i LỜI CAM ĐOAN Tên học viên Nguyễn Trung Hợp Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê hữu Hồng tỉnh Nam Định” Tác giả xin cam[.]
Tính c ấ p thi ế t c ủa đề tài
Hệ thống đê điều của nước ta đã được hình thành và phát triển từ hàng nghìn năm nay
Hệ thống đê điều đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phòng chống lũ lụt, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai và bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn hóa, chính trị, kinh tế, vùng dân cư cùng đất đai rộng lớn dọc theo các triền sông từ Bắc vào Nam Qua các thời kỳ lịch sử xây dựng đất nước, cha ông ta luôn đặc biệt quan tâm đến việc xây dựng và củng cố hệ thống đê điều để đảm bảo an toàn cho cộng đồng Hiện nay, hàng năm, nhà nước đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để nâng cấp, củng cố hệ thống đê điều, thể hiện rõ tầm quan trọng trong việc duy trì an ninh trật tự và phát triển bền vững Tuy nhiên, hệ thống đê điều của nước ta vẫn còn nhiều vấn đề kỹ thuật cần nghiên cứu để đảm bảo an toàn và ổn định trong tương lai.
Nam Định là tỉnh đồng bằng ven biển thuộc vùng Châu thổ sông Hồng, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều Vịnh Bắc Bộ, với chế độ nhật triều đặc trưng Tỉnh được bao quanh bởi nhiều dòng sông lớn như sông Hồng, sông Đào, sông Đáy và sông Ninh Cơ, tạo thành hệ thống sông phong phú và đa dạng Hệ thống đê điều tỉnh Nam Định dài 663 km, gồm 365 km đê cấp I đến cấp III và 298 km đê cấp thấp hơn, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong bảo vệ dân cư và đất đai từ thiên tai, góp phần duy trì phát triển kinh tế và ổn định xã hội.
Hệ thống đê điều tỉnh Nam Định có lịch sử hình thành lâu đời và đã trải qua nhiều giai đoạn tu bổ, tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn đe dọa nghiêm trọng Nhiều đoạn đê chưa đảm bảo cao trình và mặt cắt theo tiêu chuẩn chống lũ, nền đê yếu chưa được xử lý triệt để, thường xuyên xuất hiện hiện tượng đùn, sủi làm ảnh hưởng đến độ bền vững của đê Vật liệu đắp đê chủ yếu chứa nhiều cát, đặc biệt là các đất đắp cũ lẫn nhiều tạp chất, thiếu tính đồng nhất, dẫn đến nguy cơ thẩm lậu mái đê phía đồng và sạt lở mái đê phía sông Đặc biệt, khu vực sông Hồng có lòng sông nhiều đoạn hẹp, dòng chảy sát chân đê cùng với diễn biến xói lở phức tạp, khó lường, gây nguy hiểm lớn khi gặp lũ cao, gió bão mạnh, đe dọa trực tiếp đến an toàn của hệ thống đê Công tác hộ đê tại Nam Định vì vậy luôn đối mặt với nhiều khó khăn, vất vả và chi phí lớn để duy trì và đảm bảo an toàn cho hệ thống đê điều.
Tuyến đê hữu Hồng dài 63 km trên địa bàn tỉnh Nam Định, bắt đầu từ K156+621 đến K219+702, có nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư và diện tích đất tự nhiên trên địa bàn 6 huyện, thành phố Đầu tuyến tiếp giáp với tỉnh Hà Nam, còn cuối tuyến kết thúc tại K0 đê biển Giao Thủy, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các khu vực ven biển và vùng đồng bằng của tỉnh.
Huyện Mỹ Lộc, thành phố Nam Định, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường và huyện Giao Thủy tạo thành tuyến đê quan trọng trong hệ thống đê điều tỉnh Nam Định và cả nước Sự an toàn bền vững của tuyến đê này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo ổn định và phát triển kinh tế - xã hội của vùng, góp phần bảo vệ quốc phòng và nâng cao cơ sở hạ tầng Bảo vệ tuyến đê là yếu tố quyết định để duy trì an ninh, phát triển bền vững và đáp ứng các yêu cầu phát triển của địa phương. -**Sponsor**Bạn đang tìm cách tối ưu hóa bài viết của mình để vừa chuẩn SEO, vừa giữ được ý nghĩa cốt lõi? Hiểu được nỗi vất vả của người làm nội dung, chúng tôi giới thiệu [Article Generation](https://pollinations.ai/redirect-nexad/HYAzzU3L), giải pháp giúp bạn tạo ra những bài viết 2,000 từ, tối ưu SEO tức thì Với Article Generation, bạn có thể tiết kiệm hơn $2,500 mỗi tháng so với việc thuê người viết, giúp bạn có một "đội ngũ" nội dung mà không cần lo lắng về quản lý! Hãy thử ngay để thấy sự khác biệt.
