Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ sông - Đại học Thuỷ lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl BỘ MÔN THỦY CÔNG PGS TS PHẠM VĂN QUỐC (Chủ biên) GS TS NGUYỄN CHIẾN THIẾT KÊ ĐÊ và CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI PGS TS Phạm Văn Quốc Trường Đại học T[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl - BỘ MÔN THỦY CÔNG

PGS.TS PHẠM VĂN QUỐC (Chủ biên)

THIẾT KÊ ĐÊ

và

CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG

NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI

- Thủy công tập II, NXB Xây dựng, 2005.

- Công trình bảo vệ bờ biển (chủ biên),

- Thủy công tập I, NXB Xây dựng, 2004.

- Thủy công tập II, NXB Xây dựng, 2005.

- Phương pháp cố kết hút chân không xử

lý nền đất yếu trong xây dựng công trình

(chủ biên), NXB Xây dựng, 2011.

- Bài giảng Công trình trên hệ thống thủy lợi (chủ biên), NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ, 2012.

- Tính toán thủy lực điều khiển dòng xiết trên công trình tháo nước (chủ biên),

NXB Xây dựng, 2015.

LỜI NÓI ĐẦU

Đê điều là công trình thủy lợi đặc thù, có đặc điếm riêng về lịch sử hình thành, củng cố và nâng cấp qua các thời kỳ, điều kiện xây dựng và làm việc Đặc biệt, đê điều chịu tác động trực tiếp của sóng, dòng chảy, biến dạng lún do các lớp đất yếu, biên dạng thâm mạch đùn mạch sủi đề lại lô rồng trong thân và nên đê; phải chịu cả những tác động xâm hại do chính con người gây ra.

Công trình đê điểu có kích thước mặt căt ngang không lớn, nhưng chiêu dài rât lớn, đỏng vai trò hết sức quan trọng phòng chống lũ lụt, bảo vệ các vùng dân cư và

hạ tâng kinh tê xã hội của các địa phương.

Giảo trình “Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ sông ” được viết trong bối cảnh: TCVN 8419:2010 - Công trình thủy lợi - Thiết kế công trình bảo vệ bờ sông đế chông lũ đã qua 25 năm (được chuyên đôi từ 14TCN 84-91-Công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ-Quy trình thiết kế, 1991); TCVN 9902:2016 “Công trình thủy lợi - yêu câu thiêt kê đê sông” mới nêu ra một sô yêu câu vê nội dung mà chưa có quy định và hướng dân cụ thê về tỉnh toán thấm và ôn định đê, mà nguyên nhân chính là

do chưa cập nhật được các thành tựu mới về lý luận và thực tiên xây dựng đê điều

đê có thê đi đên thông nhât các quy định nêu trong tiêu chuân Trong 25 năm qua, ở trong nước và trên thế giới, khoa học công nghệ về xây dựng công trình bảo vệ bờ sông, bờ biên đạt được nhiêu thành tựu lớn, nhưng cũng có không ít thât bại.

Với tiếp cận lỷ thuyết hiện đại, tông kết thực tiên xây dựng và quản lý đê điều ở trong và ngoài nước; Giảo trình được biên soạn theo phương châm cơ bản, hiện đại

và thực tiên Việt Nam, bám sát các quy định của Nhà nước và Bộ Nông nghiệp & Phát trỉên Nông thôn, giới thiệu các giải pháp công trình truyền thống và hiện đại, cập nhật các phương pháp tính toán, giải pháp mới vê vật liệu và kêt câu đã được

áp dụng bảo vệ bờ sông có hiệu quả Giảo trình dùng giảng dạy sinh viên hệ đại học ngành Kỹ thuật Công trình thủy tại Trường Đại học Thủy lợi Những vấn đề đã trình bày trong giảo trình “Giới thiệu và cơ sở thiết kế công trình thủy" thì chỉ dẫn ngắn gọn trong giảo trình này.

Khải niệm về sông, bờ sông, cửa sông; Quá trình thấm không áp - cỏ áp - bão hòa - không bão hòa, tác động thủy lực của dòng thấm có áp; Quá trình chuyên hỏa

áp lực sóng từ bên ngoài vào bên trong kè và tương tác trở lại của áp lực nước bên

trong lên kè khi sóng rút; Phương pháp tính toán kết cấu tường kè đứng băng bản cọc bê tông cốt thép dự ứng lực được trình bày gợi mở sâu hơn Vì thế, giảo trình cũng sẽ hữu ỉch với học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành công trình thủy, cũng như các cản bộ kỹ thuật, quản lỷ và nghiên cứu đê điểu.

Giáo trình do PGS TS Phạm Văn Quôc chủ biên và biên soạn các chương 1, 3, 4,

5 và 6; GS TS Nguyên Chiến biên soạn chương 2 Các tác giả chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Phương Mậu tham gia chuẩn bị tài liệu ở giai đoạn đầu, PGS TS

Vũ Hoàng Hưng tham gia vỉ dụ biêu đô kêt quả tính toán tường kè bản cọc băng SAP2000, ThS Phạm Thị Hương và ThS Phạm Lan Anh tham gia chế bản một số hình vẽ sơ đô tính; Cảm ơn ỷ kiên của hội đông thâm định và các thây cô trong Bộ môn Thủy công đã giủp các tác giả hoàn thiện bản thảo.

Mặc dù đã rât cô găng, nhưng không thê tránh khỏi thiêu sót, các tác giả rât mong tỉêp tục nhận được góp ỷ của bạn đọc đê tiếp tục nâng cao chât lượng giảo trình Góp ỷ xin gửi về: Bộ môn Thủy công, Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi, 175 Tây Sơn, Đông Đa, Hà Nội.

CÁC TÁC GIẢ

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 sơ LƯỢC VÈ LỊCH sử ĐÊ ĐIỀU VIỆT NAM

Hàng năm nước ta phải chịu nhiều trận mưabão cường độ mạnh và xu thế ngày

càng gia tăng do biến đối khí hậu Trong vòng hơn 50 năm qua đã có 380 trận bão

và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến ViệtNam, trong đó 31% đổ bộ vào Bắc Bộ, 36%

đô bộ vào Bắc và Trung Trung bộ, 33% đố bộ vào Nam Trung bộ và Nam bộ Bão

lũ lụt Có tới 80 - 90% dân số Việt Nam chịu ảnh hưởng của bão Khi nước sông

dâng lêncao do mưa lớn hoặc do thủy triều cườngcóthể tràn bờ gây ra ngập lụt dẫn đến phải đắp đê

Hệ thống đê ViệtNam là côngtrình đất vĩ đại, được xây dựngtừ hàng ngàn năm

nay bằng sức lao động của nhân dân ta qua nhiều thời đại Con đê đầu tiên được đắp

từ thời Hai Bà Trưng, thế kỷ thứnhất sau Cồng nguyên Đen đầu thế kỷ XI, nhàLý

đãđắp đê để bảo vệkinh thànhĐại La (Thăng Long, Hà Nội), bảo vệ dân cư vàsản xuất Đen thế kỷ thứ XIII, thời nhà Trần, công cuộc đắp đê đạt được thành tựu lớn,

đê sông Hồng đã nối dàitừ Việt Trì ra đếnbiển Trải qua nhiều biến cố lịch sử, cho đến nay, đê điều vẫn tồn tại vững vàng Hệ thống đê vẫn là chiến lũy chủ yếu trên

trận tuyến ngăn lũ, chống lụt bảo vệ tính mạng, sản xuất và tài sản của nhân dân ở

các vùngđồngbằng, đặc biệt là Đồng bàng Bắc Bộ

Đen nay cả nước ta có trên 9.000 km đê, trong đó khoảng 3.000 km đê biến,

6.000 km đê sông,hàng ngàn cống dưới đê, nhiều hệthốngkè và mỏ hàn Một số hồ

chứalớn đã và đang tham gia cắt giảm lũ cho hạ du như các hồ Thác Bà, Hòa Bình,

1.2 ĐẶC ĐIẾM LŨ LỤT VÀ HỆ THỐNG ĐÊ ĐIỀU VIỆT NAM

1.2.1 Lũ lụt và hệ thống đê điều Bắc Bộ

Bình Hệ thống đê sông Hồng có tống chiều dài lớn nhất với 1.314 kmvà hoàn thiệnhơn so với các hệthốngđêcòn lại

Sông Hồng và sông Thái Bình có diện tích lưu vực 164.300 km2 trong đó phần

lưu vực thuộc lãnh thổ Việt Nam là 87.400 km2 bao gồm 23 tỉnh, thànhphố, chiếm 75,7% diện tích tự nhiêncủa toànBắc bộ

Hệ thống sông Hồng là hệ thống sông lớn nhất Việt Nam Sồng Hồng có tổng

chiều dài là 1.149 km với lưuvực 143.700 km2 bắt nguồn từ Vân Nam Trung Quốc

chảy vào Việt Nam qua các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Hà Nội, Vĩnh Phúc,Hưng Yên, Hà Nam, Thái Bình, Nam Định và đổ ra biển Đông tại cửa Ba Lạt nằm

sông Lô (có phụ lưu là sông Chảy và sông Gâm) Phân lưu của sông Hồng bên tả

ngạn có sồng Đuống chảy từ Hà Nội đến Phả Lại và sồng Luộc nối với hệ thống

Long là hợp lưu của sông Lạng, sông Bôi và là một chỉ lưu của sông Đảy).

