Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình phòng chống thiên tai

GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TẤM THỰC SINH, ĐỂ PHÒNG NGỪA VÀ GIẢM THIỂU XÓI MÒN, SẠT LỞ MÁI DỐC VÙNG NÚI PHÍA BẮC Phùng Vĩnh An, Tô Quang Trung Viện Thủy công Trần Mạnh Tuấn Côn

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TỔNG CỤC PHÒNG, CHỐNG THIÊN TAI

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

PHÒNG, CHỐNG THIÊN TAI

NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG

LỜI GIỚI THIỆU

Tại nhiều quốc gia trên thế giới, khoa học, công nghệ trong lĩnh vực Phòng, chống thiên tai đã

và đang dành được sự quan tâm và đạt được những tiến bộ rất lớn trong đào tạo, nghiên cứu khoa học, sản xuất máy móc, trang thiết bị, hậu cần phục vụ công tác phòng ngừa, theo dõi giám sát, nâng cao khả năng chống chịu cũng như ứng phó và khắc phục hậu quả thiên tai Những thành quả đó đóng góp rất quan trọng trong việc giảm thiểu thiệt hại trong bối cảnh thiên tai và biến đổi khí hậu đang diễn ra hết sức cực đoan trên toàn cầu Trong nhiều năm qua, công tác Phòng, chống thiên tai luôn nhận được sự quan tâm lớn từ chính phủ và người dân, song ứng dụng khoa học công nghệ, trang thiết bị tiên tiến hiện đại trong công tác này vẫn còn khá mới mẻ với cán bộ lãnh đạo, chuyên môn từ trung ương đến các địa phương, các tổ chức xã hội, doanh nghiệp, đội ngũ cán bộ khoa học, sinh viên và người dân

Để đáp ứng yêu cầu trên và nhằm mục đích tạo cơ hội cho các nhà quản lý, các nhà nghiên cứu,

cơ quan, tổ chức khoa học, các đơn vị có liên quan có thể trao đổi, tìm hiểu về các nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực Phòng, chống thiên tai, Ban chỉ đạo Trung ương

về Phòng, chống thiên tai đã xây dựng bộ 03 tuyển tập về Khoa học, Công nghệ trong Phòng, chống thiên tai:

- Ứng dụng công nghệ không gian trong công tác Phòng, chống thiên tai

- Ứng dụng công nghệ vật liệu trong xây dựng công trình Phòng, chống thiên tai

- Ứng dụng công nghệ về thông tin, thiết bị và hậu cần trong công tác Phòng, chống thiên tai Các tuyển tập tổng hợp một số bài nghiên cứu của các tác giả, các tổ chức hàng đầu trong và ngoài nước nhằm tổng hợp và thảo luận các vấn đề về ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực giảm nhẹ rủi ro và phòng, chống thiên tai

Xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị, cá nhân đã đóng góp bài viết, tri thức trong suốt quá trình soạn thảo, biên tập và Dự án “Thích ứng với Biến đổi khí hậu vùng Đồng bằng sông Cửu Long” (MCRP) – Tổ chức Hợp tác Phát triển Đức GIZ đã hỗ trợ in ấn tuyển tập Mong rằng cuốn tuyển tập sẽ giúp các nhà quản lý thực hiện hiệu quả hơn công việc của mình và nhất là có thể giúp các nhà nghiên cứu trẻ, các cơ quan/cá nhân quan tâm tới lĩnh vực này có thể được tiếp cận với các nghiên cứu mới, tiếp tục phát triển và thúc đẩy việc nghiên cứu, ứng dụng khoa học, công nghệ trong công tác Phòng, chống thiên tai Với thời gian biên soạn còn hạn chế, các tuyển tập còn chưa thật đầy đủ và chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các chuyên gia và bạn đọc để lần xuất bản sau sẽ được hoàn thiện hơn

Ông TRẦN QUANG HOÀI Phó trưởng ban Ban chỉ đạo TW về Phòng, chống thiên tai

Tổng Cục trưởng Tổng cục Phòng, chống thiên tai

GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TẤM THỰC SINH,

ĐỂ PHÒNG NGỪA VÀ GIẢM THIỂU XÓI MÒN, SẠT LỞ MÁI DỐC

VÙNG NÚI PHÍA BẮC

Phùng Vĩnh An, Tô Quang Trung

Viện Thủy công

Trần Mạnh Tuấn

Công ty Rontai - Nhật Bản

Tóm tắt: Trong nhóm các giải pháp công trình, phi công trình bảo vệ mái dốc thì giải pháp bảo

vệ, phòng ngừa sớm sạt lở mái dốc do các yếu tố tác động bên ngoài, là giải pháp có giá thành thấp, hiệu quả và khả năng áp dụng rộng rãi nhất Ngoài ra, đây cũng là giải pháp bảo vệ môi trường, bảo vệ hệ sinh thái tự nhiên vốn có, đang ngày càng được coi trọng ở trên thế giới cũng như ở Việt Nam Bài báo này giới thiệu khả năng sử dụng, cơ sở khoa học của giải pháp phi công trình sử dụng tấm thực sinh Quilket, nhằm bảo vệ, phòng ngừa sớm sạt lở mái dốc trong

các điều kiện tự nhiên, xã hội khu vực miền núi phía Bắc

Từ khóa: Sạt lở mái dốc; giải pháp ổn định, chống sạt lở; giải pháp bảo vệ, phòng ngừa sớm sạt

lở mái dốc; tấm thực sinh Quilket

Summary: In the group of structural and non-structural solutions for slope protection, the

solution to protect and prevent premature erosion of the slope due to external influences is a low-cost, effective and capable solution most widely applicable Besides, this is also the solution

to environmental protection, to protect the inherent natural ecosystem, which is increasingly important in the world as well as in Viet Nam This article introduces the usability and scientific basis of the non-structural solution using Quillet planter plates, to protect and prevent slope erosion early in the natural and social conditions of the Northern mountains

Keywords: Landslide; The stable solution, anti-landslide; The solution for early protection and

prevention of anti-landslide; The Quillet planter plates

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện tại, trong lĩnh vực phòng chống, giảm

nhẹ thiên tai các thuật ngữ như trượt lở, sạt lở,

lũ quét, v.v…chưa có định nghĩa thống nhất,

do tính phức tạp về mặt bản chất của sự việc

Tương tự, việc phân loại các giải pháp công

trình, phi công trình để phòng chống, giảm nhẹ

thiên tai cũng chưa có cách phân loại thống

nhất Tuy nhiên, đối với một số nước tiên tiến

[8], việc bảo vệ, phòng chống sạt lở mái dốc

có thể phân loại thành 3 nhóm chính: (1)

Nhóm sử dụng các giải pháp ổn định, chống

sạt lở mái dốc, như là neo vĩnh cửu, v.v…; (2)

sớm sạt lở mái dốc từ các nguyên nhân bên ngoài, như là nước mưa, v.v…Điển hình của loại giải pháp kỹ thuật này là phun phủ vữa bê tông hay phủ xanh toàn bộ bề mặt mái dốc; (3) Không làm gì, để mái dốc, hay các sườn dốc tự thích ứng với tự nhiên

Ở Việt Nam, trong ba nhóm đã nêu trên, nhóm không làm gì để bảo vệ mái dốc chiếm tỉ trọng lớn nhất Tiếp đến là nhóm các giải pháp

kỹ thuật phòng ngừa sạt lở Sử dụng nhiều nhất là nhóm giải pháp kỹ thuật ổn định, chống sạt lở mái dốc như neo vĩnh cửu Xét về mặt lý thuyết, nếu được triển khai rộng rãi nhóm giải

chống được thảm họa sạt lở mái dốc Tuy

nhiên, do giá thành đầu tư quá cao, nên chỉ

được sử dụng tại những vị trí mang tính chất

trọng điểm, bắt buộc

So với nhóm giải pháp kỹ thuật bảo vệ,

phòng ngừa có giá thành rẻ hơn nhiều [8], do

đó việc cải tiến, áp dụng các kỹ thuật phòng

ngừa sạt lở mới là điều quan trọng trong việc

phòng chống sạt lở, xói mòn Đặc biệt trong

nhóm giải pháp này, kỹ thuật phủ xanh sử

dụng thực vật để bảo vệ mái dốc có giá thành

thấp hơn cả Nếu có thể cải tiến, áp dụng các

kỹ thuật phủ xanh tiên tiến thì có thể giảm

thiểu đáng kể thiệt hại do sạt lở mái dốc gây

ra Mặt khác, trên thế giới hiện nay vấn đề bảo

vệ môi trường, bảo vệ hệ sinh thái tự nhiên

vốn có đang ngày càng được coi trọng Việt

Nam chúng ta đang trên con đường trở thành

nước phát triển, không thể đứng ngoài xu thế

này Có lẽ, chính vì điều này nên hiện nay,

Tổng cục Phòng chống Thiên tai và Bộ Khoa

học Công nghệ đang cho thực hiện đề tài

“Nghiên cứu phương pháp nhận dạng nguy cơ

trượt lở mái dốc và đề xuất các giải pháp thân

thiện với môi trường, chi phí thấp, sử dụng vật

liệu và nhân công tại chỗ, phù hợp với khu vực

dân cư tập trung thuộc các điểm di dân tái định

cư thủy điện Sơn La” Với mục đích chính là

nghiên cứu ứng dụng những giải pháp đơn

giản, chi phí thấp phù hợp với việc bảo vệ,

phòng ngừa sạt lở, xói mòn mái dốc Trong nhóm các giải pháp kỹ thuật phủ xanh sử dụng thực vật để bảo vệ mái dốc, giải pháp sử dụng tấm thực sinh Quilket là một giải pháp phù hợp với điều kiện tự nhiên, xã hội cho các mái dốc cần được bảo vệ, phòng ngừa xói mòn, sạt

lở ở khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam

2 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI CỦA KHU VỰC MIỀN NÚI PHÍA BẮC

Miền núi phía Bắc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đông lạnh Suốt mùa đông duy trì một tình trạng khô hanh điển hình của khí hậu gió mùa, mùa hè nhiều mưa Nét đặc trưng của khí hậu là sự phân hóa đa dạng theo địa hình

và theo mùa

a Điều kiện tự nhiên:

