1

LỜI CẢM ƠN
Sau những cố gắng của mình với sự giúp đỡ của thầy cô và đồng
nghiệp, tôi đã hoàn thành luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây
dựng công trình thuỷ với đề tài: “Đánh giá tổng kết các công trình bảo
vệ bờ và đê biển, đề xuất giải pháp công trình bảo vệ cho đoạn đê biển
huyện Tĩnh Gia tỉnh Thanh Hóa”. Đây là kết quả đánh giá kiến thức
của mình trong thời gian được học tại Trường Đại học Thuỷ Lợi.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công trình và
Trường Đại học Thuỷ lợi đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học.
Xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến PGS.TS.
Nguyễn Bá Quỳ, TS. Phạm Thanh Hải và TS. Nguyễn Hữu Phúc – Giám
đốc Trung tâm Phòng tránh và Giảm nhẹ thiên tai đã hướng dẫn tận tình,
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này.
Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè
đồng nghiệp tại nơi công tác đã khích lệ và động viên, là động lực rất lớn
giúp tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Do thời gian có hạn và năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc
chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy cô
chỉ bảo, mong các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tôi có thể hoàn thiện,
tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Nguyễn Duy Minh

2

LỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐÊ BIỂN VIỆT NAM, CÁC NGUYÊN
NHÂN HƯ HỎNG 4
1.1. Tổng quan về đê biển Việt Nam 4
1.1.1. Tổng quan về đê biển từ Quảng Ninh – Quảng Nam 4
1.1.2. Tổng quan về đê biển Quảng Ngãi – Kiên Giang 14
1.2. Cơ chế phá hoại của đê biển 17
1.2.1. Sóng tràn 18
1.2.2. Cơ chế trượt mái 22
1.2.3. Xói chân đê kè 33
1.2.4. Hư hỏng kết cấu bảo vệ mái, đỉnh đê và xói thân đê 35
1.2.5. Lún công trình do nền mềm 37
1.2.6. Hư hỏng các công trình trên đê 38
1.2.7. Xói mòn đê tự nhiên/ đụn cát 39
1.2.8. Tác động hoá học của môi trường nước mặn 40
1.2.9. Tác động của các sinh vật biển 41
1.2.10. Các tác động tiêu cực từ việc khai thác cát sỏi, khoáng sản 42
1.3. Các phương pháp thiết kế đê biển 43
1.4. Kết luận chương I: 45
CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO CÁC GIẢI PHÁP BẢO
VỆ BỜ BIỂN 48
2.1. Dòng ven bờ và vận chuyển bùn cát ven bờ tại vùng biển Thanh
Hóa 48
2.2. Phân loại công trình bảo vệ bờ 52
2.2.1. Phân loại theo đối tượng bảo vệ 52
2.2.2. Phân loại theo thời kỳ xây dựng 53
2.2.3. Phân loại theo loại hình và bố trí công trình 54
4

2.2.4. Phân loại theo vật liệu và cấu kiện công trình 62

thường 23

Hình 1. 6: Mặt cắt ngang bãi biển (bao gồm cả đê kè) khi thời tiết dị
thường 24

Hình 1. 7: Các cấu kiện bị bong xô do tác động của sóng lên mái 25
Hình 1. 8: Sơ đồ minh họa tương tác giữa tải trọng bên ngoài và bên trong
kè 26

Hình 1. 9: Mái kè bị biến dạng và hư hỏng do áp lực sóng 26
Hình 1. 10: Mực nước triều thấp gió và dòng ven phá hoại chân kè 27
Hình 1. 11: Mái kè bị lún thấp hơn hàng ống buy bảo vệ chân. 28
Hình 1. 12: Mái kè bị đánh sập bóc hết cấu kiện và khoét hết đất đá 29
Hình 1. 13: Mái đê bị sạt, các viên đá bị sóng mài tròn trên bãi 30
Hình 1. 14: Phần đá lát khan bị sóng đánh hư hỏng 31
Hình 1. 15: Toàn bộ mặt đê bị phá sập 31
Hình 1. 16: Tuyến đê gần bị cắt ngang thân 32
Hình 1. 17: Đê lát nửa mái bằng đá xếp và phần trên trồng cỏ bị phá sau
bão 33

