BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
=======

=======

NGUYỄN QUỐC BI

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐÊ RỖNG GIẢM SÓNG,
GÂY BỒI KẾT HỢP TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN BẢO VỆ
BỜ BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

-------o0o-------

NGUYỄN QUỐC BI

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐÊ RỖNG GIẢM SÓNG,

GÂY BỒI KẾT HỢP TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN BẢO VỆ
BỜ BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY
MÃ SỐ: 8580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS PHẠM VĂN SONG

Thành phố Hồ Chí Minh, 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Bi

i


LỜI CÁM ƠN
Trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện đề tài này tơi được gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp tận tình giúp đỡ về mọi mặt. Bên cạnh đó, nhà trường đã tạo điều kiện cũng
như q thầy cơ đã tận tình dạy bảo hướng dẫn.

Tơi xin chân thành cám ơn đến :
- Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi.
- Tất cả quý Thầy Cô Trường Đại học Thủy lợi.
- Tất cả quý Thầy Cô và các nhân viên Cơ sở 2 – Đại học Thủy lợi
Và lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Song đã tận
tình giúp đỡ trong việc chọn đề tài, tìm tài liệu cũng như quá trình thực hiện luận văn.
Trong thời qian thực hiện đề tài bản thân tôi đã hết sức cố gắng, nỗ lực để đạt được
kết quả tốt nhất. Tuy nhiên, vẫn cịn nhiều sai sót kính mong sự đóng góp ý kiến của
quý Thầy Cô và các bạn. Một lần nữa, xin gởi đến quý Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp
lời cảm ơn chân thành nhất.
Trân trọng cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH......................................................................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. viii
PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................................9
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................15
1.1

Đặt vấn đề ....................................................................................................15

1.2

Tổng quan chung về các giải pháp công nghệ bảo vệ bờ biển ....................17

1.2.1


Giải pháp quản lý .........................................................................................18

1.2.1.1. Quản lý sử dụng đất và các hoạt động trong hành lang ven biển ................18
1.2.1.2. Giải pháp tuyên truyền cảnh báo..................................................................18
1.2.2

Giải pháp kỹ thuật ........................................................................................18

1.2.2.1. Nhóm giải pháp kỹ thuật mềm .....................................................................18
1.2.2.2. Nhóm giải pháp kỹ thuật cơng trình cứng....................................................22
1.3

Kết luận chương 1 ........................................................................................34

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN XÓI LỞ BỜ
BIỂN TÂY TỈNH CÀ MAU .........................................................................................35
2.1

Phân tích hiện trạng xói lở khu vực nghiên cứu ..........................................35

2.1.1

Giới thiệu các phương pháp nghiên cứu ......................................................35

2.1.2 Đánh giá hiện trạng xói lở, bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu theo phương
pháp điều tra khảo sát thực địa. .................................................................................36
2.1.3 Phân tích xói lở, bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu (KVNC) theo phương
pháp phân tích ảnh viễn thám....................................................................................40
2.2


Nghiên cứu xói lở, bồi lắng vùng nghiên cứu bằng mơ hình tốn ...............44

2.2.1

Mơ hình sử dụng. .........................................................................................44

2.2.2

Thiết lập mơ hình .........................................................................................46

2.2.3

Kết quả mơ phỏng thủy động lực ven biển ..................................................50

2.3

Phân tích nguyên nhân và cơ chế gây sạt lở đoạn bờ biển tỉnh Cà Mau .....57

2.3.1

Đánh giá các yếu tố tác động chung đến xói lở bờ sơng, bờ biển ĐBSCL..57

2.3.2

Nguyên nhân sạt lở.......................................................................................58

2.3.3

Cơ chế sạt lở bờ............................................................................................ 59


2.4

Kết luận chương 2 ........................................................................................59
iii


CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐÊ RỖNG GIẢM SÓNG,
GÂY BỒI TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN CHỐNG SẠT LỞ ĐÊ BIỂN TÂY TỈNH CÀ
MAU
61
3.1

Phân tích ưu, nhược điểm các giải pháp cơng trình đã và đang thực hiện...61

3.1.1 Kết quả nghiên cứu và ứng dụng cơng trình bảo vệ bờ biển trong vùng
ĐBSCL 61
3.1.2

Phân tích các giải pháp chống sạt lở đã áp dựng tại địa bàn tỉnh Cà Mau ..67

3.2
Xác định, lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ bờ biển Tây thuộc xã Khánh Bình
Tây, huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau ..................................................................72
3.2.1

Giới thiệu khu vực áp dụng ..........................................................................72

3.2.2


Xác định giải pháp hợp lý bằng phương pháp phân tích đa tiêu chí MCA .72

3.3

Tính tốn thiết kế cho giải pháp đê trụ rỗng áp dụng cho vùng nghiên cứu 78

3.3.1

Cấu tạo giải pháp .......................................................................................... 78

3.3.2

Tính tốn các thơng số cơng trình ................................................................ 81

3.4

Kết luận chương 3 ........................................................................................88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 91
PHỤ LỤC

93

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Dự án ni bãi Sand Motor ở Hà Lan thời điểm mới thi công xong năm 2011
(trái) và thời điểm 2016 (phải) ......................................................................................19

