Nghiên cứu xây dựng đê biển an toàn cao theo hướng hài hòa với môi trường sinh thái

Nước ta có đường bờ biển dài trên 3.260 km từ Bắc tới Nam đi qua địa bàn của 28 tỉnh, thành phố. Vùng đồng bằng dọc ven biển được đánh giá là khu vực năng động, giàu tiềm năng, có nhiều thuận lợi trong phát triển kinh tế - xã hội, khu vực này tập trung dân cư với mật độ lớn và nhiều cơ sởhạ tầng kinh tế quan trọng.


Tuy nhiên, bên cạnh những lợi thế, đây cũng là khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nềcủa thiên tai, trong đó chủ yếu là bão và lũ với tần suất trung bình hàng năm từ 6 đến 8 trận bão, thiên tai ngày càng nghiêm trọng hơn trước xu thếbiến đổi cực đoan của khí hậu làm mực nước biển dâng cao; bão, lũ ngày càng khốc liệt, bất thường, gia tăng cảvề tần suất xuất hiện và cường độ. Do vậy việc nghiên cứu nhằm tăng ổn định công trình đê biển là một vấn đề được quan tâm, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng hiện nay, phương pháp thiết kế đê càng được quan tâm hơn.

Nhận thấy, ở các nước phát triển trên thế giới đang nghiên cứu theo hướng 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 hòa với môi trường. An toàn 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 tương tác giữa tải trọng với công trình. Các nỗ lực nhằm nâng cao mức độ an toàn của đê biển đều tập trung vào cải thiện hai nhân tố này.

Hình 1 - Đê biển chịu sóng tràn và biển chịu sóng tràn và vùng đệm đa chức năng theo cách tiếp cận hệ thống của ComCoast

Hình 2 - Quan điểm xây dựng đê biển lợi dụng tổng hợp và thân thiện với môi trường sinh thái của Hà Lan

Quan điểm về vấn đề thứ nhất - bản thân cấu tạo hình học và kết cấu của đê: Thay vì cứ gia tăng chiều cao của con đê truyền thống, gia cố mái đê bằng các vật liệu nhân tạo thì hiện nay, các nước đang đi theo quan điểm cho phép sóng tràn qua đê. Để đê có thể chịu được sóng tràn thì đỉnh và mái phía trong đê cần được bảo vệ chống xói đủ tốt, các giải pháp xanh, bền vững và thân thiện hơn với môi trường đã và đang được khám phá. Một vài nghiên cứu đã khẳng định rằng mái đê trồng cỏ có khả năng chịu xói đến mức đáng kinh ngạc và việc trồng rừng ngập mặn nhằm giảm bớt năng lượng sóng tới công trình, quy hoạch tốt không gian đê và vùng đệm sau đê, công trình đê sẽ trở nên rất thân thiện với môi trường sinh thái, lý tưởng cho mục đích lợi dụng tổng hợp vùng bảo vệ ven biển (xem Hình 2).

Hình 3 - Mặt bằng khu vực đê an toàn cao Maassluis, Hà Lan

Bên cạnh các giải pháp về mặt kết cấu chống sóng tràn thì cấu tạo hình dạng mặt cắt ngang đê đóng vai trò quan trọng đối với đê an toàn cao trong việc đảm bảo ổn định đê, tăng cường khả năng chống xói do dòng chảy (sóng tràn, nước tràn), và đặc biệt là kiến tạo không gian cho các mục đích lợi dụng tổng hợp của đê và vùng đệm phía sau đê.

Hình 4 - Dạng mặt cắt an toàn cao trước và sau khi xây dựng ở Nhật Bản: (Stalenberg, 2007)  

 Hình 5 - Khu vực Tokyo, Osaka – Nhật Bản trước và sau khi xây dựng “siêu đê"

Ở Nhật Bản đã và đang xây dựng nâng cấp các đê sông thành đê an toàn cao, lợi dụng tổng hợp và thân thiện với môi trường (xem Stalenberg, 2007). Khái niệm đê an toàn cao được người Nhật áp dụng là “đê sông với bề rộng đủ lớn để ngăn chặn được sự cố vỡ đê và hậu quả của nó”. Về thực chất là mở rộng chân đê và làm mái đê phía trong rất thoải để tạo ra một vùng bảo vệ rộng thay vì một con đê như là một dải chắn hẹp (xem Hình 4, Hình 5).

Chân đê phía trong có thể mở rộng ra tới 20 đến 30 lần chiều cao đê (tương đương hệ số mái dốc 1/30 đến 1/20). Đê sông an toàn cao làm giảm nguy cơ vỡ đê và mất ổn định mái trong do dòng thấm. Ngay cả khi bị nước lũ tràn qua thì dòng chảy cũng bị chậm lại dọc theo mái đê, giảm khả năng gây xói và vỡ đê. Với mặt cắt ngang rộng và mái thoải thì cơ sở hạ tầng và đường giao thông phục vụ dân sinh có thể kết hợp xây dựng trên đỉnh đê và dọc theo mái trong của đê. Tuy nhiên thân đê và nền đê phải được gia cố và xử lý tốt để có đảm bảo ổn định ngay cả trong điều kiện bị nước lũ tràn qua. Như vậy dạng mặt cắt ngang đê sông an toàn cao ở Nhật Bản hoàn toàn có thể nghiên cứu và ứng dụng cho thích hợp cho đê biển an toàn cao ở Việt Nam.

