Chương V Công trình bảo vệ bờ

Công trình bảo vệ bờ sông nằm trong thành phần của tổ hợp công trình chỉnh trị, nhằm bảo vệ các điều kiện làm việc có lợi của một con sông, bảo vệbờ chống xói lở, bảo vệ dân cưvà các khu vực kinh tế văn hóa hai bên bờ sông. Mỗi con sông, tùy theo điều kiện thủy văn địa hình, địa chất, thảm phủ thực vật. có một trạng thái ổn định tương đối nào đó. Khi chưa đạt được trạng thải ổn định lâu dài này thì quá trình tạo lòng vẫn còn tiếp tục, nghĩa là dòng chảy còn tiếp tục làm cho bờ và đáy sông bị xói chỗ này, bồi chỗ khác, nhiều trường hợp sự xói sâu chân dốc sẽ dẫn đến trượt cả mảng bờ sông v.v. Ngoài ra có trường hợp lòng sông đã đạt được một trạng thái ổn định tương đối trong nhiều năm, nhưng khi có điều kiện mới bổ sung, chẳng hạn điều kiện thủy văn thay đổi do môi trường bị thóai hóa, do biến đổi khí hậu toàn cầu., thì khi đó trạng thái cân bằng cũ bị phá vỡ, lòng dẫn lại tiếp tục bị biến đổi cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng mới.

pdf46 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2368 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chương V Công trình bảo vệ bờ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
 Ch−ơng V công trình bảo vệ bờ A - Bảo vệ bờ sông ♣5-1. Qui hoạch các công trình bảo vệ bờ sông I- Khái niệm về tuyến chỉnh trị: Công trình bảo vệ bờ sông nằm trong thành phần của tổ hợp công trình chỉnh trị, nhằm bảo vệ các điều kiện làm việc có lợi của một con sông, bảo vệ bờ chống xói lở, bảo vệ dân c− và các khu vực kinh tế văn hóa hai bên bờ sông. Mỗi con sông, tùy theo điều kiện thủy văn địa hình, địa chất, thảm phủ thực vật... có một trạng thái ổn định t−ơng đối nào đó. Khi ch−a đạt đ−ợc trạng thải ổn định lâu dài này thì quá trình tạo lòng vẫn còn tiếp tục, nghĩa là dòng chảy còn tiếp tục làm cho bờ và đáy sông bị xói chỗ này, bồi chỗ khác, nhiều tr−ờng hợp sự xói sâu chân dốc sẽ dẫn đến tr−ợt cả mảng bờ sông v.v... Ngoài ra có tr−ờng hợp lòng sông đã đạt đ−ợc một trạng thái ổn định t−ơng đối trong nhiều năm, nh−ng khi có điều kiện mới bổ sung, chẳng hạn điều kiện thủy văn thay đổi do môi tr−ờng bị thóai hóa, do biến đổi khí hậu toàn cầu..., thì khi đó trạng thái cân bằng cũ bị phá vỡ, lòng dẫn lại tiếp tục bị biến đổi cho đến khi đạt đ−ợc trạng thái cân bằng mới. Trạng thái cân bằng của một dòng sông có thể đ−ợc hình thành một cách tự nhiên, nh− đã diễn ra từ bao đời nay. Trạng thái đó cũng có thể đ−ợc hình thành và giữ ổn định trong điều kiện có sự tác động của các công trình nhân tạo- đó là các công trình chỉnh trị