Hình 1. 18: Các cấu kiện và viên đá bị bong xô bắt đầu quá trình phá
hoại mái 36

Hình 1. 19: Mái kè bị bóc cấu kiện mái và khoét đất đá trong thân đê 36
Hình 1. 20: Mô phỏng nền phá hoại do lún, đẩy trồi ra hai bên của phạm
vi chất tải 37

Hình 1. 21: Mô hình phá hoại nền trồi ngang 38
Hình 1. 22: Cung trượt sâu cắt qua thân và nền đê 38
Hình 1. 23: Phá hoại do nguyên nhân tác động của sóng và ăn mòn do

Hình 3. 6: Tính ổn định trường hợp 3 cho mặt cắt 3 90
Hình 3. 7: Tính ổn định trường hợp 1 cho mặt cắt 22 91
Hình 3. 8: Tính ổn định trường hợp 2 cho mặt cắt 22 91
7

Hình 3. 9: Tính ổn định trường hợp 3 cho mặt cắt 22 92

Hình 3. 10: Tính ổn định trường hợp 1 cho mặt cắt 44 92
Hình 3. 11: Tính ổn định trường hợp 2 cho mặt cắt 44 93
Hình 3. 12: Tính ổn định trường hợp 3 cho mặt cắt 44 93 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Thống kê tốc độ xói lở bờ biển Thanh Hóa 63
Bảng 2. 2: Thống kê các điểm bị xói lở trên dải ven biển Thanh Hóa
(1988) 651

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trải dài 29 tỉnh ven biển nước ta là bờ biển với chiều dài rất lớn
khoảng 3200km, 89 cửa sông, với vùng biển 1 triệu km
2
, khoảng 3000
hòn đảo lớn nhỏ và các thành phố lớn, hải cảng, các khu công nghiệp,
dầu khí, các khu đánh bắt và nuôi trồng thủy sản. Việt Nam là một trong
những nước có tiềm năng, lợi thế về biển to lớn trong phát triển kinh tế
biển và vùng ven biển cửa sông. Tuy nhiên để phòng chống tác hại của

tuy nhiên vẫn chưa thể đáp ứng được thực tế, mặt khác thiên tai do biến
đổi khí hậu ngày càng nhiều và diễn ra tương đối khốc liệt với nhiều yếu
tố cực đoan hơn trước cho nên cần nghiên cứu thực tế, trọng tâm sẽ
nghiên cứu giải pháp thực hiện cụ thể với huyện Tĩnh Gia, Thanh Hóa.
Đề tài “Đánh giá tổng kết các công trình bảo vệ bờ và đê biển,
đề xuất giải pháp công trình bảo vệ cho đoạn đê biển huyện Tĩnh Gia
tỉnh Thanh Hóa” là đề tài hết sức thực tế và có ứng dụng thực tiễn cao.

2. Mục đích của đề tài
Đánh giá tổng kết các công trình bảo vệ bờ và đê biển, đề xuất giải
pháp công trình bảo vệ cho đoạn đê biển cụ thể từ những đánh giá trên.

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu là điều tra thực tế, kết hợp lý
thuyết. Tính toán thấm và ổn định thân đê theo các phương án công trình
đã có và sử dụng phương án dùng giải pháp mới . Có sử dụng phần mềm
Geo-Slope. So sánh các phương án xử lý về điều kiện kinh tế kỹ thuật.
3

