Hội thảo khoa học Các vấn đề khoa học - công nghệ về phòng tránh thiên tai tại Việt Nam

Hội thảo khoa học Các vấn đề khoa học - công nghệ về phòng tránh thiên tai tại Việt Nam Hội thảo khoa học Các vấn đề khoa học - công nghệ về phòng tránh thiên tai tại Việt Nam

B ộ K H O A HỌC VÀ C Ô N G N G H Ệ

C H Ư Ơ N G T R ÌN H B Ả O V Ệ M Ô I T R Ư Ờ N G V À P H Ò N G T R Á N H TH IÊ N TA I

M Ã SỐ K C 08

HỘI THẢO KHOA HỌC

VÊ PHÒNG TRÁNH THIÊN TAI TAI VIÊT NAM

B A N C H Ủ N H IỆ M C H Ư Ơ N G T R ÌN H K C 08 GS.TSKH Trương Quang Học Chủ nhiệm PGS.TSKH Nguyễn Văn Cư Phó chủ nhiệm

Văn phòng: Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên và Môi trường

Đại học Quốc gia Hà Nội

19 Lê Thánh Tông, Hà Nội ĐT: 049 331 747

Danh sách các báo cáo tại Hội thảo khoa học• • •Các vấn để khoa học - công nghệ về phòng tránh thiên tai tại Việt Nam

Tên báo cáo

1 Thiên tai nứt đất lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp

phòng tránh

2 Phàn vùng tổng hợp các tai biến mỏi trường quan trọng

trên lãnh thổ Việt Nam

3 Tài nguyên nước ờ Tây Nguyên và những giải pháp khai

thác nguồn nước để chống hạn

4 Khả nãng sóng thần ở ven biển và hải đảo Việt Nam

5 Tính toán ổn định và dự báo sạt lở bờ sông dựa trên tương

tác dòng chảy và địa chất bờ sông

6 Các yếu tố tác động gây lũ iụt ở miền Trung Đề xuất các

giải pháp phòng tránh, giảm thiểu

7 Công nghệ mô phỏng số trong dự báo và kiểm soát lũ lụt

ĐBSH - Thái Binh

8 Luận cứ khoa học và các giải pháp kiểm soát lũ ở Đồng

bằng sông Cửu Long

9 Dự báo sạt lờ bờ hệ thống sông ĐBSCL

10 Hướng tới việc thiết lập hệ thống giám sát và cảnh báo hạn

sớm ở Việt Nam

11 Cân bằng nước và giải pháp phòng cháy rừng tràm ở vườn

quốc gia u Minh Thượng

12 Bước đầu nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ để

TSKH Nguyễn Văn Điệp,

TS Ngô Huy Cẩn, Hoàng Văn Lai vò các cộng sự

TS Nguyễn Quang Kim

Trường ĐH Thủy lợi, Cơ sở 2

Đề tài KC.08.22

TS Vương Vân Quỳnh

Trường Đại học Lâm nghiệp

Để tài KC08.24

PGS.TS Hoàng Văn Huân

Viện Khoa học Thủy lợi MN

Đe tài KC.08.29

TS Phan Đức Tác

Hội Công nghiệp Việt Nam

Dư án KC.08.DA0l

THIÊN TAI NÚT ĐẤT LÃNH THỐ VIỆT NAM

Nguyễn Trọng Yẻm

Đề tài K C.08.01

Nứt đất đã trở thành một thiên tai từ nhữne năm 70 của thế kỉ trước, bởi vì nó đã phá hoại khá nhiều công trình và phổ biến ở nhiều nơi trên th ế giới cũng như ờ nước ta

1 Khái niệm về thiên tai nứt đất:

Nút đất hay nút m ặt đất có thể do những nguyên nhân ngoại sinh: trượt đất, sụt đất, hạn hán, Những nứt đất này cũng gây những tác hại không nhỏ đến kinh tế-xã hội nhưng người ta không xem là thiên tai nứt đất

Đ ộng đất có thể làm nứt vỡ mặt đất, nhưng nứt đất này cũng không được xem là thiên tai nứt đất

Thiên tai nứt đất ở đây được hiểu là hiện tượng nút vỡ mặt đất, nứt vỡ vỏ trái đất cỉo những chuyển động từ từ của vỏ trái đất (hoặc những phần sâu hơn) sinh ra

Chuyến đ ộ n s từ từ và chuyển động nhanh (động đất) là hai dạng chuyển dộng của vỏ trái đất (hoặc những phần sâu hơn)

Chuyến động từ từ của vỏ trái đất có thê dẫn đến 2 loại 'biến dạng các lớp đất đá:Một loại không dẫn đến phá huỷ sự liên tục của các lớp đất đá, tạo nên những Uốn nếp M ột loại, ngược lại Loại này thường được phân làm 2 loại: đút gẫy và khe nút Loại thứ nhất, các cánh hai bên mặt nứt có chuyển động, còn loại sau, chuyển động tương đối nhó, nhiều khi được xem như không chuyển động