sông. Tuyến chỉnh trị của một con sông chính là đ−ờng biên n−ớc của dòng sông đ−ợc chỉnh trị, t−ơng ứng với l−u l−ợng thiết kế. Tùy theo mục đích và nhiệm vụ chỉnh trị mà l−u l−ợng thiết kế có thể là l−u l−ợng mùa kiệt, mùa n−ớc trung hay mùa lũ. Tuyến chỉnh trị đ−ợc xác định trên cơ sở các tính toán về diễn biến lòng sông. Tài liệu cần thiết cho việc tính toán này là các tài liệu thủy văn (diễn biến của l−u l−ợng, mực n−ớc, tình hình bùn cát), các tài liệu về địa hình địa mạo, địa chất và lịch sử hình thành lòng dẫn. Trong các tài liệu về l−u l−ợng và mực n−ớc thiết kế thì l−u l−ợng và mực n−ớc thiết kế mùa trung, hay l−u l−ợng tạo lòng đóng một vai trò quan trọng. Trị số của nó th−ờng lấy ứng với tần suất (5ữ10)%, hoặc ứng với cao trình bãi già trong sông. 115  II- Các công trình bảo vệ bờ sông: 1- Khái niệm: Là các công trình (lâu dài hay tạm thời) đ−ợc bố trí để bảo vệ bờ sông chống xói lở và h−ớng dòng chảy theo tuyến chỉnh trị đã vạch. 2- Phân loại: a- Theo công dụng phân thành: - Kè lát mái: là lớp gia cố mái đê, bờ sông để chống tác động xói lở do sóng và dòng chảy (xem ch−ơng 4). - Đập mỏ hàn: là các đập kiến trúc có một đầu gối vào bờ, một đầu nhô ra phía sông, nh−ng không chắn hết chiều rộng lòng sông. Nhiệm vụ của đập mỏ hàn là để h−ớng dòng chảy gần bờ đi theo h−ớng của tuyến chỉnh trị. - Mỏ hàn mềm: có vị trí và tác dụng giống nh− đập mỏ hàn, nh−ng có kết cấu mềm, cho phép n−ớc chảy xuyên thông qua thân. - Ng−ỡng điều chỉnh bùn cát: là các ng−ỡng bố trí chìm d−ới đáy và đặt ngang theo h−ớng dòng chảy ở gần công trình lấy n−ớc để điều khiển bùn cát đáy, hạn chế l−ợng bùn cát vào cửa lấy n−ớc. - Các hệ thống lái dòng đặc biệt: Đ−ợc đặt tạm thời hay cố định tại một số vị trí để làm thay đổi h−ớng dòng chảy mặt và h−ớng bùn cát đáy, nhằm thực hiện các nhiệm vụ chỉnh trị sông đã định. b) Theo vật liệu xây dựng, có nhiều loại: - Các vật liệu cứng nh− đá lát, đá xây, cấu kiện bê tông đúc sẵn hay bê tông cốt thép đổ tại chỗ. - Các vật liệu dẻo nh− nhựa đ−ờng, bê tông nhựa. - Các vật liệu cho n−ớc chảy xuyên thông nh− phên, bó cành cây, bụi cây. - Vật liệu đất đắp và đất đá hỗn hợp (thân đập mỏ hàn). 3- Ví dụ về bố trí công trình bảo vệ bờ sông: Trên hình 5-1 cho một ví dụ về bố trí các công trình chỉnh trị để chống xói lở bờ, bảo vệ khu vực dân c−. Các đập mỏ hàn (2) đ−ợc bố trí để h−ớng chủ l−u trong sông theo tuyến chỉnh trị đã vạch, tránh việc chủ l−u thúc vào bờ sông gây xói lở. Kè lát mái (1) bố trí ở khu vực mà tuyến chỉnh trị chạy sát bờ sông để giữ ổn định cho đoạn bờ này. 116  Hình 5-1: Ví dụ bố trí công trình bảo vệ bờ sông 1- Kè lát mái 2- Đập mỏ hàn Nguyên tắc bố trí, cấu tạo và tính toán kè bảo vệ bờ cũng giống nh− kè gia cố mái đê đã trình bày trong ch−ơng 4. Sau đây sẽ xem xét việc bố trí, kết cấu và ph−ơng pháp tính toán các đập mỏ hàn, mỏ hàn mềm. ♣5-2. Thiết kế đập mỏ hàn I- Khái niệm chung: 1- Khái niệm: Đập mỏ hàn là công trình đặt ngang hoặc xiên với chiều rộng dòng chảy và không chắn hết chiều rộng lòng sông. Đỉnh của đập mỏ hàn có thể ở cao hơn mực n−ớc sông (mỏ hàn nổi), hoặc thấp hơn (mỏ hàn chìm). Theo chiều dài, đập mỏ hàn có thể chia thành các bộ phận sau: - Phần gốc: là nơi đập mỏ hàn nối tiếp với bờ sông. Về mùa lũ, phần gốc đập mỏ hàn dễ bị h− hỏng do dòng chảy men theo bờ thúc thẳng vào nó. Vì vậy gốc đập mỏ hàn cần đ−ợc bảo vệ kiên cố. Đ−ờng biên của gốc đập nối tiếp với bờ cần đ−ợc l−ợn cong để tránh tạo ra các xoáy bất lợi (xem hình 5-2). - Phần đầu: Là phần xa bờ nhất của đập mỏ hàn, nơi trực tiếp chịu tác động của dòng chảy. Đây cũng là nơi dễ bị xâm hại nhất của đập, cần đ−ợc bảo vệ kiên cố. 117  - Phần thân: Nằm giữa đầu và gốc đập. Với những đập mỏ hàn ngắn thì chiêu dài của phần thân không đáng kể. 2- Phân loại: Theo mục đích xây dựng có thể phân thành các loại mỏ hàn bảo vệ, lái dòng chảy và lấy n−ớc. - Mỏ hàn bảo vệ: th−ờng là ngắn, dùng để bảo vệ, chống xói bờ, mái đê. - Mỏ hàn lái dòng: dùng để h−ớng dòng chảy theo đúng tuyến chỉnh trị (hình 5-1). Chiều dài của các đập trên cùng một hệ thống th−ờng là khác nhau. - Mỏ hàn lấy n−ớc: đ−ợc xây dựng trên các sông có l−u tốc lớn, để h−ớng dòng chảy vào gần cửa lấy n−ớc. Theo kết cấu mặt cắt đập, có thể phân thành mỏ hàn bằng đá hộc và mỏ hàn bằng đất bọc đá (hình 5-4). II- Bố trí mặt bằng các đập mỏ hàn. 1- Số l−ợng đập: Kinh nghiệm thực tế cho thấy không nên làm một đập mỏ hàn đơn độc, vì khi đó phần đầu và gốc của nó dễ bị dòng chảy phá hoại. Cần xây dựng không d−ới 3 đập trong một quãng (chỉ trong điều kiện đặc biệt thuận lợi thì mới làm 2 đập). Đập trên cùng theo chiều dòng chảy đ−ợc làm với chiều dài nhỏ để giảm thiểu nguy cơ phá hoại nó; đập thứ hai đ−ợc xây dựng d−ới sự bảo vệ của đập thứ nhất. Đập thứ 3 và các đập tiếp theo đ−ợc xây dựng sao cho đầu của chúng nằm trên tuyến chỉnh trị. Đối với những công trình quan trọng, hoặc trong điều kiện diễn biến phức tạp, phải tiến hành thí nghiệm mô hình để kiểm tra sơ đồ bố trí các đập. 2- Góc lệch (α) của đập mỏ hàn: Là góc hợp bởi trục đập và ph−ơng dòng chảy ứng với mực n−ớc tạo lòng. Có thể bố trí đập mỏ hàn theo 3 cách: Xuôi (α 90o). Mỏ hàn thẳng