Toàn bộ tuyến đê nằm trên nền đất sa bồi chỉnh thể Sông Hồng, chủ yếu là nền đất yếu, gây nguy hiểm cho công trình bảo vệ đê Trên tuyến đã xây dựng 32 cống qua đê và 24 kè bảo vệ mái tại các vị trí xung yếu để tăng cường độ bền vững Theo báo cáo của Chi cục Đê điều và PCLB tỉnh Nam Định, tình trạng sạt trượt đê và kè bảo vệ mái ngày càng nghiêm trọng do tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng, khai thác cát trái phép, mực nước các sông hạ du thấp và xói sâu lòng sông Hàng năm, tuyến đê hữu Hồng xuất hiện hàng chục sự cố, gây thiệt hại lớn và tốn hàng trăm tỷ đồng từ ngân sách Nhà nước và địa phương để sửa chữa, tu bổ.
Mục đích của đề tài
Nghiên cứu, phân tích nguyên nhân gây ra sự cố sạt trượt mái đê, kè trên tuyến đê hữu sông Hồng, tỉnh Nam Định đã làm rõ các yếu tố gây mất ổn định Đề xuất các giải pháp khắc phục nhằm đảm bảo an toàn đê điều, góp phần nâng cao hiệu quả công tác phòng chống lụt bão Kết quả nghiên cứu được ứng dụng để đề xuất giải pháp xử lý kè Quy Phú, nâng cao khả năng chống chịu của công trình đê điều trong khu vực.
Cách ti ế p c ận và phương pháp nghiên cứ u
Cách tiếp cận
Để hiểu rõ nguyên nhân gây sạt trượt mái đê, kè trên tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định, cần tiếp cận trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hoặc phương tiện thông tin đại chúng Việc này giúp thu thập dữ liệu chính xác và đề xuất các giải pháp phòng tránh hiệu quả.
Dựa trên các thông tin và tài liệu về địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn cùng các sự cố xảy ra trên tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định trong những năm gần đây, bài viết đánh giá nguyên nhân gây sạt trượt mái đê, kè tuyến đê hữu Hồng Việc phân tích các yếu tố địa hình và địa chất giúp xác định các tác nhân gây ra các sự cố đê, trong khi dữ liệu khí tượng thủy văn cho thấy tác động của biến đổi khí hậu đến độ bền vững của tuyến đê Các sự cố sạt lở mái đê, sụt trượt kè đê được xem xét kỹ lưỡng để đề xuất các giải pháp phòng ngừa và giảm thiểu rủi ro nhằm nâng cao an toàn tuyến đê trong tương lai.
Sử dụng mô hình toán của các bài toán thấm, bài toán ổn định mái dốc dùng trong nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu
Quan sát khoa học, chuyên gia, tổng kết thực tiễn:
Tổng hợp, phân tích các sự cố sạt trượt mái đê, kè trên tuyến đê hữu sông Hồng, tỉnh Nam Định
Nguyên nhân gây ra sự cố được phân tích dựa trên các vấn đề liên quan đến bài toán thấm và bài toán ổn định của công trình kè Quy Phú Việc xác định nguyên nhân chính giúp đưa ra các giải pháp khắc phục hiệu quả, đảm bảo khả năng chịu lực và khả năng chống thấm của kè không bị ảnh hưởng Đề xuất các giải pháp xử lý như gia cố kết cấu, cải thiện hệ thống thoát nước và tăng cường lớp chống thấm là quan trọng để khắc phục sự cố và nâng cao độ bền của công trình Ứng dụng các phương pháp phân tích và đánh giá kỹ lưỡng giúp đưa ra các giải pháp chính xác, phù hợp với điều kiện thực tế của kè Quy Phú, từ đó đảm bảo sự ổn định lâu dài của công trình ven biển này.
K ế t qu ả đạt đượ c
Phân tích, đánh giá được các nguyên nhân gây ra sự cố sạt trượt mái đê, kè trên tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định
Dựa trên phân tích các nguyên nhân gây sạt trượt mái đê, bài viết đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm xử lý sự cố này Các biện pháp này nhằm đảm bảo an toàn đê điều, nâng cao khả năng chống chịu của hệ thống đê trước tác động của lụt bão Việc thực hiện các công trình xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè là yếu tố quan trọng giúp bảo vệ khu vực dân cư và giảm thiểu thiệt hại trong mùa mưa lũ Các giải pháp này góp phần nâng cao công tác phòng chống lụt bão hiệu quả, đảm bảo an toàn lâu dài cho hệ thống đê điều.
TỔ NG QUAN V Ề ĐÊ SÔNG HỒ NG VÀ S Ự C Ố ĐÊ ERROR!