Vùng có nhiều nắng, khoảng 1.300 ÷ 2100 giờ/năm; 115 ÷ 215 giờ trên tháng Nhiệt độ trung bình thay đổi theo độ cao địa hình Vùng thấp dưới 300m nhiệt độ trung bình cao năm cao, đạt 23oC Ở độ cao khoảng 750÷800 m đạt 20oC; giảm xuống 16 oC ở độ cao khoảng 1550÷1660m Nhiệt độ trung bình dao động mạnh trong năm, với biên độ đạt khoảng 8,3÷10,3oC Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất trong năm (tháng 1 hoặc tháng 12) đạt 17,1oC; các khu vực nằm sâu trong đất liền nên nhiệt độ dao động mạnh trong ngày

Bảng 1: Chỉ số bức xạ nắng khu vực miền núi phía Bắc [1]

Số tháng>200

Số tháng<100

Tây Bắc Đông Bắc VÙNG KHÍ

Tây Bắc Tây Bắc Nam Liên Sơn Hà Tuyên Hoàng Bắc Lạng Hòa Bình Phú Thọ-

Gió hướng — Hạ: S; Đông: Hạ: SE, E; Hạ: SE; Hạ: SE, E; Hạ: SE;

Vận tốc (m/s) 0.5-1.8 N 0.8-2 Đông: NE 1-1.8 Đông: NW 0.9-1.2 Đông: NE, N 1-1.8 Đông: NW 0.7-1.5

Vmax (m/s) 30-40 đến<40 20 đến<40 25 đến<45 20 đến<40 20 20-40 Nhiệt độ Ttb

Biên độ

Lượng mưa dao động trong phạm vi khá

rộng từ 1400 ÷ 2500 mm/năm Mùa mưa dài 6

tháng từ tháng IV-IX, lượng mưa của mùa hè

chiếm khoảng 75 ÷ 92% lượng mưa năm Ba

tháng (tháng 6-8) có lượng mưa lớn nhất,đạt

khoảng 270 ÷ 520 mm/tháng Trong mùa

mưa, lượng mưa lớn nhất đạt hơn 100 mm/

ngày thậm đạt trên 400 mm/ngày Mùa khô dài

3 ÷5 tháng (từ tháng XI÷III) với lượng mưa

Bảng 2: Chỉ số mưa - ẩm khu vực miền núi phía Bắc [1]

VÙNG KHÍ HẬU Bắc

Tây Bắc

Nam Tây Bắc Liên Sơn Hà Tuyên Hoàng Lạng Bắc Phú Thọ- Hòa Bình

Mùa mưa (tháng) IV-X IV-IX IV-X IV-X V-IX IV,V-X Lượng mưa (mm) 2000-2400 1300- 1700 (1100) 1500- 2500 (2800) 1400 - 2500 (4500) 1200-1700 1600-2000

Số ngày mưa (ngày) 160-180 125-155 150-190 140-200 120-160 120-160

3 tháng mưa nhiều (tháng) VI,VII,VIII VI,VII,VIII VI,VII,VIII VI,VII,VIII VI,VII,VIII VII,VIII,IX Mưa ngày max 200-550 200-400 200-400 200-700 200-450 250-700 Mùa khô (tháng) II/III XII- XI-III XI-II XI-III XI-III XI-III

Độ ẩm (%) 82- 85 80- 84 84-87 84-86 80-84 83-85 Bốc hơi (mm) 1050 650- 785 - 1100 600- 1000 600 - 950 1050 750- 650 - 1000 THỜI TIẾT ĐẶC BIỆT

Sương mù (ngày) 18-91 30- 100 20-35 20-60 20-60 10-40 Sương muối (ngày) 11.9 1.3- 0-3 0.3-5 0.3 - 1.7 1-5.8 0- 1 Mưa phùn (ngày) 2-13 5-20 10-30 10-20 15-40 10-25 Dông (ngày) 46-63 50-70 60-70 60-80 40-50 60-80 Mưa đá (ngày) 1.3 -2.2 0.5- 1 0.3- 1 0.1 -0.4 0.2-0.5 0.1 -0.4 Gió khô nóng (ngày) Xoáy

thuận nhiệt đới 20-40 20-40 5-40 5-20 5-20 10-20 Xoáy thuận nhiệt đới

(cơn/năm) Không ảnh hưởng trực tiếp 1,59 1,59 1,59 1.59

Thảm phủ thực vật đa dạng về thảm thực

vật, rừng có nhiều loại gỗ quý, nhiều cây

dược liệu, cây ăn quả, cây lấy nhựa Tỷ lệ

che phủ rừng giảm nhiều so với trước đây,

rừng chủ yếu là rừng nghèo, rừng đang

được bảo vệ, rừng khoanh nuôi tái sinh và rừng trồng chưa khép tán Đặc biệt, rừng

có cây che phủ khai thác không nhiều Nạn đốt phá rừng làm nương rẫy, hiện tượng cháy rừng vẫn xảy ra v.v… Đặc biệt là các

diện tích đất trống phần lớn thuộc mái dốc

khu tái định cư, các sườn dốc và taluy

đường bị nước mưa xói mòn kết hợp với

quá trình phong hóa dẫn đến tình trạng sạt trượt diễn ra thường xuyên đặc biệt vào mùa mưa lũ

Hình 1: Đốt rừng làm nương rẫy dọc QL12

huyện Sìn Hồ, Lai Châu [4] Hình 2: Thảm thực vật thưa thớt dọc QL12 khu vực Lê Lợi, huyện Nậm Nhùn, Lai Châu [4]

Độ dốc của sườn tự nhiên trong vùng có sự

thay đổi khá lớn theo diện phân bố, và có thể

phân chia thành 5 bậc độ dốc: <5o; 5-15o;

15-35o; 35-45o và >45o trong đó độ dốc địa hình

trong khoảng từ 15-45o chiếm khoảng 45 - 60%, đây là dạng địa hình có tỷ lệ sạt trượt chủ yếu trong vùng, xem bảng 3

Bảng 3: Tổng hợp độ dốc các tỉnh Điện Biên, Sơn La, Lai Châu [4]

Tỷ lệ diện tích (%) Cấp độ dốc (độ)

Điện Biên Sơn La Lai Châu

b Điều kiện xã hội

Miền núi phía Bắc là địa bàn cư trú xem kẽ

của nhiều dân tộc ít người Đồng bào các dân

tộc có nhiều kinh nghiệm canh tác trên đất

dốc, kết hợp sản xuất nông nghiệp với lâm

nghiệp, chăn nuôi gia súc lớn, trồng cây công

nghiệp, cây dược liệu, rau quả ôn đới, cận

cộng thêm với thiếu đất để canh tác nên đồng bào trong vùng phải phát rừng làm nương rẫy Hoạt động này đã phá hủy hàng loạt cánh rừng đầu nguồn trên diện rộng, làm cho các sười núi giảm khả năng giữ, thấm nước và phát triển mạnh hiện tượng xói mòn, xẻ rãnh và bóc mòn

bề mặt lớp đất trồng

nhiều thủy điện với công suất lớn nhỏ khác

nhau, các dân cư ở khu vực thấp lòng hồ phải

di dời Chỉ tính riêng thủy điện Sơn La có tổng

số dân di chuyển thuộc Dự án di dân, tái định

cư thủy điện Sơn La là 20.340 hộ với 92.301

nhân khẩu [7] Trong đó, tỉnh Sơn La 12.584

hộ, 58.337 khẩu; tỉnh Điện Biên 4.459 hộ,

17.010 khẩu; tỉnh Lai Châu 3.297 hộ, 16.954

khẩu Tổng số khu, điểm tái định cư tập trung của Dự án di dân, tái định cư thủy điện Sơn La

78 khu, 285 điểm, tái định cư xen ghép vào 38 bản thuộc 17 xã và tái định cư tự nguyện; bố trí tái định cư cho 20.477 hộ (gồm số dân di chuyển thuộc Dự án di dân, tái định cư thủy điện Sơn La và Dự án đường tránh ngập đường Mường Lay - Nậm Nhùn giai đoạn 1)

Hình 3: Khu tái định cư đầu tiên của thị xã Mường Lay [5][6]

Một số điểm tái định cư nằm dưới các mái

dốc, sườn dốc có độ dốc lớn, không được thực vật

che phủ, một số điểm tái định cư khác nằm dọc

theo mép nước của hồ chứa, sông suối tạo nên các

mái dốc bán ngập Đây đều là những khu vực có

nhiều nguy cơ sạt trượt, xói lở mái dốc

3 CƠ SỞ KHOA HỌC ÁP DỤNG GIẢI PHÁP TRỒNG CỎ

3.1 Cơ chế xói lở, sạt lở mái dốc

Cơ chế dẫn đến xói lở bề mặt mái dốc có thể giải thích đơn giản như sau:

Hình 4: Cơ chế xói lở mái dốc trong trường không được bảo vệ

Trường hợp mái dốc taluy không được bảo

vệ, nước mưa không thẩm thấu hết vào đất sẽ

chảy trên bề mặt Mặt khác, nước mưa rơi

xuống mặt đất sẽ tạo ra chấn động, cuốn theo

đất khi trôi xuống, gây ra xói mòn, từ đó phát sinh ra nguy cơ sạt lở bề mặt nguy hiểm

Cơ chế dẫn đến sạt trượt mái dốc có thể giải thích đơn giản như sau:

Hình 5: Cơ chế dẫn đến sạt trượt mái dốc do xói

3.2 Định nghĩa, mục đích, điều kiện tiền

đề của kỹ thuật phủ xanh

Giải pháp kỹ thuật bảo vệ mái dốc là kỹ

thuật sử dụng thực vật hoặc công trình che

phủ toàn bộ mái dốc, đảm bảo ổn định mái

dốc, thực hiện cải tạo cảnh quản và bảo vệ

môi trường tự nhiên Kỹ thuật bảo vệ mái

dốc được chia làm 2 loại chính là kỹ thuật

phủ xanh và kỹ thuật công trình Kỹ thuật

phủ xanh được định nghĩa như sau: “Kỹ

thuật phủ xanh là kỹ thuật sử dụng cây và cỏ

để tiến hành phủ xanh nhanh chóng, xác thực, toàn bộ, lập thể, bảo vệ cảnh quan và địa chất, môi trường” Quan điểm cơ bản khi

sử dụng kỹ thuật phủ xanh là “Màu xanh thiên nhiên không phải do bàn tay con người tạo ra mà do chính thiên nhiên tự tạo ra chính nó Trợ giúp quá trình tự hồi phục tự nhiên là suy nghĩ cơ bản nên hướng đến khi

sử dụng kỹ thuật phủ xanh.”