góc với bờ th−ờng đ−ợc sử dụng ở vùng có dòng chảy 2 chiều (vùng chịu ảnh h−ởng thủy triều). ở vùng có dòng chảy một chiều, có thể chọn góc lệch từ 65o đến 80o. Trong những điều kiện nhất định, có thể sử dụng sơ đồ đập mỏ hàn ng−ợc. 118  Hình 5-2: Sơ đồ bố trí mỏ hàn xuôi, loại không tràn (mỏ hàn nổi) a) Mặt bằng; b) Cắt dọc Hình 5-3: Sơ đồ bố trí mỏ hàn ng−ợc, loại chìm (ngập trong n−ớc) Trên hình 5-3 giới thiệu một sơ đồ bố trí mỏ hàn chìm có trục ng−ợc chiều dòng chảy do Loxiepxki đề nghị. Khi chảy qua đỉnh mỗi đập, dòng chảy có sự hạ thấp mực n−ớc (theo sơ đồ đập tràn chảy ngập). Sự hạ thấp này tạo ra dòng chảy ngang theo h−ớng vuông góc với trục mỏ hàn. Vì vậy dòng chảy gần bờ khi đến gần trục mỏ hàn thì bị lệch h−ớng ra khỏi bờ và giảm tác hại gây xói bờ. Ngoài ra trên mái hạ l−u của đập mỏ hàn hình thành chuyển động ng−ợc của các tia dòng gần đáy mang theo bùn cát về phía bờ, và đây cũng là một ph−ơng tiện bảo vệ bờ. 3- Khoảng cách giữa 2 đập mỏ hàn (L): Là chiều dài tuyến bờ giữa hai gốc mỏ hàn, đ−ợc xác định theo điều kiện đập phía tr−ớc bảo vệ chống xói cho gốc đập phía sau. Theo 14-TCN84-91, có thể chọn nh− sau: a) Khi bờ lõm: - Với R< (5ữ6) B, chọn L = (2ữ3).lt sinα; - Với R ≥ (5ữ6) B, chọn L = (4ữ5).lt sinα; 119  b) Khi bờ lồi: Chọn L = (5ữ8).lt sinα; Trong đó: L- khoảng cách giữa 2 đập mỏ hàn kề nhau; lt- chiều dài công tác của đập ở th−ợng l−u. α- góc lệch của trục đập (xem hình 5-2) R- bán kính cong của tuyến chỉnh trị phía bờ lõm; B- bề rộng lòng sông theo tuyến chỉnh trị. III- Kết cấu đập mỏ hàn. 1- Mặt cắt đập: Loại mỏ hàn bằng đá hộc và đất bọc đá th−ờng có mặt cắt hình thang, hệ số mái xác định theo điều kiện ổn định, th−ờng bằng 1.5 với mái th−ợng l−u và 1.5ữ2.0 với mái hạ l−u. Hình 5-4: Mặt cắt ngang đập mỏ hàn cứng a) Bằng đá thả rời; b) Bằng đất bọc đá Cao trình đỉnh tại gốc mỏ hàn cứng lấy bằng cao trình mực n−ớc ứng với l−u l−ợng tạo lòng hoặc bằng cao trình bãi già. Độ dốc dọc của đỉnh đập về phía lòng sông th−ờng chọn i = 0.005ữ0.01 hoặc lớn hơn (hình 5-2). Với loại mỏ hàn bằng đất bọc đá, mặt tiếp giáp giữa đất đắp với khối đá và mặt nền cần làm tầng lọc. Kết cấu đơn giản của tầng lọc là dùng 2 lớp phên nứa đặt sát nhau. Nơi có nhiều đá hộc, mỏ hàn ngắn (lt≤ 10 m), độ sâu n−ớc lớn (h > 15m ứng với mực n−ớc tạo lòng) và vận tốc chảy v > 3m/s thì nên dùng mỏ hàn bằng đá hộc 120  2- Bảo vệ chống xói: Khi xây dựng đập mỏ hàn sẽ làm thay đổi h−ớng chảy cục bộ tại khu vực đập, và ở phần đầu đập th−ờng xuất hiện hố xói cục bộ (hình 5.2a). Chiều sâu hố xói tới hạn có thể xác định theo công thức: Hx=27.K1.K2.tg g U . 