Kết quả đạt được
Lựa chọn được phương án thiết kế mặt cắt đê biển Tĩnh Gia –
Thanh Hóa đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật.
Nội dung của luận văn
Chương 1:
ĐẶC ĐIỂM ĐÊ BIỂN VIỆT NAM, CÁC NGUYÊN NHÂN
HƯ HỎNG
Chương 2:
CƠ SỞ KHOA HỌC CHO CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ
BIỂN
Chương 3:

cư đông đúc. Đây là vùng biển có biên độ thuỷ triều cao (khoảng 4 mét)
và nước dâng do bão cũng rất lớn. Để bảo vệ sản xuất và sinh hoạt của
nhân dân, các tuyến đê biển, đê cửa sông ở khu vực này đã được hình
thành từ rất sớm và cơ bản được khép kín. Tổng chiều dài các tuyến đê
biển, đê cửa sông khoảng 484 km, trong đó có trên 350 km đê trực tiếp
biển.
Sau khi được đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM
5325, PAM 4617 và quá trình tu bổ hàng năm, các tuyến đê biển nhìn
chung đảm bảo chống được mức nước triều cao tần suất 5% có gió bão
cấp 9. Tuy nhiên, tổng chiều dài các tuyến đê biển rất lớn, dự án PAM mới
chỉ tập trung khôi phục, nâng cấp các đoạn đê xung yếu. Mặt khác, do tác
động thường xuyên của mưa, bão, sóng lớn, đặc biệt sau các trận bão số 2,
số 6 và số 7 năm 2005 hệ thống đê biển Bắc Bộ đã bị tràn, vỡ và sạt lở
nhiều đoạn và vẫn còn nhiều tồn tại, trong đó các tồn tại chính được tóm tắt
như sau:
5

Nhiều đoạn thuộc tuyến đê biển Hải Hậu, Giao Thuỷ, Nghĩa Hưng
(thuộc tỉnh Nam Định), đê Cát Hải, đê biển Đồ Sơn (Hải Phòng) đã bị
tràn, vỡ, sạt lở mạnh trong bão. Do bãi biển liên tục bị bào mòn, hạ thấp
gây sạt lở chân, mái kè bảo vệ mái đê biển, đe doạ trực tiếp đến an toàn
của đê biển.
Một số đoạn trước đây có rừng cây chắn sóng nên mái đê phía
biển chưa được bảo vệ, đến nay rừng cây chắn sóng bị phá huỷ, đê trở
thành trực tiếp chịu tác động của sóng, thuỷ triều nên nếu không được
bảo vệ sẽ có nguy cơ vỡ bất cứ lúc nào. Có đoạn trước đây đê có 2 tuyến
nên tuyến đê trong không được bảo vệ mái, đến nay tuyến đê ngoài đã bị
vỡ nên tuyến đê trong cấp thiết phải được củng cố, bảo vệ chống vỡ.
Còn 257,5 km/484 km đê biển, đê cửa sông chưa đảm bảo cao
trình thiết kế, đa số các tuyến đê có chiều rộng mặt đê ≤ 3,0m, đến nay

thành cách đây trên 750 năm.
Đê biển Hà Nam dài gần 33,6 km, tạo thành vòng khép kín, với số
dân 60000 người cùng với cơ sở hạ tầng tương đối mạnh: hàng chục km
đường giao thông, đường điện, trường học, bệnh xá và khoảng 3000ha
đất canh tác nông nghiệp, trên 400ha đầm nuôi trồng thủy sản xuất khẩu.
Nhận xét: Bao bọc quanh đảo Hà Nam là 2 cửa sông đổ ra biển:
sông Chanh và sông Nam (2 nhánh sông Bạch Đằng). Sông Nam có độ
dốc lớn, uốn lượn nhiều, triền sông ngoài đê có Sú, Vẹt, Đối. Tuyến đê
thủy sản bao quanh bãi, tạo thành lá chắn bảo vệ cho đê Hà Nam từ Km
21÷ Km 32, đà gió trong đoạn này từ 500÷ 1000m. Sông Chanh có độ
dốc nhỏ hơn và ít cong, phía ngoài đê trực tiếp là sông không có bãi. Đối
diện bên kia sông là vùng Hà Bắc, đà gió tính đến hai bờ đối diện từ
7

500m ÷ 1000m, riêng đoạn từ Km 10 ÷ Km 21 chịu ảnh hưởng của gió
Đông Bắc thông ra vịnh Hạ Long với đà gió khoảng 20km. Đây được
xác định là vùng trọng yếu của đê Hà Nam, nơi thường xuyên bị gió bão
và lũ uy hiếp nghiêm trọng, hầu như mùa bão lũ năm nào cũng xảy ra sự
cố do vậy đoạn đê biển này rất cần được quan tâm đúng mức.