Hình 6: Quá trình phát triển của kỹ thuật phủ xanh

Mục đích của kỹ thuật phủ xanh mái dốc

là phòng chống xói mòn, rửa trôi do nước

mưa, điều hòa thay đổi nhiệt độ đất bề mặt,

giảm thiểu phá hủy bề mặt khi đất đóng

trưởng Ngoài ra, xây dựng quần thể thực vật điều hòa môi trường tự nhiên, bảo vệ môi trường, phục hồi cảnh quan Sự hấp thu khí CO² của thực vật cũng được kì vọng là

Kỹ thuật phủ xanh coi thực vật là nguyên

vật liệu, do đó cần thỏa mãn các điều kiện sinh

trưởng cơ bản của thực vật, phạm vi thích ứng

của thực vật, thời gian thi công Do đó cần

khảo sát thực địa môi trường khu vực, thực vật

xung quanh khu vực thực địa, và đặc điểm cấu

tạo của mái dốc đào sau khi tiến hành đào Các

điều kiện tiền đề của kỹ thuật phủ xanh như

sau: (1) Trạng thái tổng thể mái dốc ổn định;

(2) Phạm vi thích ứng của thực vật lựa chọn

phải thích ứng với các điều kiện khí tượng, độ

dốc, địa chất của mái dốc; (3) Đặc tính của

thực vật thích ứng với điều kiện môi trường

của khu vực thi công; (4) Lựa chọn thực vật

phù hợp với mục tiêu phủ xanh; (5) Thời gian thi công đảm bảo thời điểm và thời gian để thực vật có thể phát triển đến mức độ bảo vệ được mái dốc không bị xói mòn

Khi thực hiện kỹ thuật phủ xanh, cần hiểu

kĩ 8 yếu tố ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng của thực vật là [9]: (1) Hình thái mái dốc (mái dốc đào hay mái dốc đắp); (2) Độ cứng của đất; (3) độ dốc của mái dốc; (4) độ

PH của đất; (5) Địa chất; (6) Phương vị; (7) Lượng mưa; (8) Thời gian thi công Trong đó yếu tố quan trọng nhất quyết định thành bại là lựa chọn thực vật phù hợp với điều kiện của thực địa

Hình 7: Các yếu tố ảnh hưởng đến kỹ thuật phủ xanh

3.3 Phân loại kỹ thuật phủ xanh

Số lượng kỹ thuật phủ xanh hiện đang được

sử dụng tại nước ta hiện nay còn thấp, gây ra

nhiều khó khăn khi tiến hành lưa chọn kỹ thuật

phủ xanh phù hợp với thực địa Một số nước như

Nhật Bản, Hoa Kỳ đã phát triển kỹ thuật phủ

xanh hiện đại từ những năm 1960 đến nay, đa

dạng về chủng loại cũng như phạm vi áp dụng

Theo tiêu chuẩn bảo vệ mái dốc đang được

sử dụng tại Nhật Bản, kỹ thuật phủ xanh bao

gồm 12 kỹ thuật

Kỹ thuật phủ xanh chỉ có thể phòng chống xói lở bề mặt mái dốc nhờ tác dụng của thực vật, do đó không có hiệu quả phòng chống trượt lở ở những vị trí sâu Mặt khác, ở những

vị trí như chân cầu, dưới cầu đường sắt không được cung cấp đủ nước và ánh sáng, bề mặt mái dốc nhiều đá, nghèo chất dinh dưỡng, độ

PH mang tính axit cao.vv., nếu không lựa chọn thực vật thích hợp và chuyển bị cơ sở để sinh trưởng thì thực vật khó phát triển Mặt khác điều kiện để thực hiện kỹ thuật phủ xanh là bề mặt mái dốc phải ổn định Những nơi tính địa

chất, độ dốc dễ bị xói mòn, có mạch nước vv,

gây mất ổn định mái dốc thì cần cân nhắc sử dụng đồng thời kĩ thuật thoát nước và kĩ thuật phủ xanh, hoặc chỉ sử dụng công trình

Bảng 4: Các kỹ thuật phủ xanh chủ yếu và mục đích

Phun phủ hạt giống Phun phủ đất hạt giống Phun phủ hỗn hợp thực sinh Tấm thực sinh mái dốc đắp Tấm thực sinh mái dốc đào

Phòng chống xói mòn, giảm phá hủy

bề mặt do đất đóng băng giá, tạo quần thể thực vật che phủ toàn bộ bề mặt mái dốc

Thực sinh theo hàng Trồng thực vật theo hàng để chống xói

mòn, hỗ trợ thực vật xâm nhập, phát triển ổn định

Kĩ thuật gieo hạt

Bao thực sinh Bao thực sinh trộn hỗn hợp thực sinh

Cho hỗn hợp vật liệu phủ xanh vào bao thực vật để tạo điều kiện cho thực vật phát triển sớm, ổn định trong thời gian

Dán thảm cỏ Dán thảm cỏ lên toàn bộ bề mặt để

phòng chống xói mòn, giảm phá hủy

bề mặt do đất đóng băng giá, tạo quần thể thực vật che phủ toàn bộ bề mặt mái dốc

Dán cỏ theo hàng Dán thảm cỏ theo hàng lên mái dốc

đắp để chống xói mòn, hỗ trợ thực vật xâm nhập và phát triển ổn định

Kĩ thuật trồng cây

Trồng cây Kiến tạo cảnh quan dựa vào phối hợp

nhiều loại thực vật như cây và hoa

Kĩ thuật phủ

xanh mái

dốc

Phối hợp gieo hạt và trồng cây Che phủ sớm toàn bộ bề mặt và

phối hợp trồng cây con để kiến tạo cảnh quan

3.4 Thực trạng kỹ thuật phủ xanh

Việt Nam

Giải pháp kỹ thuật phủ xanh đang được sử

dụng phổ biến tại nước ta hiện nay là kỹ thuật

phủ xanh thủ công, sử dụng nhân công để

trồng cây con trực tiếp lên mái dốc Tuy nhiên,

công có nhiều hạn chế Ví dụ: điều kiện tiên quyết để thực vật có thể sinh trưởng là lớp đất nơi thực vật nảy mầm, sinh trưởng phải cố định Nhưng nếu trồng thủ công thì lớp đất mặt bị xói mòn do nước mưa, dẫn đến thực vật không thể sinh trưởng ổn định, và lụi tàn theo thời gian

Hình 8: Ảnh hưởng của xói mòn đến quá trình phủ xanh tự nhiên

Bảng 5 Đặc trưng của kỹ thuật phủ xanh thủ công

Trồng cây con trực tiếp lên bề mặt mái dốc

Khả năng phòng chống xói mòn Không hiệu quả cho đến khi mái dốc được phủ xanh hoàn toàn Khả năng bảo vệ mái dốc sớm Không có tác dụng cho đến khi mái dốc được phủ xanh

hoàn toàn Khả năng phòng chống thiên tai Thấp Khả năng xảy ra xói lở, sạt lở do nước mưa cao

Tính thi công Thấp Sử dụng chủ yếu nhân công

Hiệu quả kinh tế Xác suất xảy ra xói lở, sạt trượt cao Nết xét chi phí sửa

chữa, khắc phục và thiệt hại do giao thông bị đình trệ thì hiệu quả kinh tế thấp

4 GIỚI THIỆU KỸ THUẬT TẤM

THỰC SINH QUILKET

4.1 Giới thiệu về tấm thực sinh

Tấm thực sinh là kỹ thuật phủ xanh được sử

dụng rộng tãi nhất tại Nhật Bản hiện nay

Trước khi tấm thực sinh được phát triển, kỹ

thuật phủ xanh được thực hiện bằng kỹ thuật

phun phủ sử dụng máy móc, chất lượng phủ

xanh không ổn định vì phụ thuộc kỹ năng của

nhân công Tấm thực sinh có chất lượng ổn

định do được sản xuất tại nhà máy, thi công

đơn giản so với các kỹ thuật truyền thống, nhanh chóng che phủ mái dốc Ngoài chất lượng ổn định và dễ thi công, sản phẩm tấm thực sinh QUILKET được tăng cường chức năng phòng chống xói mòn, cuốn trôi đất, do

đó có khả năng đối phó, chống chịu mưa lớn Sản phẩm đề xuất làm từ vải không dệt và chất giữ nước có chức năng thoát nước mưa, kết hợp với hạt giống và phân bón có chức năng phủ xanh mái dốc Chiều rộng 1m, chiều dài 10 ÷ 25 m, đóng gói 10 ÷ 25 m2

Hình 9: Cấu tạo và áp dụng cho mái dốc/sườn dốc

Bảng 6: Đặc trưng của kỹ thuật tấm thực sinh

Phương pháp thi công Dán lên toàn bộ bề mặt mái dốc, dùng đinh/que để cố định

Hình thái Vật có hình dạng giống tấm thảm được đính hạt giống, phân bón,

chất cải tạo đất, vv Thực vật Cỏ ngoại lai, cỏ bản địa, cây

4.2 Đặc trưng

Về đặc trưng chống xói mòn: Vải không

dệt sử dụng trong sản phẩm làm giảm chấn

động của nước mưa khi rơi Ngoài ra, chất

hút, giữ nước được gắn trên vải không dệt

sẽ hấp thu nước mưa và ép chặt xuống bề

mặt mái dốc bằng chính sức nặng của nước,

đem lại hiệu quả chống xói mòn cao Ngoài

ra, do sử dụng vải không dệt polyester đặc

biệt nên có khả năng chống xói mòn trong

thời gian dài

thoát nước bằng vải không dệt, chất giữ nước được ép thêm vào vải không dệt sẽ hút nước mưa, giãn nở, tạo thành rãnh thoát nước mưa

và thúc đẩy quá trình thoát nước Ở Việt Nam, lượng mưa vào mùa mưa sẽ thường vượt quá

100 mm/h Trong điều kiện thí nghiệm lượng mưa 180 mm/h, sản phẩm đề xuất đạt kết quả thoát nước khoảng 85%

Về đặc trưng phủ xanh toàn bộ bề mặt mái dốc: Hạt giống và phân bón được gắn lên toàn

bộ tấm thực sinh, nên có thể phủ xanh toàn bộ

Hình 10: Thí nghiệm xói mòn đất trong phòng thí nghiệm

Về đặc trưng thi công đơn giản, nhanh

chóng: Không sử dụng máy móc, thi công

đơn giản, dễ dàng chỉ với búa và kéo Tính

thi công cao giúp tấm thực sinh có khả năng

thi công tại những vị trí hiểm trở, máy móc không thể tiếp cận, không có khả năng vận chuyển nguyên vật liệu phức tạp