Hệ thống sông Thái Bình gồm sông Thái Bình, sông cầu, sông Thương và sôngLục Nam (cùng các phụ lưu và chi lỉm của chủng) có tống chiều dài khoảng 1.650

km, diện tích lưu vực khoảng 10.000km2 Ngoài ra hệ thống sông này còn nhậnmột

Hình 1-1 Đê Yên Phụ Hà Nội đang ngăn lũ lịch sử 1971.

(Nguồn ảnh: TTXVN)

Mùa lũ trên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình thường từ tháng 5 đến tháng

9, xuất hiện sớmhơn so với các vùng khác Trung bình mỗi năm có từ 3 đến 5 trận

lũ xuất hiện trên hệ thống này Những trận lũ lớn trên sồng Hồng do 3 sông tạo

thường chiếm tỷ lệ 37-69%lượng lũ ở SơnTây (bình quân 49,2%), sông Lô có tỷ lệ

lượng lũ 17-41,5% (bình quân là 28%), sôngThao chiếm tỳlệ ítnhất 13-30% (trung bình 19%)). Lũ sông Thái Bình do sông cầu, sồng Thương, sồng Lục Nam và một

thống sông Hồng dao động mạnh, tại Hà Nội dao động ở mức trên 10 m Dao động

mực nước trên sông Thái Bình tại Phả Lại ở mức trên 6 m Các trận lũ có quy mô trung bình trở lên có thời gian duy trì mựcnước lũ trên báo động 2 thường kéo dài

từ 10 - 40 ngày

trong đó có hai năm lũ lịch sử vào năm 1945 và năm 1971 đã gây ra nhiều thiệt hại

về người và của

1.2.2 Lũ lụt và hệ thống đê điều miền Trung

Các tỉnh thành miềnTrung bao gồm Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình,

Quảng Trị, Thừa Thiên-Huế, Đà Nằng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, PhúYên, Khánh Hòa, NinhThuận, Bình Thuận Một số con sông chính của miền Trung

Phăn (Lào) rồi về địa phận Thanh Hóa, cùng với phụ luu là sông Chu, sông Bưởi,

sông CầuChày tạo thành hệ thống sông Mã Sông Cả (Nghệ An) hay còn gọi sôngLam bắt nguồn từNậm cắn (Lào), dài 513 km, chảy qua Nghệ An theo hướng Tây

Phố và sông Ngàn Sâu, đồng thời là phụ lưu của sông Lam Sông Gianh, sông Kiến

Hương, sông cầu Hai (Thừa Thiên - Huế)', sông Thu Bồn, sông Vu Gia (Quảng

Nam)', sông Trà Bồng, sông Trà Khúc, sồng Vệ, sông Trà Câu (Quảng Ngãi)', sông

gọi sông Dinh (Ninh Thuận)', sông LòngSông, sông Lũy(Bình Thuận)

Các sông của miền Trung thườngngấn vàdốc, lũ lên nhanh và xuống nhanh; đặc

trận lũ quét lịch sử; từ Quảng Trị đến Bình Định đã chìm trong biến nước; nghiêm

trọng nhất là Thừa Thiên - Huế và Quảng Nam; với thiệt hại nặng nề 595 người chết, 41.846 ngôinhà và 570 ngôi trường bị sụpđố và cuốn trôi

Đê sông của các tỉnhmiền Trung nằm ở các dải đồngbằng hẹp ven biển, đất nền

và vật liệu đất đắp pha cát, thườngphải dùng các biện pháp chống thấm cho thânvà

nền đê

1.2.3 Lũ lụt và hệ thống đê điều Nam Bộ

Tiền và sông Hậu chia thành 6 nhánh phụđổ ra biển Đông qua 9 cửa biểnlần lượt từ

Bắc xuốngNam: cửa Tiểu, cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, cửa cổ Chiên, cửa

và sông Đồng Nai được nối với nhau bằng kênh Chợ Gạo Sông Tiền và sông Hậu

Thít và rạch Trà Ôn

Đồng bằng sồng Cửu Long chịu tác động của dòng chảy lũ từ thượng nguồn

sông Mê Kông đổ về (đã được điều tiết bởi Biển Hồ ở Campuchỉa) và chịu ảnhhưởng trực tiếp của thủy triều ngoài biến truyền vào theo chế độ bán nhật triều

Mùa lũ thường kéo dài từ cuối tháng 6 cho đến cuối tháng 12 Lũ lên chậm, nhưng

Hình 1-2 Một đoạn bờ bao ở Đông băng sông Cửu Long đang ngăn nước lũ

Đê bao ở đồng bằng sông Cửu Long là để ngàn cách vùng nhiễm mặn với vùngnước ngọt; Bờ bao là con đê được đắp tạm thời đểlàm lúa Hè thu rồi chonước chảytrànđón cá, đónphù sa bón ruộng, sau đó lại làm vụ lúa Đồng xuân

chiều dài khoảng 17.000 km; trong đó có trên 600 kmđê biến, hơn 7.000 km đê bao chống lũ tháng 8 để bảo vệ lúa Hè thu và hơn 200 km đê bao giữ nước chống cháy

cho các vườn quốc gia,rừng tràm

1.3 KHÁI NIỆM VỀ BỜ SÔNG VÀ ĐÊ ĐIỀU

1.3.1 Khái niệm về bờ sông và yêu cầu đắp đê

bằng hạ du thường phải đắp đê ngàn nước lũ Theo mức độ ảnh hưởng của biển lấn

triều, vùngchịu ảnh hưởng của thủy triều và nước biến dâng dobão Ở nước ta, thủy

niệm vùng cửa sông (estuary zone) và cửa sông trực diện với biến (estuary hoặc river mouth).

Đoạn cửa sông giáp biến, chịu tác động trực tiếp của biến,vì thế cầnphảitính toánsóng và nước dâng theo điềukiệntừbiểntruyền vào thể hiện trên hình 1-3).

Hình 1-3 Sơ đô phân chia các vùng trong một con sông

Thựctế, đường ranh giới phân chia vùng sồng không chịuvới vùng sồng chịu ảnh

hưởng củathủytriềuvà nước biến dâng do bão dao động trongmộtphạm vi nhất định

nên không cần đắp đê

Ở vùng trung du mặt cắt ngang sông có dạng chữ Ư, hai bên bờ sông có nhiều

đồi, có thể cầnphải đắp đê ở những đoạn bờthấp giữa các quả đồi

đoạn sông có bãi bồi ở bên bờ, thậm chí có bãi nổi ở giữa sông, mức độ đối xứng

của mặt cắt phụ thuộc vào mức độ cong của tùng đoạn sông Hai bên bờ sông ởvùng đồng bằng có cao độ địa hình thấp hơn mực nước lũ dẫn đến cần phải đắp đê ngăn lũ Đê sông ở vùng đồng bằng thường đắp trên nền cónhiều lớp địachất phứctạp (vỉ dụ nền là đất yếu là bùn sét hữu cơ xen kẹp, hoặc nền cát có tính thấm nước mạnh, tầng phủ là đất ả sét mỏng ) Chiều cao của đê vùng đồng bằng thường từ 6 đến 8 m, có nơi đến 11 m.

Ờ vùng cửa sông chuyển tiếp ra biển, bề rộng lòng sồng thường rất lớn, đê và côngtrình bảo vệ bờ phải chịutác động của thủy triều, nước dâng do bão, sóng lớn

a) Mặt cắt ngang sông miền núi b) Mặt cắt ngang sông đồng bằng

Hình 1-4 Mặt cat đặc trưng của sông miên núi, trung du và sông vùng đồng băng

1- Mực nước mùa lũ; 2- Mực nước trung bình; 3- Mực nước kiệt; 4- Bãi cuội sỏi; 5- Đê sông.