Hình 1.2 Nuôi baĩ ở đảo Anna Maria thuô ̣c Florida, Mỹ ..............................................20
Hình 1.3 Hệ thống chuyển cát cố định tại khu vực cửa sơng Tweed, bang New South
Wales của Úc .................................................................................................................21
Hình 1.4 Sơ đồ bố trí hệ thống mỏ hàn gây bồi, tạo bãi ...............................................23
Hình 1.5 Kè mỏ hàn ở New Jersey, Mỹ bị xói ở hạ lưu (trái) và kè mỏ hàn ở bờ biển
Cần Giờ, Tp. Hồ Chí Minh ............................................................................................ 23
Hình 1.6 Kè mỏ hàn ở cho nước xuyên qua bằng cọc gỗ (ở Hà Lan) .......................... 23
Hình 1.7 Một số dạng kè mỏ hàn thông dụng trên mặt bằng (US Army Engineering
Corps, 2008) ..................................................................................................................24
Hình 1.8 Sơ họa giải pháp cơng trình đê phá sóng dạng rời (US Army Engineering
Corps, 2008) ..................................................................................................................26
Hình 1.9 Đập chắn sóng bảo vệ bờ và dạng bờ kiểu salient ở Presque Isle,
Pennsylvania, Mỹ (US Army Engineering Corps, 2008) ..............................................26
Hình 1.10 Các khối Xbloc được dùng để phá sóng, bảo vệ bờ biển ở Nigeria ............28
Hình 1.11 Khối Tetrapod phá sóng ở cảng St Francis, Nam Phi (trái) và kè mỏ hàn
bằng các khối bê tơng khối tam giác ở Enoshima, Nhật Bản. .......................................28
Hình 1.12 Đê giảm sóng bằng đá đổ ở vùng bờ biển cát Nam Khok (trái) và tường
giảm sóng bằng cọc tre ở bờ biển bùn Muang Samut Sakhon (phải), Thái Lan. ..........29
Hình 1.13 Khối cấu kiện Reef Ball (trái) và ứng dụng làm đê ngầm giảm sóng (phải)
.......................................................................................................................................29
Hình 1.14 Cấu kiện khối phá sóng dạng cọc (WAVE block) đúc sẵn. ........................29
Hình 1.15 Mô ̣t cu ̣m ba mỏ hàn kết hợp đê ngầm giảm sóng (trái) và kè mỏ hàn ngang
bằng đá đổ tại Cần Giờ, Tp.HCM. ................................................................................29
Hình 1.16 Kè đá xếp bờ biển ở huyện Cần Giờ - Tp Hồ Chí Minh ............................. 30
Hình 1.17 Kè đá xây chia ơ bảo vệ mái đê biển Hải Thịnh II - Nam Định (trái) và Cù
Lao Dung – Sóc Trăng (phải). .......................................................................................31
Hình 1.18 Thảm đá bảo vệ mái đê biển Vĩnh Châu – Sóc Trăng (trái) và đê biển Trà
Vinh (phải). ....................................................................................................................31
Hình 1.19: Một số loại cấu kiện bê tông đúc sẵn lát độc lập.........................................32
Hình 1.20: Cấu kiện Hydroblock® của Hà Lan ............................................................ 33

Hình 1.21: Cấu kiện TSC của tác giả Phan Đức Tác ....................................................33
Hình 1.22: Kè biển Nghĩa Phúc, Nam Định (trái) và kè đê biển Gị Cơng, Tiền Giang
(phải). ............................................................................................................................. 33
Hình 2.1 Chập các ảnh vệ tinh để nghiên cứu biến động đường bờ ............................. 40
Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu thành lập bản đồ biến động đường bờ ............................... 42
Hình 2.3 Phân vùng nghiên cứu mơ hình ......................................................................46
v


Hình 2.4 Phạm vi, lưới tính của nhóm mơ hình vùng nghiên cứu mở .......................... 48
Hình 2.5 Lưới tính chi tiết vùng nghiên cứu .................................................................49
Hình 2.6 Kết quả mơ phỏng phân bố dòng chảy tổng hợp thời điểm triều rút (a) và thời
điểm triều lên (b) phía biển Đơng..................................................................................50
Hình 2.7 Hoa dịng chảy tổng hợp trung bình tại các vị trí dọc bờ biển thời kỳ gió mùa
Tây Nam (trái) và Đơng Bắc (phải) ...............................................................................51
Hình 2.8 Dịng chảy trung bình tháng 11 năm 2009 (trái) và tháng 11 năm 2009 (phải)
.......................................................................................................................................52
Hình 2.9 Kết quả mơ phỏng phân bố dịng dư trung bình (a) thời kỳ gió mùa Tây Nam
và (b) thời kỳ gió mùa Đơng Bắc. .................................................................................52
Hình 2.10 Chiều cao sóng trung bình (a) tháng 9/2009 ( đặc trưng thời kỳ gió mùa
Tây Nam) và chiều cao sóng trung bình tháng (b) 1/2010( đặc trưng cho thời kỳ gió
mùa Đơng Bắc) ..............................................................................................................52
Hình 2.11 Phân bố bùn cát trên vùng nghiên cứu mở rộng tại các thời điểm tháng 8 (a),
tháng 10 (b), tháng 11 (c), tháng 1 (d), tháng 4 (e), và tháng 6 (f)................................ 53
Hình 2.12 Phân bố xói bồi vùng ven biển tại các thời điểm (a) cuối tháng 7, (b) tháng
10, (c) tháng 11, và (d) cuối tháng 4..............................................................................54
Hình 2.13 Phân bố chiều cao sóng thời điểm khi bão đổ bộ tại Bạc Liêu, Cà Mau......54
Hình 2.14: Hàm lượng phù sa và chất rắn lơ lửng trạm Karatie từ năm 1995-2013.....57
Hình 3.1 Cơng trình lấn biển thị xã Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang .....................................62
Hình 3.2 Kè bờ biển sử dụng thảm bê tơng tự chèn ......................................................63