Hình 13: Các bước thi công

Nhìn chung giải pháp này có ưu điểm vượt trội về hiệu quả, các ích lợi khác so với giải pháp phủ xanh truyền thống, xem bảng 7

Bảng 7: So sánh với kỹ thuật phủ xanh truyền thống

Mục Kỹ thuật phủ xanh thủ công Tấm thực sinh QUILKET

Trồng cây con trực tiếp lên bề mặt mái dốc

Che phủ toàn bộ bề mặt mái dốc bằng QUILKET

công Thấp Sử dụng chủ yếu nhân công Tính thi công rất ưu việt do chỉ cần dán

tấm thực sinh lên mái dốc Hiệu quả

kinh tế Xác suất xảy ra xói lở, sạt trượt cao Nết xét chi phí sửa chữa, khắc

phục và thiệt hại do giao thông bị đình trệ thì hiệu quả kinh tế thấp

Xác suất xói lở bề mặt rấp thấp, vì vậy về tổng thể có hiệu quả kinh tế cao

5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Xu hướng nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật

bảo vệ, phòng ngừa sớm sạt lở mái dốc bằng

giải pháp phủ xanh toàn bộ bề mặt mái dốc

đang là xu hướng mà hiện nay các nước tiên

tiến đang thực hiện Vì ngoài việc bảo vệ,

phòng ngừa sớm xói mòn, sạt lở mái dốc thì

vấn đề bảo vệ môi trường, bảo vệ hệ sinh thái

tự nhiên vốn có cũng là vấn đề cần được quan

pháp này mang lại như hiệu quả cao khi chống xói mòn, xâm nhập nước vào mái dốc và giá thành thấp, việc thi công đơn giản Nên giải pháp này có thể áp dụng một cách rộng rãi để bảo vệ, phòng ngừa sớm sạt lở mái dốc Khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam là khu vực có điều kiện tự nhiên, xã hội thích hợp để ứng dụng giải pháp này Vì vậy, cần cho nghiên cứu, áp dụng thử nghiệm từ đó cho phép ứng dụng rộng rãi

Lời cảm ơn

Cám ơn Công ty Rontai Co., Ltd– Nhật Bản

đã cung cấp tài liệu, phối hợp cùng nghiên cứu

ứng dụng với đề tài Nhà nước “Nghiên cứu

phương pháp nhận dạng nguy cơ trượt lở mái

dốc và đề xuất các giải pháp thân thiện với

môi trường, chi phí thấp, sử dụng vật liệu và nhân công tại chỗ, phù hợp với khu vực dân cư tập trung thuộc các điểm di dân tái định cư thủy điện Sơn La”, do Bộ Khoa học và Công

nghệ giao Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam chủ trì thực hiện

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Khanh Vân (2015), “Phân vùng khí hậu các tỉnh miền núi Bắc Bộ và Tây Thanh Nghệ”, tạp chí các Khoa học về Trái đất, 37(3), 204-212;

[2] Lê Quốc Hùng (2014), “Báo cáo kết quả điều tra và thành lập bản đồ hiện trạng trượt lở đất đá

tỷ lệ 1:50.000 khu vực miền núi tỉnh Điện Biên”, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản; [3] Lê Quốc Hùng (2014), “Báo cáo kết quả điều tra và thành lập bản đồ hiện trạng trượt lở đất

đá tỷ lệ 1:50.000 khu vực miền núi tỉnh Sơn La”, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản; [4] Lê Quốc Hùng (2014), “Báo cáo kết quả điều tra và thành lập bản đồ hiện trạng trượt

lở đất đá tỷ lệ 1:50.000 khu vực miền núi tỉnh Lai Châu”, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản;

[5] Báo Nhân dân “Phát triển kinh tế - xã hội vùng dự án di dân tái định cư thủy điện Sơn La”, nguồn https://nhandan.com.vn/, 14-05-2018;

[6] Báo Tuyên giáo “Mường Lay tỉnh Điện Biên: Tái định cư, dấu ấn của một Đảng bộ toàn tâm toàn ý”, nguồn http://tuyengiao.vn/, 8/10/2011;

[7] Quyết định số 2009/QĐ-TTg ngày 04 tháng 11 năm 2013 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Quy hoạch tổng thể di dân, tái định cư Dự án thủy điện Sơn La, 2013; [8] Đề cương đề tài cấp Nhà nước (2020), “Nghiên cứu phương pháp nhận dạng nguy cơ trượt

lở mái dốc và đề xuất các giải pháp thân thiện với môi trường, chi phí thấp, sử dụng vật liệu và nhân công tại chỗ, phù hợp với khu vực dân cư tập trung thuộc các điểm di dân tái định cư thủy điện Sơn La”

[9] Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo vệ mái dốc đường bộ - Hiệp hội đường bộ Nhật Bản

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA ĐÊ GIẢM SÓNG XA BỜ KHU VỰC CỒN CỐNG - TIỀN GIANG BẰNG MÔ HÌNH TOÁN

TRONG ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT CỰC ĐOAN

Lê Xuân Tú, Nguyễn Công Phong

Viện khoa học Thủy lợi miền Nam

Nguyễn Tấn Trường

Ban quản lý dự án ngành NN&PTNT Tiền Giang

Bùi Thị Thùy Duyên

Đại học Giao Thông vận tải Tp HCM

Tóm tắt: Bờ biển vùng đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là vùng biển Đông trong thời gian

qua bị xói lở nghiêm trọng Vấn đề này thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, có nhiều nghiên cứu liên quan đến xác định cơ chế gây xói, cũng như giải pháp bảo vệ bờ chống xói Một trong những giải pháp bảo vệ bờ biển là đê giảm sóng xa bờ Bài báo này trình bày kết quả đánh giá hiệu quả giảm sóng của tuyến đê giảm sóng xa bờ trong điều kiện thời tiết cực đoan với 2 kịch bản bão cấp 10 và 12, cho khu vực bờ biển Cồn Cống - Tiền Giang Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu quả giảm sóng của công trình không chỉ trong trường hợp khí hậu gió mùa mà trong trường hợp có bão thì hiệu quả giảm sóng của công trình rất đáng kể trung bình giảm khoảng 40% trong bão cấp 10 và 30% trong bão cấp 12

Từ khóa: Đê giảm sóng, mô hình toán, bão, hiệu quả giảm sóng

Summary: The coast of the Mekong Delta, especially the East Sea, has suffered from severe

erosion This issue has attracted the attention of many scientists, there are many studies related

to identifying erosion mechanisms, as well as coastal erosion protection measures One of the measures is breakwater The research paper evaluates the wave reduction effect of the breakwater in extreme weather conditions with 2 scenarios of storms level 10 and 12, for the coastal Con Cong - Tien Giang The research results show that the wave attenuation effect of the breakwater is not only in the case of monsoon climate but also in the event of a storm, the wave attenuation effect of the breakwater is significantly reduced by 40% on average in category 10 storms and 30% during category 12 storms

1 MỞ ĐẦU

Biển Đông Việt Nam nằm ở khu vực Tây

Bắc Thái Bình Dương, nơi phát sinh số lượng

bão và áp thấp nhiệt đới vào loại cao nhất so

với các khu vực khác trên trái đất (Hình 1)

Bão là một loại hình thiên tai và ảnh hưởng

đáng kể đến sự phát triển kinh tế xã hội Việt

Nam là một trong những quốc gia dễ bị tổn

thương nhất trước các thảm họa ven biển, đặc

biệt là nước dâng do bão do bão nhiệt đới

đến khu vực Nam Bộ trong giai đoạn

1951-2018 là khoảng 26 cơn Trong tình hình biến đối khí hậu hiện nay bờ biển ĐBSCL dễ bị tổn thương nhất trước các thảm họa ven biển, đặc biệt là nước dâng do bão do bão nhiệt đới Vấn đề nghiêm trọng hơn đối với khu vực ĐBSCL Việt Nam, nơi được đánh giá là

dễ bị tổn thương nhất bởi thảm họa thiên nhiên Khu vực này bị tuy ít bị tấn công bởi các cơn bão mổi năm so với các khu vực

là cực lớn mỗi khi có bão xảy ra Do sức

mạnh ngày càng khủng khiếp của các cơn

bão trong điều kiện cơ sở hạ tầng kém phát

triển, các thảm họa tự nhiên liên quan đến bão ảnh hưởng sâu sắc đến nền kinh tế xã hội (Dorel et al., 2016)

Hình 1 Quỹ đạo cơn bão giả định cho khu vực Cồn Cống – Tiền Giang

(Source: http://agora.ex.nii.ac.jp/)

Để có cơ sở khoa học đề xuất và đánh giá

hiệu quả giảm sóng cho tuyến đê giảm sóng

xa bờ, nghiên cứu này đã tiến hành mô

phỏng hiện tượng thủy động lực học tại bờ

biển Cồn Cống – Tiền Giang trước và sau

khi có giải pháp công trình đê giảm sóng xa

bờ trong điều kiện sóng do gió bão giả định

cấp 10-12 gây ra Cơn bão cấp 10 - 12 được

giả định có quĩ đạo như Hình 1 Kết quả

nghiên cứu được trình bày qua 3 phần

Phương pháp, công cụ và các bước xây dựng

mô hình nghiên cứu được trình bày trong

Phần 2 Công tác đánh giá kiểm định hiệu

chỉnh đóng vai trò quyết định độ tin cậy của

mô hình được thể hiện chi tiết ở Phần 3

Phần 4, kết quả mô phỏng cũng như hiệu quả

giảm sóng của tuyến đê được thảo luận

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để tính toán các tham số sóng cực trị phục

vụ thiết kế cũng như lập kế hoạch giảm thiểu tác động của nó đến các khu vực ven biển Cồn Cống – Tiền Giang, giải pháp chính của nghiên cứu là sử dụng mô hình số Mô hình được thực hiện với chế độ thủy động lực học ven biển trong hai điều kiện khác nhau, thứ nhất với khí hậu bình thường để hiệu chỉnh và kiểm định, thứ hai trong trường hợp cực đoan

để thể hiện ảnh hưởng của hiện tượng bão nhiệt đới Mô hình số được chọn trong nghiên cứu này là mô hình MIKE 21 FM của DHI MIKE 21 Flow Model FM là một hệ thống mô hình dựa trên cách tiếp cận lưới linh hoạt (DHI, 2012) Do tính chất đặc thù của sóng, để phản ánh đúng và đầy đủ các đặc điểm sóng

của khu vực nghiên cứu, nghiên cứu này sử

dụng các mô hình với các tỷ lệ và mức độ chi

tiết khác nhau Toàn bộ mô hình biển Đông

(mô hình 1) được sử dụng để mô phỏng các

quá trình thủy triều cũng như sóng và nước

dâng do bão truyền từ ngoài khơi vào các khu

vực ven biển Kết quả của mô hình này sẽ được sử dụng để xây dựng các biên mở phía biển cho mô hình 2D mở rộng (mô hình 2) và

mô hình ven biển chi tiết của khu vực nghiên cứu (mô hình 3)

Hình 2: Phân vùng nghiên cứu và vị trí xây dựng công trình bảo vệ bờ

2.1 Thiết lập mô hình

Mô hình 1 (mô hình biển Đông) là mô hình

thủy động lực vùng cho toàn bộ biển Đông và

vịnh Thái Lan Mô hình sử dụng cho vùng

nghiên cứu này là MIKE 21 Coupled FM với

các module HD (thủy động lực), SW (phổ

sóng) được sử dụng do phạm vi nghiên cứu

rộng Mục đích của mô hình 1 là mô phỏng

chế độ dòng chảy (thủy triều, dòng chảy ven

biển cho các mô hình với phạm vi nhỏ hơn (nhóm mô hình 2) Kết quả mô hình 1 được kế thừa từ các đề tài dự án trước được Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực hiện

Nhóm mô hình 2 (mô hình mở rộng) bao gồm các mô hình: (i) 1D cho hệ thống sông kênh Mekong và Sài Gòn - Đồng Nai, và (ii) 2D cho vùng nghiên cứu mở rộng phía biển từ

Bà Rịa - Vũng Tàu đến Campuchia Kết quả

cho mô hình nghiên cứu chi tiết (nhóm mô

hình 3) Đối với các mô hình 1D độc lập, các

module được sử dụng sẽ là MIKE 11 HD,

AD Đối với mô hình 2D độc lập, các module

sử dụng sẽ là MIKE 21 FM HD, SW Kết quả

mô hình 2 được kế thừa từ các đề tài dự án

trước do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam

thực hiện

Nhóm mô hình 3 (mô hình chi tiết) bao

gồm các mô hình 2D chi tiết được xây dựng để

nghiên cứu chế độ thủy động lực, vận chuyển

bùn cát và biến đổi hình thái khu Cồn Cống và

vùng lân cận trước và sau khi xây dựng công

trình giảm sóng xa bờ Phạm vi, các thông số

của hệ thống công trình đưa vào tính toán trong mô hình nghiên cứu chi tiết được thể

hiện trên Hình 2 Lưới tính phạm vi khu vực

công trình được chia rất mịn với bước lưới khoảng 10m ÷ 15m, các khu vực xa công trình lưới tính được chia thưa hơn nhằm đảm bảo thời gian tính toán cho mô hình Phạm vi bố trí không gian công trình bảo vệ bờ biển Cồn

Cồng đưa vào mô hình chi tiết như Hình 3

Với chiều dài bảo vệ tuyến đê là 1.600m, tuyến đê đặt cách bờ từ 80-100m, cao trình đỉnh đê là +1.6m khoảng hở giữa các đê là 20m, số lượng đê giảm sóng là 10 đê, chiều dài mỗi đê là 135m

Hình 3 Bố trí không gian đê giảm sóng xa bờ

2.2 Dữ liệu đầu vào

Tài liệu địa hình các cửa sông (Soài Rạp,

cửa Tiểu, cửa Đại, Ba Lai, Hàm Luông, Cung

Hầu, Cổ Chiên, Trần Đề, Định An) và vùng

ven bờ Gò Công, Cần Giờ và vịnh Gành Rái,

địa hình được lấy từ kết quả khảo sát bình đồ tỉ

lệ 1/5.000 trong các năm 2008, 2009, và 2010

trong khuôn khổ các dự án điều tra cơ bản, đề

tài nghiên cứu thực hiện bởi Viện Khoa học

Thủy lợi miền Nam và Viện Kỹ thuật Biển

(Viện KHTLMN, 2010; Viện KTB, 2009),

bình đồ tỉ lệ 1:10.000 khảo sát năm 2012 trong

khuôn khổ của đề tài cấp nhà nước "Nghiên

cứu biến động của chế độ thủy thạch động lực

vùng cửa sông ven biển chịu tác động của Dự

án đê biển Vũng Tàu - Gò Công" (Viện KHTLMN, 2014) Địa hình khu vực Gò Công, được khảo sát trong khuôn khổ dự án “Qúa trình xói lở vùng ven biển hạ lưu sông Mekong (LMDCZ) và các biện pháp để bảo vệ vùng bờ biển Gò Công và U Minh” Đối với các vùng ven bờ trong khu vực từ Vũng Tàu đến Bạc Liêu thì lấy theo địa hình trong bản đồ tỉ lệ 1/100,000 của Hải quân xuất bản năm 1986 Đối với vùng ven bờ biển Tây và biển Đông

là bản đồ địa hình tỉ lệ 1/50,000 đo vẽ năm

2013 do Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam cung cấp Địa hình tại các vùng nghiên cứu

khác của biển Đông được lấy từ số liệu

SRTM30_PLUS V8.0 của Viện Hải dương

học Scripps thuộc đại học California, Mỹ

Đây là bộ số liệu có độ phân giải 30″ × 30″,

được xây dựng từ mô hình vệ tinh-trọng lực

(satellite-gravity model) trong đó hệ số

chuyển đổi trọng lực qua cao độ

(gravity-to-topography ratio) được hiệu chỉnh bằng 298

triệu điểm đo sâu hồi âm Địa hình sông khu

vực Cồn Cống được lấy từ tài liệu thực đo

bình đồ tỉ lệ 1/2000 thực hiện năm 2018

Dữ liệu mực nước thủy triều tại trạm Vũng

Tàu, Vàm Kênh, Bình Đại trong giai đoạn

1995 – 2017 đã được thu thập và điều chỉnh

theo hệ thống độ cao quốc gia cho mô hình chi

tiết Dữ liệu từ các trạm Côn Đảo, Phú Qúy và

Bạch Hồ được sử dụng để đánh giá chất lượng

mô hình toàn biển Đông

Số liệu sóng quan sát từ các vệ tinh của tổ

chức AVISO (Pháp) và kết quả mô phỏng

sóng theo mô hình WAVEWATCH-III của tổ chức NCEP / NOAA (Hoa Kỳ), các kết quả đo sóng của trạm Bạch Hổ (Tolman, 2009 ) và số liệu thực đo tại khu vực nghiên cứu

Dữ liệu trường gió và áp suất khí quyển nền được sử dụng trong nghiên cứu này được trích

từ mô hình khí hậu toàn cầu CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) của Trung tâm dự báo môi trường quốc gia - Cơ quan khí quyển

và đại dương quốc gia (NCEP / NOAA) (Saha

et al., 2014 )

Dữ liệu về bão, áp thấp nhiệt đới (quỹ đạo

và thông số bão) ảnh hưởng đến khu vực biển Đông nói chung và tỉnh Tiền Giang nói riêng được thu thập từ cơ quan khí tượng Nhật Bản (http://agora.ex.nii.ac.jp/digital- bão /)

1 HT Tính toán chế độ thủy thạch động lực học vùng nghiên cứu chi tiết

khi chưa có công trình trong điều kiện bão cấp 10, cấp 12

2 KB1 Tính toán chế độ thủy thạch động lực học vùng nghiên cứu chi tiết

khi có công trình trong điều kiện gió bão cấp 10

3 KB2 Tính toán chế độ thủy thạch động lực học vùng nghiên cứu chi tiết

khi có công trình trong điều kiện gió bão cấp 12

3 KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ

KIỂM ĐỊNH

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

biển Đông và mô hình mở rộng được trình bày

chi tiết trong các nghiên cứu của Lê Thanh

nnk, 2012 Trong nghiên cứu này trình bày thêm kết quả hiệu chỉnh kiểm định cho khu vực nghiên cứu chi tiết lưu lượng, mực nước

và sóng với số liệu khảo sát mới nhất các vị trí lân cận khu vực công trình Kết quả được trình

bày trên các Hình 4  Hình 7

Hình 4: Vị trí khảo sát gần khu vực công trình Cồn Cống

Hình 5: So sánh lưu lượng thực đo và tính toán tại cửa Tiểu và cửa Đại

Hình 6: So sánh mực nước tổng hợp mô phỏng bằng mô hình MIKE21

và mực nước thực đo tại trạm Vũng Tàu

Hình 7: So sánh chiều cao sóng thực đo tại trạm Gò Công và mô hình MIKE 21 SW

Mô hình đã được hiệu chỉnh kiểm định với

các số liệu thực đo Kết quả cho thấy sự tương

đồng rất cao giữa mô hình MIKE21 SW và số

liệu sóng quan trắc đảm bảo độ tin cậy để tiến

hành tính toán các kịch bản

4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ

THẢO LUẬN

Để đánh giá hiệu quả giảm sóng của công

trình thì chiều cao sóng ứng với cấp bão khác

nhau KB1(bão cấp 10), KB2 (bão cấp 12)

trường hợp chưa xây dựng công trình, trường

hợp có công trình tại các vị trí ven bờ biển

phía trong hệ thống đê giảm sóng xem Hình 8

(trái) trong quá trình bão đổ bộ được lần lượt

trình bày trong các Hình 8 ÷ Hình 11 Kết quả

tính toán cho thấy hiệu quả giảm sóng khi xây dựng công trình đê giảm sóng xa bờ trong điều kiện thời tiết cực đoan Với bão cấp 10 khi đổ

bộ chiều cao sóng lớn nhất đạt 0.8m ÷ 1.3m ứng với kịch bản hiện trạng, khi có công trình chiều cao sóng giảm xuống còn 0.4m ÷ 0.8m Trong trường hợp bão cấp 12 thì chiều cao sóng gần bờ trong bão khoảng 1.0m ÷ 1.4m ứng với kịch bản chưa xây dựng công trình (hiện trạng), còn khi có công trình xây dựng khi bão đổ bộ chiều cao sóng giảm xuống còn 0.8m Trường phân bố chiều cao sóng ứng với các kịch bản tính toán cũng cho thấy hiệu quả giảm sóng sau khi xây dựng công trình được

thể hiện Hình 12 ÷Hình 13

Hình 8: Vị trí trích xuất kết quả và chiều cao sóng tại P1 trong bão cấp 10 (KB1)

trường hợp hiện trạng, có công trình

Hình 9: Chiều cao sóng tại P2,P3 trong bão cấp 10 (KB1)

trường hợp hiện trạng, có công trình

Hình 10: Chiều cao sóng tại P1,P2 trong bão cấp 12 (KB2)

trường hợp hiện trạng, có công trình

Hình 11: Chiều cao sóng tại P3 trong bão cấp 12 (KB2)

trường hợp hiện trạng, có công trình

Bảng 2: Kết quả tính toán mực nước, sóng trong bão trường hợp chưa có công trình

(hiện trạng) và trường hợp có công trình tại các vị trí P1, P2,P3

Hiện trạng Có công trình Hiện trạng Có công trình

Hình 12: Phân bố trường sóng trong bão cấp 10 thời điểm bão đổ bộ vào khu vực nghiên cứu

trường hợp chưa xây dựng công trình (trái) và trường hợp có công trình (phải)