Thiên tai nứt đất là hiện tượng nứt vỡ mặt đất xảy ra trong thời gian khoảng

2000 năm trở lại đây, gây ra những tác hại nghiêm trọng đến môi trường, đến tài nguyên, đến những hoạt động kinh tế-xã hội Những đút gẫy thành tạo trong thời gian này thường được gọi là nhũng đút gãy hoạt động, còn khe nút được gọi là khe nút hiện đại

Thiên tai nút đất được hiểu theo nghĩa rộng bao gồm cả sự thành tạo đứt gãy hoạt động và khe nút hiện đại; được hiểu theo nghĩa hẹp chí là sự thành tạo khe nút hiện đại

ở nước ta được hiểu theo nghĩa rộng

2 Các đứt gãy hoạt động ỏ nước ta.

ơ nước ta phát triển một m ạ n s lưới dày đặc các đới đút gãy hoạt động (Đ ĐGHĐ) và các đứt gãy hoạt động (ĐGHĐ)

Các Đ Đ G H Đ có chiều dài hàng trăm đến vài trăm, thậm chí hàng nghìn km, ra ngoài nước ta rất xa, có chiều rộng vài km đến hàng chục km, có chiều sâu hàng chục

ơ nước ta gồm hàng chục khu vực với những ĐĐGHĐ có phương ưu thế khác nhau, mật độ khác nhau, tính chất chuyển động khác nhau.

Trong mỗi khu vực các ĐĐGHĐ có phương ưu thế thường song song với nhau

và cách nhau từ một vài đến vài chục km

Các ĐĐGHĐ chuyển động rất khác nhau, tốc độ của chúng từ mm/nãm đến vài

cm/năm

Các ĐĐGHĐ thường phát triển trên các đới đứt gẫy hoặc đứt gẫy cổ, sinh ra và phát triển từ hàng triệu năm, vài chục đến hàng trăm triệu năm trước và lâu hơn nữa Sự phát triển này thường được gọi ỉà phát triển thừa kế

Chồng lên trên mạng các ĐĐGHĐ là mạng các ĐGHĐ cũng gồm nhiều thế hệ các ĐGHĐ phương khác nhau, bậc khác nhau

Các ĐGHĐ có chiều dài rất khác nhau, từ một vài km đến hàng chục, hàng trăm, vài trăm km

Các ĐGHĐ chủ yếu phát triển theo 2 phương: kinh tuyến (KT), á kinh tuyến (AKT) và vĩ tuyến (VT), á vĩ tuyến (AVT)

Các ĐGHĐ nhỏ, ngắn chủ yếu là các ĐGHĐ KT, AKT Những ĐGHĐ này

phân bố không đều, có nơi thì thưa thớt, có nơi lại tập trung ậ iy đặc, chi chít.

Các ĐGHĐ đại đa số không phát triển thừa kế mà phát triển mới và rất trẻ Chúng thường cắt ngang, cắt chéo các ĐĐGHĐ

Biểu hiện hoạt động hiện đại của các ĐĐGHĐ và ĐGHĐ thế hiện rõ rệt trong các dị thường khí Rn, Hg, C 0 2, CH4, dị thường địa nhiệt, đã đo được ở nhiều nơi

Biểu hiện hoạt động của chúng; còn thể hiện trong xuất lộ nhiều nguồn nước khoáng nóng

Trong đa số các ĐĐGHĐ đã ghi nhận được nhiều trận động đất có magnitude khác nhau, lớn nhất đến 6,8 độ Richter Chúng được xem là những đới sinh chấn có magnitude từ 4,5 đến 6,8 độ Richter

2 Các khe nứt hiện đại.

Các khe nút hiện đại (KNHĐ) phân bố ở khá nhiều nơi trên lãnh thổ nước ta.Các KNHĐ có chiều dài từ vài centimét đến hàng mét, hàng trăm, hàng nghìn, vài nghìn mét Chiều rộng của chúng từ vài milimét đến hàng mét Những quá trình xói

lở tiếp theo có thể làm cho những KNHĐ này mở rộng hơn nhiều Chiểu sâu của chúng

có chỗ đến vài mét hoặc sâu hơn nữa

ớ nhiều nơi những khe nứt này hút hết cả nước trên một khu vực rộng lớn trong các trận mưa rào, KNHĐ có khi kéo dài liên tục, có khi không Trong nhiều trường hợp các KNHĐ tập họp thành từna, đới có chiều rộng đến vài chục mét, kéo dài đến mười nghìn mét

Các KNHĐ cũng thường kết hợp nhau, nhiều phương, nhiều kiểu, thành những hình hài đặc biệt

Các KNHĐ thường phát triển theo những phương ưu thế trong những khu vực nhất định.

