Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ
"Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ" trình bày những kiến thức cơ bản
về bố trí, lựa chọn hình thức kết cấu và tính toán thiết kế đê sông, đê biển, kè bảo vệ mái và
các công trình bảo vệ bờ. Sách cũng đề cập tới những vấn đề về gia cố, sửa chữa và xử lý sự
cố đê.
ở Việt Nam, hệ thống đê và các công trình bảo vệ bờ đóng một vai trò cực kỳ quan
trọng trong việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn
hoá, chính trị, kinh tế, các vùng dân c− rộng lớn trải dài theo các triền sông, duyên hải từ
Bắc chí Nam. Hệ thống đê sông ở đồng bằng Bắc bộ đã đ−ợc hình thành và phát triển từ
hàng nghìn năm nay. Nhân dân ta đã tích luỹ đ−ợc nhiều kinh nghiệm trong việc đắp và gìn
giữ đê. Lịch sử cũng đã ghi nhận những vụ vỡ đê với sức tàn phá ghê gớm, để lại hậu quả
lâu dài. Hiên nay, trong điều kiện đất n−ớc đang công nghiệp hoá, hiện đại hoá, những yêu
cầu về việc bảo vệ các khu vực dân c− và kinh tế chống sự tàn phá của bão, lũ, n−ớc dâng
ngày càng trở nên cấp bách. Bên cạnh việc củng cố, nâng cấp các hệ thống đê đã có, việc
quy hoạch bảo vệ bờ sông, bờ biển và xây dựng các hệ thống đê mới đang đ−ợc đặt ra ở cả
3 miền của đất n−ớc.
Cuốn sách "Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ" tập hợp những kiến thức cơ bản và
cập nhật những vấn đề hiện đại trong lĩnh vực thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ. Sách
dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành công trình thủy lợi. Sách cũng có thể làm tài
liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác, cho các lớp sau đại học và nghiên cứu sinh
ngành công trình thủy lợi.
Nội dung sách gồm 6 ch−ơng. Ch−ơng I trình bày tổng quan về hệ thống đê và các
công trình bảo vệ bờ. Ch−ơng II nêu những vấn đề về tính toán các yếu tố của sóng và n−ớc
dâng. Các vấn đề về thiết kế và tính toán đê đ−ợc trình bày ở ch−ơng III. Trong ch−ơng IV
nêu các giải pháp kết cấu và tính toán kè bảo vệ mái. Ch−ơng V giới thiệu các kiến thức về
công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển. Ch−ơng VI đề cập tới các vấn đề mở rộng, sửa chữa đê
và xử lý sự cố đê.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ
tr−ờng đại học thủy lợi Bộ môn: thủy công X W thiết kế đê vμ công trình bảo vệ bờ Hà Nội, năm 2001 tr−ờng đại học thủy lợi Bộ môn: thủy công X W thiết kế đê vμ công trình bảo vệ bờ Biên soạn: PGS. TSKH. Nguyễn Quyền PGS. TS. Nguyễn Văn Mạo TS. Nguyễn Chiến KS. Phạm Văn Quốc Hà Nội năm 2001 3 Lời nói đầu -----oOo----- "Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ" trình bày những kiến thức cơ bản về bố trí, lựa chọn hình thức kết cấu và tính toán thiết kế đê sông, đê biển, kè bảo vệ mái và các công trình bảo vệ bờ. Sách cũng đề cập tới những vấn đề về gia cố, sửa chữa và xử lý sự cố đê. ở Việt Nam, hệ thống đê và các công trình bảo vệ bờ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn hoá, chính trị, kinh tế, các vùng dân c− rộng lớn trải dài theo các triền sông, duyên hải từ Bắc chí Nam. Hệ thống đê sông ở đồng bằng Bắc bộ đã đ−ợc hình thành và phát triển từ hàng nghìn năm nay. Nhân dân ta đã tích luỹ đ−ợc nhiều kinh nghiệm trong việc đắp và gìn giữ đê. Lịch sử cũng đã ghi nhận những vụ vỡ đê với sức tàn phá ghê gớm, để lại hậu quả lâu dài. Hiên nay, trong điều kiện đất n−ớc đang công nghiệp hoá, hiện đại hoá, những yêu cầu về việc bảo vệ các khu vực dân c− và kinh tế chống sự tàn phá của bão, lũ, n−ớc dâng ngày càng trở nên cấp bách. Bên cạnh việc củng cố, nâng cấp các hệ thống đê đã có, việc quy hoạch bảo vệ bờ sông, bờ biển và xây dựng các hệ thống đê mới đang đ−ợc đặt ra ở cả 3 miền của đất n−ớc. Cuốn sách "Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ" tập hợp những kiến thức cơ bản và cập nhật những vấn đề hiện đại trong lĩnh vực thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ. Sách dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành công trình thủy lợi. Sách cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác, cho các lớp sau đại học và nghiên cứu sinh ngành công trình thủy lợi. Nội dung sách gồm 6 ch−ơng. Ch−ơng I trình bày tổng quan về hệ thống đê và các công trình bảo vệ bờ. Ch−ơng II nêu những vấn đề về tính toán các yếu tố của sóng và n−ớc dâng. Các vấn đề về thiết kế và tính toán đê đ−ợc trình bày ở ch−ơng III. Trong ch−ơng IV nêu các giải pháp kết cấu và tính toán kè bảo vệ mái. Ch−ơng V giới thiệu các kiến thức về công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển. Ch−ơng VI đề cập tới các vấn đề mở rộng, sửa chữa đê và xử lý sự cố đê. Sách do một tập thể giáo viên Bộ môn Thủy công, Tr−ờng đại học Thủy lợi biên soạn. PGS. TSKH Nguyễn Quyền viết các ch−ơng I và III; PGS. TS Nguyễn Văn Mạo viết ch−ơng IV; TS. Nguyễn Chiến viết các ch−ơng II, V, tiết 1-4 và chịu trách nhiệm chung; KS Phạm Văn Quốc viết ch−ơng VI. 4 Các tác giả xin đ−ợc bầy tỏ lời cảm ơn tới PGS. TS Phạm Ngọc Quý đã xem xét toàn bộ bản thảo và có những ý kiến quý báu để hoàn thiện nội dung bản thảo, xin chân thành cảm ơn PGS. TS Nguyễn Văn Hạnh và các thành viên khác của Bộ môn Thủy công Tr−ờng đại học Thủy lợi đã có những ý kiến đóng góp quý báu cho nội dung cuốn sách. Các tác giả gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo Nhà tr−ờng, phòng Đào tạo và Th− viện Tr−ờng đại học Thủy lợi về những ý kiến chỉ đạo và sự giúp đỡ trong quá trình biên tập, in ấn sách. Mặc dù các tác giả đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn, song chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Chúng tôi mong nhận đ−ợc ý kiến xây dựng của các nhà chuyên môn, các bạn đồng nghiệp. ý kiến xin gửi về Bộ môn Thủy công, Tr−ờng đại học Thủy lợi. Xin chân thành cảm ơn! Các tác giả. 5 Ch−ơng i Kiến thức chung về đê vμ công trình bảo vệ bờ ♣1-1. Công trình thủy lợi và vị trí đê điều trong công trình thủy lợi I- Nhiệm vụ của công trình thủy lợi: Công trình đ−ợc xây dựng để sử dụng nguồn n−ớc gọi là công trình thủy lợi. Nhiệm vụ chủ yếu của các công trình thủy lợi là làm thay đổi, cải biến trạng thái tự nhiên dòng chảy của sông, hồ, biển, n−ớc ngầm để sử dụng n−ớc một cách hợp lý, có lợi nhất và bảo vệ môi tr−ờng xung quanh tránh khỏi những tác hại của dòng n−ớc gây nên. Công trình thủy lợi có thể hình thành dòng chảy nhân tạo để thỏa mãn nhu cầu dùng n−ớc, khi dòng chảy tự nhiên ở nơi đó không đủ hoặc không có. Căn cứ vào tính chất tác dụng của dòng chảy, công trình thủy lợi có thể chia ra: công trình dâng n−ớc, công trình điều chỉnh dòng chảy và công trình dẫn n−ớc. II- Phân loại các công trình thủy lợi: 1. Các công trình dâng n−ớc: Phổ biến nhất của loại công trình dâng n−ớc là các loại đập. Đập đ−ợc xây dựng ngăn các sông suối và hình thành nên độ chênh mực n−ớc th−ợng hạ l−u. ở tr−ớc đập. Càng gần đến đập, l−u tốc trung bình của dòng chảy giảm v1 < v2 < v3 < v4 < v5 còn độ sâu của dòng chảy tăng h1 > h2 > h3 > h4 > h5. Sự tăng mực n−ớc ở trong sông làm tăng diện tích mặt cắt −ớt của lòng sông và dẫn đến ngập đất ở th−ợng l−u. Sự thay đổi l−u tốc dòng chảy ở th−ợng l−u làm thay đổi khả năng vận chuyển bùn cát của lòng sông. L−u tốc theo chiều dòng chảy giảm dần, các hạt bùn cát trong n−ớc đ−ợc lắng xuống đáy theo thứ tự những hạt lớn, sau đó đến những hạt bé hơn và khi đến gần công trình, l−u tốc hầu nh− bằng không nên các hạt cát rất bé cũng đ−ợc lắng xuống, n−ớc ở đó rất trong. Sự dâng mực n−ớc còn làm thay đổi cả trạng thái n−ớc ngầm d−ới lòng sông và hai bên bờ. Do có độ chênh cột n−ớc th−ợng hạ l−u nên có hiện t−ợng thấm qua nền và thấm vòng quanh công trình từ th−ợng l−u về hạ l−u. N−ớc ở th−ợng l−u chảy về hạ l−u không mang bùn cát do đó để trở về trạng thái cũ của dòng n−ớc , lòng sông và bờ lại bị bào mòn, xói lở. Nh− vậy công trình dâng n−ớc có ảnh h−ởng đến tất cả các yếu tố của dòng chảy, lòng sông và cả n−ớc ngầm. Nh−ng nó có hiệu quả lớn, điều chỉnh l−u l−ợng từ th−ợng l−u về hạ l−u, về mùa lũ n−ớc đ−ợc giữ lại ở th−ợng l−u (đối với hồ chứa) và đ−ợc tháo về hạ l−u vào thời kỳ cần thiết theo nhu cầu dùng n−ớc. Công trình dâng n−ớc đ−ợc ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực kinh tế n−ớc. 6 2. Các công trình điều chỉnh dòng chảy: Công trình điều chỉnh để khống chế xói lở lòng sông, có thể làm thay đổi trạng thái dòng chảy, làm thay đổi h−ớng dòng chảy trong giới hạn lòng sông theo yêu cầu cần thiết và bảo vệ lòng sông tránh khỏi những tác hại nguy hiểm của dòng n−ớc. Công trình điều chỉnh bao gồm đê, đập, t−ờng, kè, các đê đập đó không ngăn hết toàn bộ lòng sông, mà chỉ một phần theo h−ớng của mặt cắt ngang hoặc có khi theo h−ớng dọc lòng sông. Công trình điều chỉnh không làm dâng n−ớc, mà có tác dụng làm thay đổi h−ớng và l−u tốc của dòng chảy, phân bố lại l−u tốc và ảnh h−ởng đến hình dạng của lòng sông. Các công trình này nhằm phục vụ các ngành khác nhau, có thể giữ độ sâu, l−u tốc và hình dạng lòng sông cần thiết cho tàu bè qua lại, đảm bảo điều kiện bình th−ờng để lấy n−ớc từ sông, giữ ổn định bờ sông để đảm bảo an toàn cho dân c− và nhà máy xí nghiệp ở hai bên bờ. Các công trình này bao gồm các t−ờng cánh, đê, đập, kè làm bằng các vật liệu tại chỗ (đất, đá, gỗ), có lúc làm bằng bê tông, bê tông cốt thép. Mặt cắt ngang là hình thang. Yêu cầu vật liệu đảm bảo ổn định không bị xói lở do dòng chảy gây nên. Các kè bảo vệ bờ không bị xói lở th−ờng dùng đá, tấm bê tông, các loại rồng và bó cành cây. 3. Các công trình dẫn n−ớc: Những công trình này bao gồm các loại nh− kênh m−ơng, đ−ờng hầm, cầu máng, đ−ờng ống làm bằng các loại vật liệu khác nhau. Các công trình đó chuyển n−ớc với các l−u l−ợng xác định vào các mục đích khác nhau: dẫn n−ớc vào tuốc bin nhà máy thủy điện, đ−a n−ớc vào t−ới ruộng và đồng cỏ, vào hệ thống cấp n−ớc cho thành phố, xí nghiệp, nhà máy... Nó có thể sử dụng làm đ−ờng giao thông thủy cho tàu thuyền đi lại. Thuộc loại công trình dẫn n−ớc này phải kể đến cả công trình tháo lũ đó là những công trình tháo n−ớc thừa của hồ chứa từ tl về hạ l−u qua dập hoặc hai bên bờ của đập. a) Kênh: Là một dạng sông nhân tạo, đ−ợc đào, đắp hoặc nửa đào nửa đắp mà thành. Mặt cắt ngang có dạng hình thanh. b) Máng n−ớc, dốc n−ớc, cầu máng: Là kênh nhân tạo đ−ợc xây trên mặt đất hoặc cao hơn mặt đất, làm bằng bê tông cốt thép, thép, gỗ. Các công trình này đ−ợc sử dụng khi điều kiện địa hình, địa chất không cho phép làm kênh. c) Đ−ờng hầm: Đ−ợc xây dựng d−ới đất, trong núi. Khi các đ−ờng dẫn n−ớc gặp phải núi cao không thể đào kênh đ−ợc ng−ời ta phải làm đ−ờng hầm để nối tiếp các kênh chuyển n−ớc. Cũng có thể là đ−ờng hầm dẫn n−ớc vào nhà máy thủy điện, hoặc đ−ờng hầm tháo lũ của hồ chứa,... 7 d) Đ−ờng ống: Là những ống dẫn n−ớc làm bằng thép, bê tông cốt thép đ−ợc đặt trên hoặc d−ới đất hoặc bố trí trong thân đập, d−ới kênh, m−ơng, đê,... để dẫn n−ớc. Ngoài ra còn phải kể đến những công trình đ−ợc dùng cho một mục đích kinh tế thủy lợi nhất định nh−: - Trạm thủy điện: nhà máy, buồng xoắn, bể áp lực, tháp điều áp - Công trình giao thông thủy: âu tàu, máy nâng tàu, công trình chuyển gỗ, bến cảng... - Công trình thủy nông: cống điều tiết, hệ thống t−ới tiêu, hệ thống thóat n−ớc. - Công trình cấp n−ớc và thóat n−ớc: công trình lấy n−ớc, dẫn n−ớc, trạm bơm, công trình cho vệ sinh, thóat n−ớc... - Công trình cho cá: đ−ờng cá đi, đ−ờng chuyển cá, hồ nuôi cá... Nh− vậy, đê và các công trình bảo vệ bờ là một trong những dạng khác nhau của công trình thủy lợi. Việc quy hoạch, thiết kế đê và các công trình bảo vệ bờ tuân theo các nguyên tắc chung về quy hoạch và thiết kế các công trình thủy lợi. Ngoài ra còn phải xét đến các nét đặc thù của đê điều và công trình bảo vệ bờ đ−ợc quy định bởi lịch sử hình thành, điều kiện chịu lực và phạm vi ảnh h−ởng của chúng mà sau đây chúng ta sẽ dần làm sáng tỏ. ♣1-2. Tổng quan về hệ thống đê điều I- Tình hình lũ lụt và giải pháp phòng chống: 1. Đặc điểm tự nhiên Việt Nam và đồng bằng Bắc bộ: N−ớc Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Đông Nam á, chịu