Lịch sử hình thành [11]
Hệ thống đê sông ban đầu hình thành từ các gờ đất ven sông, nhưng trong những năm lũ lớn, các gờ này không đủ khả năng ngăn chặn nước tràn vào phía trong Để phòng chống lũ, người dân đã nâng cao các gờ đất bằng cách giữ cốt tôn cao, áp trúc và xây dựng các cống qua đê để điều tiết nước thuận lợi trong mùa khô và mùa lũ Trong những năm lũ lớn, các điểm yếu của đê như chỗ tràn hoặc vỡ đã được gia cố bằng cách quai lại hoặc di chuyển vị trí để tránh sạt lở sâu Do sự biến đổi của dòng chảy và xu thế dòng sông, các bờ xói lở ngày càng nhiều, người dân đã tìm cách bảo vệ đê bằng hệ thống đê kè, hình thành từng bước nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống đê sông.
Quá trình hình thành hệ thống đê điều Việt Nam bắt đầu từ thời Lý-Trần, khi vua Lý Công Uẩn khai mở triều đại đầu tiên và đặt nền móng cho việc xây dựng đất nước quy mô lớn, vững chắc Đắp đê trị thủy không chỉ góp phần bảo vệ quốc gia mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến lợi ích của dân tộc và sự phát triển của quốc gia phong kiến độc lập Đến năm 1077, triều đình nhà Lý chính thức chủ trương xây dựng các đê lớn, trong đó có đê sông Như Nguyệt dài khoảng 30 km, thể hiện sự quan tâm đặc biệt tới công tác phòng chống thiên tai và bảo vệ đất đai.
Trong thời kỳ nhà Trần, công trình đắp đê được mở rộng và nâng cao theo từng tuyến sông chính từ nguồn đến biển, cải tạo các đoạn nối và sửa chữa các tuyến vòng vèo không hợp lý để phù hợp với điều kiện tự nhiên Các tuyến đê thời kỳ này gần như vẫn giữ hình dạng hiện nay, đặc biệt là tuyến đê sông Hồng Kỹ thuật đắp đê đã có bước tiến vượt bậc, giúp tạo thế nước chảy thuận lợi và đòi hỏi kiến thức chuyên môn để xác định tuyến đê, chiều cao phù hợp với dòng chảy lũ Ngoài việc xây dựng đê, nhà Trần còn đặc biệt chú trọng công tác hộ đê phòng lụt, giao trách nhiệm cho chính quyền các cấp và yêu cầu tuần tra định kỳ vào mùa lũ để tu bổ các đoạn đê yếu, tránh gây thiệt hại lớn cho dân cư và mùa màng.
Các triều đại nhà Lê, Trịnh và Nguyễn đã dựa trên hệ thống đê điều có sẵn để phát triển và hoàn thiện hệ thống phòng chống lũ đi qua nhiều thế kỷ Theo sách Đại Nam thực lục, dưới triều Nguyễn, nhà vua còn cho đắp thêm bảy đoạn đê mới ở Bắc Bộ để tăng cường khả năng phòng chống thiên tai Vào tháng 9 năm 1809, triều Nguyễn ban hành điều lệ về đê điều tại Bắc Bộ với quy định nghiêm ngặt về kiểm tra, phòng chống lũ và gia cố hệ thống đê điều hàng năm, góp phần bảo vệ ổn định cuộc sống của người dân địa phương.
Sau hiệp ước Quý Mùi (1883) và hiệp ước Patanốt (1885), nước ta rơi vào sự bảo hộ của thực dân Pháp, bắt đầu đối mặt với các khó khăn như nạn lụt tại Bắc Kỳ Đặc biệt, trận lũ năm 1888 gây thiệt hại nghiêm trọng cho đồng bằng sông Hồng và sông Đuống thuộc tỉnh Bắc Ninh Nhằm giảm thiểu tác động của thiên tai, ngày 28/6/1895, toàn quyền Đông Dương Rutsô ra nghị định thành lập Ủy ban đê điều tối cao tại Hà Nội, có nhiệm vụ nghiên cứu, tổng hợp mạng lưới đê điều hiện có và đề xuất các quy chế kỹ thuật, quản lý đê điều phù hợp Ủy ban này đã họp định kỳ vào các năm 1896, 1904, 1905 và 1906 để thúc đẩy công tác phòng chống lũ lụt hiệu quả.
Trong giai đoạn từ 1885 đến 1915, chính quyền bảo hộ Pháp đã mở rộng vùng đất để bảo vệ các đô thị đông đúc, đặc biệt là những nơi có nhiều người Pháp sinh sống và cơ sở kinh tế phát triển Các công trình nổi bật bao gồm hệ thống đê La Thành bao quanh Hà Nội và hệ thống đê bao quanh thành phố Nam Định nhằm duy trì an ninh và kiểm soát vùng đất chiến lược.