Các KNHĐ có khi chỉ cắt một dạng địa hình với một độ cao nhất định, nhưng

có khi lại cắt qua nhiều dạng địa hình với hình thái và độ cao khác nhau, cắt qua những dạng địa hình tự nhiên và nhân tạo khác nhau Chúng cắt qua đồi, qua ruộng, qua vườn vào sân, qua hè, qua thềm, qua nền nhà; chúng kéo từ trong làng ra đê và cắt qua cả nhũng đoạn đê này

Các KNHĐ rất nhiều hình, nhiều vẻ, song nghiên cứu kỹ vẫn thấy chúng phát triển theo một quy luật nhất định

Trước hết là, trong nhiều trường hợp KNHĐ đã phát hiện đưọc ở nước ta đều thấy chúng phát triển trong những ĐĐGHĐ Thứ hai là, tính chất và hình hài của chúng chứng tỏ chúng phụ thuộc vào các ĐĐGHĐ

Rõ ràng là, ĐĐGHĐ (ĐGHĐ) và KNHĐ có liên quan nguồn gốc với nhau, ở nước ta, nghiên cứu thiên tai nút đất không thể chỉ nghiên cứu cái này mà không nghiên cứu cái kia

3 Tác hại của nứt đất.

Nút đất đã phá hoại khá nhiều nhà cửa của dân, đặc biệt là những nhà ở nông thôn từ tường đất mong manh đến tường gạch kiên cố Một đới rộng dọc đường 18A từ Phả Lại đi Đông Triều, Uông Bí hầu như nhà nào trong các làng cũng đều bị nút vỡ ở những mức độ khác nhau, nhiều nhà phái phá đi làm lại nhiều lần vẫn bị nút vỡ Nhiều nhà cửa, ruộng vườn ở các làng ven rìa Tây đồng bằng Bắc Bộ thuộc các tỉnh Hà Tây,

Khu vực Đại Nội Huế có 2 dải gồm nhiều khe nút đất lớn đã phá hoại nhiều nhà cứa và còng trình văn hoá lịch sử

Thành phố Hà Nội cũng có nhiều dải khe nứt tương tự

Đập thuỷ điện Thác Bà nằm trên ĐĐGHĐ sông Chảy đã bị nút, đã phải sửa chữa nhiều lần

Nứt đất cũng ảnh hưởng nhiều đến tư tưởng của nhân dân Có nơi ở Chí Linh (Hải Dương) đans đêm dân kéo nhau bỏ chạy vì sợ trời sẽ làm sụp đất giết chết cả làn« Có nơi ở Đak Lây (Đak Nông), dàn làng cúng lễ làm đình, thậm chí bắt phạt vạ nhũng người bị nghi là có tội nên trời bắt phạt cả dân làng,

1- Phải có nhận thức đúng đắn về thiên tai nứt đất Đây là một hiện tượng tự nhiên có thật, đã xảy ra ở nhiều nước và đã xảy ra không kém mạnh mẽ ở nước ta Nhân thức này cần được phổ biến rộng rãi trong các nhà quản lý, các nhà khoa học không thuộc những lĩnh vực chuyên môn về thiên tai nứt đất và trons; nhân dân.

2- Bản đồ thiên tai nút đất đã được thành lập Đây là cơ sở rất tốt những định hướng cho quy hoạch sử dụng hợp lý lãnh thổ, cần được ứng dụng trong trực tế

3- ơ nước ta đã và đang phát triển nhiều công trình xây dựng lớn và rất lớn Nếu như khi xây dựng những cônơ trình này, bắt buộc phải điều tra địa chất thì nsày nay phải quy định có tính pháp lý, bắt buộc đánh giá ĐGHĐ, ĐĐGHĐ và KNHĐ

4- Với những công trình đặc biệt lớn, quan trọng, khi quyết định xây dựng, tốt nhất là nên tránh đừng xây dưng trên những ĐGHĐ, ĐĐGHĐ Vì cho đến hiện nay, trong thực tế, các phương pháp chống ĐCĩHĐ, ĐĐGHĐ vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ

5- Với những công trình nhà ở một, 2 tầng, đơn giản có thể theo mô hình thiết

kế đã được thử nghiệm do Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Cônơ nghệ Việt Nam

đề xuất, đã kinh qua thử nghiệm chứng tỏ có hiệu quả

6- Đây là một dạng thiên tai mới, nguy hiểm, cần được nghiên cứu tiếp tục Qua việc nghiên cứu gần 30 năm hiện tượng này, Viện Địa chất đã đào tạo được một đội ngũ cán bộ có kiến thức, kinh nghiệm, có kỹ năng và nhũng phương tiện nhất định trons điều tra, nghiên cứu vấn đề này Cần được duy trì, phát huy, bồi dưỡng và mở rộng thêm

4 C á c giải p h áp p h ò n g ch ỏ n g chủ yếu.

4

Văn liệu

1 Edward A Keller, 1996 Environmental aeoloey Seventh edition-New Jersey

2 Geological hazards in China and their prevention and control, 1991 Beijing- Geological publishing house

3 Nicolaev N.I, 1988 Kiến tạo mới và địa động lực thạch quyển, (tiếng Nga)- Mockva-“Nedra”- 1988

4 Niconov A.A, 1977 Chuyển động Holoxen và hiện đại của vỏ trái đất (tiếng Nga)-Mockva-“Nauka

Tóm tát

“Thiên tai nứt đất lãnh thổ Việt Nam”