Hình 3.3 Công nghệ kè mềm tại bãi biển Lộc An,Vũng Tàu và bãi biển Bạc Liêu......64
Hình 3.4 Kè mỏ hàn .......................................................................................................65
Hình 3.5 Rào tre chắn sóng giâu bồi và trồng rừng ngập mặn. ....................................66
Hình 3.6 Cấu kiện Tetrapod và cấu kiện Accropode ....................................................67
Hình 3.7 Kết cấu kè cây gỗ địa phương ........................................................................68
Hình 3.8 Kè bị nghiêng, gãy .......................................................................................... 68
Hình 3.9 Mặt cắt ngang kè rọ đá ...................................................................................69
Hình 3.10 Bố trí kè rọ đá ............................................................................................... 69
Hình 3.11 Kè cọc ly tâm ................................................................................................ 70
Hình 3.12 Kè cọc ly tâm thả rọ đá .................................................................................71
Hình 3.13 Mặt cắt ngang kè cọc ly tâm thả rọ đá .......................................................... 71
Hình 3.14 Bộ tiêu chí được đề xt làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án bảo vệ bờ
tối ưu .............................................................................................................................. 74
Hình 3.15 Cấu tạo đê trụ rỗng .......................................................................................79
Hình 3.16 Mặt bằng kết cấu đê trụ rỗng ........................................................................80
Hình 3.17 Cắt ngang kết cấu .........................................................................................81
Hình 3.18 Áp lực tác dụng lên đê bán nguyệt ............................................................... 84
Hình 3.19: Sơ đồ áp lực tác dụng lên đê trụ rỗng.......................................................... 86

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Loại và đặc tính ảnh viễn thám ......................................................................41
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp trọng số các tiêu chí lựa chọn phương án bảo vệ bờ sơng ...75
Bảng 3.2: Bảng điểm làm cơ sở lựa chọn phương án bảo vệ bờ tối ưu ........................76
Bảng 3.3: Phiếu đánh giá điểm của thành viên Hội đồng cho các phương án cơng trình
được đề xt ..................................................................................................................77
Bảng 3.4 Bảng so sánh cao trình các vị trí sau cơng trình. ...........................................80
Bảng 3.5 Bảng giá trị a theo cấp cơng trình. .................................................................82


vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
(Xếp theo thứ tự A,B,C của chữ cái đầu viết tắt)
BTCTDUL Bê tông cốt thép dự ứng lực
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
ĐHTL Đại học Thủy lợi
KVNC Khu vực nghiên cứu
VNC Vùng nghiên cứu
LVThS Luận văn Thạc sĩ

viii


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tên đề tài
“Nghiên cứu đề xuất giải pháp đê rỗng giảm sóng, gây bồi kết hợp trồng rừng
ngập mặn bảo vệ bờ biển Tây tỉnh Cà Mau”
2. Tính cấp thiết của đề tài
Cà Mau là một tỉnh có đường bờ biển rất dài 254 km, bao gồm 2 phần là phần phía
biển Đơng, và phần phía biển Tây. Những năm gần đây tình hình thời tiết diễn biến hết
sức phức tạp và theo chiều hướng ngày càng cực đoan và bất lợi hơn. Vùng biển phía
Tây của tỉnh Cà Mau triều cường thường xuyên dâng cao, kết hợp mưa, dơng và sóng
với cường độ mạnh đã phá hủy làm mất đi hàng trăm hecta diện tích rừng phịng hộ.
Một số nơi, rừng phịng hộ khơng cịn, sóng biển tác động trực tiếp vào thân đê, làm sạt
lở rất nghiêm trọng hệ thống đê biển Tây, gây rất nhiều khó khăn, tốn kém trong việc
xử lý khắc phục cũng như ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất, sinh hoạt của nhân dân. Trước
sự tàn phá của sóng biển, hàng loạt nhà cửa, đất đai sản xuất, rừng phòng hộ và thậm

chí một số cơng trình đê kè cũng bị sóng biển phá hủy, cuốn trơi [1], [2].
Theo thống kê của tỉnh Cà Mau, tổng chiều dài sạt lở ven biển ở tỉnh đã trên 40km,
trong đó có 4 khu vực sạt lở nguy hiểm dài trên 17km thuộc các khu vực đê biển Tây;
cửa biển Gành Hào, huyện Đầm Dơi; khu dự trữ sinh quyển mũi Cà Mau và bãi biển
Khai Long. Mức độ sạt lở trong 5 năm qua, có nơi biển đã ăn sâu đất liền hơn 100m.
Điển hình, huyện U Minh có đường bờ biển dài khoảng 35km, nhưng phần lớn diện tích
rừng ven biển ở đây đã bị sóng biển Tây vốn bình lặng xóa sổ. Có nơi biển lấn sâu vào
đất liền (rừng phòng hộ) gần 1km. Phần lớn nhà dân ở xã Khánh Tiến sống ven rừng
phòng hộ trước kia nay phải di dời vào sâu trong đất liền để tránh thiên tai và sóng biển
cuốn trơi nhà… Năm 2014, thời tiết đã có dấu hiệu cực đoan vào các tháng đầu năm đã
liên tục xuất hiện những đợt thủy triều dâng cao, kèm theo sóng to tiếp tục gây sạt lở
cho khu vực này. Trước tình hình trên, Chi cục Thủy lợi đã chỉ đạo cho Hạt Quản lý Đê
điều phải luôn túc trực, bám sát địa bàn, theo dõi mọi diễn biến bất lợi của thời tiết, kiểm
tra, giám sát chặt chẽ các tuyến kè bảo vệ tuyến đê biển Tây đã và đang được triển khai

9


thực hiện để có giải pháp ứng phó kịp thời. Hiện nay, qua kiểm tra, khảo sát trên toàn
tuyến đã phát hiện một số vị trí có nguy cơ sạt lở rất cao (đai rừng cịn rất mỏng, có nơi
chỉ cịn khoảng 15÷ 20m), nếu khơng được xử lý sớm sẽ rất nguy hiểm. Đặc biệt là sạt
lở tại đoạn từ Kênh Mới đến Kênh Hịn, xã Khánh Bình Tây, huyện Trần Văn Thời, với
tổng chiều dài sạt lở 140m (xem hình 1).