Hình 13: Phân bố trường sóng trong bão cấp 12 thời điểm bão đổ bộ vào khu vực nghiên cứu

trường hợp chưa xây dựng công trình (trái) và trường hợp có công trình (phải)

5 KẾT LUẬN

Dải ven biển ĐBSCL nói riêng và vùng

ven biển Việt Nam nói chung luôn chịu ảnh

hưởng đáng kể của thiên tai, đặc biệt là hậu

quả bão nhiệt đới Trong những năm gần

đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu và

sự nóng lên toàn cầu, các kiểu thời tiết cực

đoan dường như xảy ra nghiêm trọng và

thường xuyên hơn Giải pháp đê giảm sóng

xa bờ đang là một giải pháp được xây dựng

khá phổ biến ở ven biển ĐBSCL để bảo vệ

bờ biển khỏi sạt lở Kết quả mô phỏng bằng

mô hình toán cho thấy hiệu quả giảm sóng rõ

rệt của tuyến đê giảm sóng xa bờ trong

trường hợp bão và hiện trạng, điều này thể

giảm sóng bảo vệ bờ biển khu vực Cồn Cống Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu quả giảm sóng của công trình không chỉ trong trường hợp khí hậu gió mùa mà trong trường hợp có bão thì hiệu quả giảm sóng của công trình rất đáng kể trung bình giảm khoảng 40% trong bão cấp 10 và 30% trong bão cấp 12 Kết quả của nghiên cứu này dự kiến sẽ là tài liệu tham khảo của chính quyền trong việc lập kế hoạch

và giảm thiểu tác động của thảm họa thiên nhiên do bão Mô phỏng được thực hiện trên

mô hình MIKE 21 đã được hiệu chỉnh và kiểm định bằng dữ liệu đo được, quan sát vệ tinh, kết quả dự báo từ mô hình thủy triều FES2014 toàn cầu và các mô hình khác như WAVEWATCH III, AVISO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] DHI (2012) Mike 21 Flow Model-Hydrodynamic Module Scientific Documentation [2] Dorel, C., Păcurar, I., ROŞCA, S., BILAŞCO, Ş., DÎRJA, M., & BO, A I (2016) Vulnerability Assessment of Land for Surface Erosion using Usle Model Case Study: Someș Mare Hills ProEnvironment Promediu, 9(25)

[3] Lê Thanh Chương, Nguyễn Duy Khang, Lê Mạnh Hùng (2018) Kết quả tính sóng, nước dâng do bão vùng ven biển Đông đồng bằng sông Cửu Long Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi số 49

[4] National Institute of Informatics (n.d.) Retrieved from http://agora.ex.nii.ac.jp/

[5] Nguyễn Duy Khang, Trần Bá Hoằng và nnk, 2012 Báo cáo chuyên đề "Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tổng thể toàn vùng biển Đông" Đề tài độc lập cấp Nhà nước

ĐTĐL.2011-G/39 "Nghiên cứu biến động của chế độ thủy thạch động lực vùng cửa sông

ven biển chịu tác động của dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Công" Viện Khoa học Thủy lợi

miền Nam

[6] Olson, C J., Becker, J J., & Sandwell, D T (2014) A new global bathymetry map at 15 arcsecond resolution for resolving seafloor fabric: SRTM15_PLUS In AGU Fall Meeting Abstracts

[7] Saha, S., Moorthi, S., Wu, X., Wang, J., Nadiga, S., Tripp, P., … Iredell, M (2014) The NCEP climate forecast system version 2 Journal of Climate, 27(6), 2185–2208

[8] Tolman, H L (2009) User manual and system documentation of WAVEWATCH III TM version 3.14 Technical Note, MMAB Contribution, 276, 220

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY NHIỆT ĐIỆN

LÀM PHỤ GIA KHOÁNG HOẠT TÍNH CHO BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI ĐẦU MỐI HỒ CHỨA NƯỚC BẢN MỒNG TỈNH NGHỆ AN

Hoàng Phó Uyên

Viện Thủy công

Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu sử dụng tro bay nhiệt điện làm phụ gia khoáng

hoạt tính để thiết kế thành phần cấp phối bê tông các loại cho công trình thủy lợi đầu mối Hồ chứa nước Bản Mồng của Phòng Nghiên cứu Vật liệu - Viện Thủy công

Từ khóa: Bê tông khối lớn, nhiệt thủy hóa, ứng suất nhiệt

Summary: The paper presents the reaseach results using fly - ash as an active mineral

addmixture for concrete heawork of BAN MONG, realized by Building Material Reseach Department of HYCI

MỞ ĐẦU

Thực hiện kế hoạch của Bộ NN&PTNT về

việc sử dụng tro bay nhiệt điện làm nguyên vật

liệu sản xuất vật liệu xây dựng và dùng trong

các công trình xây dựng theo Quyết định

452/QĐ – TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng

Chính phủ Căn cứ Hợp đồng số:

07/2014/HĐKT ngày 28/5/2014 giữa Ban

Quản lý Đầu tư và Xây dựng Thủy lợi 4 với

Viện Thủy Công về việc: Tư vấn xây dựng

Gói thầu số 34, Nghiên cứu thiết kế thành

phần cấp phối bê tông sử dụng phụ gia khoáng

hoạt tính - Dự án Hồ chứa nước Bản Mồng,

tỉnh Nghệ An Phòng Nghiên cứu vật liệu đã

lựa chọn các loại vật liệu sử tại địa phương và

các vật liệu đầu vào sử dụng cho công trình,

từ đó thiết kế thành phần cấp phối bê tông các

loại trong đó có loại có sử dụng tỷ lệ tro bay

nhiệt điện hợp lý

1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu tại vị trí xây dựng công trình để thiết kế thành phần

bê tông sử dụng tro bay thi công đập Bản Mồng, tỉnh Nghệ An Trên cơ sở các nghiên cứu đã thực hiện, xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho bê tông sử dụng tro bay trong cụm công trình đầu mối Hồ chứa nước Bản Mồng và làm tham khảo cho các công trình tương tự

2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1 Xi măng

Trong quá trình nghiên cứu đề tài đã sử dụng xi măng PCB Hoàng Mai, kết quả thí nghiệm xi măng như sau:

Kết quả thí nghiệm xi măng Kết quả thí nghiệm xi măng PCB40 Hoàng Mai thực hiện tại giai đoạn này được trình bày

như trong Bảng 1:

Bảng 1: Kết quả thí nghiệm xi măng

Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Giá trị Yêu cầu kỹ thuật Giới hạn bền nén tuổi 3 ngày TCVN 6016 : 2011 N/mm2 25,4 ≥ 18 Giới hạn bền nén tuổi 28 ngày TCVN 6016 : 2011 N/mm2 45,5 ≥ 40

Nhận xét: Xi măng PCB40 Hoàng Mai đạt

cường độ theo tiêu chuẩn xi măng pooclăng

hỗn hợp PCB40 theo TCVN 6260 : 2009

Kết quả thí nghiệm nhiệt thủy hóa chất kết dính tương ứng với các cấp phối có khối đổ lớn như trong bảng 2:

Bảng 2: Kết quả thí nghiệm nhiệt thủy hóa chất kết dính

Chất kết dính ứng với

cấp phối Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Giá trị

Nhiệt thủy hóa của xi măng tuổi 7 ngày TCVN 6070 : 2005 Cal/g 39

1 M15R180D70

Nhiệt thủy hóa của xi măng tuổi 28 ngày TCVN 6070 : 2005 Cal/g 49 Nhiệt thủy hóa của xi măng

tuổi 7 ngày TCVN 6070 : 2005 Cal/g 51

4 M25R180W8D70

Nhiệt thủy hóa của xi măng tuổi 28 ngày TCVN 6070 : 2005 Cal/g 61 Nhiệt thủy hóa của xi măng

tuổi 7 ngày TCVN 6070 : 2005 Cal/g 45

5 M25R360W8D70

Nhiệt thủy hóa của xi măng tuổi 28 ngày TCVN 6070 : 2005 Cal/g 56

2.2 Kết quả thí nghiệm phụ gia khoáng

Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của tro bay như trong bảng 3 và 4

Bảng 3: Kết quả thí nghiệm thành phần khoáng của phụ gia khoáng

TT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Nghi Sơn Tro bay Silica-Fume

Bảng 4: Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của phụ gia khoáng

Chỉ số hoạt tính tuổi 7 ngày

Chỉ số hoạt tính tuổi 28

Khối lượng thể tích

Khối lượng riêng Độ mịn

Nhận xét: Phụ gia khoáng hoạt tính tro

bay Nghi Sơn đạt loại F, sử dụng trong

lĩnh vực a theo TCVN 10302 : 2014 “Phụ

gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông,

vữa xây và xi măng”; Silica-Fume đảm

bảo yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 8827 :

2011 “Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng

cho bê tông và vữa - silicafume và tro trấu nghiền mịn”

2.3 Kết quả thí nghiệm cát

Cát vàng mỏ xã Nghĩa Khánh có kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát như trong bảng 5 và 6:

Bảng 5: Các tính chất cơ lý của cát Nghĩa Khánh

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Kết quả thí

nghiệm

Yêu cầu kỹ thuật

1 Khối lượng riêng TCVN 7572-4:2006 g/cm3 2,63 -

2 Khối lượng thể tích xốp TCVN 7572-6: 2006 T/m3 1,509 ≥ 1,3

4 Hàm lượng bùn bụi sét TCVN 7572-8: 2006 % 2,3 ≤ 3

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị Kết quả thí

nghiệm

Yêu cầu kỹ thuật

6 Phản ứng kiềm cốt liệu phương pháp hóa học TCVN 7572-14: 2006 - Nằm trong vùng an toàn vùng an toàn Nằm trong

7 Phản ứng kiềm cốt liệu phương pháp đo biến dạng thanh vữa

cơ lý đạt yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570 :