1.1.1.3. Hệ thống đê biển, đê cửa sông thành phố Hải Phòng
Hệ thống đê điều của Hải Phòng bao gồm 24 tuyến đê với tổng
chiều dài 422,629km, trong đó có 6 tuyến đê biển với chiều dài 104,265
km, 18 tuyến đê sông với chiều dài 318,364 km, 76 công trình kè với
tổng chiều dài 62,516 km (35,668 km kè đê biển và 26,848 km kè đê
sông), 393 cống dưới đê (bao gồm 69 cống dưới đê biển và 324 cống
dưới đê sông).
Hệ thống đê này chia thành 6 tiểu hệ thống đê bảo vệ các khu vực
độc lập, bao gồm:
Bốn hệ thống đê theo địa giới hành chính huyện là Vĩnh Bảo, Tiên

Độ sâu của biển Hải Phòng không lớn. Đường đẳng sâu 2m chạy
quanh mũi Đồ Sơn rồi hạ xuống 5m ở cách bờ khá xa. ở đáy biển nơi có
các cửa sông đổ ra, do sức xâm thực của dòng chảy nên độ sâu lớn hơn.
Ra xa ngoài khơi, đáy biển hạ thấp dần theo độ sâu của vịnh Bắc Bộ,
chừng 30 - 40 m. Mặt đáy biển Hải Phòng được cấu tạo bằng thành phần
mịn, có nhiều lạch sâu vốn là những lòng sông cũ nay dùng làm luồng
lạch ra vào hàng ngày của tàu biển.
Kết quả điều tra khảo sát đo đạc ở 2 cửa sông và khu vực ven biển
trước đảo cho thấy: Dòng chảy vùng ven biển và cửa sông Hải Phòng có
9

chế độ phức tạp thể hiện mối tương tác: Mực nước - địa hình đáy - sóng -
gió - thuỷ triều.
Qua phân tích ảnh hưởng của chế độ gió và sóng gió trong mùa
đông tới vùng ven biển Hải Phòng không nhiều: Chế độ dòng chảy phụ
thuộc chủ yếu vào yếu tố địa hình và dao động mực nước (do thuỷ triều).
Kết quả điều tra khảo sát đo đạc ở hai cửa sông và khu vực ven biển cho
thấy, về mùa đông khi chế độ sóng, gió tương đối “yên lặng”, dòng chảy
xuất hiện chủ yếu do dòng triều và sự chênh lệch mực nước do khối
nước sóng triều bị dồn ép khi vào bờ. Mặc dù vậy, trong những ngày
nước cường có sóng gió hướng Đông và Đông Nam phát triển, dòng
chảy ven bờ do sóng gây ra kết hợp với các loại dòng khác làm tăng
(hoặc giảm) tốc độ dòng chảy tổng hợp vùng ven bờ.

 Bùn cát bờ biển và cơ chế vận chuyển bùn cát:
Hướng di chuyển của bùn cát: Hoàn lưu di chuyển của dòng bùn cát
phụ thuộc vào hướng dòng chảy tổng hợp, trong đó chủ yếu là dòng
triều. Di chuyển bùn cát dọc bờ do sóng là quan trọng nhưng không giữ
vai trò chủ đạo.
Nhận xét: Từ đặc điểm về địa lý, địa hình, địa chất, kết hợp với

- Đê Hữu Luộc: Đê Hữu Luộc từ Triều Dương đến An Khê Từ (K0
÷ K36) dài 36 Km thuộc huyện Hưng Hà, Quỳnh Phụ quản lý.
- Đê Hữu Hoá: Đê Hữu Hoá từ An Khê đến cống Hệ xã An Mỹ
(K0 ÷ K16) dài 16km thuộc huyện Quỳnh Phụ quản lý. 11