Quan điểm về vấn đề thứ hai - điều kiện làm việc và tương tác giữa tải trọng với công trình: Đây chính là những giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động của tải trọng lên công trình, đặc biệt là của sóng. Các giải pháp công trình giảm sóng, giải pháp tạo bãi để trồng rừng ngập mặn cũng được nghiên cứu xem xét nhằm xây dựng một hệ thống công trình đê biển an toàn cao hài hòa với môi trường sinh thái.

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 toàn, bền vững và thân thiện hơn với môi trường, và đặc biệt là có thể lợi dụng tổng hợp.

Bằng sự tâm huyết với nghề, mong muốn kết quả nghiên cứu của đề tài có thể mở ra một hướng đi mới cho nghiên cứu và xây dựng đê biển ở nước ta, Đề tài “Nghiên cứu xây dựng đê biển an toàn cao theo hướng hài hòa với môi trường sinh thái” do ThS. Nguyễn Viết Tiến – Giám đốc Trung tâm Tư vấn và Chuyển giao công nghệ Thủy lợi là Chủ nhiệm đề tài và Trung tâm Tư vấn và Chuyển giao công nghệ Thủy lợi là cơ quan chủ trì đã được nghiên cứu; Trường Đại học Thủy lợi và Viện Thủy công là đơn vị phối hợp thực hiện.

Đề tài bắt đầu thực hiện từ giữa năm 2011, đến nay về cơ bản đang dần hình thành kết quả của đề tài, một khối lượng công việc lớn được thực hiện:

- Xây dựng mô hình đê với tỷ lệ mô hình 1/1 ở Hòa Lạc và trồng cỏ để thí nghiệm;

-   Nghiên cứu tổng quan về công nghệ tính toán thiết kế và thi công đê biển và đề xuất tiêu chí xây dựng và điều kiện áp dụng đê biển an toàn cao theo hướng hài hòa với môi trường sinh thái;

-  Nghiên cứu đề xuất các giải pháp cải thiện điều kiện làm việc và tương tác giữa tải trọng với công trình phù hợp với đặc điểm hình thái của từng loại vùng bờ biển;

- Hợp tác với trường Đại học TU-DELF của Hà Lan;

- Thí nghiệm hiện trường máy xả sóng tại Hòa Lạc với nhiều cấp lưu lượng, dạng vật cản trên đê khác nhau;

- Xây dựng và thí nghiệm xác định hiệu quả giảm sóng của đê ngầm tại Phòng Thí nghiệm Tổng hợp – Trường Đại học Thủy lợi, ....

Hình 6 - Đê ngầm giảm sóng xa bờ

Với 12 nội dung công việc cần thực hiện của đề tài, đến cuối năm 2012 đã có 4 nội dung quan trọng hoàn thành xong, 8 nội dung còn lại đã được gấp rút triển khai từ đầu năm 2013, đến nay các nội dung đã cơ bản được thực hiện. Ban chủ nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì đề tài đã cố gắng thực hiện theo đúng Thuyết minh đề tài đã được cấp có thẩm quyền phê duyệt.

Hình 8 - Thực địa tuyến đê biển Gành Hào, Bạc Liêu

Tháng 4/2013, Ban chủ nhiệm đề tài và nhóm khảo sát, thiết kế đồ án 1km đê an toàn cao đã đi thực địa tại Gành Hào, Đông Hải, Bạc Liêu và thu thập, nghiên cứu các tài liệu để xây dựng hồ sơ thiết kế. Dự kiến tháng 10/2013, sẽ tổ chức hội thảo về đồ án thiết kế này với sự tham gia của các cơ quan, địa phương có liên quan và các chuyên gia có kinh nghiệm. Sau đó, Ban chủ nghiệm và các cá nhân tham gia đề tài sẽ hoàn tất hồ sơ trình Tổng cục Thủy lợi xem xét phê duyệt đồ án mẫu.

Các nội dung khác sẽ hoàn thành sớm đảm bảo đến tháng 12/2013 các hồ sơ của đề tài được hoàn tất, chuẩn bị để tháng 01/2014 tổ chức nghiệm thu cấp cơ sở cho đề tài. Kết quả nghiên cứu đề tài là cơ sở cho việc cải tạo, nâng cấp cũng như xây dựng mới đê biển an toàn cao, góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng về chức năng, vai trò của đê. Việc nghiên cứu ứng dụng xây dựng đê biển an toàn cao thân thiện với môi trường giúp cho hệ thống đê bền vững hơn trước triều cường, bão lớn, nước biển dâng và biến đổi khí hậu, đó cũng là điều kiện tạo thế ổn định cho các cơ quan chức năng và người dân quy hoạch, xây dựng và phát triển kinh tế, xã hội./.

vncold.vn.