Hình 1: Hiện trạng vị trí sạt lở đoạn từ Kênh Mới đến Kênh Hịn xã Khánh Bình Tây,
huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau
Trước tình hình sạt lở bờ biển nghiêm trọng và mức độ ảnh hưởng sạt lở năm sau
cao hơn năm trước với đê biển Tây của tỉnh Cà Mau. Đã có nhiều các giải pháp được
đưa ra trong thời gian qua để bảo vệ vùng bờ biển này như các giải pháp: kè bằng vật
liệu địa phương, kè bản nhựa, kè rọ đá, kè áp mái, kè ngầm tạo bãi, kè đóng hai hàng

cọc ly tâm. Các giải pháp này phần nào đã phát huy hiệu quả ban đầu là bảo vệ bờ giảm
sóng và các hiện tượng xâm thực bờ. Có thể tóm tắt các giải pháp như sau [2], [3].
1.1. Kè cây gỗ địa phương ( dừa, tràm, bạch đàn, mê bồ tre,…)
Dùng cây gỗ địa phương cấm áp mái đê tại những vị trí sạt lở, liên kết với nhau
bằng đinh, dây chì, sau đó thả các loại trà đệm bên trong kè để giảm sóng biển (hình 2).
Đây là giải pháp xử lý thường xuyên trước đây chỉ bảo vệ nhất thời đê biển khơng bị vỡ
trước sóng to, gió lớn, với khoảng thời gian trên dưới 10 ngày thì sóng biển sẽ đánh tan,
cuốn trơi hết các vật liệu này ra biển.

10


1.2. Kè bằng cừ Tràm đóng thành 02 hàng:
Dùng cọc tràm đóng thành hai hàng làm gọ sau đó thả đá học vào bên trong để
tiêu hao năng lượng sóng biển, khắc phục tình trạng sạt lở cục bộ đê biển. Nhưng chỉ
bảo vệ đê chỉ khoảng 01 năm, dưới tác động của thời tiết và đặt biệt là Hà biển ăn đứt
mục cọc tràm tại vị trí ngập nước, cọc tràm bị đứt, gãy đá học rơi ra ngoài kè bị phá vỡ,
đê biển tiếp tục bị sạt lở, uy hiếp.
1.3 Kè bằng gọ đá:
Dùng lưới dây kẽm lấp thành gọ với kích thước (1 x 1 x 2 )m sau đó xếp đá học
với kích thước (30 x30)cm vào đầy gọ đậy nắp lại và đặt gọ vào các vị trí sạt lở để chắn
sóng bảo vệ đê, tùy theo vị trí sạt lở sâu cạn, có thể đặt chồng nhiều lớp (hình 2), nhưng
chỉ sau 02 đến 03 năm do tác động của nước mặn kết hợp oxy hóa làm cho dây kẽm rĩ
đứt đá học rơi ra ngồi, do đó phải tiến hành thay dây gọ, sửa chữa sắp xếp lại rất tốn
kém gần như thi công mới.
1.4 Kè bằng cục bê tông áp mái PĐ - Tác:
Dùng cục bê tơng định hình PĐ - Tác đan, lắp áp mái đê với hệ số mái: m = 2 ÷
3 nhằm giảm cường độ, chắn sóng để bảo vệ đê khỏi bị sạt lở đây là giải pháp khá hữu
hiệu đồng thời tạo được cảnh quan khá đẹp cho mái dốc đê biển, nhưng do địa chất nền
của đê biển Cà Mau quá yếu, khi thi công phải đắp tạo mái bằng đất đen trước nên rất

khó thi cơng, tốn kém nhiều kinh phí, tuy nhiên với độ ổn định từ 03 đến 04 năm sóng
biển dần khoét sâu dưới chân cuốn trôi đất đá làm cho bên trong kè bị rỗng liên kết cục
bê tông bị sụp kè bị phá vỡ.
1.5 Kè bằng cừ bê tông ly tâm:
Kè được đóng hai hàng cọc bê tơng ly tâm đút sẵn ( L = 8 ÷ 10m ) cách nhau 2m,
cừ này cách cừ kia 0,15m, các cừ được tiên kết nhau bằng hệ dầm BTCT trên đầu cọc,
sau đó thả đá hộc vào bên trong đến đỉnh kè, với cao trình đỉnh kè +1.5 ÷ +1.6m cho
sóng biển tràn qua đỉnh kè và nước biển sẽ róc rách qua kẽ đá hộc vừa giảm năng lượng
sóng, vừa mang phù sa vào bên trong gây bồi đến đủ cao trình hợp lý thì cây mấm sẽ
mọc tái sinh, rừng phịng hộ được khơi phục và bảo vệ đê biển khơng bị sạt lở trước
sóng to gió lớn (hình 2).