ảnh h−ỏng trực tiếp của khí hậu lục địa Trung ấn từ phía Bắc và phía Tây với 2 hệ thống sông lớn liên quốc gia theo h−ớng Tây Bắc - Đông Nam là sông Hồng và sông Cửu Long, lại vừa chịu ảnh h−ởng trực tiếp khí hậu biển Đông từ phía đông và phía nam, nơi giao giữa hai biển lớn: Thái bình d−ơng và ấn độ d−ơng, đồng thời nằm giữa ổ bão biển Đông là một trong 5 ổ bão lớn nhất thế giới - Mùa bão trùng với muà m−a, địa hình phức tạp, đồng bằng th−ờng hẹp và thấp trũng, núi cao s−ờn dốc, cây rừng lại bị tàn phá ngày càng nghiêm trọng, do đó lũ bão xảy ra luôn có chiều h−ớng gia tăng trong 3 thập kỷ nay ngày càng ác liệt, lụt bão luôn là mối đe doạ th−ờng xuyên đối với đời sống và sản xuất của nhân dân Việt Nam. Việt Nam có l−ợng m−a bình quân hàng năm từ 1.800 mm đến 2.500mm, l−ợng m−a phân bổ không đều, 70-80% l−ợng mua tập trung vào các tháng 7,8,9 (ở Bắc bộ và Nam bộ) và các thág 8,9,10 ở Trung bộ. Ngay trong các tháng mùa m−a, l−ợng m−a cũng phân bổ không đều, th−ờng tập trung vào một số đợt m−a lớn. L−ợng m−a ngày lớn nhất trung bình nhiều năm là 130-200 mm. L−ợng m−a một ngày lớn nất là 731 mm, l−ợng m−a một đêm lớn nhất (9/11/1984) là 702 mm, l−ợng m−a 2 ngày lớn nhất (10/1983) ở Huế là 1217 mm. L−ợng m−a phân bổ không đều nh− trên là nguồn gốc sinh ra các con lũ ở các triền sông. 8 Hệ thống sông suối ở Việt Nam có tổng chiều dài khoảng 25.000 km, tập trung thành 3 hệ thống sông khá rõ rệt: hệ thống sông Hồng và sông Thái bình ở Bắc bộ, hệ thống các sông ở miền Trung và hệ thống sông Cửu long, Đồng nai ở Nam bộ. Do địa hình ở các miền khác nhau, các sông ở Nam bộ hiền hòa, các sông ở Bắc bộ có độ dốc vừa phải, các sông ở miền Trung vừa ngắn vừa cố dộ dốc lớn. Một số con sông lớn bắt nguồn từ các n−ớc láng giềng chảy qua Việt Nam rồi ra biển nh− hệ thống sông Hồng ở Bắc bộ, sông Cửu long ở Nam bộ. Tất các các con sông đến mùa m−a đều có lũ, mức độ ác liệt hàng năm có khác nhau. 2. Tình hình lũ lụt: Chỉ tính từ đầu thế kỷ 20, trên hệ thống sông Hồng và sông Thái bình (ở Bắc bộ) đã có 26 trận lũ lớn: lớn nhất là trận lũ lịch sử năm 1971, tr−ớc đó đã có trận lũ năm 1945 từng đ−ợc coi là trận lũ lịch sử (thấp hơn 1971 sau này). Mực n−ớc lũ 1971 đã v−ợt quá khả năng chịu đựng của đê (mực n−ớc ngoài sông lúc này cao hơn mặt đất đồng ruộng ven đê từ 5-10 m). trong vòng 45 năm (từ 1900 - 1945) đã có 18 năm vỡ đê ở đồng bằng Bắc bộ, trung bình cứ 2 năm lại có một năm vỡ đê, mất mùa. Đặc biệt trận lũ năm 1945 làm vỡ 79 quảng đê gây ngập 11 tỉnh 312.000 ha đất canh tác và khoảng 4 triệu ng−ời bị ảnh h−ởng. Trận lũ năm 1971 làm vỡ 3 đoạn đê lớn, gây ngập 250.000 ha và 2,7 triệu ng−ời bị ảnh h−ởng nghiêm trọng. Trận lũ năm 1986 tuy độ lớn mức lũ chỉ đứng vào hàng thứ 5 trong liệt số liệu quan trắc từ đầu thế kỷ đến nay song cũng gây vỡ một đoạn đê sông Hồng (Trung Châu - Đan Ph−ợng) và sập 1 cống d−ới đê sông Cầu - Quế Võ Hà Bắc. Năm 1906 ở Bình Định, năm 1983 ở Huế, năm 1952 ở các tỉnh miền Đông Nam bộ và năm 1964 ở hầu hết các tỉnh khu 5 cũ (Trung bộ) đều có lụt lớn, gây nhiều thảm cảnh tang tóc. Lũ trên sông Cửu Long (kể cả các nhánh) xảy ra vào các năm 1961, 1966, 1978, 1984, 1991 cũng đã làm ngập hàng chục vạn ha lúa của dồng bằng sông Cửu long (Nam bộ). Tình hình lũ d−ờng nh− cũng xảy ra nghiêm trọng trong những năm gần đây ở các tỉnh miền núi phía Bắc và Tây nguyên nh−: Lạng sơn, Cao bằng (1986); Lai châu, Đak Lak, Bắc Thái (1980); Sơn la, Lai châu (1991) một số vùng dân c− tập trung và phần lớn các hạ tầng cơ sở của 2 thị xã Lai châu, Sơn la đã bị dòng lũ quét cuốn trôi tàn phá trong 2 năm 1990, 1991. 3. Biện pháp phòng chống lũ: Với tầm quan trọng đặc biệt của hệ thống sông Hồng, ngay từ những năm 1960, Đảng và Nhà n−ớc ta đã thiết lập Uỷ ban trị thủy và khai thác sông Hồng do Phó Thủ t−ớng làm chủ tịch, Bộ Thủy lợi là Văn phòng th−ờng trực. Sau trận lũ lịch sử năm 1971, Đảng và Nhà n−ớc ta quyết định về biện pháp phòng chống lũ cho hệ thống sông Hồng là: 1) Trồng và bảo vệ rừng đầu nguồn để hạn chế khả năng tập trung lũ về hạ du. 2) Xây dựng các hồ chứa n−ớc loại lớn và loại vừa ở th−ợng nguồn sông. 3) Củng cố hệ thống đê. 9 4) Chuẩn bị chu đáo để làm tốt việc phân lũ, chậm lũ khi cần thiết. 