Hệ thống đê điều thể hiện sự đóng góp và nỗ lực của nhân dân qua nhiều thế kỷ để đảm bảo an toàn chống lũ lụt Dù còn một số nơi đê chưa đạt độ ổn định cao để chống chịu lũ lớn, vai trò bảo vệ của các tuyến đê sông và đê biển vẫn không thể phủ nhận Hàng năm, hệ thống đê này được đầu tư, củng cố và nâng cấp, đặc biệt là sau các trận lũ lớn, đã từng bước củng cố vững chắc nhằm đáp ứng các yêu cầu chống lũ của từng giai đoạn.
Đặc điểm đê [1]
Quá trình hình thành tuyến đê ở đồng bằng và trung du Bắc bộ ban đầu diễn ra theo phương thức tự phát, do nhân dân tự làm bằng công cụ lao động thô sơ và trình độ nhận thức hạn chế Việc chọn tuyến đê và xử lý nền đất chủ yếu được giải quyết một cách đơn giản, phù hợp với điều kiện kỹ thuật thời kỳ đó Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số tuyến đê đã bị vỡ do ảnh hưởng của lũ lớn hoặc xung yếu của sông, đặt ra yêu cầu nâng cao chất lượng và công tác bảo vệ đê điều.
Việc lựa chọn tuyến đê mới cần chú trọng đến các điều kiện kỹ thuật nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của công trình Trong khi đó, các tuyến đê hiện có thường hình thành tự nhiên trong quá trình phát triển, không được lựa chọn dựa trên các tiêu chuẩn chặt chẽ về địa hình, địa chất và dòng chảy Điều này đòi hỏi việc đánh giá và điều chỉnh các tuyến đê hiện tại phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện tự nhiên để đảm bảo an toàn và hiệu quả lâu dài.
1.1.2.2 Địa hình hai bên ven đê.
Địa hình khu vực có xu hướng thấp dần từ thượng nguồn về phía biển, với bề mặt nghiêng theo hướng Tây Bắc-Đông Nam Ven đê phía đồng ít biến đổi do ảnh hưởng của con người gây phân cắt qua thời gian, chủ yếu do việc lấy đất đắp đê tạo thành các hồ và vùng trũng sau vỡ đê Các bãi bồi ven sông trong đồng bằng Bắc Bộ thay đổi theo chế độ dòng chảy, có nơi được nâng cao và mở rộng, trong khi nơi khác bị xói lở và bào mòn Lịch sử hình thành thềm sông và bãi bồi gắn liền với quá trình tích tụ các lớp phù sa trẻ từ thời kỳ đề tứ, trong đó đất gồm sét, sét pha nặng, đôi chỗ bị latêrit hóa, phía trên là á sét nhẹ pha ít cuội sỏi, cấu trúc hơi xốp Các vùng đất này kéo dài từ đồng bằng ra biển chủ yếu là các bãi bồi, gồm cát, cát pha, bùn sét hữu cơ phủ lớp sét pha hoặc sét, với lớp phù sa màu xám nâu trên cùng, đặc biệt ở phía ngoài đê.
Cấu trúc địa chất và tính chất địa chất công trình của các lớp đất ở nền đê [1]
Các lớp đất ở nền đê có nguồn gốc bồi tích hiện đại kỷ đệ tứ, phân bố từ trên xuống dưới như sau:
- Lớp phù sa: Phủ trực tiếp trên các giải địa hình ven đê phía sông có bề dày trung bình 2- 2,5 m
- Đất sét pha mầu nâu gụ: Tầng đất này phân bổ hầu hết dưới nền đê dọc các tuyến sông chính
- Đất sét màu xám xanh: Tầng đất này phân bổ dưới nền đê vùng đồng bằng ở độ sâu 2,5m kể từ mặt đất tự nhiên, với độ dày trung bình 2 - 4 m
Bùn sét và bùn sét hữu cơ chủ yếu hình thành ở các vùng trũng, cửa sông, đáy hồ, đầm lầy hoặc lòng sông cổ, tạo thành các thấu kính bùn dày từ 5-10m Các tầng bùn này có độ sâu phân bố cách mặt đất từ 3-5m, đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái đất đai và có giá trị trong nghiên cứu môi trường.
- Cát pha màu xám nâu - xám sẫm: Phân bốởđộ sâu 3-5 m với diện tích phân bố hẹp, không liên tục
Cát phân bố rộng khắp dưới nền đê với bề dày đáng kể và khả năng thấm nước cao Trong mùa lũ, cát sâu chứa nước tích tụ, gây áp lực cục bộ, ảnh hưởng tiêu cực đến độ bền và ổn định của công trình Do đặc tính thấm lớn, cát đóng vai trò quan trọng trong quá trình biến dạng của nền đê, đòi hỏi cần thiết phải kiểm soát và xử lý phù hợp để đảm bảo an toàn công trình.