11


Với kè bằng cọc ly tâm khá hiệu quả về mặt giảm sóng, gây bồi giải pháp này
hiệu quả nhằm tái tạo rừng, chống sạt lở, nhưng chi phí khá cao (khoảng 40 - 50 triệu
đồng/m kè). Sau khi thi cơng phát huy hiệu quả thì khả năng tận dụng lại di chuyển đến
đoạn sạt lở khác khó, chỉ tận dụng được 01 hàng cọc ly tâm, tuy nhiên công tác nhổ,
đóng lại cọc mất nhiều cơng dẫn tới giá thành lớn và tốn kém.
1.6 Kè bằng hàng rào tre:
Giải pháp này đã được tổ chức GIZ của Đức,Viện Sinh Thải và Bảo vệ môi trường
triển khai thử nghiệm ở các bãi nơng có cao độ -0,2 trở lên để vá các khoảng rừng bị
rách. Giải pháp này có giá thành 5-7tr/m dài đê. Nhược điểm là không đứng vững được
ở những nơi có cao độ bãi sâu dưới -0,2 ; càng khơng có khả năng thực thi tại bãi có cao
độ -1.0m. Tuổi thọ của hàng rào tre khoảng 2 năm (hình 2).
Bảng 1. Tóm tắt các các tồn tại của các giải pháp bảo vệ bờ đã thực hiện

12



Để khắc phục những nhược điểm trên, nhằm phát triển một công nghệ bảo vệ bờ,
ổn định, bền vững và giá thành rẻ, Viện KHTL Việt nam đã tiến hành nghiên cứu thử
nghiệm trong phịng thí nghiệm giải pháp sử dụng khối bảo vệ bờ dạng hình trụ,rỗng.
Giải pháp này đạt hiểu quả giảm sóng cao trong phịng thí nghiệm. Tuy nhiên cần có
nghiên cứu sâu hơn và khái quát hơn khi áp dụng vào thực tế.
Vì vậy đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp đê rỗng giảm sóng, gây bồi kết
hợp trồng rừng ngập mặn bảo vệ bờ biển Tây, tỉnh Cà Mau” có ý nghĩa khoa học
và thực tiễn cao.

Hình 2. Các hình hảnh về giải pháp bảo vệ bờ hiện hữu tại Cà Mau (Kè bằng cây
gỗ địa phương; Kè rọ đá; Kè cọc ly tâm; Kè bằng rào tre)

3. Mục đích của đề tài
Đề xuất giải pháp cơng trình đê rỗng giảm sóng, gây bồi kết hợp trồng rừng ngập
mặn bảo vệ bờ biển Tây, tỉnh Cà Mau. Giải pháp cần đảm bảo ổn định, bền vững, rẻ
tiền, dễ thi cơng và có tính linh động.

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiế p câ ̣n

13


-

Vấn đề nghiên cứu là các giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ biển là những vấn đề đã
có nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt nam nên luận văn sử dụng
cách tiếp cận kế thừa/ứng dụng, chọn lọc những kiến thức khoa học, công nghệ
về giải pháp kỹ thuật bảo vệ bờ.


-

Vấn đề nghiên cứu được xem xét tiếp cận một cách toàn diện, hệ thống, thực
tiễn và tổng hợp.

-

Vấn đề kỹ thuật bảo vệ bờ biển, công nghệ mới, tiếp cận bền vững, lý thuyết ổn
định mái là các vấn đề được ràng buộc lẫn nhau, vì vậy cách tiếp cận từ tổng
thể đến chi tiết sẽ được xem xét sử dụng trong luận văn.

4.2. Phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp điều tra, đo đạc thực tế, cập nhật các thông tin từ địa phương

-

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Điều tra, thống kê và tổng hợp tài liệu nghiên
cứu đã có ở trong và ngồi nước có liên quan đến đề tài.

-

Phương pháp phân tích trên ảnh viễn thám

-

Phương pháp chuyên gia: Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước, ý kiến
của các nhà khoa học có trình độ chun mơn cao và nhiều kinh nghiệm thực tế

trong quá trình nghiên cứu.

5. Các kết quả đạt được
-

Đánh giá hiện trạng sạt lở bờ biển, xác định được các nguyên nhân tác động đến
xói lở bờ biển khu vực nghiên cứu.

-

Tổng quan chung về các giải pháp công nghệ bảo vệ bờ biển.

-

Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ, gây bồi, tạo bãi khu vực biển Tây tỉnh Cà Mau

-

Áp dụng tính tốn thiết kế cụ thể cho 01 vùng điển hình

14


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN

1.1 Đặt vấn đề
Đê biển và các hạng mục cơng trình phụ trợ khác hình thành nên một hệ thống cơng
trình phòng chống, bảo vệ vùng nội địa khỏi bị lũ lụt và thiên tai khác từ phía biển. Vì