Sự phá huv kiến tạo hiện đại của vỏ trái đất bao gồm các đút gẫy hoạt động và khe nút hiện đại đã trở thành một dạng thiên tai mới, đã phát triển ở khá nhiều nơi, đã phá hoại nhiều nhà cửa và các công trình xây dựng có mức độ kiên cố khác nhau ở ViệtNam

Đã thành lập bản đồ đút gãy hoạt động với việc chi ra nhữnơ nơi đã xuất hiện khe nứt hiện đại

Cần tránh xây dựng những công trình quan trọng trong những khu vực ảnh hướng của đút gẫy hoạt động và khe nứt hiện đại Nếu thật cần thiết thì nhất thiết phải

có eiải pháp thích đáng phòng chống

Ground cracking hazard in Vietnam

Nguyen Trong Yem-KC.08.01

Recent-tecnonic d estructions o f t he E arth c rust ( including active faulting a nd recent g round-cracks) nowadays a re d angerous a nd p ressing h azard t hat vv idespread develops In Vietnam, this natural hazard type has destroyed many houses and even solid construction buildings The maps o f present active faulting and recent cracking have been established by the authors Its application is to avoid constructing important construction buildings at the active faulting/cracking areas or to build construction with appropriate preventing solutions

6

PHÂN VÙNG VÀ XÂY DỰNG BẢN Đ ổ PHÂN VÙNG TổNG HỢP

Nguyễn Trọng Yêm

Đề tài KC.08.01

Phân vùng và thành lập các bản đồ phân vùng các yếu tố tự nhiên, kinh tế, xã

hội đã trở thành một phương hướng tiếp cận khoa học phổ biến, đặc biệt trong Các

Khoa học về Trái đất Như vẫn thường thấy: Phân Viện Địa lý tự nhiên, cảnh quan, khí

hậu thuỷ văn, địa mạo, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình, phân vùng kinh tế, phân

vùng nông nghiệp, phân vùng sốt rét,

1 Khái niệm và phương pháp phân vùng, xây dựng bản đồ phân vùng tổng hợp các tai biến môi trường tự nhiên.

1.1 Người ta thường thể hiện kết quả phân vùng một yếu tố nào đó, theo một tính chất nào đó của nó bằng bản đồ phân vùng tính chất của yếu tố đó

Trong nghiên cứu mỗi tai biến môi trường tự nhiên (TBMT TN) cũng như nhiều

hiện tượn° tự nhiẽn khác, người ta thường thành lập 3 loại bản đồ đặc trưng:

- Bản đồ hiện trạng TBMT TN (cũng có khi gọi không rõ nghĩa là bản đồ TBMT

TN) đơn giản nhất là thể hiện những nơi đã xảy ra TBMT TN được nghiên cứu, còn hay

hơn nữa là thể hiện năng lượng, đặc trưng “độ mạnh” của TBMT TN đã xảy ra

- Bản đồ dự áo TBMT TN (bản đồ độ nhạy cảm TBMT TN, cũng có khi gọi

không rõ nghĩa là bản đồ TBMT TN) phản ánh sự phân bố không gian của TBMT TN

được nghiên cứu với những nguy cơ khác nhau (được phản ánh bởi năng lượng, bởi

những đặc trưng khác nhau thể hiện độ mạnh của TBMT TN) có thể xảy ra trong một

thời gian nhất định

Để thành lập loại bản đồ này, người ta thường căn cứ vào đánh giá tổng hợp các

tác nhân quan trọng quyết định phát sinh và phát triển TBMT TN được nghiên cứu, kết

hợp với hiện trạng phát triển của nó

- Ban đồ phân vùng TBMT TN phản ánh quy luật phân bố không gian của

TBMT TN được nơhiên cứu thê’ hiện trong việc phân hoá trong khônơ gian thành

nhũng vùng có nhũng đặc trưng khác nhau của TBMT TN được nghiên cứu

Các TBMT TN, cũng như nhiều hiện tượng tự nhiên khác, sự phân hoá trong

không gian của chúng thường gồm nhiều bậc (cấp, tầng) khác nhau Chính vì thế mà

trong phân vùng, người ta thường có một hệ thống các đơn vị với nhũng cấp khác nhau

Hai loại bản đồ đầu giúp người đọc nhận biết được sự phân bố không gian của

TBMT TN được nghiên cún đã xảy ra và sẽ xảy ra với những đặc trưng “độ mạnh”

khác nhau của nó (thường thì người ta phân thành 3 bậc-mạnh, trung bình, yếu-5, 7, 9

bậc, tuỳ theo tỷ lệ bản đồ cần lập)

Ở hai loại bản đồ đầu, TBMT TN với mức độ mạnh, yếu khác nhau thường đan xen với nhau rất phức tạp, người đọc thường khó nhận biết được quy luật phân bố, quy luật kết hợp, quy luật phát sinh và phát triển trong không gian, thậm chí cả thời gian của TBMT TN Loại bản đồ phàn vùng TBMT TN giúp người đọc nhận biết được điều