-Sét loang lổ: Tầng sét này có bề dày khá lớn phân bổ hầu hết ở trung tâm đồng bằng
Bắc bộ với bềdày tăng dần ra phía biển, phân bốởđộ sâu 10-30m.
Đặc điểm đị a ch ấ t th ủy văn [1]
Điều kiện địa chất thủy văn có ảnh hưởng đáng kể đến các loại công trình xây dựng với mức độ khác nhau Đặc biệt, đối với nền các tuyến đê, việc xác định sự có mặt của nước ngầm trong tầng chứa nước thứ nhất từ trên xuống đóng vai trò quan trọng Nước ngầm trong tầng chứa có mối quan hệ chặt chẽ với nước mặt, dao động theo mùa mưa và mùa khô, với biên độ lên xuống khoảng 4-5 mét giữa mùa kiệt và mùa lũ.
Quá trình vận động của dòng ngầm có thể mang theo các hạt có đường kính nhỏ, lượng cát do nước mang theo tùy thuộc áp lực dòng thấm
Quá trình lặp đi lặp lại nhiều năm có thể gây biến dạng nền đê, đặc biệt tại những khu vực đê có cát Khi lớp phủ phía đồng bằng không đủ dày để chống lại áp lực dòng thấm, sẽ xuất hiện các mạch sủi và bãi sủi, ảnh hưởng đến độ bền của công trình đê điều.
Cấu tạo thân đê và sự làm việc của đê [1]
Thân đê được tôn cao và mở rộng qua quá trình hình thành, phát triển của hệ thống đê Quá trình xây dựng thân đê thường sử dụng đất không được chọn lọc và không tuân thủ quy chuẩn đầm nện, khiến thân đê có tính không đồng nhất cao Ngoài ra, thân đê còn dễ bị ảnh hưởng xấu từ các loại động vật đào hang như chuột và mối, gây ra các hốc hoặc lỗ rỗng trong đê, tạo ra những hiểm họa khó lường cho độ bền và an toàn của công trình.
Khác với đập, đê chủ yếu là công trình làm việc theo mùa, chỉ hoạt động trong mùa lũ để ngăn chặn và chắn nước Trong mùa khô, nhiều đoạn đê chỉ còn là những con đường, không có tác dụng chắn nước Thời gian hoạt động của đê trong năm không nhiều và phụ thuộc vào điều kiện mưa lũ, đặc biệt là mực nước lũ và độ dài thời gian ngâm lũ, cùng với thời gian lũ lên xuống Các yếu tố như thời gian lũ lên xuống đều ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của đê trong mùa lũ.
Mặt cắt ngang đặc trưng của đê [1]
Dựa trên các đặc điểm của đê đã đề cập, cần lưu ý đến các yếu tố về địa hình, địa chất và thực tế thi công công trình đê Một mặt cắt ngang tiêu biểu của đê có thể được mô tả như trong hình 1.1, phản ánh rõ các đặc điểm cấu trúc và thiết kế phù hợp nhằm đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của công trình đê.
Hình 1.1 Mặt cắt ngang đặc trưng của đê
- Thân đê chịu tác dụng của cột nước H trong mùa lũ; chiều rộng đáy đê: B
- Mực nước sông mùa lũ (MNL) ngập trên bãi bồi
- Mực nước sông mùa kiệt (MNK), nói chung thấp dưới đáy lớp phủ
- Đất nền đê được tổng hợp thành 2 lớp:
Lớp phủ phía trên có hệ số thấm K1 nhỏ hơn K2 phía sông, với chiều dài lớp phủ L1, trong khi phía đồng có chiều dài lớp phủ L2 Dưới lớp phủ ít thấm hơn là lớp thấm nước có hệ số thấm K2, với K2 lớn hơn K1 Mặt cắt ngang của đê, như trình bày, mang tính chất đại diện và được coi là sơ đồ để phân tích hoạt động của đê.
Các sự cố đê và nguyên nhân gây sự cố
Hiện tượng xói lở chân đê thường xảy ra khi đê nằm quá gần lòng dẫn, gây tác động bởi dòng chảy chủ lưu của sông làm xói lở chân đê và có thể gây sập mái thượng lưu Đặc biệt, hiện tượng xói lở mạnh tập trung tại các đoạn bờ cong lõm của những đoạn sông uốn khúc, gây nguy cơ mất an toàn đê điều.