tính chất quan trọng của nó mà cơng tác nghiên cứu thiết kế, xây dựng đê biển ở trên thế
giới, đặc biệt là ở các quốc gia có biển, đã có một lịch sử phát triển rất lâu đời. Tuy
nhiên, tùy thuộc vào các điều kiện tự nhiên và trình độ phát triển của mỗi quốc gia mà
các hệ thống đê biển đã được phát triển ở những mức độ khác nhau.
Ở những năm gần đây, trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng hiện nay tư
duy và phương pháp luận thiết kế đê biển ở các nước phát triển đã và đang có sự biến
chuyển rõ rệt. Giải pháp kết cấu, chức năng và điều kiện làm việc của đê biển được đưa
ra xem xét một cách chỉnh thể hơn theo quan điểm hệ thống, lợi dụng tổng hợp, bền
vững và hài hịa với mơi trường.
An tồn của đê biển đã được xem xét trong một hệ thống chỉnh thế, trong đó nổi bật lên
hai nhân tố ảnh hưởng chủ yếu: (1) bản thân cấu tạo hình học và kết cấu của đê và (2)
điều kiện làm việc và và tương tác giữa tải trọng với cơng trình. Các nỗ lực nhằm nâng
cao mức độ an toàn của đê biển đều tập trung vào cải thiện hai nhân tố này.
Về điều kiện làm việc và tương tác giữa tải trọng với cơng trình: đây chính là những giải
pháp nhằm giảm thiểu các tác động của tải trọng lên cơng trình, đặc biệt là của sóng. Có
thể phân chia thành các giải pháp chính như: một là giải pháp tôn tạo và giữ bãi/thềm
trước đê và hai là giải pháp cơng trình nhằm giảm sóng hoặc cải thiện điều kiện tương
tác sóng và cơng trình. Nhóm giải pháp thứ nhất, chủ yếu tập trung vào giảm thiểu các
tác động của sóng trong điều kiện bình thường, có thể là các giải pháp mềm thân thiện
với môi trường như nuôi dưỡng bãi (chống xói giữ bãi đê, chân đê), trồng rừng ngập
mặn (giảm sóng tăng bồi lắng), hoặc giải pháp cứng như áp dụng hệ thống kè mỏ hàn,
hoặc đê chắn sóng xa bờ để giữ bãi. Tuy vậy các giải pháp này khơng thể áp dụng rộng
rãi mà cịn phụ thuộc điều kiện cụ thể ở từng vùng. Ở nhóm giải pháp thứ hai, các biện
cơng trình được được áp dụng với mục đích giảm sóng trong bão từ xa (offshore wave
damping barriers, làm sóng vỡ một phần trước khi tới đê) hoặc cản sóng bão trên bờ
(onshore wave damping barriers - OWDB) nhằm thay đổi tính chất tương tác giữa sóng

15



với cơng trình theo hướng giảm tác động bất lợi lên cơng trình. Hình 1 và hình 2 lần lượt
minh họa các giải pháp giảm sóng xa bờ và trên bờ thuộc nhóm giải pháp thứ hai nhằm
cải thiện điều kiện làm việc, nâng cao mức độ an toàn của đê biển.

Hình 1. Giải ngầm giảm sóng xa bờ

16


Hình 2. Giải pháp cản sóng phù hợp với cảnh quan trên mái đê biển ở Norderney (biển
Bắc, nước Đức) (theo Oumeraci, 2008)
Như vậy có thể thấy rằng trong những năm gần đây phương pháp luận thiết kế và xây
dựng đê biển trên thế giới đã có nhiều chuyển biến rõ rệt. Đê biển đang được xây dựng
theo xu thế chống đỡ với tải trọng một cách mềm dẻo và linh động hơn, do đó đem lại
sự an tồn, bền vững và thân thiện hơn với môi trường, và đặc biệt là có thể lợi dụng
tổng hợp. Hướng tiếp cận hiện đại là kết hợp các giải pháp giảm sóng gây bồi với giải
pháp thân thiện với môi trường như trồng rừng ngập mặn (giảm sóng tăng bồi lắng).
1.2 Tổng quan chung về các giải pháp công nghệ bảo vệ bờ biển
Các giải pháp bảo vệ đê biển, bờ biển có thể được phân ra thành hai nhóm giải pháp
chính: Nhóm giải pháp quản lý (giải pháp phi cơng trình) và nhóm giải pháp kỹ thuật
(giải pháp cơng trình).
Giải pháp quản lý tiếp cận theo hướng tìm kiếm các giải pháp để tránh thiệt hại trong
tương lai trên cơ sở những kết quả dự báo xu thế diễn biến đường bờ, thông qua việc
quản lý quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, quản lý sử dụng đất, giảm thiểu hoặc loại
trừ các thiệt hại trực tiếp về kinh tế xã hội cho các khu vực đang và có nguy cơ cao xảy
ra xói lở bờ biển. Nó cịn bao gồm việc tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về
bảo vệ đê, rừng ngập mặn phòng hộ, ban hành và thực thi các văn bản pháp quy trong
công tác quản lý, khai thác sử dụng tài nguyên vùng bờ biển.
Giải pháp kỹ thuật là những tác động của con người nhằm phòng chống và giảm thiểu
những tác động bất lợi của tự nhiên bằng các biện pháp cơng trình bảo vệ bờ để giữ cho

bờ biển, đê biển ổn định. Nhóm giải pháp kỹ thuật bảo vệ đê biển/bờ biển có thể được
chia làm 03 loại chính: (i) Giải pháp mềm, (ii) Giải pháp cứng (cơng trình), và (iii) Giải
pháp kết hợp.
Nhìn chung cả hai nhóm giải pháp nêu trên đều đóng vai trị quan trọng trong việc bảo
vệ đê biển, bờ biển. Lựa chọn giải pháp, phương án nào tùy thuộc vào các điều kiện tự
nhiên, xã hội, mơi trường của từng khu vực cụ thể. Ví dụ đối với những đoạn bờ chịu
tác động mạnh của các yếu tố tự nhiên gây xói lở nghiêm trọng thì buộc phải có biện
pháp cơng trình bảo vệ nhằm đảm bảo sự ổn định của bờ. Các biện pháp công trình
thường ít nhiều có những tác động tích cực lẫn tiêu cực đến môi trường sinh thái, kinh

17


tế xã hội của khu vực và thường rất tốn kém. Vì vậy để đảm bảo sự an tồn, ổn định cho
đê biển, bờ biển nhằm phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế xã hội bền vững cần phải có
sự nghiên cứu phát triển hồn thiện và kết hợp hài hịa giải pháp phi cơng trình và giải
pháp cơng trình
1.2.1 Nhóm giải pháp quản lý
1.2.1.1.