2 2 mα -30.d (5-1) Trong đó: Hx - Chiều sâu hố xới tới hạn (m); Um - L−u tốc tiến gần đầu đập mỏ hàn (m/s), đ−ợc xác định theo công thức : Um=Uo.[1+(0,2+ B bk )2] (5-2) Trong đó: Uo - l−u tốc bình quân tại mặt cắt tr−ớc khi có mỏ hàn t−ơng ứng với l−u l−ợng tạo lòng (m/s) bk- chiều dài hình chiếu của đập lên mặt cắt ngang sông bk = l.sin α (5-3) l- chiều dài đập mỏ hàn; α- góc lệch tuyến đập mỏ hàn; B- chiều rộng mặt n−ớc ứng với l−u l−ợng tạo lòng K1- hệ số xác định theo công thức (5-4) K2- hệ số xác định theo công thức (5-5) K1 = exp(- 5,1. x 2 m b.g U ); (5-4) K2 = exp(- 0,2.m); (5-5) m- hệ số mái dốc đầu mũi đập mỏ hàn d- đ−ờng kính hạt cát lòng sông (m) Khi chiều dài đập mỏ hàn lớn, mức độ co hẹp dòng chảy tăng lên thì chiều sâu hố xói càng lớn. Để đảm bảo ổn định mái đầu đập, cần làm lớp đệm chống xói d−ới nền đầu đập. Có thể bố trí lớp đệm chống xói bằng rồng đá, các thông số nh− bảng 5-1. Đệm chống xói đ−ợc bố trí trong phạm vi 1/3 chiều dài mỏ hàn kể từ đầu mũi trở về bờ sông. 121  Bảng 5-1: Bố trí lớp đệm chống xói Khu vực Phần mái gần chân đập (m) Từ chân mái ra sông(m) Tổng chiều dài rồng (m) Phía mũi Phía th−ợng l−u Phía hạ l−u 1ữ2 1ữ2 1ữ2 8ữ9 8ữ9 6ữ7 10 10 8 Có thể chống xói bằng bè chìm rong rào có chiều dài từ (0,15ữ0,2)m và đánh chìm bằng đá hộc. Phạm vi bố trí bè chìm nh− trong hình 5-5 Hình 5-5: Bố trí đệm chống xói bằng bè chìm 3- Bảo vệ mặt ngoài thân đập: Đối với lớp đá hộc nằm ở mặt ngoài thân đập mỏ hàn, cần tính toán kích th−ớc theo điều kiện ổn định : d0,36 ≥ 14,0 m h.K.45,5 U.η (5-6) Trong đó: Um - l−u tốc tiến gần đầu đập mỏ hàn, lấy bằng l−u tốc trung bình mặt cắt tại mỏ hàn ứng với mức n−ớc thiết kế đê (m/s). K - hệ số điều chỉnh l−u tốc khởi động, K=0,6ữ0,9 h - độ sâu kể từ mực n−ớc lũ thiết kế đến hòn đá tính toán (m) 122  η - hệ số ổn định cho phép. Tr−ờng hợp đ−ờng kính viên đá thực tế nhỏ hơn đ−ờng kính viên đá yêu cầu theo công thức (5-6), phải dùng thép bọc ngoài mặt đập, phần đầu mũi và phần chiều dài 5m kế tiếp. 4- Bảo vệ gốc đập: Gốc đập đ−ợc lát mái bảo vệ trong phạm vi chiều dài đập (Phần th−ợng l−u l 4 3 và phần hạ l−u l 4 1 , Hình 5-5). Cấu tạo của kè lát mái này cũng giống nh− kè lát mái đê (Xem ch−ơng 4). Gốc đập mỏ hàn nên làm mở rộng để nối tiếp thuận với bờ sông. ♣5-3. Mỏ hμn mềm Thuộc loại mỏ hàn mềm (xuyên thông) bao gồm các bãi cây chìm và mỏ hàn cọc. Chúng có tác dụng cản dòng gây bồi, chống xói lở bờ. I- Bãi cây chìm: Sử dụng cây cổ thụ, cụm cây to nguyên cành lá thả thành bãi để hạn chế xói cục bộ, bồi lấp lạch