Hình 1.2 Xói lở chân đê
1.2.1.2 Sự cố đê trên nền đất yếu
Đê được đặt trên nền đất yếu dễ bị trượt do tác động của trọng lượng làm vượt quá khả năng chịu lực của nền đất Trong mùa lũ, mái hạ lưu của đê có nguy cơ trượt khi dòng thấm tăng cao đến giới hạn nguy hiểm, trong khi mái thượng lưu có thể trượt khi lũ xuống Trượt mái đê trên nền đất yếu thường kéo theo phần nền cùng trượt, gây ảnh hưởng lớn đến độ bền và an toàn của đê điều.
Hình 1.3 Sự cố đê trên nền đất yếu
1.2.1.3 Sự cố thấm ở chân mái hạlưu.
Dòng thấm tại mái hạ lưu có khả năng mang theo đất từ thân đê ra ngoài, gây ảnh hưởng đến cấu trúc đê Hiện tượng thấm qua thân đê có thể dẫn đến sụt mái vùng cửa ra và trượt mái hạ lưu đê, gây nguy cơ mất an toàn công trình (Hình 1.4)
Hình 1.4 Sự cố thấm ở chân mái hạ lưu
1.2.1.4 Khuyết tật trong thân đê
Những khuyết tật trong thân đê thường xuất phát từ phương pháp đắp đê theo tầng, dẫn đến sự xuất hiện của đường thấm tập trung Ngoài ra, hoạt động của sinh vật và động vật sống trong thân đê cũng gây ra các khuyết tật trong cấu trúc đê Trong quá trình khai thác và làm việc của đê, hiện tượng xói ngầm cơ học có thể hình thành các khuyết tật, làm yếu cấu trúc đê Dòng thấm với vận tốc cao trong thân đê tạo ra các dòng chảy mạnh, kết nối các khuyết tật với nhau và có thể dẫn đến vỡ đê.
Hình 1.5 Sự cố do khuyết tật trong thân đê
1.2.1.5 Sự cốở vùng nối tiếp khi tôn cao
Trong quá trình nâng cấp, cải tạo đê, việc tôn cao, mở rộng và đắp đê dày hơn là cần thiết để đảm bảo độ bền vững Tuy nhiên, vùng nối tiếp giữa phần đê mới đắp và đê cũ nếu không được xử lý tốt dễ gây ra hiện tượng thấm, làm thất thoát nước qua khe nối, hình thành đường thấm mạnh dọc theo khe nối tiếp Hiện tượng này có thể dẫn đến sự trượt toàn khối đắp về phía hạ lưu, gây mất ổn định và nguy cơ sụp đổ đê.
Hình 1.6 Sự cố ở vùng nối tiếp khi tôn cao
1.2.1.6 Mạch đùn, mạch sủi vào mùa lũ.
Mạch thấm rỉ xuất hiện rải rác ở thân đê hoặc nền đê, với nước thấm ra theo dạng nhỏ giọt, không mang theo hạt khoáng và ít gây nguy hiểm cho nền đê Tuy nhiên, sự xuất hiện của các mạch thấm rỉ ảnh hưởng đáng kể đến ổn định của đê, có thể gây sạt lở mái đê hoặc cơ đê, đồng thời tạo tiền đề cho sự phát triển của các mạch phun và mạch sủi Mạch đùn thường xuất hiện ở những nơi tầng chứa nước (cát) dày, trong khi tầng phủ phía trên (đất thịt) có độ bền cơ học và thấm tương đối cao Khi mực nước sông lên cao, các khu vực có lớp phủ mỏng như thung trũng, ao hồ dễ bị vỡ tầng phủ, nước thoát ra mạnh qua các khe nứt, hang hốc, gây nguy hiểm lớn cho sự ổn định của đê.
Hình 1.7 Mạch sủi ở hạlưu đê.
Mạch sủi thường xuất hiện ở những khu vực có tầng chứa nước nông, gần chân đê hạ lưu, cách chân đê từ 0-20m, với kích thước mặt sủi từ vài cm đến hàng chục cm Nước thoát ra từ mạch sủi có tốc độ và lưu lượng phụ thuộc vào kích thước miệng thoát và gradient áp lực thấm, mang theo chủ yếu các cát hạt nhỏ, mịn và lẫn nhiều bụi Khi mực nước sông dâng cao, số lượng mạch sủi tăng lên và thường tập trung tại các vị trí xung yếu như hố sủi hoặc bãi sủi, phản ánh sự thay đổi của hệ thống thủy lực và độ ổn định địa chất của khu vực.
Sự xuất hiện và mức độ nghiêm trọng của biến dạng thấm ở nền đê phụ thuộc không chỉ vào mực nước lũ mà còn vào đặc điểm cấu trúc nền đê Các yếu tố ảnh hưởng gồm có sự có mặt của các lớp trầm tích hạt rời, chiều sâu, chiều dày và phạm vi phân bố của tầng chứa nước cũng như tầng phủ phía trên Đánh giá mức độ xung yếu của một đoạn đê cần dựa trên việc phân loại nền đê theo quan điểm biến dạng thấm để đưa ra các giải pháp phù hợp.