Quản lý sử dụng đất và các hoạt động trong hành lang ven biển

Giải pháp quản lý sử dụng đất là những biện pháp nhằm giảm thiểu các thiệt hại tiềm
năng bằng cách kiểm soát các quá trình đầu tư phát triển ở các khu vực có tiềm năng xói
lở. Điểm cần nhấn mạnh ở đây là để giảm các tổn thất trong dài hạn bằng việc nhận biết
cơ chế động lực của biển, điều chỉnh các hoạt động của con người để thích ứng với nó
hơn là cố gắng để đối chọi và điều chỉnh thiên nhiên nhằm duy trì một đường bờ ổn định
bằng các giải pháp cơng trình cứng. Các cơng cụ quản lý sử dụng đất đai thông thường
bao gồm các quy định về diện tích khơng gian mở, việc ban hành và thực thi các tiêu
chuẩn xây dựng, các quy định khác về sử dụng đất. Các quy định về khoảng lùi xây

dựng so với đường bờ biển và các quy định về bảo vệ hệ thống cồn cát/bãi biển là những
biện pháp quản lý đất thông dụng nhất.
1.2.1.2.

Giải pháp tuyên truyền cảnh báo

Xây dựng hệ thống tuyên truyền, cảnh báo được sử dụng để khuyến cáo các chủ thể sử
dụng đất về các khu vực tiềm ẩn khả năng bị ảnh hưởng của xói lở cũng như tác động
của biển trong trường hợp thời tiết cực đoan như bão, áp thấp nhiệt đới, lũ,... Các hoạt
động tuyên truyền và giáo dục cộng đồng để nâng cao nhận thức cho người dân, các
doanh nghiệp, các nhà đầu tư về công tác bảo vệ bờ biển, đê biển và phòng tránh giảm
nhẹ thiệt hại do xói bồi gây ra.
1.2.2 Nhóm giải pháp kỹ thuật
1.2.2.1.

Nhóm giải pháp kỹ thuật mềm

a. Giải pháp nuôi bãi
Nuôi bãi là giải pháp khá phổ biến trong việc hạn chế xói lở, bảo vệ bờ biển ở các nước
phát triển từ những năm đầu thập niên 1970. Hanson và nnk (2002) đã tổng hợp, phân

18


tích đánh giá cơng tác ni bãi ở một loạt các nước châu Âu như Đức, Pháp, Hà Lan,
Anh, Ý, Tây Ban Nha, Đan Mạch trên các khía cạnh về hiện trạng chung, loại và mục
tiêu của dự án, Quy trình đánh giá và thiết kế, khung pháp lý, cũng như góc độ tài chính.
Các tác giả đã chỉ ra rằng trong những thập kỷ gần đây, giải pháp mềm bảo vệ bờ biển
đang dần thay thế các giải pháp cơng trình cứng. Giải pháp ni bãi lặp lại theo chu kỳ
đang càng ngày càng trở nên phổ biến như là giải pháp chấp nhận được về mặt môi

trường để bảo vệ và tôn tạo bờ biển và các cồn cát ven biển trong các trường hợp khẩn
cấp ngắn hạn (như đối phó với xói lở do bão gây ra) cũng như trong dài hạn (xói lở do
cơng trình và do do nước biển dâng).
Mục đích của giải pháp ni bãi là tạo ra một bãi biển rộng hơn bằng cách bổ sung thêm
lượng cát ở vùng bờ biển bị xói do thiếu hụt cát, tái tạo lại phương thức tiêu tán năng
lượng sóng một cách tự nhiên. Ni bãi khơng làm giảm xói lở triệt để, nó chỉ đơn giản
là cung cấp nguồn cát để sóng biển lấy đi qua đó tiêu tán bớt năng lượng, thay vì phá
hủy hạ tầng giá trị bên trong. Vì vậy, ni bãi phải thực hiện lặp lại theo chu kỳ để duy
trì bãi biển cần thiết.

Hình 1.1 Dự án ni bãi Sand Motor ở Hà Lan thời điểm mới thi công xong năm 2011
(trái) và thời điểm 2016 (phải)

19


Hình 1.2 Ni baĩ ở đảo Anna Maria th ̣c Florida, Mỹ
b. Giải pháp chuyển cát (sand by passing)
Chuyển cát là giải pháp lấy và vận chuyển cát một cách cơ học từ khu vực bồi tụ phía
thượng nguồn cơng trình làm gián đoạn vận chuyển bùn cát dọc bờ (như mỏ hàn, đê
chắn cát ổn định luồng) sang khu vực bờ biển phía hạ nguồn cơng trình bị xói lở theo
hướng vận chuyển bùn cát tịnh dọc bờ. Nói cách khác, cát ờ vùng bồi tụ phía thượng
nguồn cơng trình được dùng để ni bãi vùng xói lở phía hạ nguồn cơng trình. Việc
chuyển cát có thể bằng hệ thống chuyển cát cố định thiết kế sẵn, bằng phương tiện nổi
hoặc bằng các phương tiện vận chuyển trên bộ.
Giải pháp chuyển cát bằng hệ thống cố định được sử dụng khá phổ biến ở Úc, có thể kể
đến như hệ thống chuyển cát ở cửa sông Nerang (Queenland), cửa sơng Tweed thuộc
bang New South Wales. Hình 5-3 trình bày minh họa hệ thống chuyển cát cố định tại
cửa sông Tweed, được xây dựng và đưa vào vận hành từ năm 2001. Vốn xây dựng ban
đầu của hệ thống này là khoảng 1.9 triệu đơ la Úc, chi phí vận hành, duy tu bảo dưỡng

hàng năm là khoảng 9 triệu đô la Úc. Hàng năm hệ thống chuyển khoảng 500,000 m3
cát từ phía Nam cửa sơng lên các bãi biển phía Bắc, giúp chống bồi lắng luồng vào sơng
Tweed cũng như ổn định bờ biển khu vực phía Nam, vốn là bờ biển du lịch rất nổi tiếng
của bang Queenland.