Đê là công trình nhân tạo vàlàmộtbộ phậnrất quan trọng củabờ sông

1.3.2 Khái niệm về đê điều

"Đê điều" làmột hệ thống côngtrình, bao gồm: đê, kè bảo vệ bờ sông, cống qua

đê và công trìnhphụ trợ

Đê sông là một loại công trình thủy lợi, được xây dựng dọc hai bên bờ sông để

ngăn nước lũ, điềuchỉnhdòng chảy trong sônggiới hạn trong tuyếnđê

Các loại kè được xây dựngnhằmmục đích trựctiếp bảo vệ mái dốc bờ sông,bảo

vệ các đoạn đê xung yếu hoặc lái dòng chảy ra xabờ(mở hàn)

tiêu úng hoặc lấy nước, đường ống để cấp nước; cửa khẩu qua đê để phục vụ giao

thông; các công trình phụ trợ khác để phục vụ việc quản lý, bảo vệ đê điều cầnphảiđảm bảo antoàn cho đê

1.3.3 Mục tiêu và giải pháp bảo vệ bờ sông

Mục tiêu bảo vệ bờ sông là giữ cho dòng chảy và thế sông on định, phòng tránh

bờ, xói lở đáy sông, sạt lở bãi sông),phòngchống vỡ đê, lũ lụt; bảo vệ dân cư, cơ sở

hạ tầngvà sản xuấtởvùng dọc theohai bên bờ sông

Đe đạt được mục tiêu nêutrên, có thể cần thiết phải xây dựng các công trình bảo

vệ sông sau đây: Đê cùng cáccông trình phụ trợ để ngănnước lũ và giới hạn phạm

vi lòng sôngvề mùa lũ Kè để bảo vệ mái dốc vách bờ sông hoặc gia cố mái đê Mỏ

bờsôngổnđịnh

Theo chiều đứng, phạm vi bảo vệ chủ yếu cho bờ sông kể từ đáy sông (chân của vách bờ sông bên dưới mực nước kiệt thấp nhất) lên đến đỉnh đê Theo chiều ngang,phạm vi bảo vệ chủ yếu cho bờ sồng không những phải tương ứng với chiều đứng

mà cònphảikế cả hành lang dọc theo chân đêtheo quy định củaLuậtđêđiều

Để chỉnh trị dòng chảy trong sông theo mục đích phục vụ giao thồng thủy và

phát triến đô thị, trong một số trường hợp còncần thiết bảo vệ cả các bãi ở haibên

và thế sông ổn định bằng các biện pháp như trải thảm (bằng bè cây hoặc ống cát),

thậm chí còn cần “nuôi” đáy sông bằng việc đổ cát xuống theo chu kỳ để bù lại sự

hạthấp đáy sông do bị xói (giữ ổn định đáy sông không bị xói quá sâu làm tụt thấp mực nước sông).

1.3.4 Phạm vi bảo vệ an toàn đê điều

Theo Luật đê điều số 79/2006/QH11 do Quốc Hội ViệtNam ban hành năm2006[1] phạmvi bảo vệ an toàn đê điều qui định như sau:

a) Đê sồng, đê cửa sồng cấp đặc biệt,cap I, cap II và cap III: đối với các khu dân

cưvà đô thị: hành lang bảo vệtừ chân đê hiện tại trở ra 5 mét cả phía sông và phíađồng Đối với các vùng khác: hành lang bảo vệ từ chân đê hiện tại trởra 20 mét về

phía sồng,25 mét về phía đồng;

b) Đê biển với mọi cấp: đối với các khu dân cư, đô thị và khu du lịch: hành lang

bảo vệ từ chân đê hiện tại trở ra 5 mét cả phía biển và phía đồng Đối với các vùngkhác: hành lang bảo vệ từ chân đê hiện tại trở ra 200 mét về phía biển, 15 mét về

phía đồng;

c) Đê sông, đê cửa sông cap IV, cap V và cáctuyến đê khác: hành lang bảo vệ do

1.4 ĐIỀU KIỆN XÂY DỤNG VÀ LÀM VIỆC CỦA ĐÊ ĐIỀU

thay đổi, địa chất nền đất yếu, chịu tác động củadòng thấm qua bản thân công trình,

có thể chịu áp lực đẩy ngược của dòng thấm có áp trongnền cát, trong quá trình lịch

sử ngăn lũ nềnđê có thể đã bị biến dạng thấm mạch đùn,mạch sủi Đê và công trình bảo về bờ sông đã được xây dựng, củng cố qua các thời kỳ lịch sử, chịu nhiều tác

độngcủa tự nhiên Nhiều yếu tố tác độngmang tính chất ngẫu nhiên, có tính bất định,

rất khó khăn để xác định được một cách tường minh Không những thế, đê điều còn

sát chân đê, xây nhà, chất vật liệu thuộc hành langantoànhai bên chân đê

1.4.1 Hình thái của sông và địa hình ven đê

Khoảng cách (m) - 1976 - - -1991

- 1994 - 1997

Hình 1-6 Diên biến đáy sông từ năm 1976 đến 1997 tại đoạn sông Hồng, Hà Nội

Hình thái của một đoạn sông được thể hiện qua sự vận động, thay đổi địa hình

trên mặt bằng và theo chiều đứng về địa hình đáy sông và dòng chảy theo thời gian

(trên mặt cắt dọc và mặt cắt ngang). Ví dụ diễn biến đáy sông Hồng theo thời gianthểhiệntrên mặt cắt ngang ở hình 1-5 vàtrên mặt cắt dọc ở hình 1-6

Các tuyến đê thường bám theo ven sông và song song với trục sồng Theo qui luật chung, địa hình hai bên ven đê là địa hình kiểu bãi bồi Lúc đầu, cao độ bên

trongbên ngoài ngang nhau, mỗi khi có lũ cao, cácbãi ngoài đê được phủ thêmlớp

thể, địa hình có xu thế thấp dần từ thượng nguồn về phíabiển với bề mặt nghiêng từTâyBắc xuống Đông Nam Địa hình nội đồng ven đê ít thayđổi, nhưng do tác độngcủa con người như lấyđất làm gạch, đào ao vượt thổ màtạo ra nhiềuao, hồ, thùng

đấu Địa hình bên ngoài đê phía sông thay đổi theo thời gian, tuỳ thuộc vào chế độdòng chảy và mức độ bồi đắp Đặc trưng nổi bật của địa hình hai bên ven sông làkiểu địa hình tích tụ Do đặc điểm của sự hình thành các bãi bồi, sự diễn biến dòngchảy, sự lựachọn tuyến đê mà có nhiều nơi chânđê giáp với vách bờ sồng, như GiaThượng (Gia Lâm, Hà Nội), Hồng Vân {Thường Tín, Hà Nộỉ ).

1.4.2 Điều kiện địa chất dưới nền đê

nhau Tuy vậy, do qui luật thành tạo trầm tíchlòng sông và bờ sông vùngBắc bộ và

chất đién hình cùa nền đêsông [44] như sau:

1.4.2.1 Tầng đất nền so 1 - Tầng phủ đất dính

1.10 ■5 cm/s đến 1 10■6cm/s Lớp đất này có thể bao gồm vài ba phân lớp có đặc

thường từ 3 m đến 6 m, cá biệt chiều dày tầng đất nàychỉ từ 1 m đến 1,5 m, như đê Bùng (Thanh Trì, Hà Nội). Đâylàtầng đất nền phốbiến ởtấtcả các tuyến đê sôngở

nước ta.Neutầng phú đấtdính bị thủng do đào ao hoặc đào đấtlàm gạch, thì tạo ra

ra bục đất, mạchsủi, mạchđùn sau chân đê phíađồng

Lóp cát hạt thỏ vả sỏi cuội

Hình 1-7 Sơ đồ địa chât nền đê và vai trò quan trọng của tầng phủ đất dính

1.4.2.2 Tầng đất nền số 2 có phân lớp khác nhau tùy từng đoạn đê cụ thể

Sự khác nhaugiữa các kiểu địa chất nền đê chínhlà ở tầng đất số 2 bên dướitầng

phủ Thông thường cóba kiếu địa chất tầng đất số 2 như sau:

+ Tâng đât nên sô 2 là đât ả sét hoặc đât sét:

thấm khồng chênh lệchnhau quá lớn Nhìn chung, trong trườnghợp này ít xảy ra hư hỏng,sự cố vì chất lượng nền đêkhátốt

+ Tầng đât nền sô 2 là đât bùn sét và bùn sét hữu cơ xen kẹp cát đen mịn:

Bùn sét và bùn sét hữu cơ được thành tạo ở những vùng trũng, các cửa sông, đáy

hồ, đầm lầyhoặc ở lòng sông cổ Bùn sét hữucơ tồntại dưới dạng thấu kính, có độdày từ 5 đến 10 m, nằm sâu cách mặt đất từ 3 m đến 5 m Trạng tháichảy, cường độchịu tải thấp từ0,4đến 0,6 kG/cm2, thậm chí có trạng thái chảy lỏng cường độ chịutảinhỏhơn 0,4 kG/cm2

Địa chất nền bùn sét hữu cơ bắt gặp ởNhất Trai - Lai Nguyễn, Km 13 đến Km 16

đê Kim Xá sồng Phó Đáy, tuyếnđê Hữu sông Trà Lý, hoặc K7+700 đê phíatả sồng

Hồng Đâylà loại tầngđấtrất yếu về khả năng chịu tải

Tầng đất bùn sét và bùn sét hữu cơ xen kẹp cát cũng rất phổ biến ở nềnbờ sôngthuộc đồng bằng sông CửuLong

Hình 1-8 Hình trụ các lóp đất ở bờ sông Tân Chầu Hồng Ngự, An Giang

ngầm hạ thấp, áp lực nước lỗ rỗng giảm xuống, làm cho ứng suất hiệu quả tăng lên, đất bùnbị lún, nứt vì cố kết thấm (xem mục 2.6.3).

+ Tầng đất nền số 2 là cảt thông nước với sông:

Tầng đất nền số 2 là cát thông nước với sông, thông thường bao gồm hai phân lóp:

- Phân lớp số 2a là lớp cát pha lẫn hạt bụi thường nằm bên dưới tầngphủ đất dính

(đỉnh lớp ở độ sâu dưới mặt đất thường từ 3 m đến 8 m), với diện tíchphân bô hẹp,

Lóp cát pha lẫn hạt bụi có thế bao gồm một số phân lóp, xenkẹp với cát pha làcát

hạt mịn,hạt bụi và hạt sét Lóp đất này có đặc điếm dỗ bị hoá lỏng khi chịu tác động

của dòng thấm

MNS

Hình 1-9 Sơ đồ mỏ tả khả năng sự cố trượt mải đê trên nền đất yếu

- Phân lớp số 2b (bên dưới lớp cát pha lẫn hạt bụi) là cát, ở phíatrên đỉnh lóp làcáthạt nhỏ, theo chiều sâu xuống, cát thô dần, dưới đáy tầng có thể bắt gặp cuội sỏi Tầng cát phân bố ở hầu hết các nền đê với bề dày khá lớn Có nơi cát chỉ bị phủ bởi

tầng phủđấtdínhmột lópsét pha dày khoảng 2 m, như nền đê phía Tả sôngHồng: Tân

Yên) Có nơi cát phân bố ở đáy đầmhồ vàbịphủ bởi bùn hữu cơ như hồ Phương Độ,

trường họp cát phân bố từ sâu trên 4 m; Chiều dày tầng cát từ 10 mđến 20 m, có nơi đến 60 m,phíatrên nóc củatầnglà cát hạt mịn, xuống sâu hơn là cát hạt thô, sâunữalà

cát lẫn nhiều sạn sỏi và sỏi cuội Hầu hết các kếtquảkhảo sát địa chất nền đê đều đánhgiá tầng cát thông với sông bị xốp

Hệ số thấmcủatầng cát thường trong phạmvitừ 10 '3 cm/s đến 10 2 cm/s

Hình 1-10 Mặt cắt dọc địa chất đê Tả Hồng, Hà Nội từ K6 3 đến K67

Hình 1-11 Mặt cắt ngang địa chất đê Tả Hồng, Hà Nội tại K7+900

có nên cát thông với sông

Hình 1-12 Mặt căt ngang địa chât đê Tả Hông, Hà Nội tại K47+720

có nên đâtyêu là bùn sét hữu cơ

Sét, sét pha bãi sông nguồn gốc bồi tích

tuổi Holocen thuộc tầng hệ Thái Bình.

S3Sét, sét pha hệ tầng Thái Bình.

Sét pha màu xám nâu, đôi chỗ lẫn hữu cơ chưa

phân hủy hết trạng thái dẻo mềm,

dẻo chảy thuộc hệ tầng Hải Hưng.

Sét màu xám nâu, xám xanh trạng thái dẻo mềm

dẻo chảy thuộc hệ tầng Hải Hưng.

Sét, sét pha màu xám, nâu xám, vàng, trạng thái dẻo mềm thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc

Cát hạt nhỏ đến vừa, đôi chỗ lẫn sạn màu xám ghi, trạng thái chặt vừa, thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc Cát hạt trung, hạt thô, đôi chỗ lẫn sạn sỏi nhỏ (kích thước 2-7 mm) xám ghi, trạng thái chặt vừa, thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc.

Cuội sỏi đa màu lẫn cát hạt thô, trạng thái chặt đến rất chặt, màu xám ghi, hệ tầng Hà Nội Cuội sỏi đa màu lẫn cát hạt thô, trạng thái chặt đến rất chặt, màu xám ghi, hệ tầng Lệ Chi Bùn sét màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm, dẻo

chảy, đôi chỗ lẫn hữu cơ thuộc hệ tầng Hải Hưng Đá gốc có tuổi Neogen

Sét pha lẫn hữu cơ màu xám, nâu xám vàng trạng

thái dẻo mềm thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc

Hình 1-13 Ký hiệu các lớp địa chât trong các hình 1-9, 1-10 và 1-11

(Nguồn: Tạp chỉ Các khoa học về Trái đất, 11-2011)

Hệ số thấm của thân đê, tầng phủ và tầng cát của một số đoạn đê có tầng cátthông với sồngđược nêu trong bảng sau:

Bảng 1-1 Hệ số thấm của một số đoạn đê có tầng cát thông với sông [36]

Thân đê Tầng phủ Tầng cát

thân đê trong phạm vi từ 1,0 10 ■6 cm/s đến 1,0 10 ■5 cm/s, của cácphân lóp thuộc

tầngphủtừ 1,0 10■6 cm/s đến 5,0 10 4 cm/s Hệ số thấm trung bình củatầngcáttừ

1,0 10 3 cm/sđến 1,0 10 2 cm/s, lớn hơn hệ số thấmtầngphủvàthân đê từ 100 đến

1000 lần

ỉ.4.2.3 Tầng đất số 3 - Tầng đất sét chặt, màu loang lổ

đồng bằng Bắc bộ, thường gặp ở độ sâu từ 10 m đến 30 m, chiều dày tăng dần ra phía biển Thành phần chủ yếu củatầng nàylà hạt sét với hàm lượng hạt séttừ32 %

1.4.3 Mực nước sông và các tác động do thay đổi mực nước sông, mực nước ngầm

1.4.3.1 Mực nước sông và mực nước ngầm mùa cạn

của từng đoạn của con sông cụ thể Đối với các đoạn sông miền núi biên độ dao

động mựcnước có thê đến 20 m, thậm chí đến trên 25 m Biên độ dao động từ mực

từ 7 đến 10m, có thế đến gần 12 m, cụ thế một số năm như sau:

- Năm 1971, năm sồng Hồng có lũ lịch sử: Hmax = 13,97 m (ngày 22 thảng 8);