Xác định nguyên nhân gây hư hỏng đê là nhu cầu cấp thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong công tác sửa chữa Do đê thường xuyên chịu tác động của nhiều yếu tố đa dạng, việc phân tích và nhận biết các yếu tố chính gây ra sự cố là cực kỳ quan trọng Điều này giúp đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp, nhằm khắc phục các đoạn đê hư hỏng một cách hiệu quả nhất Trong nhiều trường hợp, quá trình hư hỏng xảy ra ở sâu trong thân đê hoặc nền đê mà không rõ dấu hiệu nhận biết, gây khó khăn trong việc dự đoán và xử lý sớm các vấn đề.
13 nào biểu hiện ra bên ngoài làm hạn chế việc nghiên cứu nguyên nhân gây hư hỏng đê Đó là đặc điểm nổi bật của chúng
1.2.2.1 Địa chất nền đê và vật liệu đắp đê
Hệ thống đê có lịch sử hình thành từ lâu đời, thường xây dựng trên nền đất yếu và trải qua nhiều lần tu bổ, dẫn đến địa chất nền đê không đồng nhất Khi xảy ra lũ lớn kéo dài và gặp gió bão mạnh, các sự cố sạt trượt tại một số vị trí là điều khó tránh khỏi.
Trong quá trình tu bổ, mở rộng, tôn cao đê, việc sử dụng vật liệu tại chỗ như đất thịt pha cát, pha sét để đắp mái đê dễ dẫn đến nguy cơ xói mòn và sạt lở do tác động của nước mưa, nước mặt và sóng Do đó, việc bảo vệ bề mặt và mái đê là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và an toàn của công trình đê điều.
1.2.2.2 Sóng, gió và mưa bão.
Sóng là tác nhân chính gây mất ổn định và sạt lở bờ sông, bờ biển, đồng thời là nguyên nhân dẫn đến dòng ven bờ vận chuyển bùn cát gây ra sạt lở và trượt bờ Gió, hình thành từ các quá trình khí tượng, thổi trên mặt sông tạo ra sóng và nước dâng cao Bão là hiện tượng nhiễu động của khí quyển, mang tính thời tiết cực đoan, thường đi kèm với mưa to, gió lớn, giông, lốc xoáy, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường ven biển và sông ngòi.
1.2.2.3 Dòng chảy và việc xây dựng các hồ chứa ở thượng nguồn
Theo quy luật vận động tự nhiên của lòng sông, các hiện tượng sạt lở và bồi lắng thường xảy ra tại các đoạn cong, cửa phân lưu, cửa nhập lưu, nơi giao thoa giữa dòng chảy trong sông và dòng triều, nơi dòng chảy không ổn định Phía bờ lõm do dòng chảy chủ lưu áp sát bờ, khi vận tốc dòng chảy vượt quá vận tốc khởi động của đất, sẽ gây ra sạt lở, phạm vi sạt lở thường phát triển từ thượng lưu về hạ lưu Ngoài ra, sạt lở cũng có thể xuất hiện dọc theo bờ của sông trong trạng thái cân bằng động Việc xây dựng các hồ chứa dẫn đến sự biến đổi dòng chảy, ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển bùn cát trong sông cả trong mùa khô lẫn mùa mưa.
1.2.2.4 Do phát triển các hoạt động dân sinh ở vùng ven sông
Do áp lực về dân số và nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội, việc quản lý chưa chặt chẽ dẫn đến tình trạng vi phạm, lấn chiếm bãi sông và lòng dẫn thủy lợi để xây dựng công trình, nhà cửa, gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và các hệ thống hạ tầng tự nhiên.
Việc thải, vật liệu lấn chiếm lòng sông, phát triển tự phát trên các tuyến đê sông và bờ bao không theo quy hoạch ngày càng gia tăng đã gây ra những tác động nghiêm trọng đến hệ thống dòng chảy Những hoạt động này làm thay đổi chế độ dòng chảy, đồng thời gia tăng chất tải lên bờ sông, góp phần làm gia tăng tình trạng sạt lở bờ sông.
1.2.2.5 Do khai thác cát, sỏi lòng sông trái phép
Các sự cố đê trên tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định [4]
Việc theo dõi và thống kê chi tiết các sự cố đê điều tại Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Nam Định, còn chưa được thực hiện đầy đủ và toàn diện, nhất là trong các năm trước đây Trong luận văn, tác giả đã đưa ra các số liệu thống kê điển hình về sự cố đê điều trong một số năm tiêu biểu từ 2000 đến 2012 trên tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định, góp phần làm rõ các diễn biến và tác động của các sự cố này.