 Đê biển:
- Đê biển số 5: Đê biển số 5 từ An Tứ đến Cống Lân I dài 32,5 km
thuộc huyện Tiền Hải quản lý.
- Đê biển số 6: Đê biển số 6 từ dài 39,3 Km từ Trà Giang đến Cống
Lân I, thuộc hai huyện Kiến Xương và Tiền Hải quản lý.
- Đê biển số 7: Đê biển số 7 dài 45,1km từ cống Nam Cường đến
cống Trà Linh I, thuộc huyện Thái Thụy quản lý.
- Đê biển số 8: Đê biển số 8 dài 41,5km, từ cống Hệ đến cống Trà
Linh I, thuộc huyện Thái Thụy quản lý.

Nhận xét: Địa hình của tỉnh tương đối bằng phẳng với độ dốc nhỏ
hơn 1%; cao trình biến thiên phổ biến từ 1m-2m so với mực nước biển,
thấp dần từ tây bắc xuống đông nam. Cao trình mặt đất tự nhiên của Thái
Bình rất thấp, về mùa lũ mực nước sông thường cao hơn mặt đất tự nhiên
từ (3 ÷ 5) m. Nếu vỡ đê sông bất cứ chỗ nào thì một nửa tỉnh Thái Bình
bị ngập sâu từ (2 ÷ 4) m nước trở lên, hoặc vỡ đê biển bất cứ chỗ nào thì
hàng ngàn ha đất canh tác bị nhiễm mặn phải nhiều năm mới hồi phục
được.

1.1.1.5. Hệ thống đê biển, đê cửa sông tỉnh Nam Định
Tuyến đê biển tỉnh Nam Định được hình thành cách đây khoảng
250 năm ÷ 300 năm. Tuyến đê biển có nhiệm vụ bảo vệ các huyện: Giao

huyện Kim Sơn, có cửa sông Đáy đổ ra biển tạo ra vùng bãi bồi hàng
năm tiến thêm ra biển khoảng 100 - 120m và quĩ đất tăng thêm hàng năm
khoảng 140 - 168 ha. Hệ thống đê biển Ninh Bình được nâng cấp qua
13

các thời kỳ là đê Bình Minh I và II. Nói chung đê đủ sức chống chọi với
gió cấp 10 đến cấp 11.
Nhận xét: Trong những năm qua Ninh Bình đã liên tục dịch tuyến
đê ra phía biển khi có lợi thế là biển lùi. Tuy vậy do sự bồi đắp của phù
sa của hai con sông với tốc độ nhanh không lâu Ninh Bình sẽ không còn
bờ biển.

1.1.1.7. Hệ thống đê biển, đê cửa sông tỉnh Thanh Hóa
Thanh Hoá là một tỉnh nằm ở Bắc Trung Bộ, vị trí địa lý ở 19
0
18'
đến 30
0
10' vĩ độ Bắc và 104
0
20
'
đến 106
0
05' kinh độ Đông.
Bờ biển Thanh Hoá có 102km, trải dài trên địa phận 6 huyện, thị
là: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hoá, thị xã Sầm Sơn, Quảng Xương, Tĩnh
Gia, có tổng diện tích tự nhiên của 6 huyện vùng biển là: 121.950 ha,
trong đó diện tích đất nông nghiệp là: 60.813 ha, dân số trong vùng: 1,1
triệu người.

