự khác nhau giữa hai
kịch bản độ dốc bãi, với mái 1/100 thì hố xói
lớn nhất xuất hiện ngay tại chân đê, trong khi
mái dốc bãi 1/40 lại xuất hiện sau đoạn bồi
cách chân khoảng 1m. Điều này có thể lí giải
bởi hiện tượng sóng vỡ ở các vị trí khác
nhau, khi sóng vỡ sẽ tạo ra các nhiễu động
rối làm bùn cát dịch chuyển. Đối với bãi dốc
hơn thì sóng vỡ xuất hiện rất nhiều trên bãi


trước khi sóng đến chân đê, trong khi bãi
thoải hơn thì đa phần sóng vỡ tại mái đê làm
xuất hiện dịng swash kéo bùn cát ra khỏi
chân đê.
Kết quả so sánh sự khác nhau của chiều
sâu hố xói lớn nhất tương đối giữa các kịch

bản thủy lực ứng với độ dốc bãi 1/40 và
1/100 được trình bày trên Hình 4. Từ kết quả
này cho thấy mức độ xói của bãi có độ dốc
1/40 lớn hơn bãi có độ dốc 1/100, Đặc biệt ở
kịch bản mực nước thấp và sóng thấp, độ
sâu hố xói lớn nhất tương đối của bãi 1/40
lớn hơn gấp đôi so với bãi 1/100. Cịn kịch
bản mực nước thấp sóng cao với mực nước
cao sóng cao thì sự chênh lệch này khơng
đáng kể.
Độ sâu hố xói tương đối lớn nhất của cả
hai loại bãi đều xuất hiện ở mực nước thấp,
nhưng bãi 1/40 ứng với kịch bản sóng thấp
cịn bãi 1/100 thì ứng với kịch bản sóng cao.
Trường hợp mực nước cao và sóng thấp của
cả hai loại bãi đều cho kết quả hố xói lớn
nhất tương đối nhỏ hơn.

775


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

Hình 3. Kết quả thay đổi địa hình bãi

Hình 4. So sánh độ sâu hố xói
tương đối lớn nhất
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Từ những nghiên cứu trên có thể đưa ra

một số kết luận chính như sau:
+ Hiện tượng xói bồi của bãi trước đê biển
phụ thuộc chặt chẽ vào mức độ và vị trí sóng
vỡ. Khơng phải trường hợp nào cũng xói
ngay sát chân đê mà có thể vị trí này cịn
được bồi thêm.
+ Độ dốc của bãi có vai trị quan trọng,
ảnh hưởng đến các đặc trưng của sóng, đặc
biệt là tạo ra hiện tượng sóng vỡ ở các vị trí
khác nhau dẫn đến vị trí của các vùng xói

khác nhau. Với hai kịch bản độ dốc bãi
nghiên cứu cho kết quả vị trí hố xói lớn nhất
ở sát chân đê ứng với độ dốc bãi 1/100, cịn
bãi 1/40 đẩy vị trí hố xói lớn nhất cách xa
chân đê một đoạn cỡ khoảng 1m.
+ Độ sâu hố xói lớn nhất tương đối của
kịch bản độ dốc bãi 1/40 lớn hơn so với kịch
bản bãi 1/100, nhưng chế độ sóng khác nhau
cũng cho kết quả khác nhau. Cả hai độ dốc
bãi đều xuất hiện độ sâu hố xói lớn nhất
ứng với kịch bản độ sâu nước thấp (D70).
Mực nước cao nhưng sóng nhỏ cho kết quả
xói ít nhất.
Sự tương tác giữa các yếu tố thủy lực với
công trình và các yếu tố địa hình, bùn cát rất
phức tạp, cần nghiên cứu thêm các kịch bản
khác để từ đó rút ra được quy luật theo từng
yếu tố.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] N.T.P. Thảo, 2018. Ứng dụng mơ hình vật
lý nghiên cứu xói lở chân kè của đê biển
mái nghiêng trong bão, Hội nghị Khoa học
thường niên Trường Đại học Thủy lợi.
[2] Steven A.Hughes, 2005, Physical models and
laboratory techniques in coastal engineering,
3rd ed. Singapore: World scientific.

776