Mỗi loại bản đồ nói trên đều có ý nghĩa và giá trị của nó, tuy nhiên, không nên

và khônơ thể lẫn lộn giữa chúng

1.2 Mỗi loại TBMT TN đều có thể và nên phân vùng và thành lập bản đồ phân vùng; cũng nên và có thể phân vùng tổng hợp và thành lập bản đồ phàn vùng tổng hợp các TBMT TN nói chung hoặc một số TBMT TN quan trọng

Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có được những nguyên tắc, những phương pháp phân vùng, thành lập bản đồ phân vùng TBMT TN, đặc biệt là phân vùng và thành lập bản đồ phân vùng tổng hợp TBMT TN được trình bày một cách tương đối rõ ràng Ngay ở nước Nga, một nước có truyền thống lâu đời trong việc phân vùng và thành lập bản đồ phân vùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhưng đối với phân vùng

và thành lập bản đồ phân vùng TBMT TN, đặc biệt là phân vùng TBMT TN tổng hợp vẫn còn là vấn đề rất mói mẻ

ở nước Nga, thường người ta tiến hành phân vùng và thành lập bản đồ phân vùng TBMT TN tổng hợp theo 2 bước:

- Bước thứ nhất, phân vùng và thành lập bản đồ phân vùng môi trường phát triển TBMTTN

- Bước thứ hai, đánh giá “độ mạnh” tổng hựp các TBMT TN phát triển cho từng đơn vị (từng cấp) môi trường phát triển TBMT TN

Đề tài KC.08.01 dựa theo cách làm này của người Nga để tiến hành phàn vùng

và thành lạp bản đồ phân vùng tổng hợp 10 TBMT TN do đề tài trực tiếp nghiên cứu (bão, hạn, lũ, lũ quét-lũ bùn đá, trượt lở, trượt lở bờ sông, xói lở-bồi tụ bờ biển, nứt đất, động đất, tai biến môi trường sinh thái) cho lãnh thổ nước mình

1.3 Kết quả phân vùng và thành lập bản đồ phân vùng TBMT TN lãnh thổ Việt

1.3.1.2 Vùng Tây Bắc: được đánh giá tổng hợp các TBMT TN là rấ t mạnh,

Trong đó có 1 TV-mạnh, 1 TV -trung bình, 1 TV-yếu

1.3.1.4 Vùng Trường Sơn Nam: được đánh giá tổng họp các TBMT TN là rất

m ạnh, 2ồm 3 TV

Trong đó có 1 TV -rất mạnh, 1 TV-mạnh, 1 T V -trung bình

gồm 16 TV

Trong đó có 5 T V -rất mạnh, 6TV-mạnh, 1 T V -trung bình, 4 TV-yêu

1.3.2 Miền đổng bằng và dổi ven biển

Bị ảnh hưởng chủ yếu bởi bão, lụt, hạn, trượt lở bờ sông, trượt lở và bồi tụ bờbiển

1.3.2.1 Vùng đồng bàng và đồi ven biển Bắc Bộ

Được đánh giá tổng hợp các TBMT TN là tru n g bình, gồm 9 TV, trong đó có

2TV-mạnh, 4 T V -trung bình, 2TV-yếu, lT V -rất yếu

1.3.2.2 Vùng đồng bằng và đồi ven biển Bắc Trung Bộ

Gồm 6 vùng, trong đó có 3TV-rất m ạnh, 3TV~inạnh

1.3.2.3 Vùng đồng bằng và đồi Nam Trung Bộ

Các TBMT TN được đánh giá là rấ t m ạnh, gồm 4TV, trong đó có 2TV-rất

m ạnh, 2TV-mạnh

1.3.2.4 Vùng đồng bằng và đồi Đông Nam Bộ

Các TBMT TN được đánh giá tổng hợp là trung bình, gồm 4 TV, trong đó có

1.3.2.7 Vùng các đảo phía Nam

Các TBiMT TN được đánh giá tổng hợp là trung bình, gồm các đảo thuộc khu vực đáo Phú Quốc-yếu, Côn Đảo-trung bình và Trường Sa-rất mạnh.

ở mỏi miền, vùng, tiểu vùng có những tác động tống họp mạnh mẽ khác nhau cứa các TBMT TN, cần có những giải pháp sử dụng lãnh thổ, các giải pháp phòng, tránh khác nhau

Vãn liệu

1 Geological harzazds in China and their prevention and control, 1991 GPH

Beijing-2 Multi hazard-Indentification and Riss Assessment, 1997-FEMA USA

3 Nhữna tài liệu của đề tài KC-08-01: “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng tổn« hợp các tai biến môi trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam”

4 Những nguy hiểm tự nhiên ớ nước Nga” 2000-2004 Mockva-“KPYK”-TiếngNga

Tóm tát

“Phân vùng và xây dựng bản đồ phân vùng tổng hợp các tai biến môi trường

tự nhiên trên lãnh thổ Việt Nam”