- Năm 1974, năm nước lũ trung bình: Hmax = 9,71 m (ngày 8/8); Hmin = 2,18 m

(ngày 20/4), chênh lệch 7,53 m

chênh lệch 7,69 m

Hình 1-14 Mực nước sông Hông cuôỉ năm 2009 tại chân câu Long Biên, Hà Nội

mùa khô hạ thấp rất nhiều, mà nguyên nhân chính là do tác động có tính quy luật, đáy sông của lòngdẫn hạ lưu bị xói và hạ thấp sau khi các hồ chứa lớn ởthượng lưu

như Hòa Bình, Tuyên Quang, Sơn La, Lai Châu đi vào vận hành Mặtkhác, mực nước sông hạ thấp còn do nạn khai thác cát trái phép làm hạ thấp đáy sông và cũng

không loại trừảnh hưởng của biến đối khíhậu làm cho lưu lượng mùa kiệt trongcác

sồng có chiều hướng giảm xuống

Bảng 1-2 Mực nước thấp nhất trên sông Hồng tại Hà Nội giai đoạn 2001-2013

Năm 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2011 2012 2013

Mực

về mùa khồ mực nước sồng thấp, nước không ngập bãi bồi, thân đê không có

Tín, Hà Nội) mới thi công xong đã pháthiệnthấy cát dưới nền và cả cát của lớp đệm

dưới đáy lớp đá lát bị dòngthấm chảy từphía đồng xói ngầm đùn ra ở nhiều điểm

trênbề mặt kè

Hình 1-15 Sơ đồ thắm từ đồng ra sông về mùa kiệt và khả năng trượt mải đê

I.4.3.2 Mực nước sông mùa lũ và tác động của lũ đến đê điều

a) Mực nước sông mùa lũ

Mùa lũ trên các sông từ Bắc Bộ đến Nam TrungBộ có xu hướng xuất hiện muộn

(từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh) lũ diễn ra từ tháng 7 đến tháng 11; Ớ Trung vàNam

Lũ tiểu mãn là loại lũ do mưa rào vào tiếttiểu mãn (cuối thảng 5) hàng năm gây

ra Lũ tiểu mãn thường không lớn, nhưng rất quan trọng đối với việc phải thi công

tiểu mãn khá lớn, gây ra những thiệt hại đáng kể như trận lũ 5/1986 ởTrungBộ

dễ gây ngập lụt, làm thiệt hại đáng kế về người và của cải Trên các sôngBắcBộ, lũ

chính vụ thường vào các tháng 7, 8; các sồng Trung Bộ, thường vào tháng 10, 11; các sôngNamBộ, TâyNguyên, thường vào tháng 9, 10

Lũ cuối vụxảy ra vào cuối mùa lũ, thườngkhông lớn Cábiệt, có nơi lũ cuối vụlại là lũ lớn nhất trong năm Lũ trên các sông Bắc Bộ và Nam Bộ có thể xuất

tháng 1 nămsau

Lũ quétlà một loại lũ lớn, xảy ra bất ngờ trên các sồng suối miền núi, duy trì

nhiều bùncátvà cósức tàn phá lớn

Căncứ vào độ lớn đỉnh lũtrung bình nhiềunăm,cóthế chia ra các cấp lũnhư sau:

- Lũvừalà lũcó mực nước đỉnh lũ đạt mức đỉnh lũ trung bình nhiều năm;

- Lũ lớn làlũ có mực nước đỉnh lũ caohơn mức đỉnh lũ trung bình nhiềunăm;

- Lũđậc biệt lớn là lũ có đỉnh caohiếmthấytrong các thời kỳ quan trắc;

- Lũ lịchsử là lũ có đỉnh cao nhất trong các thời kỳ quan trắc và điềutra khảo sát

cá biệt đạt trên 25 m (Lai Châu) Đối với các sồngvùngđồng bằng biênđộ dao động

mựcnướclũ thườngtừ 3-8 m

Thân đê bắt đầu thấm nước khi mực nước lũ lên đến chân đê trởlên Trong thực

đêmới ngánlũ 1 lần

- Mực nướclũ lớn hầu hết xảy ra vào cuối tháng 7 đến cuối tháng8

- Từ báo động 3 (mức nước 11,50 tại Hà Nội) trở lên cónhiều nguy cơ xảy ra vỡ

đê, cá biệt mức nước lũ còn dưới cả mức nước báo động 2 (mức nước 10,50 tại Hà Nội) cũng đã xảy ravỡ đê

- Mực nước lũ trong sông càng cao, thời gian duy trì lũ càng kéo dài thì càng bất

lợi và nguy hiểm đến an toànổn định đêđiều Thực tiễn vỡ đê và kết quả nghiên cứu

3, nhưng do thời gianđê bị ngâm lũ kéodài, dòng thấm và biến dạng thấm qua thân

và nền đê ngày càng phát triến có thế dẫn đến vỡ đê Vì vậy, ngay cả khi đã có các

nhưng vìthời gian xảlũ kéo dài thì nguy cơ sự cố và vỡ đê ở Đồng bằngBắc Bộ vẫncòn tiềm tàng [38], [39]

b) Tác động của lũ đến quá trình thấm và ồn định đê điều

- Tương tác dòng thâm qua nên cát, qua tâng phủ và qua thân đê:

trao đối (tương tác) giữa dòng thấm có áp trong nền cát với dòng thấm không áp

trong thânđêvàtầngphủ như nêutrên hình 1-16

- Trượt mảỉ đê phía đông, xói ngâm chân đê hạ lưu khỉ lũ dâng cao:

cửa ra AB thường khá lớn có thể gây nên xói ngầm

- Trượt mải đê phía sông khỉ lũ rủt nhanh:

Trường hợp mực nước lũ trong sông rút xuống nhanh, dòng thấm chảy từ trong

thânđêvềphíasông cóthể gây ra trượt dưới mái đê phía sông (hình 1-18)

Hình 1-18 Sơ đồ trượt mái đê phỉa sông khi lũ rủt nhanh

- Thâm lậu, chảy rò qua các lô rông trong thân đê:

Neu thân đêcó nhiềulỗ rỗng lớn do đắp "kê ba chồng đấu ”, các lỗ rỗng của hang

chuột, tố mối thì nuớc thấm khồng tuân theo qui luật chảy tang Darcy Trongtruờng hợp này, dòngthấm không phải ở trạng thái chảy rốimà làthẩm lậu, chảy ròqua các khe hở, dòng nuớc thẩm lậu chảy rò có thể cuốn theo cốt đất thoát ra ngoài,

có thể gây ra truợt mái đê

Hình 1-20 Sơ đổ thâm qua thần đê có nhiêu lô rông lớn

- Thấm chảy rò kiếu “ mạch lươn ”

Các khuyết tật do cành cây, cỏ mục đế lại, các lỗ rỗng do động vật đào hang

(chuột, mối, dế ), đặc biệt là các lỗ rỗng do mạch đùn, mạch sủi cũ để lại là những

và trên mặt bằng có thể gây ra bục đất, mạchđùn, mạch sủi và sự cố đê khi ngàn lũ

Hình 1-21 Sơ đồ dòng thấm chảy rò kiêu mạch lươn trong thân và nền đê

- Xói ngầm tiếp xúc tại nơi giáp với thành công trình và các vùng đất tơi xốp

tường bên âu thuyền xuyênqua thânđê, đất thường xốp và có khe hở tiếp giáp, đó

là các hang thấmtập trung tạo điềukiệnđể phát triểndòngthấmtập trung, thẩm lậu,

không đảm bảo yêu cầu chống thấm, rất dễ xảy ra hiện tượng “ piping ” , còn gọi làmạch lùng hay làchảy rò tiếp xúc, mà bảnchất thủy lựclà hỗnhợp nướcvà bùn đất chảy qua ông kín (thuật ngữ piping là chảy qua ống kín) không tuân theo qui luật

Hình 1-22 Sơ đồ các kiêu kêt câu cỏ khu vực đất xôp (hang thâm tập trung)

gây ra xói ngâm và chảy rò tỉêp xúc (piping)

Hình l-22a thể hiện mặt ngoài của một cống lấy nước đặt trong thân đê có mái

"nghiêng ngược" tựa lên đấtđắp Khi đất ở hai bên tường cống bị lún tạo thành các

l-22b và hình l-22c do khối đất đắp phía ngoàitường biêntrên2 đoạn AB và BC bị lún dẫn đến xuất hệnkhe nứt (hoặc vùng đất tơi xốp), dòng thấm tập trung chảy ròtheokhe nứt này gây ra xóingầm tiếp xúc

1.4.4 Tác động của dòng chảy áp sát, xói vách bờ sông

Sạtlở đất thường xảy ra ởbờ sôngbị xói lở Diễn biến phá hoại của sạt lở thường

tiêu biếu thế hiện các loại sạtlởdo dòng chảy áp sát gây xói vách bờ sông gây ra

Cácđoạn kè bờ sông ở hạlưu đập tràn chịu tác động rấtmạnhcủasóng và lưutốcdòng chảy do xả lũ từ hồ chứarất dễ bị sạtlở, phá hủynghiêm trọng như nêu ở trong