5) Giải phóng lòng sông, khai thông dòng chảy để thóat lũ. 6) Tăng c−ờng công tác hộ đê phòng lụt. Đến nay những biện pháp đó đã đ−ợc triển khai tích cực và vẫn còn nguyên giá trị của nó, song có những mặt chúng ta thiếu biện pháp kiên trì tổ chức thực hiện nh− trồng rừng, giải phóng lòng sông. Với mục tiêu chống đ−ợc con lũ t−ơng đ−ơng năm 1971 (tần suất 0,4%), cần vận hành điều tiết hồ Hòa Bình và Thác Bà khi gặp lũ th−ờng xuyên để giữ cho mức n−ớc Hà Nội không v−ợt qua báo động III (11,50 m). Nếu gặp lũ có tần suất lớn hơn nh− lũ năm 1986 mức n−ớc Hà Nội lên đến 12,35 m, lũ năm 1996 lên đến 12,48 m nếu xảy ra lũ nh− năm 1971 thì mức n−ớc tại Hà Nội 13,3 m. Nh−ng nếu gặp lũ nh− năm 1971 với dạng lũ năm 1964, 1969 thì khó có thể giữ đ−ợc mức n−ớc tại Hà Nội là 13,30 m, khi đó phải tính đến ... b∙i sủi: Mạch sủi xảy ra trên diện tích rộng trở thành bãi sủi. Xử lý bãi sủi cũng theo nguyên tắc làm giảm chênh lệch cột n−ớc, tăng thêm gia trọng, lọc ng−ợc, dẫn tháo n−ớc ra ngoài tránh gây lầy lội, xói lở đất nền. Biện pháp th−ờng đ−ợc sử dụng là đắp bờ bao, có thể rải vải lọc địa kỹ thuật, hoặc phên rơm, chặn đá hộc, đổ cát sỏi, đá dăm, đá hộc theo từng lớp lọc ng−ợc. V- N−ớc lũ tràn đỉnh đê: Trong những tr−ờng hợp: đê có cao trình thấp, đê bị lún làm giảm cao trình đỉnh, những đoạn đê có đ−ờng giao thông nông thôn đi qua, hoặc do lũ cực hạn v−ợt quá mức n−ớc thiết kế, có thể xảy ra n−ớc lũ tràn qua đê. Biện pháp th−ờng đ−ợc sử dụng là đắp con trạch theo các hình thức sau: - Con trạch đắp bằng đất, bao tải đất, bao tải cát. - Con trạch có các bó cành cây và cọc ghim để chống sóng, phía sau đắp bằng đất, bao tải đất, bao tải cát. - Con trạch có cọc và ván gỗ chống sóng, phía sau đắp bằng đất, bao tải đất, bao tải cát. - Con trạch đắp đất giữa 2 hàng ván cọc. 175 VI- Xử lý h− hỏng cống qua đê: 1. Rò rỉ theo mặt tiếp xúc của các công trình xuyên đê: Các công trình xuyên đê th−ờng là cống lộ thiên, cống ngầm, thậm chí là các hầm hố, lô cốt cũ. Do khe hở ở mặt tiếp giáp, do xói ngầm tiếp xúc xảy ra lặp đi lặp lại mà có thể dẫn đến rò rỉ theo theo mặt tiếp xúc của các công trình xuyên đê, với mức độ càng ngày càng gia tăng theo thời gian ngăn lũ. Việc xử lý rò rỉ theo theo mặt tiếp xúc của các công trình xuyên đê, trong mùa lũ th−ờng theo các biện pháp sau: - Đắp áp trúc mái đê phía sông bằng đất sét, lấp bịt lỗ rò rỉ. - Làm các khối lọc thoát n−ớc, hoặc rãnh lọc thoát n−ớc, máng đón và dẫn n−ớc rò rỉ ra khỏi chân đê. - Tiến nhành đắp áp trúc chân đê bằng đất thoát n−ớc tốt. - Sau mùa lũ, phải sửa chữa kịp thời bằng việc đào mở phần công trình ở mái đê phía sông để đắp chống thấm, khoan phụt vữa chống thấm. 2. Bục trần cống: Hiện t−ợng bục, thủng trần cống th−ờng xảy ra đối với cống bằng gạch, cống vòm đã xây lâu năm. Để xử lý sự cố này, có thể thả khung thép, l−ới thép có kích th−ớc lớn hơn gấp 2 đến 3 lần kích th−ớc lỗ bục. Tiếp theo thả các bó cành tre, phên tre rơm rạ để l−ới thép giữ lại cản dòng chảy, giảm l−u tốc. Tiếp đến thả bao tải đất để chặn và bịt cống. 3. Các h− hỏng khác của cống: Sau đây nêu ra một số h− hỏng th−ờng gặp: - Kẹt cửa van, không đóng khít đ−ợc. - Gãy phai, bục cửa van. - Nứt và rò rỉ thân cống, t−ờng cánh. - Hỏng khớp nối. - Sủi đùn sau cống. Các h− hỏng khác của cống có nhiều loại. Tùy theo loại h− hỏng, nguyên nhân, mức độ h− hỏng mà đề ra các biện pháp xử lý phù hợp, có hiệu quả. 176 VII- Hàn khẩu đê: Trải qua nhiều thời kỳ lịch sử, đê điều đã đóng vai trò trọng yếu trong việc ngăn n−ớc lũ bảo vệ ng−ời và tài sản cho các địa ph−ơng. Tuy nhiên ở thời kỳ nào cũng có sự cố vỡ đê. Đến nay, nguy cơ vỡ đê vẫn còn tiềm ẩn, không thể chủ quan đ−ợc. Khi đê vỡ, diễn biến theo chiều h−ớng xấu, qui mô, mức độ nghiêm trọng gia tăng một cách