Hệ thống đê biển, đê cửa sông đã được hình thành từ lâu để bảo vệ
sản xuất của nhân dân vùng ven biển. Trải qua nhiều thời kỳ phát triển,
nhất là sau khi đất nước được thống nhất và sau cơn bão số 5 năm 1997
(bão Linda) được sự quan tâm của Đảng, Nhà nước và Chính phủ trong
việc hỗ trợ kinh phí, các địa phương vùng ven biển đã huy động các
nguồn lực đầu tư xây dựng hệ thống đê biển, đê cửa sông với quy mô
khác nhau, bước đầu đã mang lại hiệu quả trong việc ngăn mặn, giữ
ngọt, góp phần tích cực vào việc cải thiện, nâng cao đời sống nhân dân,
phát triển mạng lưới giao thông trong khu vực, thúc đẩy tiến trình phát
triển kinh tế - xã hội của toàn vùng. Trong đó, điển hình là đê biển Gò
15

Công (Tiền Giang), Giồng Bàng (Trà Vinh), Tuy nhiên, so với mức
thiết kế, chống gió bão cấp 9, ứng với thủy triều tần suất 5% thì các
tuyến đê biển vẫn còn rất nhiều tồn tại như: tuyến đê chưa khép kín,
chưa hợp lý trong việc kết hợp giao thông, không đảm bảo ổn định lâu
dài tại các khu vực biển tiến; mặt cắt ngang đê hầu hết còn thấp, bé; địa
chất nền đê yếu, nhiều đoạn bị lún, sụt chưa được xử lý, thiếu tính ổn
định; diện tích rừng cây chắn sóng bị thu hẹp làm giảm khả năng chống
sóng uy hiếp nghiêm trọng hệ thống đê biển; hệ thống cống ngăn mặn,
giữ ngọt còn thiếu và chưa đồng bộ; công tác quản lý đê biển chưa được
chú trọng đúng mức dẫn đến nhiều tuyến đê biển bị xuống cấp.
Vì vậy, việc đầu tư củng cố, nâng cấp hệ thống đê biển các tỉnh từ
Quảng Ngãi đến Kiên Giang, tạo tiền đề để phát triển bền vững và ổn
định đời sống của nhân dân vùng ven biển, nhất là trong điều kiện biến
đổi khí hậu, nước biển dâng là rất cấp thiết. Tại Hội nghị tổng kết 5 năm
(2001 - 2005) công tác phòng chống lụt bão và tìm kiếm cứu nạn, Phó
Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng (nay là Thủ tướng Chính phủ)
đã chỉ đạo việc xây dựng Chương trình củng cố, nâng cấp hệ thống đê
biển miền Trung và các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long.

mặt đê không phù hợp, chủ yếu là thiên lớn.
Về mặt cắt ngang đê: ngoài phần chiều rộng mặt đê, mái đê, ở hầu
hết các dự án còn lúng túng trong việc xác định lưu không để tôn cao đê
khi phải đối phó với biến đổi khi hậu nước biển dâng trong tương lai.
Về kết cấu bảo vệ mái đê biển: Một số dự án có bố trí kết cấu bảo
vệ mái đê phía biển, hoặc phía sông, song không phù hợp; do: không tính
toán cụ thể chiều dày lớp bảo vệ, không tính hệ số triết giảm sóng do dải
17

cây chắn sóng trước đê; việc gia cố chân khay còn mang tính định tính do
không đánh giá được diễn biến xói lở.
Về thiết kế trồng cây chắn sóng bảo vệ đê: Việc trồng cây chắn
sóng đều không được lồng ghép với các các dự án củng cố, nâng cấp đê
biển.
1.2. Cơ chế phá hoại của đê biển
Có nhiều hình thức phá hoại đê biển khác nhau bao gồm:
- Chảy tràn/sóng tràn
- Trượt mái đê
- Đẩy trồi/ xói ngầm
- Hư hỏng kết cấu bảo vệ mái, đỉnh đê-xói thân đê
- Xói ngầm/đẩy trồi nền công thuỷ công
- Hư hỏng hệ thống đóng mở cửa van của công trình thuỷ công.
- Suy thoái bãi, cây chắn sóng phí trước gây xói mòn đê tự
nhiên/đụn cát ven bờ.
Ngoài ra, các cơ chế phá hỏng khác như mất ổn định cục bộ của
thân đê, mất ổn định cục bộ các bộ phận phụ thuộc công trình trong hệ
thống cũng cần được xem xét trong bước phân tích chi tiết.
18