Hình 1-23 Trượt mải đê hữu sông Thao

do dòng chảy áp sát chân đê,

xã Thanh Uyên, Tam Nông, Phủ Thọ

Hình 1-24 Dòng chảy gây xói lở

và lún nghiêng nhà ở

bờ sông Sài Gòn

Hình 1-25 Xói lở bờ sông Lam

sát đường săt, xã Nam Cường, Nam Đàn,

Nghệ An, 6-2014

Hình 1-26 Xói lở bờ song Hậu, Châu Phú, An Giang, 2010

Hình 1-27 Dòng chảy và sóng

do đập tràn xả lũ gây ra sập kè phía sau

thuỷ điện Hố Hô, Hà Tĩnh, 10-2013

Hình 1-28 Xói lở thân đê

do dòng chảy ở Korolevo, sông Tisza, Ukraine, 1998

1.4.5 Tác động của mưa bão và sóng

Ở nước ta, bão nhiệt đới là hiện tượng

thời tiết đặc biệt nguy hiểm vì gió mạnh

đồng thời với lũ lớn từ thượngnguồn đố về

lớn sẽ rất bất lợi đối với antoàn đêvà cồng

trình bảo vệ bờ sông

Hình 1-29 Dòng chảy lũ và sóng vỏ gây xói lở mạnh bờ sồng Thao, Phủ Thọ

1.4.6 Đặc điểm về lịch sử hình thành và quá trình tôn cao, nâng cấp

Những tuyến đê của hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình đến nay đã có tuổinghìn năm Từ buổi đầu sơ khai, đê được hình thành tự phát với những hiểu biết và

cồng cụ lao động thồ sơ Dần dần, đê được củng cố, nâng cao thành hệ thống Sau khi cónhững đoạn đê bị vỡ, hoặc sông bị đối dòng,vấn đề chọn tuyến và xử lýnền

đêmới thực sự được chú ý Cao trình đỉnhđê ban đầu chưa đủ chống các trận lũ lớn,

đê được tồn cao,đắp áp trúcnhiều lần, nhưng riêng nền đê từ khi hình thànhcho đếnnay hầu như chưa đượcxử lýtriệt để Mỗi khi có lũ lớn, những đoạn đê có nền xấuthường xuất hiện mạch sủi, mạch đùn, hư hỏng, sự cố lặp đi lặp lại Bùn cát trong nền bị đùn ra ngoài dẫn đến tồntại khe hở trong nền đê Khi gặp trận lũ mới,nền đê

dễ xảy ra hiện tượng mạch sủi, mạch đùn, hưhỏng, sự cố mới

Hình 1-30 Sơ đồ mở rộng mặt cắt ngang đê Hà Nội giai đoạn từ 1905 đến 1945

về chọn tuyến, chất lượng vật liệu đất đắp, xửlýnềnđê và đủ cao trình chống lũ

Các tuyến đê thường rất dài, từ một vài đến hàng chục km, trong thân và nền đê

hiện nay vẫn còn nhiều ẩn họa, đòi hỏi chúng ta phải kiểm tra, phát hiện, xử lý kịp thời, đảm bảo an toànđêđiềutrong mọi tìnhhuống khi ngăn lũ

Hình 1-31 Sơ đồ mở rộng mặt cắt ngang đê Hà Nội giai đoạn từ 1965 đến nay

1.4.7 Đặc điểm về lịch sử đắp, củng cố và nâng cấp đê

Đê sông Hồng, đê sông Thái Bình đã được đắp và củng cố qua nhiều thời kỳ

Thời kỳ phong kiến vàPháp thuộc, nhân dân thường dùng các phương tiện thủ công như xẻng, mai hoặc dây cung cắt từng hòn đất; vận chuyếntheo cách vácđấttrênvai

để đắp đê; đê được đắp theo kiểu “ kê ba chồng đấu ”; vì thế, trongthân đê có nhiều

thân đê, đắp áp trúc, tôn cao mở rộng mặt cắt, bê tông hóa mặt đê để kết hợp làm đường giao thông

1.4.8 Giao thông trên đỉnh đê

Đến nay trên hầu hết các tuyến đê chính, mặt đê được kết hợp làm đường giao

giảm cao độ đỉnh ởnhiều đoạn đê; đòi hỏi phải tăng cường quản lý vàthường xuyên

tubổ mặt đê

Hình 1-32 Đường bê tông mặt đê sông

Hồng từ Chân Lý đến Nhân Thịnh, Lý

Nhân Hà Nam bị nứt nẻ do xe quả tải

Hình 1-33 Một mâu lồi tô mối

màu nâu tham

1.4.9 Phá hoại đê điều do mối và các sinh vật

hình thành trong thân đê là do loài mối đất sốngở đất mùn, có rễ cây, làm tổ nơi kín đáo và ấm áp Tổ mối có dạng hình vòm, đáy phẳng, gồm tổ chính và nhiều tổ phụxung quanh, có đường dẫnnối thông với nhau và thông ra mái đê để các conmối lấy

tổto đường kínhtừ5 đến 6 m Tổ mốiphụ có đường kính từ0,1 đến 0,3 m

Khi mực nước lũ dâng lên cao, nước chảy vào tổmối, nếu tổmối không có đườngdẫnthông khí thoát ra phía đồng, khồngkhí trong tổbị nén ép, hậu quả gây ra nổ và

làm sập đê Nếu tổ mối có đường dẫn thông khí ra phía đồng, nướcchảy thành từngvòi, phun cao hon mặtđất, lúc đầu nước trong, sau đó là nước đục, cuốn theo mảnhnhỏ màu hung nâu lẫn chấm trắng, có xác mối Khi nước lũ dâng lên cao, áp lực nước thấm lớn, nước chảy ra càng mạnh, đất trong tổ mối bị xói trôi càng nhiều, đê

có thế bị sập Các hang nhỏ do chuột, cầy, cáo tạo ra cũng gây ra những khuyết tậtcụcbộ cho thân đê vàgây ra các hang thấmtập trung nguy hiểm

1.4.10 Các tác động bất lợi khác đối với đê điều

1.4.10.1 Lấn chiếm hành lang, xâm phạm an toàn đê điều

nhàgần đê, đào đất làm gạch, chất đống vật liệu lên đê tác động xấuđến an toàn

đê diễn rakhá phổ biến Đe bảo vệ an toàn các tuyến đê, ngăn chặn các hành vi vi

1.4.10.2 Khai thác cát tùy tiện, quá mức

Vấn nạn khai thác cát sỏi trái phépở các dòng sônglàm cho nhiều đoạnbờ sông

bị sụtlở nghiêm trọng Khai thác cát quá mức làm hạ thấp đáy sông, sạt lở bờ, hạthấp mực nước không tưới được tự chảy, gây ra “treo” rọ bơm làm cho các trạm

Hình 1-34 Khai thác cát gây hạ thấp đáy sông, tụt thắp mực nước kiệt và sạt lở bờ sông

1.5 HƯ HỒNG, Sự CỐ ĐÊ ĐIỀU

1.5.1 Tình hình chung về hư hỏng, sự cố đê điều

1.5.1.1 Hư hỏng do biến dạng thấm nền đê qua một so năm điên hình

Tình hình hư hỏng đê điều ở Bắc bộthểhiện qua một số năm điên hình như sau [29]:

- Năm có mức lũ trung bình (1978):

Đỉnh lũ sông Hồng tại Hà Nội là 11,42 m Đỉnh lũ sông Thái Bình tại PhảLại là5,55 m Thời gian duytrì đỉnh lũ từ mức báo động 2 trở lên của sồng Hồng là 10

ngàyđêm, của sồngThái Bình là 26 ngàyđêm Có tổng số 46 đoạn đê bị mạch sủi,

sủi cáchxa chân đê đến 600 m

- Năm cỏ lũ tương đối lớn (1986):

Đỉnh lũ sông Hồng tại Hà Nội là 12,35 m, thời gian duy trì mức lũ trên báo động

mức lũ trên báo động 2 là 21 ngàyđêm Đã có tổng số hơn 500 vị trí hưhỏng, sự cố

đê Trong đó có 149 đoạn đê bị sủi, 95 đoạn sủi phải xử lý bằng lọc ngược, 25 bãi sủi lớn Mạch sủi gần nhất làm bục cơ đê Vân Cốc, mạch sủi xa nhất cách chân đê

1,7 m đến 1,8 m, chiều sâu từ 1,7 m đến 2,2 m Đặcbiệt, nền đê bao Vân Môn, tại

+ Năm có lũ lởn (1969):