nhanh chóng. Có thể chia làm 3 giai đoạn. Giai đoạn 1: Lúc đầu chỗ vỡ với bề rộng nhỏ, tốc độ và l−u l−ợng chảy qua nhỏ. Giai đoạn 2: Sau đó, dòng chảy phá rộng chỗ vỡ theo cả chiều rộng lẫn chiều sâu, làm cho miệng vỡ tăng lên nhanh chóng. Giai đoạn 3: Nếu không ngăn chặn kịp thời, bề rộng vỡ đê có thể lên đến 30 đến 40 m hoặc hơn nữa, chiều sâu hố xói có thể lên đến 20 đến 30 m, l−u tốc dòng chảy có thể đến hơn 10 m/s và l−u l−ợng đạt đến hàng trăm m3/s. Hàn khẩu đê là công tác cấp cứu đê, đòi hỏi phải hết sức nhanh chóng, liên tục và kiên quyết, trên cơ sở tận dụng mọi khả năng về sức ng−ời, vật t−, trang thiết bị hiện có. D−ới đây là một số biện pháp kỹ thuật chủ yếu t−ơng ứng theo qui mô đê vỡ ở từng giai đoạn: Khi chiều sâu n−ớc còn nhỏ hơn 0,8 m, bề rộng cửa vỡ còn nhỏ hơn 10 m. Có thể dùng cọc tre, phên tre, bó rào, bao tải đất, rọ đá... để chặn dòng chảy. Khi chiều sâu n−ớc đã lớn hơn 0,8 m đến 1,5 m. Cần phải thả rồng tre, rồng đất, rồng đá, rọ đá, l−ới thép, đồng thời phải cắm cọc tre, cọc gỗ kè chắc 2 đầu miệng vỡ không cho dòng lũ phá rộng thêm, mới có thể ngăn đ−ợc. Theo kinh nghiệm, rồng tre đ−ờng kính 0,6 m dài 8 m có thể chịu đ−ợc l−u tốc 4 m/s. Rồng đá, rọ đá 2 m3 có thể chịu đ−ợc l−u tốc 6 m/s. Khi chiều sâu n−ớc đã lớn hơn 1,5 m, l−u tốc đã lớn hơn 6 m/s cần phải dùng đến biện pháp đánh đắm thuyền chở đầy đá và rọ đá, kết hợp với biện pháp thả rồng tre, rồng đất, rồng đá, rọ đá, l−ới thép, cắm cọc gỗ, cọc tre, kè chắc 2 đầu cửa vỡ mới có thể chặn miệng đê vỡ đ−ợc. Hình 6-8: Xử lý hàn khẩu đê. 177 tài liệu tham khảo 01. Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái. Đồ án môn học Thủy công. Đại học Thủy lợi 1992. 02. Công trình thủy lợi. Các quy đinh chủ yếu về thiết kế. TCVN 5060 - 90. 03. Vũ Uyển Dĩnh: Thủy động lực vùng bờ biển. Bài giảng chuyên đề sau đại học “Công trình bảo vệ bờ biển và hải đảo” - Đại học Thủy Lợi 2000. 04. Phạm Văn Giáp, Nguyễn Ngọc Huệ, Nguyễn Hữu Đẩu, Đinh Đình Tr−ờng: Bể cảng và đê chắn sóng. NXB Xây dựng - Hà Nội 2000. 05. L−ơng Ph−ơng Hậu: Công trình bảo vệ bờ biển và hải đảo. Tập bài giảng chuyên đề sau đại học. Đại học Thủy lợi 2000. 06. Nguyễn Văn Mạo: Cơ sở tính toán công trình thủy. Tập bài giảng cao học và NCS. Đại học Thủy Lợi 2000. 07. Võ Phán, Võ Nh− Hùng: Công trình chỉnh trị sông. NXB Giáo dục - Hà Nội 1995 08. Nguyễn Quyền: Cơ sở nghiên cứu công trình thủy lợi. Tập bài giảng cao học và NCS. Đại học Thủy Lợi 1998. 09. Nguyễn Quyền: ảnh h−ởng của dòng thấm đến công trình bảo vệ bờ. Tạp chí Thủy lợi N0307, 1995. 10. Quy phạm tải trọng và lực tác dụng lên công trình Thủy lợi (do sóng và tàu) QPTL C1-78. 11. Quy phạm thiết kế công trình đê. N−ớc cộng hòa nhân dân Trung Hoa. GB50286- 98 (tài liệu dịch). 12. Tiêu chuẩn ngành. Công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ. Quy trình thiết kế 14TCN 84-91. 13. Tiêu chuẩn ngành. Tải trọng và tác động (do sóng và tàu) trên công trình thủy. 22TCN-222-95. 14. Tiêu chuẩn thiết kế đê biển (Dự thảo). Bộ NN và PTNT - 1999. 15. Tiêu chuẩn thiết kế đê sông (Dự thảo). Bộ NN và PTNT - 1999. 16. Ngô Trí Viềng, Nguyễn Văn Hạnh, Đỗ Khang và nnk Thủy công. NXB Nông nghiệp - Hà Nội 1989. 17. Tôn Thất Vĩnh. Kỹ thuật th−ờng thức sửa chữa đê. NXB Nông nghiệp - Hà Nội 1993. 18. Coastal protection Design of seawals and Dikes. Overvew of Revetment - by Krystian W.Dilarczyk – 1991. 19. Sea Dyke and Revetment - by Krystian W.Dilarczyk-1996. 20. N.P.Rôzanôp, Ia.V.Botrcarep, V.S. Lápsencốp và nnk: Công trình Thủy lợi - NXB Nông nghiệp - Matxcơva 1985 (bản tiếng Nga). 