Nguyễn Trọng Yêm

Đề tài KC.08.01

Phân vùng tai biến môi trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam gồm 3 cấp: 2 đơn vị miền, 12 đơn vị vùng và 74 đơn vị tiểu vùng Trong số này có 25 tiểu vùng có nguy cơ phát triển rất mạnh và 23 tiểu vùng có nguy cơ phát triển các tai biến môi trường tự nhiên

Regionalization and establishm ent the integrated m ap of environm ental natural

hazards of Vietnam

Nguyen Trong Yem, KC-08-01

Regionalization of environmental natural hazards of Vietnam implies that there are 2 domains, 12 regions, and 74 sub-regions, in which 25 sub-regions are strong potential a reas t o h ave d angerous n atural h azards, a nd 2 3 s ub-regions p otentially t o have natural hazards

4

TÀI NGUYÊN NƯỚC ở TÂY NGUYÊN

VÀ NHỮNG GIẢI PHÁP KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC ĐE c h ố n g h ạ n

Đoàn Văn Cánh, Trần Thị Huệ, Nguyễn Thị Thanh Thuỷ

Trường Đại học M ỏ - Địa chất

1 T i ề m năng nước T â y Nguyên

Tiềm năng nước ở Tây Nguyên rất phong phú nhưng phân bố rất không đồng đều theo không gian và thời gian

* Vùng phía Bắc thuộc lưu vực sông Xê Xan có nhiều dãy núi rất cao, có tác dụng đón gió Tây Nam gây mưa khá lớn trên lưu vực Lượng mưa năm phân phối rất không đều hình thành mùa mưa và mùa khô rất rõ rệt Lượng mưa tập trung chủ yếu vào 6 tháng mùa mưa, từ tháng V - X với lượng mưa là 1726mm , trong đó riêng 3 tháng có lượng mưa lớn nhất (tháng VI - VIII) là 1019mm Mùa khô, từ tháng XI-IV, có Xmùa khô = 199mm (chiếm 10% Xnỉm), trong đó 3 tháng khô nhất (tháng I - III) chỉ có tổng lượng mưa là 38,4mm (chiếm 1,99% Xnâm)

* Lưu vực Xrêpok thuộc vùng ,giữa Tây Nguyên ở phía Nam có nhiều dãy núi cao là phân lưu giữa lưu vực sông Xrêpok và sông Đồng Nai, che chắn một phần gió Tây Nam nên lượng mưa nhỏ hơn so với vùng phía Bắc Tây Nguyên Lượng mưa hàng năm thuộc loại trung bình Xtb năm = 1766mm Tương tự các vùng khác ở Tây Nguyên, ở đây

= 1533mm, trong đó lượng mưa 3 tháng lớn nhất (tháng VIII - X) là 786mm Lượng mưa mùa khô, từ tháng XI - IV là 233mm, trong đó lượng mưa 3 tháng liên tục nhỏ nhất (tháng I - III) là 42mm

* Vùng phía Nam Tây Nguyên thuộc lưu vực sông Đồng Nai có lượng mưa trung bình năm đạt 1913mm Lượng mưa trong mùa mưa (tháng V - X) trung bình là 1607mm trong đó lượng mưa của 3 tháng liên tục lớn nhất (tháng VIII-X) là 853mm Lượng mưa trong cả mùa khô (tháng XI - IV), chỉ là 306mm, trong đó lượng mưa 3 tháng liên tục nhỏ nhất (tháng I-III) chỉ là 91mm

* Vùng phía Đông Tây Nguyên thuộc lưu vực sông Ba có địa hình lưu vực hẹp, chạy

dài từ Bắc xuống Nam, nằm khuất giữa các dãy núi cao ở phía Đông thuộc thượng

nguồn của các sông ven biển Trung Trung Bộ và các dãy núi cao ở phía Nam thuộc thượng nguồn của các sông trong hệ thống sông Đồng Nai Do địa hình không thuận lợi để đón các hướng gió gây mưa, nên lượng mưa năm ở lưu vực sông Ba nhỏ và là vùng có lượng mưa năm nhỏ nhất Tây Nguyên Lượng mưa trung bình năm đạt 1575mm Mùa mưa, từ tháng V - XI, có lượng mưa là 1424mm, trong đó 3 tháng VIII -

X có lượng mưa lớn nhất là 723mm Mùa khô, từ tháng XII - IV có lượng mưa trung

bình là 151mm, trong đó 3 tháng liên tục (tháng I - III) có lượng mưa nhỏ nhất là32,2mm

Tây Nguyên là nơi phát nguyên của các hệ thống sông chính chảy xuống các miền đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và sang nước láng giềng Campuchia Các sông suối ở Tây Nguyên tập trung trong 3 hệ thống sông chính là hệ thống sông Ba, hệ thống sông Mêkông và hệ thống sông Đồng Nai