20


Hình 1.3 Hệ thống chuyển cát cố định tại khu vực cửa sông Tweed, bang New South
Wales của Úc
 Ưu điểm
Việc chuyển cát khơng chỉ có tác dụng làm giảm xói lở phía hạ nguồn mà cịn làm giảm
khả năng cát bị bồi tụ tuyến luồng bởi vì theo thời gian cát bồi tụ phía thượng nguồn
cơng trình sẽ làm dịch chuyển đường bờ ra phía ngồi, đến thời điểm nào đó cát sẽ được
chuyển tới cửa và gây bồi lấp tuyến luồng.
 Nhược điểm
+ Chi phí đầu tư ban đầu, và chi phí duy tu bảo dưỡng hàng năm khá lớn;
+ Chuyển cát phải thực hiện lặp lại theo chu kỳ;
+ Q trình thực hiện có thể làm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái ven biển;
c. Giải pháp trồng rừng
Giải pháp trồng rừng ngập mặn ven biển mang lại hiệu quả to lớn trong việc bảo vệ dải
ven biển trước các tác động tiêu cực của thiên nhiên. Rừng ngập mặn ven biển có tác
dụng giảm sóng và dịng chảy ven bờ, góp phần bảo vệ bờ biển khơng bị xói lở, làm
tăng khả năng bồi lắng. Đây là giải pháp bảo vệ bờ có nhiều tác động tích cực nhất về
mặt mơi trường, sinh thái. Nó làm tăng cường tài nguyên, đa dạng sinh học, giảm thiểu
ô nhiễm mơi trường, điều hịa khí hậu, mở rộng diện tích đất bồi, cải thiện cuộc sống
của cộng đồng ven biển, đẩy mạnh hoạt động du lịch sinh thái,….
21



Tuy nhiên để phát huy được hiệu quả của trồng rừng ngập mặn ven biển thường phải
mất thời gian từ 5 – 10 năm. Bên cạnh đó ở những khu vực có điều kiện sóng gió, dịng
chảy mạnh, những vùng khơng có phù sa, chất đất phù hợp cho các loại cây, … sẽ rất
khó thực hiện thành cơng việc trồng rừng. Đối với những khu vực này phải sử dụng các
giải pháp kết hợp giữa giải pháp cứng và giải pháp mềm mới có thể phát huy được tác
dụng.
1.2.2.2.

Nhóm giải pháp kỹ thuật cơng trình cứng

a. Cơng trình bảo vệ gián tiếp
 Mỏ hàn
Đây là loại cơng trình xuất hiện sớm nhất, dạng liền bờ được sử dụng để làm ổn định bờ
biển. Đây cũng là dạng cơng trình mà hay bị lạm dụng cũng như gặp phải các vấn đề về
thiết kế không hợp lý nhất trong số các loại cơng trình ven biển (US Army Engineering
Corps, 2008).
Giải pháp cơng trình này thường bao gồm nhiều mỏ hàn xây vng góc hoặc gần như
vng góc với bờ (xem Hình 1.4). Các chức năng chính của mỏ hàn là: (i) giảm lưu tốc
và vận chuyển bùn cát dọc bờ; (ii) tạo vùng nước tĩnh hoặc xoáy nhẹ để giữ bùn cát lại
gây bồi cho vùng bờ, bãi bị xói; (iii) che chắn bờ khi sóng xiên truyền tới, làm giảm lực
xung kích của sóng tác dụng vào bờ; và (iv) hướng dịng chảy ven bờ đi lệch xa bờ.
Chính vì thế mà ưu điểm của mỏ hàn là có khả năng giữ bãi, chống được xói lở bờ.
Một trong những tác động tiêu cực của mỏ hàn là làm giảm lượng bùn cát phía sau cơng
trình. Nếu tác động của mỏ hàn q lớn, xói mịn do thiếu hụt bùn cát phía sau cơng
trình theo hướng dịng chảy dọc bờ sẽ xảy ra (Hình 1.5, trái). Ngay phía sau mỏ hàn
thành phần bùn cát vận chuyển vào bờ là nhỏ nhất. Nó gia tăng với sự gia tăng khỏang
cách giữa các mỏ hàn. Nếu khoảng cách giữa hai mỏ hàn quá nhỏ, bùn cát cung cấp cho
bờ sẽ không đủ.

22



Hình 1.4 Sơ đồ bố trí hệ thống mỏ hàn gây bồi, tạo bãi

Hình 1.5 Kè mỏ hàn ở New Jersey, Mỹ bị xói ở hạ lưu (trái) và kè mỏ hàn ở bờ biển
Cần Giờ, Tp. Hồ Chí Minh
Theo khả năng cho nước xuyên qua, mỏ hàn được chia làm hai loại. Mỏ hàn đặc (không
cho nước xuyên qua) tạo ra một rào cản hồn tịan vận chuyển dọc bờ. Sau khi bồi lắng
hồn tồn tại phía trước cơng trình, vật liệu vận chuyển qua và xung quanh mỏ hàn. Mỏ
hàn khe rỗng (cho nước xuyên qua) được xây dựng cho phép vận chuyển một lượng
nước yêu cầu qua mỏ hàn. Điều này dẫn đến sự cung cấp bùn cát nhằm giảm xói lở do
bùn cát thiếu hụt phía hạ lưu.

Hình 1.6 Kè mỏ hàn ở cho nước xuyên qua bằng cọc gỗ (ở Hà Lan)

23