phụ hoặc phối hợp với đập mỏ hàn cứng để bảo vệ bờ sông. 1- Điều kiện sử dụng: a) Độ sâu n−ớc ứng với lũ tiểu m∙n: - Khi h < 15m: Dùng cây cổ thụ; - Khi h < 6m: dùng cụm cây tre. b- L−u tốc bình quân: V < 2.5m/s c) Mật độ bùn cát: ρ > 0.5 kg/m3 2- Qui cách cụm cây: a) Cây cổ thụ: Nhãn, vải, xà cừ có tán rộng 6ữ8 m, chiều cao từ 5ữ8m, buộc ở gốc một rọ đá kích th−ớc 2x1x1 m. b) Cụm cây vừa: Gồm 6 cây tre t−ơi nguyên cành lá có tán rộng từ 4ữ5 m, cao 4ữ5 m, gắn ở gốc một rọ bằng tre t−ơi chứa 0.5 m3 đá hộc. c) Cụm cây nhỏ : 123  Gồm 4 cây tre t−ơi nguyên cành lá hoặc cành xà cừ ghép lại có tán rộng 3ữ4 m, cao 3ữ4 m, gắn ở gốc một rọ bằng tre t−ơi chứa 0.3 m3 đá hộc. 3- Kiểm tra ổn định của cụm cây: Theo công thức (5-7). 4/32 gh U .25 Gm G ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛≥ (5-7) Trong đó: G- trọng l−ợng rọ đá Gm- trọng l−ợng cụm cây U- l−u tốc bình quân mặt cắt lúc thả cụm cây (m/s). h- độ sâu n−ớc tại vị trí lúc thả cụm cây (m) 4- Tính toán hiệu quả gây bồi: Bãi cây đạt đ−ợc hiệu quả gây bồi khi: U < Ukđ (5-8) Trong đó: U- l−u tốc bình quân sau khi thả bãi cây, xác định theo công thức (5-9) Ukđ - l−u tốc khởi động của bùn cát xác định theo công thức (5-10) U = =− F )p1.(Q Uo(1-p) (5-9) Với: Q- l−u l−ợng ứng với mực n−ớc thiết kế đê (m3/s) Uo- l−u tốc bình quân mặt cắt ngang khi ch−a có bãi cây chìm ứng với mực n−ớc thiết kế đê (m/s). p- hệ số kín n−ớc, là tỷ số giữa diện tích bãi cây trên mặt cắt ngang và phần diện tích mặt cắt ngang trong khu vực đ−ờng viền thả bãi cây. F- diện tích mặt cắt ngang sông tại vị trí thả bãi cây chìm (m2) Ukđ = 5.45 hn 0.14d0.36 (5-10) Trong đó: d- đ−ờng kính hạt bùn cát (m). Hn - độ sâu n−ớc đến hạt bùn cát, lấy bình quân khoảng giữa chiều cao cụm cây: hn = h- hc/2 124  Với: hc- chiều cao cụm cây h- chiều sâu n−ớc khi ch−a thả cụm cây. 5- Tính toán độ dâng cao mực n−ớc: Sau khi thả cụm cây, dòng chảy bị thu hẹp một phần nên sẽ có độ dâng cao mực n−ớc phía tr−ớc bãi cây chìm. Nó đ−ợc xác định theo công thức sau: Z = 5.Kc.p1/2. g2 U2 (5-11) Trong đó: Z- độ dâng mực n−ớc (m) p và U- t−ơng tự nh− trong công thức (5-9) Kc- hệ số thu hẹp lòng dẫn, là tỷ số giữa hình chiếu của bãi cây chìm trên mặt cắt ngang sông và chiều rộng mặt n−ớc sông ứng với mực n−ớc thiết kế đê. Hình 5-6: Qui cách thả b∙i cây chìm (trên mặt bằng) II- Mỏ hàn cọc: 1- Điều kiện áp dụng: - Chiều dài mỏ hàn >50 m. - Khả năng chống xói của đất bờ thấp. - Có thiết bị đóng cọc. Qui hoạch mặt bằng của mỏ hàn cọc cũng giống nh− với các đập mỏ hàn cứng đã nêu ở ♣5-2. 