* Vùng Bắc Tây Nguyên thuộc lưu vực sông Xê Xan có lượng mưa lớn nhất nên cũng

có modun dòng chảy năm lớn nhất Tây N guyên: Mtb năm = 58,2 1/s/km2 Mùa lũ từ tháng VII đến XI có tổng lượng dòng chảy chiếm tới 71,2% tổng lượng dòng chảy năm Ba tháng có lượng dòng chảy lớn nhất chiếm 49,1% Wnăm Modun dòng chảy trung binh tháng lớn nhất khoảng 85 1/s/km2 Mùa cạn kéo dài từ tháng x n đến VI có- lượng dòng chảy chiếm 28,9% Wnăm Ba tháng có dòng chảy nhỏ nhất từ tháng II - rv chỉ đạt 8,7% Wnăm Tháng IV có lượng dòng chảy nhỏ nhất chiếm 2,63% Wnâm Modun dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất là 12,10 1/s/km2 Hệ số biến đổi lượng dòng chảy năm trong lưu vực (Cv) từ 0,20 - 0,22

* Vùng Trung Tây Nguyên thuộc lưu vực sông Xrêpok có lượng mưa thuọc loại trung bình nên dòng chảy cũng thuộc loại trung bình Mtbnăm = 41,3 ựs/km2 Mùa lũ (tháng VIII - XU) chiếm khoảng 70.4% Wním Lượng dòng chảy ba tháng liên tục lớn nhất (tháng IX - XI) chiếm tới 48% Wnăm Tháng X có dòng chảy trung bình tháng lớn nhất chiếm tới 18,5% Wnãm Modun dòng chảy trung bình tháng lớn nhất khoảng 58,1 1/s/km2 Mùa cạn (tháng I - VII) có tổng lượng dòng chảy trung bình chiếm 29,6% Wnâm Lượng dòng chảy trung bình ba tháng (tháng II - IV) liên tục nhỏ nhất chiếm 7,29% Wnăm Tháng m có dòng chảy nhỏ nhất chiếm 2,2% Wnâm Modun dòng chảy tháng nhỏ nhất chỉ 6,7 1/s/km2 Hệ số biến đổi lượng dòng chảy năm trong lưu vực (Cv)

từ 0,30 - 0,40

* Vùng Nam Tây Nguyên thuộc lưu vực sông Đồng Nai có lượng mưa lớn xấp xỉ lưu vực sông Xê Xan và có tâm mưa ở Dăk Nông - Bảo Lộc nên cũng có lượng dòng chảy nãm tương đối lớn với Mtbnăm = 50.2 1/s/km2 Mùa lũ từ tháng v n - XI, kết thúc giống như ở vùng Bắc Tây Nguyên và sớm hơn 1 tháng so với vùng Trung Tây Nguyên Tổng lượng dòng chảy mùa lũ chiếm tới 77.0% Wnăm Ba tháng VIII - X liên tục có dòng chảy trung bình lớn nhất chiếm tới 55.2% Wnâm Tháng X có lượng dòng chảy chiếm 19.2% Wnảm Modun trung bình tháng lớn nhất đạt 100 1/s/km2, gấp 12 lần modun trung bình tháng nhỏ nhất Mùa cạn từ tháng XII đến VI, nhưng lượng dòng chảy chỉ chiếm 23% Wnảm Ba tháng liên tục có dòng chảy nhỏ nhất (tháng I - III) chỉ chiếm 5.63% tổng lượng dòng chảy năm Tháng III có lượng dòng chảy trung bình tháng nhỏ

2

nhất chiếm 1.55% Wnâm Modun trung bình tháng nhỏ nhất chỉ 8.1 1/s/km2 Hệ số biến đổi lượng dòng chảy năm trong lưu vực (Cv) từ 0.20 - 0.37.

* Vùng phía Đông nằm kẹp giữa Đông và Tây Trường Sơn thuộc lưu vực sông Ba có nhiều đặc điểm khác biệt so với các vùng khác ở Tây Nguyên Do ảnh hưởng của địa hình làm giảm lượng mưa nên lượng dòng chảy năm thuộc loại nhỏ nhất Tây Nguyên Modun dòng chảy trung bình năm Mtbnăm = 37,6 1/s/km2 Mùa lũ ở đây muộn và ngắn hơn các vùng khác chỉ có 4 tháng (IX - XII) nhưng lượng dòng chảy mùa lũ đã chiếm tới 71,1% Wnỉm Dòng chảy trung bình tháng lũ lớn nhất lớn gấp tới 12 lần dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất Modun trung bình tháng lũ lớn nhất là 69,6 1/s/km2 Mùa cạn kéo dài hơn các vùng khác (tháng I - VIII), nhưng tổng lượng dòng chảy chỉ chiếm 28,9% Wn3m Ba tháng liên tục có dòng chảy nhỏ nhất là tháng II, III, IV) chiếm khoảng 6.01% Wnỉm Tháng có dòng chảy nhỏ nhất là tháng III có lượng dòng chảy chiếm 1.88% Wním Modun dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất chỉ 5,2 1/s/km2 Hệ số biến đổi lượng dòng chảy năm trong lưu vực (Cv) từ 0,35 - 0,45