Đỉnh lũ sồng Hồng tại Hà Nội là 13,22 m, thời gian duy trì mức lũtrên báo động

2 là 9 ngày đêm Đỉnh lũ sông TháiBình tại Phả Lại là6,48 m, thời gian duy trì mức

lũ trên báo động 2 là 38 ngày đêm Đã có tống số 57 đoạn đê bị sủi, trong đó mạch

+ Năm có lũ đặc biệt lớn (1971):

Đỉnh lũsông Hồng tại Hà Nội là 14,13 m, thời gian duy trì mức lũtrên báo động

2 là 22 ngày đêm Đỉnh lũ sồng Thái Bình tại Phả Lại là 7,21 m, thời gian duy trì mức lũ trên báo động 2 là 57 ngày đêm Đã có tổng số 218 đoạn đê bị mạch sủi, trong đó 77% là mạch sủi nước đục; có 52 bãi sủi, bãi sủi lớn nhất rộng 720 m2

mạch đùn làm cátlấp hết ao, tràn cả ra ngoài bờao; vỡ 3 đoạn đê: cống Thôn, Nhất

1.5.1.2 Sơ đồ mô tả các tác động gây ra hư hỏng, sự cố đê sông

K.W.Pilarczyk lập sơ đồ đặc trưng mô tả tác động chủ yếu gây sự cố đê sồng

qua thân và nền đê; tác động do nước tràn đỉnh, sóng và dòng chảy; các loại tác

động khác (hình 1-35, 1-36 và 1-37)

c) Trượt mái dóc hạ lưu do dòng thâm và chât lượng đât đăp

d) Thâm lậu, mạch sủi, mạch đùn (piping)

e) Bục đất tầng phủ phía đồng do tác động của dòng thấm cỏ áp trong nền

Hình 1-35 Các tác động của dòng thắm gây hư hỏng, sự cố đê

a) Mực nước lũ cao tràn đỉnh đê b) Sóng vô tràn nước qua đỉnh đê

mải đê phỉa sông do sóng

d) Trượt vòng cung mái đê phỉa sông khi ngăn lũ

e) Xói lở chân đê

phía sông

f) Sự phát triển cung trượt mải đê phía sông khỉ nước rút

Hình 1-36 Các tác động do nước tràn đỉnh, sóng và dòng chảy gây hư hỏng, sự cố đê

a) Đê bị đây trượt phăng trên lớp đất yếu b) Sạt lở mái đê phía sông do đất bị hoả lỏng

Hình 1-37 Các tác động do nền đất yếu, đất bị hóa lỏng, va đập và do con người

1.5.2 Một số vụ vỡ đê điến hình

Trong vòng hơn 100 năm qua, hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình đã có 26trận lũ lớn Lũ lớn nhất là trậnlũ lịch sử 1971 Mực nước lũnăm 1971 cao hơn mặt đất đồng ruộng ven đê từ 5 m đến 10 m, đã vượt quá khả năng chịu đựng của đê

Bộ Riêng năm 1945 đã vỡ79 quãng đê, làm ngập 260.000 ha

Hình 1-38 Vỡ đê sông Bưởi ngày 6/10/2007 ở Thạch Thành, Thanh Hóa

năm 1957 vỡđê Mai Lâm sông Đuống xảy ra ởmứcnước chưa đến báo động 1; Lũ

Hà sồng Thái Bình (Hải Dương) Lũ2007 gâyvỡ đê sông Bưởi ở ThạchThành tỉnhThanh Hóa

Trên thế giới, nhiều quốc gia cũng đã xảy ra vỡ đê.Nước Mỹ nhiềulần đã xảy ra

vỡđê, riêng năm 1927 bị vỡ 145vị trí đê sông Mississippi,gây ra thảm họa ngập lụt

ngôi nhà bị ngập Hà Lan đã bịvỡ đê Ouderkerkvào năm 1953 làm hơn 1.800 người thiệtmạng, 9% tống diện tíchđất canh tác toàn quốc bị ngập lụt Trung Quốc cũng

đã xảy ra vỡ đênhiều lần, riêng năm 2011 vỡhai đoạn đê ở tỉnh Chiết Giang đã làm

120.000 người phải sơ tán Nước Đức đã vỡ đê sôngElbe vào tháng 6 năm 2013 làm

hơn23.000 người phảirời nhà cửa chạy lụt đến nơi antoàn

1.6 YÊU CẦU VỀ QUI HOẠCH ĐÊ ĐIỀU VÀ CHỈNH TRỊ SÔNG

1.6.1 về quy hoạch phòng chống lũ các tuyến sông có đê

Quy hoạch phòng chống lũ là chiến lược quan trọng hàng đầu để thiết kế xây

thể phát triển kinh tế - xã hội; mục tiêu quốc phòng, an ninh; chiến lược phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai; quy hoạch phòng, chống lũ, lụt của lưu vực sồng; bảo

đảm thoát được lũ thiết kế và lũ lịch sử đã xảy ra của tuyến sông; bảo đảm tínhthống nhất, phù hợp với từng vùng, miền trong cả nước và kế thừa của quy hoạchphòng, chống lũ của tuyến sông có đê; dựa trên dự báo lũ dài hạn; điều kiện tự

nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng hệ thống đê điều, quy hoạch sử dụng đất và các

quy hoạch khác cóliên quan

Nội dung quy hoạch phòng, chống lũ của tuyến sông có đê bao gồm: Xác định

sông để lập và thực hiện quy hoạch phòng, chống lũ củatuyến sông có đê; xác định

lũ thiết kế của tuyến sông gồm lưu lượng lũ thiết kế và mực nước lũ thiết kế; xác

định cácgiải pháp kỹ thuật của quy hoạch phòng, chống lũcủa tuyến sông có đê; dự

cácgiải pháp tổ chức thực hiệnquy hoạch phòng, chốnglũ của tuyến sồng có đê [ 1 ].Chính phủ phê duyệt qui hoạch phòng chống lũ theo từng thời kỳ (quỵ định tần suât đảm bảo chông lũ (%), chu kỳ lũ lặp lại (năm)) cho hệ thông sồng Hồng, sông

lũ thiết kế và mực nước lũ thiết kế; giải pháp công trình, phi công trình để phòng,chống lũ đối vớitừng địa phươngđể làm cơ sở lập quyhoạch, điều chỉnh quyhoạchphòng, chống lũ chi tiết thuộc phạm vi quản lý của địa phương; quy hoạch sử dụng

đất, quyhoạch xây dựng và các quyhoạchkhác

1.6.2 về quy hoạch hệ thống đê điều

hợp với quy hoạch tong thế phát triển kinh tế - xã hội; mục tiêu quốc phòng, an

ninh; chiến lược phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai; quy hoạch phòng, chống lũ

của tuyến sông có đê; bảo đảm tính thống nhất trong hệ thống đê và tính kế thừacủa quy hoạch đê điều; quy hoạch đê sông, đê vùng cửa sông, đê bối, đê bao và đê

chuyêndùng phải bảo đảm an toàn ứng với mựcnước lũthiếtkế vàcó giải pháp đế

bảo đảm an toàn đê khi xảyra lũ lịch sử; phải có sự phối hợp giữa các địa phưong

tuyến sông có đê và cả hệ thống sông Quy hoạch hệ thống đê điều dựa trên các

căn cứ về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và yêu cầu bảo đảm quốc phòng, an

ninh; chiến lược phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai; quy hoạch phòng, chống lũ

của tuyến sông có đê; tình hình thực hiện quy hoạch đê điều kỳ trước và dự báo

nhu cầu xây dựng, tu bổ, nâng cấp và kiên cố hóa đê điều; quy hoạch sử dụng đất

và các quy hoạch khác có liênquan

Nội dung quy hoạch đê điều baogồm: Xác địnhnhiệm vụ của tuyến đê; xác định các thông sốkỹ thuật của tuyến đê; xác định vị trí tuyến đê; vị trí, quy mô các công

trình đầu mốihạtầngtrên tuyến đê; xácđịnh diện tích đất dành choxây dựng, tu bổ,

kiến những hạng mục ưu tiên thực hiện, nguồn lực thựchiện; dự kiến tác động đếnmôitrường của việc thực hiện quy hoạch và đềxuấtbiện pháp giảmthiểu ảnh hưởng

xấu đến môi trường [ 1 ]