125  2- Kết cấu mỏ hàn cọc: Có thể áp dụng các loại sau: - Mỏ hàn cọc bê tông cốt thép có gắn phên chắn hoặc bó cành cây. Th−ờng sử dụng một hàng cọc có dầm ngang liên kết đầu cọc (hình 5-7) - Mỏ hàn bằng cọc gỗ hoặc đ−ờng ray cũ, th−ờng gắn hai hàng cọc liên kết với nhau. Mặt th−ợng l−u đ−ợc gắn phên hoặc bó cành cây. Hình 5-7: Kết cấu mỏ hàn cọc bê tông cốt thép. 1- Cọc, 2- Dầm ngang, 3- Phên chắn, 4- Đá đổ giữ chân, 5- Đệm chống xói. Độ sâu đóng cọc, kích th−ớc và cự ly các cọc đ−ợc tính toán theo điều kiện bền của bản thân cọc và điều kiện ổn định của mỏ hàn d−ới tác dụng của lực xô ngang theo chiều dòng chảy. Có thể tham khảo ph−ơng pháp tính nêu trong 14 TCN 84-91. 3- Tính toán xói cục bộ ở chân mỏ hàn: Hố xói cục bộ th−ờng hình thành ở đầu mỏ hàn, đe doạ ổn định của toàn bộ mỏ hàn. Chiều sâu hố xói xác định theo công thức: Hx = Ka.p3/2. g2 U2 , (5-12) Trong đó: Ka- hệ số kinh nghiệm có thể lấy Ka = 50; p- hệ số kín n−ớc, t−ơng tự nh− trong công thức (5-9) U- l−u tốc bình quân mặt cắt ngang (m/s). Tùy theo kết quả tính toán hố xói tính theo (5-12) mà lựa chọn biện pháp gia cố thích hợp để bảo vệ chân mỏ hàn. Các biện pháp th−ờng dùng là làm bè chìm, thả đá hộc hoặc rồng. 126  B- Bảo vệ bờ biển ♣5-4. Qui hoạch các công trình bảo vệ bờ biển 1- Khái niệm về bờ biển: Bờ biển là dải đất phân giới giữa lục địa và biển. Từ quan điểm chuyển động của bùn cát bờ biển để xem xét thì dải đất này là vùng chịu tác động tổng hợp của sóng và triều. Giới hạn trên của nó là nơi mà dòng chảy của sóng vỗ bờ có thể lên tới. Giới hạn d−ới của nó là vùng đáy biển mà tác dụng của sóng n−ớc nông có thể chạm tới. Dải bờ biển gồm 3 thành phần hợp thành: - B∙i cao: Là phần lục địa nằm cao hơn mực n−ớc đỉnh triều, có thể bị ngập khi gặp sóng bão, triều c−ờng. - B∙i giữa: Là phần bãi nằm giữa mực n−ớc đỉnh triều và mực n−ớc chân triều, bao gồm cả khu vực sóng leo lên đ−ờng đỉnh triều. - B∙i thấp: Là phần bãi trong dải sóng vỡ d−ới đ−ờng chân triều. Khi triều cao thì bãi giữa cũng là một phần của dải sóng vỡ. Đây là phần bãi hoạt động nhất của bờ biển do sự chuyển động rất mạnh của bùn cát. 2- Phân loại bờ biển: Từ góc độ diễn biến của bờ biển, có thể phân thành bờ biển bồi tích, bờ biển xâm thực và bờ biển cân bằng chuẩn. Trong điều kiện tự nhiên, không thể có bờ biển tuyệt đối cân bằng. Bờ biển đ−ợc coi là cân bằng khi trong một chu kỳ động lực thủy văn (th−ờng lấy bằng năm thủy văn), qua quá trình bồi tích xâm thực, bờ biển về cơ bản đ−ợc phục hồi nh− diện mạo ban đầu. ở vùng bờ biển bồi tích, đất liền hằng năm tiến ra biển nh− ở mũi Cà Mau, Kim Sơn, cửa sông Hồng... Ng−ợc lại, ở vùng bờ biển xâm thực hàng năm biển lấn vào đất liền, nh− vùng bờ biển Hải Hậu (Nam Định). 