2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu

kỹ thuật”

2.4 Kết quả thí nghiệm đá dăm

Đá dăm lấy từ mỏ Khe Giàm sử dụng trong

thí nghiệm gồm 3 cỡ hạt là (5-20) mm, (5-40)

mm và (5-70) mm; kết quả thí nghiệm một số tính chất cơ lý và thành phần hạt của đá dăm

được trình bày trong các Bảng 6 đến Bảng 9

Trong thiết kế đã phối trộn các cỡ đá với nhau sao cho khối lượng thể tích của hỗn hợp đá là lớn nhất để được 3 cỡ hạt như trên

Bảng 7: Các tính chất cơ lý của các loại đá dăm mỏ Khe Giàm

Kết quả thí nghiệm

TT Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thử Đơn vị

Dmax20 Dmax40 Dmax70 Yêu cầu

1 Khối lượng riêng TCVN 7572-5: 2006 g/cm3 2,72 2,73 2,73 -

Bảng 8: Thành phần hạt của đá dăm Dmax20 Khe Giàm

Kích thước lỗ sàng Lượng sót trên từng sàng Lượng sót tích lũy Yêu cầu

Tổng khối lượng mẫu thử (g): 5000 (Khối lượng thử thành phần hạt cho Dmax ≤ 20 mm)

Ghi chú: Đá dăm Dmax 20 Khe Giàm được phối gồm 50% đá dăm 5×10 mm và 50% đá dăm 10×20 mm

Bảng 9: Thành phần hạt của đá dăm Dmax40 Khe Giàm

Kích thước lỗ sàng Lượng sót trên từng sàng Lượng sót tích lũy Yêu cầu

Tổng khối lượng mẫu thử (g): 10000 (Khối lượng thử thành phần hạt cho Dmax ≤ 40 mm)

Ghi chú: Đá dăm Dmax40 Khe Giàm được phối gồm 10% đá dăm 5×10 mm; 20% đá dăm 10×20 mm và 70% đá dăm 20×40 mm

Bảng 10: Thành phần hạt của đá dăm Dmax70 Khe Giàm

Kích thước lỗ sàng Lượng sót trên từng sàng Lượng sót tích lũy Yêu cầu

Tổng khối lượng mẫu thử (g): 30000 (Khối lượng thử thành phần hạt cho Dmax ≤ 70 mm)

Ghi chú: Đá dăm Dmax70 Khe Giàm được phối gồm 10% đá dăm 10×20 mm; 40% đá dăm

3 KẾT QUẢ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN

BÊ TÔNG ĐÁ DĂM KHE GIÀM

3.1 Kết quả thiết kế thành phần bê tông

đá dăm Dmax 20

Dựa trên kết quả của Báo cáo Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông sử dụng tro bay dự

án Hồ chứa nước Bản Mồng đợt 1, chọn được

cấp phối như trong Bảng 11

Bảng 11: Thành phần bê tông đá dămDmax 20 thí nghiệm

R28 CP2 0,40 0,21 369 98 695 1042 187 - 4,68

Sau khi thí nghiệm các tính chất cơ lý của

hỗn hợp bê tông, thu được kết quả như sau:

- Với cấp phối CP1: hỗn hợp bê tông có độ

sụt là 20 cm và xuất hiện hiện tượng tách

nước Độ tách nước sau 1,5 giờ theo TCVN

3109: 1993 của hỗn hợp bê tông thí nghiệm là

1,7% Hiệu chỉnh cấp phối giảm 12 lít nước

trên 1 m3, giữ nguyên tỷ lệ N/CKD và lượng

dùng xi măng

- Với cấp phối CP2: hỗn hợp bê tông có độ sụt là 18 cm và xuất hiện hiện tượng tách nước Độ tách nước sau 1,5 giờ theo TCVN 3109: 1993 của hỗn hợp bê tông thí nghiệm là 1,2% Hiệu chỉnh cấp phối giảm 7 lít nước trên

1 m3, giữ nguyên tỷ lệ N/CKD và lượng dùng

R28 CP2 0,40 0,18 369 81 705 1075 180 - 4,75

Hỗn hợp bê tông của cả hai cấp phối hiệu

chỉnh không có hiện tượng tách nước Thí

nghiệm các tính chất cơ lý: tính công tác, khối

lượng thể tích hỗn hợp bê tông, khối lượng thể

tích bê tông đóng rắn, cường độ nén bê tông ở các tuổi 7, 28 ngày của các cấp phối Kết quả

thí nghiệm như trong Bảng 13

Bảng 13: Kết quả thí nghiệm một số tính chất bê tông đá dămDmax 20 hiệu chỉnh

Khối lượng thể tích, kg/m3 Cường độ nén, MPa Loại cấp phối Độ sụt, cm

3.2 Kết quả nghiên cứu thành phần bê

tông đá dăm Dmax 40

Dựa trên kết quả của Báo cáo Nghiên cứu

thiết kế thành phần cấp phối bê tông sử dụng tro bay dự án Hồ chứa nước Bản Mồng đợt 1, chọn

2 tỷ lệ hợp lý được trình bày như trong Bảng 14

Bảng 14: Thành phần bê tông đá dăm Dmax 40 thí nghiệm chọn theo đường đồng mức

Sau khi thí nghiệm các tính chất cơ lý của

hỗn hợp bê tông, thu được kết quả như sau:

- Với bê tông M20R28:

+ Cấp phối CP1 hỗn hợp bê tông có độ sụt

là 2 cm Điều chỉnh tăng 10 lít nước trên 1m3

bê tông, giữ nguyên tỷ lệ T/CKD

+ Cấp phối CP2 hỗn hợp bê tông có độ sụt

là 3cm Điều chỉnh tăng 10 lít nước trên 1m3

bê tông, giữ nguyên tỷ lệ T/CKD

- Với bê tông M25W8R28:

+ Cấp phối CP1 hỗn hợp bê tông đạt độ sụt

11cm, không có hiện tượng tách nước nên

không tiến hành điều chỉnh

+ Cấp phối CP2 hỗn hợp bê tông đạt độ sụt

14cm và xuất hiện hiện tượng tách nước Độ

tách nước sau 1,5 giờ theo TCVN 3109 : 1993

của hỗn hợp bê tông thí nghiệm là 2,0% Tiến hành điều chỉnh cấp phối giảm 15 lít nước trên 1m3, giữ nguyên tỷ lệ N/CKD và lượng dùng

xi măng

- Với bê tông M30R28:

+ Cấp phối CP1 hỗn hợp bê tông đạt độ sụt 13,5 cm và xuất hiện hiện tượng tách nước Độ tách nước sau 1,5 giờ theo TCVN 3109 : 1993 của hỗn hợp bê tông thí nghiệm là 1,5 % Tiến hành điều chỉnh cấp phối giảm 12 lít nước trên

1 m3, giữ nguyên tỷ lệ N/CKD và lượng dùng

xi măng

+ Cấp phối CP2 hỗn hợp bê tông đạt độ sụt 10

cm, điều chỉnh giảm hồ để giảm tính công tác Các cấp phối hiệu chỉnh được trình bày như

R28 CP2 0,63 0,25 210 70 750 1200 175 1,35 - M25W8 CP1 0,45 0,30 259 111 730 1153 165 - 1,80

Tỷ lệ Phụ gia, lít STT

CP1 0,45 0,25 274 91 730 1153 165 - 1,46 M30

R28 CP2 0,46 0,23 272 80 750 1175 160 - 1,46

Hỗn hợp bê tông của các cấp phối hiệu

chỉnh không có hiện tượng tách nước Thí

nghiệm các tính chất cơ lý: tính công tác,

khối lượng thể tích hỗn hợp bê tông, khối

lượng thể tích bê tông đóng rắn, cường độ nén bê tông ở các tuổi 7, 28 ngày của các cấp phối Kết quả thí nghiệm như trong

Bảng 16

Bảng 16: Kết quả thí nghiệm một số tính chất bê tông đá dăm Dmax 40 hiệu chỉnh

Khối lượng thể tích,

kg/m3 Cường độ nén, MPa STT sụt, Độ

Độ chống thấm nước

Nhận xét: Với bê tông M20R28, cấp phối

CP2 cho kết quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê

tông và bê tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử

dụng cấp phối CP2

Với bê tông M25W8R28, cấp phối CP2 cho

kết quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê tông và bê

tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử dụng cấp

phối CP2

Với bê tông M30R28, cấp phối CP2 cho kết

quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê tông và bê tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử dụng cấp phối CP2

4.3 Kết quả nghiên cứu bê tông đá dăm Dmax 70

Do yêu cầu mác cường độ nén bê tông thiết

kế ở tuổi dài ngày nên khi tính toán thiết kế thành phần bê tông cần quy đổi cường độ nén tuổi 28 theo quy định về hệ số quy đổi cường

độ nén bê tông như trong Bảng 17

Bảng 17: Hệ số quy đổi về cường độ bê tông tuổi 28 ngày

Để thiết kế cấp phối bê tông Dmax70 tuổi

dài ngày sử dụng tro bay Tiến hành thí

nghiệm xác định cường độ CKD ở tuổi 28

ngày sau thay thế một phần xi măng bằng tro bay với các tỷ lệ khác nhau cho kết quả như

Bảng 18

Bảng 18: Cường độ nén của CKD ứng với các tỷ lệ sử dụng tro bay

Cường độ CKD tuổi 28 ngày, MPa 45,5 39,3 36,4 32,0 29,9 26,9

Lựa chọn tỷ lệ tro bay đề xuất cụ thể với

các cấp phối như sau:

Với bê tông M15R180, tỷ lệ đề xuất là

Tổng hợp các cấp phối bê tông thí nghiệm

được trình bày trong Bảng 19 Các tính chất cơ

lý của các cấp phối bê tông được thể hiện

CP1 8 2393 chờ 12,7 18,1 21,3 22,5 chờ - - - - M20

R180 CP2 6 2413 chờ 13,0 18,9 22,8 24,2 chờ - - - -

CP1 9 2330 chờ 23,1 33,1 34,1 35,9 chờ - - - - M25W

8R180 CP2 6 2438 chờ 24,0 34,2 35,6 38,0 chờ - W8 -

CP1 8 2420 chờ 19,8 28,3 29,5 31,9 chờ chờ - - - M25W

8R360 CP2 6 2430 chờ 21,3 30,7 32,2 34,7 chờ chờ W8 -

Nhận xét:

Với bê tông M15R180, cấp phối CP2 cho

kết quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê tông và bê

tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử dụng CP2

Với bê tông M20R180, cấp phối CP2 cho

kết quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê tông và bê

tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử dụng CP2

Với bê tông M25W8R180, cấp phối CP2

cho kết quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê tông

và bê tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử

dụng CP2

Với bê tông M25W8R360, cấp phối CP2

cho kết quả tính chất cơ lý hỗn hợp bê tông và

bê tông đảm bảo yêu cầu, đề xuất sử dụng CP2

4 KẾT LUẬN

- Các nguồn vật liệu sử dụng cho công trình

Bản Mồng: cát vàng sông Hiếu lấy tại mỏ cát

Nghĩa Khánh; đá dăm mỏ Khe Giàm; xi măng

PCB40 Hoàng Mai; tro bay Nghi Sơn; phụ gia

hóa học Gia Phong đều đảm bảo các yêu cầu

kỹ thuật dùng cho bê tông theo các tiêu chuẩn

Việt Nam hiện hành

- Đề tài thiết kế, thí nghiệm và đề xuất được các thành phần cấp phối bê tông sử dụng tro bay đạt yêu cầu thiết kế cho công trình Bản Mồng đến tuổi 90 ngày

- Việc sử dụng phụ gia khoáng tro bay trong bê tông kết hợp với phụ gia hóa học cho phép giảm lượng dùng xi măng từ đó giảm được nhiệt trong bê tông Lượng thay thế tro bay tối đa với những bê tông tuổi dài ngày có thể tới 50%

- Kết quả thí nghiệm là căn cứ để xây dựng

và hoàn thiện tiêu chuẩn cơ sở “Sử dụng tro bay cho bê tông trong công trình thủy lợi Hồ chứa nước Bản Mồng”

- Chúng tôi đang tiếp tục nghiên cứu thí nghiệm một số tính chất cơ lý của bê tông ở tuổi dài ngày theo đề cương được duyệt và báo cáo kịp thời

- Kiến nghị sử dụng các loại vật liệu đã nghiên cứu cho bê tông để thi công công trình

hồ chứa nước Bản Mồng: Cát vàng Sông Hiếu;

đá dăm tại các mỏ Khe Giàm; xi măng PCB40 Hoàng Mai; tro bay Nghi Sơn, Vũng Áng; phụ

gia hóa học Gia Phong, Sika Các loại vật

liệu khác có tính năng tương tự các vật liệu

đã đề xuất và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo

tiêu chuẩn hiện hành cũng có thể xem xét để

sử dụng cho công trình nhưng cần phải

kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật của bê tông

thiết kế trước khi đưa vào sử dụng

Từ các kết quả thí nghiệm này Phòng Nghiên cứu Vật liệu Viện Thủy công đã xây dựng được Hướng dẫn sử dụng tro bay trong thi công bê tông công trình đầu mối hồ chứa nước bản Mồng tỉnh Nghệ An

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại - Nhà xuất bản Xây dựng, 2014;

[2] ThS Nguyễn Quang Bình và nnk, Báo cáo nghiên cứu thành phần cấp phối bê tông

CHẾ TẠO THẢM SINH THÁI DÙNG TRONG CÔNG TRÌNH

PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ BỜ KÊNH

Nguyễn Phú Quỳnh, Khương Văn Huân, Nguyễn Trung An

Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam

Tóm tắt: Bài báo trình bày những kết quả nghiên cứu thực nghiệm về loại thảm sinh thái chống

xói lở kết hợp các loại nguyên liệu hữu cơ và vô cơ Thảm có chức năng bảo vệ đất mặt, hình thành môi trường sinh thái thích hợp cho cây cỏ phát triển, chống lại tác động của dòng chảy, tác động cục bộ do con người và súc vật gây ra

Từ khóa: Chế tạo thảm thực vật, chống xói lở

Summary: The paper presents the results of applied research on the vegetal carpets It made

from inogranic and oganic material The carpet has the function of protecting the topsoil, forming an ecological environment suitable for plants to grow, against the impact of flow, local impacts caused by humans and animals

Key words: Manufacturing vegetal carpets, protect canal

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong các giải pháp bảo vệ bờ sông, bờ

kênh, có giải pháp bảo vệ trực tiếp thân thiện

môi trường như trồng cỏ, trồng dừa nước hoặc

cây bần, Để tận dụng phế phẩm trong quá

trình sản xuất nông nghiệp tham gia quá trình

bảo vệ bờ kênh, mương thì các phế phẩm từ

sản xuất nông nghiệp như vỏ trấu, mùn dừa và

sợi sơ dừa được sử dụng làm một trong những

nguyên vật liệu chế thảm cỏ sinh thái

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Căn cứ vào khả năng bảo vệ bờ kênh

mương của một loại thực vật, tiến hành chế tạo

thảm có chứa hạt giống cỏ và nguồn dinh

dưỡng cần thiết, thuận lợi cho quá trình thi

công và sự phát triển của cỏ

Nguyên liệu chế tạo thảm bao gồm cả vật

liệu hữu cơ và vô cơ Kết cấu chính của thảm

là lớp lưới địa kỹ thuật sản xuất bằng vật liệu

HDPE hoặc Polypropylen Lớp ruột thảm bao

gồm xơ dừa dạng sợi, đất màu, vỏ trấu, chế

phẩm sinh học, hạt giống, vải tự hủy Lớp lưới

nylon có tác dụng làm tầng lọc thô và bảo vệ

các vật liệu hữu cơ dạng hạt bên trong

Lớp 1: Lưới địa kỹ thuật kích thước ô 27x37mm; cường độ chịu kéo khoảng 13 kN/m; độ dãn dài khi đứt khoảng 15%; cường

độ chịu kéo ở độ dãn dài 5% khoảng 10 kN/m Lớp 2: Xơ dừa, là lớp bảo vệ chống xói mòn chính, lớp này tồn tại trong thời gian ngắn, có tác dụng giữ ẩm cho lớp ruột thảm, nuôi dưỡng cây non Mật độ 630  30 g/m2Lớp 3: Vải tự hủy loại 25g/m2 Là lớp vỏ của ruột thảm, giúp chứa đựng chất nuôi và hạt giống Lớp này có thời gian tồn tại ngắn Lớp 4: Lớp ruột thảm là hỗn hợp chất nuôi hạt giống và cây gồm 50% đất sét + trấu hoặc mùn dừa + dung dịch sinh học Mật độ khoảng

3 kg/m2.Lớp 5: Vải tự hủy loại 25g/m2 Tương tự lớp 3, nó cùng với lớp 3 bảo vệ lớp chất nuôi Lớp 6: Xơ dừa, lớp này là môi trường bên ngoài đầu tiên, nơi mà sẽ cỏ xuyên qua ruột thảm đến đây để tiếp tục phát triển Mật độ

630  30 g/m2 Lớp 7: Lưới nylon được làm từ sợi nhựa nguyên chất, có thể là PE hay HPDE Loại

nhựa này bền với nhiệt độ ngoài trời, chống tia

UV, chịu lực tốt, có độ đàn hồi cao và hoàn

toàn không thấm nước mưa nên để lâu ở môi

trường bên ngoài cũng không bị bủn, bị mục

Loại lưới che nắng chất lượng cao bền ở môi

trường ngoài trời lên đến 5 đến 7 năm Các sợi nhựa đan chéo vào nhau hình thành lên tấm lưới gồm những lỗ nhỏ, mật độ 50% Lớp này nằm dưới cùng, là lớp có độ bền cao, nhưng lại cho phép rễ cỏ và thân cây mọc xuyên qua

Hình 1: Các lớp cấu tạo thảm sinh thái

Thảm có một số tính chất cơ lý sau:

Chiều

dày Khối lượng đơn vị Sức kháng xuyên thủng CBR Hệ số thấm Thời gian cỏ mọc

Đất được tưới ẩm đều đảm bảo độ ẩm 0,13-0,19% thì tỷ lệ hạt giống nảy mầm 85-89%

Quy trình sản xuất thảm như sau:

Liên kết các thảm với nhau: Các tấm thảm

đơn lẻ được liên kết lại với nhau bằng dây đan

có khả năng chịu kéo tốt Dây đan phù hợp kết

nối thảm là loại dây thép bọc nhựa có đường

kính 2,7/3,7mm Loại dây này có khả năng

chống ăn mòn do có lớp nhựa ngăn cách lõi

tiếp xúc với môi trường

Liên kết thảm vào nền đất: Các thảm đơn lẻ

sau khi được kết nối với nhau sẽ được liên kết vào nền đất bằng các cọc ghim Khi cỏ phát triển thành thảm xanh, rễ cỏ ăn vào đất sẽ tạo thành liên kết tự nhiên và lâu dài

07 ngày sau khi thi công 14 ngày sau khi thi công

03 tháng sau khi thi công Cỏ phát triển tươi tốt, rễ xuyên thảm, bám

chặt vào đất nền

Hình 3: Thảm sinh thái sau khi thi công thử nghiệm

3 KẾT QUẢ

- Sau 7 ngày thi công, cỏ đã mọc khá đều

trên thảm, lá cỏ có chiều dài tới 4-5cm Sau 3

tháng, cỏ mọc đều phủ kín bề mặt, chiều dài lá

tới 20 cm

- Rễ cỏ đã xuyên thủng thảm và ăn vào nền

đất Độ bám dính rễ cỏ với nền đất tốt

- Thảm cỏ sinh thái trên có một số đặc điểm

như sau: Nguyên liệu sản xuất dễ tìm, thời

gian thi công nhanh, phương tiện thi công đơn

giản, không cần thiết bị cơ giới Thảm được sản xuất phần lớn là nguyên liệu hữu cơ, thân thiện với môi trường Sau khi các chất hữu cơ phân hủy sẽ tiếp tục cung cấp phân bón cho

cỏ Lưới địa kỹ thuật (lớp 1) và lưới nylon (lớp 7) còn lại tồn tại lâu dài sẽ cùng với thảm cỏ tạo mảng xanh vững chắc Khi cỏ phá triển thì

cỏ sẽ che chắn giúp lưới cốt không chịu tác động trực tiếp từ ánh nắng mặt trời làm tăng tuổi thọ lớp lưới bảo vệ Thảm có khả năng thoát nước tốt, có khả năng chống chọc thủng