178 Mục lục Trang Ch−ơng I: Kiến thức chung về đê và công trình bảo vệ bờ. ♣1-1. Công trình thủy lợi và vị trí đê điều trong công trình thủy lợi......................................................................................5 ♣1-2. Tổng quan về hệ thống đê điều...........................................................................................................................................................................7 ♣1-3. Phân tích sự làm việc của đê, các khả năng phá hoại sự làm việc an toàn của đê..................................13 ♣1-4. Các công trình bảo vệ bờ.........................................................................................................................................................................................18 Ch−ơng II: Tính toán các thông số của sóng và n−ớc dâng. ♣2-1. Khái niệm chung..............................................................................................................................................................................................................20 ♣2-2. Xác định các yếu tố tạo sóng..............................................................................................................................................................................22 ♣2-3. Tính toán các thông số của sóng theo ph−ơng pháp Cr−lốp...........................................................................................27 ♣2-4. Tính toán các thông số của sóng biển theo biểu đồ Hincat .............................................................................................32 ♣2-5. Tính toán chiều cao sóng leo..............................................................................................................................................................................36 ♣2-6. Tính toán áp lực sóng...................................................................................................................................................................................................39 ♣2-7. Tính toán chiều cao n−ớc dâng do gió.....................................................................................................................................................47 Ch−ơng III: Thiết kế đê. ♣3-1. Cấp của công trình đê và tiêu chuẩn thiết kế....................................................................................................................................50 ♣3-2. Tài liệu cơ bản dùng để thiết kế đê..............................................................................................................................................................54 ♣3-3. Tuyến và hình thức kết cấu...................................................................................................................................................................................57 ♣3-4. Thiết kế mặt cắt đê..........................................................................................................................................................................................................59 ♣3-5. Tính toán thấm....................................................................................................................................................................................................................64 ♣3-6. Tính toán ổn định đê.....................................................................................................................................................................................................84 ♣3-7. Tính toán lún..........................................................................................................................................................................................................................90 179 180 Ch−ơng IV: Kè bảo vệ mái dốc. ♣4-1. Khái niệm..................................................................................................................................................................................................................................91 ♣4-2. Yêu cầu cấu tạo, phân loại và điều kiện ứng dụng của từng loại kết cấu kè bảo vệ mái dốc....94 ♣4-3. Sự làm việc của kết cấu kè mái ........................................................................................................................................................................95 ♣4-4. Thiết kế thân kè..............................................................................................................................................................................................................100 ♣4-5. Thiết kế tầng đệm, tầng lọc...............................................................................................................................................................................105 ♣4-6. Thiết kế chân kè.............................................................................................................................................................................................................105 ♣4-7. Tính toán ổn định kè.................................................................................................................................................................................................107 ♣4-8. Phân tích xác suất sự cố kè mái đê biển.............................................................................................................................................110 Ch−ơng V: Công trình bảo vệ bờ. ♣5-1. Qui hoạch các công trình bảo vệ bờ sông........................................................................................................................................115 ♣5-2. Thiết kế đập mỏ hàn..................................................................................................................................................................................................117 ♣5-4. Qui hoạch các công trình bảo vệ bờ biển........................................................................................................................................127 ♣5-5. Rừng ngập mặn chống sóng............................................................................................................................................................................129 ♣5-6. Bố trí các loại công trình giảm sóng, giữ bãi................................................................................................................................133 ♣5-7. Thiết kế đê mỏ hàn, đê dọc xa bờ dạng t−ờng đứng............................................................................................................138 ♣5-8. Thiết kế đê mỏ hàn, đê dọc xa bờ dạng mái nghiêng.........................................................................................................151 Ch−ơng VI: Gia cố, Sửa chữa và xử lý sự cố đê. ♣6-1. Khái quát................................................................................................................................................................................................................................161 ♣6-2. gia cố đê..................................................................................................................................................................................................................................163 ♣6-3. Cải tạo đê...............................................................................................................................................................................................................................169 ♣6-4. Tôn cao, mở rộng đê.................................................................................................................................................................................................169 ♣6-5. Xử lý sự cố đê trong mùa lũ.............................................................................................................................................................................170 Tài liệu tham khảo ....................................................................................................................................................................................................................178
File đính kèm:
- thiet_ke_de_va_cong_trinh_bao_ve_bo.pdf