Theo Quyết định số 92/2007/QĐ-TTg ngày 21/6/2007 của Thủ tướng Chính phủ

định Chính phủ số: 04/2011/NĐ-CP ngày 14 tháng 01 năm 2011 về việc Thực hiệnbãi bỏ việc sử dụng các khu phân lũ, làm chậm lũ thuộc hệ thống sông Hồng (Tam Thanh thuộc tỉnh Phủ Thọ, Lập Thạch thuộc tỉnh Vĩnh Phúc, Lương Phủ - Quảng Oai, Ba Vì thuộc thành phố Hà Nội và hệ thống phân lũ sông Đáy) thì Tiêu chuẩn

phòng lũ đối với hệ thống đê này như sau:

- Tại Hà Nội: bảo đảm chống được lũ tương ứng với mực nước sông Hồng tại

trạm Long Biên là 13,4 m và thoát được lưu lượng tốithiểu là 20.000 m3/s;

tại trạm Phả Lạilà 7,2 m;

- Đối với hệ thống đê điều các vùng khác: bảo đảm chống được lũ tương ứngvới

kiếnđê sẽ được xây dựng với chiềurộng đỉnh 6,0 mđế kết họp giao thông, mái dốc

phía đồng m = 2-3, mái dốc phía sông m = 3-4, bề rộng lưu không an toàn chân đê

phía đồng 10 m và phía sônghoặc biến là 50 m; bênngoài đê là rừngphòng hộ bảo

vệ và giảm sóng Hiện nay, công tác qui hoạch đê sồng ở đồng bằng CửuLong gắn liền với quy hoạch thủy lợi vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu để điều chỉnh bổ sung

hoàn chỉnh [11]

1.6.3 về quy hoạch chỉnh trị sông

Dựa trên nghiên cứu quy luật diễn biến tương tác giữa dòng chảy với hình thái học sông ngòi, chỉnh trị sông sử dụng cácgiải pháp cồng trình đê tác động vào lòng dẫn và dòng chảy nhằm điều chỉnh lạituyến sông, phânbố lại dòng chảy và xói bồi,giữ cho thế sông on định, thuận lợi và an toàn cho phòng chống lũ, bảo vệ bờsông,

đảm bảo an toàn luồng lạch giao thông thủy, các côngtrình lấy nướctừ sông thuận

lợi và an toàn

Các loại giải pháp công trình chỉnh trị thườngbao gồm: Các loại kè bảo vệ bờ

phân lạch, công trình cắt sông, nạo vétcác bãi cạn, thanh thải chướng ngại vật, bố

sung lưu lượng cho luồng vận tải thủy (water ways), chỉ dẫn và kiểm soát luồng

vận tải thủy

kinh tế xã hội (master plan), cần phải tiến hành thu thập tài liệu, bổ sung khảo sát

địahình, địa chất, dòng chảyvà bùn cát, nghiên cứu qui luật diễn biến thế sông, xác

địnhcác tham số qui hoạch như lưu lượng và mực nước tạo lòng, độ dốc và độ sâu

nước, Khi lập qui hoạch cần thuận theo thế sông, phù hợp với vùng địaphương, bao quát cả các vùng thượng du - hạ du, bờtả - bờ hữu, vai trò và hiệu quả của các công trình chỉnh trị hiện có, xác định tuyến chỉnh trị và giảipháp công trình, lập các

Các phương án qui hoạch đưa vào so sánh đều phải có tính khả thi, đảm bảo yêucầu

an toàn chống lũ, hài hòa với cảnh quan tự nhiên và môi trường sinh thái, đáp ứng yêu cầu khai thác và lợi dụng tổng họp cũng như nguyện vọng của nhân dân, từ đó

lựa chọn raphươngán kinh tế-kỹ thuật

Khi qui hoạch mới, hoặc cải tạo,nâng cấp hệ thống đê điều và công trình chỉnh trị sông; cầnphải chọn giải phápkết cấuphù họp với yêu cầu cảnh quan của thành phốkhác với nông thồn, phù hợp với điều kiện xây dựng khác nhau giữacác miền Bắc,Trung, Nam của nước ta Đối với sông chảy qua thành phố, nên sử dụng giảipháp

cọc bê tôngcốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) có mỹ quan đẹp, có thểthay thế giải pháp mỏ hànđể bảo vệ bờsông cong bị xói lởmạnh

Chương 2

TIÊU CHUẨN, TẢI TRỌNG

VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN THIẾT KẾ

2.1 PHÂN LOẠI, PHÂN CẤP ĐÊ VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG 2.1.1 Phân loại đê

2.1.1.1 Tiêu chỉ phân loại

Đê sồng có quy mồ, điều kiện xây dựng, vật liệuxây dựng, hình thức kết cấu đa

dạng và phong phú nên được phân loại theo các tiêu chí khác nhau

- Phân loại theođiềukiện môi trường chắn nước: Đê sông, đê cửa sông, đêbiến

- Phân loại theo chức năng: Đê chính, đê phụ,đê bao, đê bối, đê chuyên dụng

- Phân loại theo vật liệu: Đê bằng đất,đê bằng đáxây, đêbằngbêtông cốt thép

nông thôn

- Phân loại theo vùng, miền: Đê vùng miền núi, trung du và đồng bằng Đê đồngbằngBắc bộ, Trung bộ và Nam bộ

2.1.1.2 Phân loại đê theo các quy định hiện hành

Theo hướng dẫn phân cấp đê ban hành kèm theo văn bản số 4116 ngày 13 tháng

12 năm 2010 của Bộ Nồng nghiệp và Phát triển nông thồn [10], đê được phân loại thành đêsồng, đê biển, đê cửa sồng, đê bối, đê bao và đê chuyêndùngtheo quy định

tại Điều 3 củaLuật Đê điều:

- Đê sônglà đê ngăn nước lũ của sông;

- Đê biểnlàđê ngăn nước biển;

- Đê cửa sông là đê chuyển tiếp giữađê sông với đêbiểnhoặcbờ biển;

- Đê bao làđê bảo vệ cho mộtkhuvực riêng biệt;

- Đê chuyêndùng là đê bảo vệ cho một loại đối tượng riêng biệt

Chuyển tiếp từ sông ra biển là vùng cửa sông Đê vùng cửa sông được quy định ranh giớigiáp đê sông và đêbiển như sau:

Ranh giới giữa đê sôngvà đê vùng cửa sông làtạivị trí mà độ chênh cao do nước

nước thiết kế đê, phíabiển làtriềutần suất 5% và bão cấp 9

0,5m, ứng với trườnghọp mực nước trong sông là mực nước thiết kế đê, phía biến làsóng bất lợitương ứng thủy triều tần suất 5% và bão cấp 9 [9], [10]

2.1.2 Phân loại công trình bảo vệ bờ sông

Công trình bảo vệ bờ sông được phân thành cácloạisau đây:

a) Kè bảo vệ mải dốc: Là kết cấu đế gia cố trựctiếplên mái bờ sông hoặcmái đê

b) Hệ thong mỏ hàn: Mộthệthống mỏhàn có từ 3 mỏhàn trở lên Mỏ hàn là kết

cấu có gốc nốivới bờ, thân chắn ngang một phần dòng chảy, đầu (mũi) vươn ra đến

sâu vàobờ

c) Các công trình chuyên môn và phụ trợ: Các công trình chuyên mồn bao gồm:

cống lộ thiên hoặc cống ngầm qua đê đế tiêu úng, cấp nước; cửa khấu qua đê để

phục vụ giaothông đường bộ, đường sắtđi qua đê

Các cồngtrình phụ trợ khác là nhữngcông trình phục vụ việcquản lý, bảo vệ đêđiều như: tràn sự cố, các loại cột mốc trên đê; cột chỉ giới phạm vi bảo vệ đê, kè,

tin chuyên dùng chống lụt, bão; các trạm vàthiết bị chuyên dùng đặt ở trong hoặc

ngoài phạm vi bảo vệđêđể quan trắc các thông số kỹthuậtcủađê;điếmcanh đê; trụ

chống lụt, bão

2.1.3 Phân cấp đê

vùng, đê được phânthành các cấp theo thứ tự quan trọng từ cao đến thấp như sau:

cấp đặcbiệt, cap I, cap II, cap III, cap IV và đê cap V [17]

Nguyên tắc phân cấp đê: phân cấp đê phải căn cứ vào tình hình phát triểnkinh tế

tuyến đê bảo vệ; diện tích khuvực được tuyến đê bảo vệ; độ ngậpsâu trung bình của