Bảng 1-1 Sự cố tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định từ 2000÷2012
Thành Phố Khu vực sạt trượt
Thẩm lậu, rò rỉ Tổ mối
2 TP Nam Định -Tam Phủ
- Ngô Xá -Tam Phủ -Ngô Xá
- Hợp Hòa - Mặt Lăng - Mặt Lăng
Hình 1.8 Sự cố trên tuyến đê Hữu Hồng, tỉnh Nam Định
Dưới tác động của khí hậu và các điều kiện môi trường thay đổi, tính thấm của đất dưới lòng đê gây ra những tác động bất lợi đối với kết cấu đê điều Dòng thấm qua thân và nền đê trong môi trường có cấu trúc phức tạp đã trở thành nguyên nhân chính gây ra các sự cố đê, ảnh hưởng đến sự ổn định của mái dốc Việc nghiên cứu đặc tính thấm của đất không bão hòa là cần thiết để hiểu rõ hơn về khả năng giảm sức kháng cắt của đất và dự báo rủi ro mất ổn định khu vực đê điều Tổng thể, các phân tích cho thấy khả năng ảnh hưởng của dòng thấm trong môi trường biến đổi là yếu tố quyết định đến an toàn của hệ thống đê điều hiện nay.
CƠ SỞ LÝ THUY Ế T PHÂN TÍCH TH Ấ M VÀ ỔN ĐỊ NH ERROR!
Phân tích thấm, các phương pháp tính thấm và lựa chọn phương pháp tính [7]
Trong mùa lũ, đê thường xuyên phải chịu áp lực nước tĩnh, động, áp lực thấm và áp lực kẽ hổng, dẫn đến nhiều vấn đề phức tạp trong quá trình xây dựng và khai thác Sự có mặt của dòng thấm trong thân đê và nền đê đã khiến cần thiết phải tăng kích thước mặt cắt ngang và nâng cao đê một cách nghiêm ngặt, làm tăng chi phí công trình so với các loại đất không chịu tác động của dòng thấm Để hạn chế tối đa các tác hại của dòng thấm và đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật, việc xác định chính xác vận động của dòng thấm qua công trình là rất quan trọng Lý thuyết thấm ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu thực tiễn, được nhiều tác giả nghiên cứu để hoàn thiện các phương pháp tính toán thiết kế công trình Sự kết hợp giữa các mô hình toán học, phương pháp tính toán và mô hình vật lý, thực nghiệm đã giúp giải quyết các bài toán thực tế về thấm, nâng cao độ tin cậy trong đánh giá điều kiện ổn định của công trình Đánh giá ổn định của công trình bắt đầu từ việc giải quyết bài toán lý thuyết thấm trong môi trường xốp do kết cấu công trình và nền tạo thành, sau đó vận dụng các tiêu chuẩn an toàn để xác định điều kiện ổn định thấm chung toàn bộ công trình Các phương pháp giải bài toán lý thuyết thấm hiện nay đã đa dạng, phù hợp với yêu cầu thực tiễn của các công trình đê điều.
2.2.1.1 Bài toán thấm Đất được tạo thành bởi các hạt đất, các hạt đất tự xắp xếp tạo thành khung cốt đất có nhiều lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí Như vậy, đất gồm ba thành phần vật chất hợp thành: thể rắn (gồm các hạt đất) là chủ thể, thể lỏng (nước) và thể khí Dưới tác dụng của trọng lực, nước có thể xuyên qua lỗ rỗng trong đất để chuyển động như (hình 2.1)
Hình 2.1 Vận động của nước dưới đất
Dòng thấm ảnh hưởng lớn đến hiệu quả tích nước của đập, cống và khả năng dẫn nước của hệ thống tưới, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của công trình Hiện tượng thấm không kiểm soát được có thể gây mất ổn định cho khối đất nền, dẫn đến nguy cơ phá hoại công trình xây dựng Hiểu rõ đặc điểm dòng thấm giúp tối ưu hóa hiệu quả dẫn nước và đảm bảo an toàn cho các công trình thủy lợi.
2.2.1.2 Cấu trúc thành phần của đất bão hòa và đất không bão hòa [7] Đất bão hòa: Đất bão hòa chỉ chứa hạt rắn và nước-lỗ rỗng chứa đầy nước, nên môi trường gồm 2 pha, độ bão hòa: Vn/Vr =1, độ chứa nước thể tích: θ w =Vn/V=Vr/V= n, độ rỗng (n): n=V r /V; Đất không bão hòa: Đất không bão hòa chứa hạt rắn, khí và nước: môi trường 3 pha, lỗ rỗng chứa cả khí và nước, độ bão hòa: Vn/V r