3- Các dạng phá hoại đối với bờ biển: Bờ biển có thể bị phá hoại bởi các tác nhân cơ học, hóa học, sinh vật học, trong đó sự phá hoại do tác nhân cơ học là chủ yếu. Sóng biển là yếu tố hàng đầu gây ra các dạng phá hoại tự nhiên nh− sau: - Sóng tác dụng trực tiếp lên công trình hoặc bờ, áp lực xung kích do sóng gây ra làm phá vỡ các kết cấu bảo vệ, gây tr−ợt mái, lật các t−ờng đứng. - Khi có triều c−ờng kèm theo bão, sóng xô bờ rồi cuốn trôi công trình hoặc bờ đất cao ven biển 127  - Dòng chảy bào mòn mặt bãi, hạ thấp thềm bãi, xâm thực chân công trình hoặc bờ đất gây sụt lở, đẩy lùi dần tuyến bờ vào trong. Đây là dạng phá hoại khó khắc phục nhất. 4- Các loại công trình bảo vệ: a- Loại công trình chống ngập do thủy triều và n−ớc dâng đối với khu dân c−, khu kinh tế hoặc vùng khai hoang lấn biển. Loại này chủ yếu là các dạng đê biển. b- Loại công trình gia cố bờ trực tiếp chống sự phá hoại của sóng và dòng chảy. Loại này th−ờng gọi là kè biển. c- Loại công trình giảm sóng ngăn cát, xây dựng trên vùng bãi tr−ớc mục tiêu bảo vệ. Thuộc loại này bao gồm các rừng cây ngập mặn, các hệ thống t−ờng ngăn cát, giảm sóng (hình 5-8). Khi qui hoạch và thiết kế các công trình bảo vệ, cần căn cứ vào đặc điểm vùng bờ, mục tiêu bảo vệ, hiện trạng công trình, điều kiện địa hình, địa chất mà tiến hành vạch tuyến (đê hoặc bờ không đê) và bố trí các công trình bảo vệ. Tiếp theo cần tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và thông qua so sánh để lựa chọn ph−ơng án tối −u. Về việc chọn tuyến và thiết kế đê đã đ−ợc trình bày trong ch−ơng 3, thiết kế kè bảo vệ bờ đã nêu ở ch−ơng 4. Sau đây sẽ xét đến các biện pháp công trình để giảm sóng giữ bãi. Hình 5-8: Các giải pháp bảo vệ đê biển bằng công trình ngăn cát, giảm sóng. 128  - Đê mỏ hàn có chức năng ngăn chặn dòng bùn cát ven bờ, giữ bùn cát lại gây bồi cho vùng bãi đang bị xâm thực, điều chỉnh vùng bờ biển làm cho ph−ơng của dòng gần bờ thích ứng với ph−ơng truyền sóng, giảm nhỏ l−ợng bùn cát trôi, che chắn cho bờ khi bị sóng xiên góc truyền tới, tạo ra các vùng n−ớc yên tĩnh làm cho bùn cát trôi bồi lắng lại, h−ớng dòng chảy ven bờ đi ra vùng xa bờ, giảm yếu dòng ven bờ. Đê dọc đứt khúc xa bờ có chức năng sau: Che chắn sóng cho vùng sau đê, giảm yếu tố tác dụng của sóng vào vùng bờ bãi, chống xâm thực, thu gom bùn cát trôi để hình thành dải bồi tích giữa đê và bờ, từ đó làm giảm dòng ven. - Đê mỏ hàn dạng chữ T chữ Y: kết hợp cả hai loại trên.