Ngoài ra ở Tây Nguyên còn phong phú tiềm năng nước dưới đất Nước dưới đất ở Tây Nguyên tồn tại và vận động trong nhiều thành tạo địa chất khác nhau, nhưng trữ lượng

nưóc dưới đất chủ yếu tập trung trong các thành tạo bazan Để đặc trưng cho tiềm năng nước dưới đất ở đây chúng tôi sử dụng modun và lưu lượng dòng ngầm

Tiềm năng nước Tây Nguyên được tổng hợp theo lưu vực và đơn vị hành chính được trình bày trong các bảng 1 và 2

Bảng 1 Tiềm năng nước ở Tây Nguyên tính trung bình theo lưu vực sông

Lưu vực (diện tích lưu vực, km2) Tổng lượng mưa trung bình năm,

106m3/nãm

Tổng lượng dòng mật trung bình nãm, 106m3/nãm

Tổng lượng dòng ngầm, 106m3/nãm

s Xê Xan (11.620,00) 22.368,50 12.422,60 2.235,33

s Xrêpok (18.480,00) 32.635,68 14.919,30 2.071,09

s Đồng Nai (10.983.00) 21.010,48 10.841,06 1.622,41

Tổng tiềm năng toàn lưu

Bảng 4.26 Tiềm năng nước ở Tây Nguyên tính theo đơn vị hành chínhTỉnh, Huyện

Tổng lượng mưa trung binh năm, 106m 7năm

Tổng lượng dòng mặt trung binh năm, 106m 3/năm

Tổng lượng dòng ngầm, 106m 3/nãm

Tổng tiềm năng nước

toàn Tây Nguyên

2 G iải p h áp khai th ác hợp lý các nguồn nước để ch ôn g hạn

Để khai thác tiềm năng nước phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội ở Tây Nguyên, đặc biệt phục yụ chống hạn, cần sử dụng chặt chẽ giữa nước mưa, nước mặt và nước ngầm Vào mùa mưa, nước mưa tập trung tạo nên dòng chảy mặt rất lớn, nhưng do địa hình - địa mạo núi cao, sườn dốc, do đặc điểm các thành tạo địa chất, do chưa có giải pháp mạnh của con người, phần lớn lượng nước này không được lưu giữ lại mà đổ xuống hạ lưu Một phần đáng kể lượng mưa được lớp đất đỏ bazan hấp thu, nhưng hai - ba tháng sau khi mưa, lượng nước này không được che chắn lại thoát vào dòng mặt và đi khỏi Tây Nguyên Đ ó là những nguyên nhân vào mùa khô Tây Nguyên thường xuyên bị hạn hán đe dọa

Cho nên, một trong những vấn đề quan trọng nhất trong việc khai thác sử dụng nước ở Táy Nguyên là làm sao lưu giữ được nguồn nước mùa mưa và chống thất thoát nước ngầm đ ể khai thác sử dụng vào mùa khô.

Căn cứ vào các cơ sở khoa học nêu trên chúng tôi đưa ra sơ đồ khai thác các nguồn nưóe Tây Nguyên Tất cả các giải pháp khai thác nguồn nước đều tập trung vào giải quyết mâu thuẫn đó

Giải pháp xây dựng các hồ chứa

Để lưu giữ khai thác dòng mặt không có giải pháp nào tốt hơn bằng đắp đập, xây dựng

hồ chứa nước Các bậc thang thủy điện trên các sông ở khu vực Tây Nguyên chủ yếu

để phát điện, bổ sung dòng chảy mùa kiệt cho vùng hạ lưu tăng cường môi trường sinh thái, ít có điều kiện cấp nước để phát triển nông, lâm nghiệp trong vùng

Cho nên, ngoài quy hoạch các bậc thang thuỷ điện, cần triển khai quy hoạch mạng lưới thuỷ lợi cỡ nhỏ để phục vụ tại chỗ Tuy nhiên hiện trạng các hồ đập cỡ nhỏ hiện có ở Tây Nguyên trong mấy chục năm qua đã không phát huy hết tác dụng Vì sao? Trong

quá trình nghiên cứu chúng tôi thấy rằng làm qui hoạch thuỷ lợi ở Tây Nguyên không những cần hiểu biết vể nông nghiệp, nhu cầu dùng nước cho canh tác, mà còn phải hiểu biết sâu sắc đặc điểm hình thành và phân bố các nguồn nước mặt và nước ngầm Lớp vỏ phong hoá ở Tây Nguyên dày, tơi xốp, có tính thấm nước mạnh, nên tất cả các

hồ nước cỡ nhỏ nếu không có nguồn nước ngầm thường xuyên cung cấp thì hầu như sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt do thấm mất nước và bốc hơi

Như vậy, bằng những nghiên cứu thực nghiệm chúng tôi chứng minh được, rằng ở Tây Nguyên hoàn toàn có khả năng bảo đảm được nguồn nước tưới cả vào mùa khô hạn bằng cách tăng cường các giải pháp hồ chứa, đập ngăn nước để thu hồi phần thoát của dòng ngầm và lưu giữ nước mưa Giải pháp này được thực hiện ở những nơi xuất lộ nước dưới đất, trong những dạng địa hình gần khép kín, đầu nguồn các suối

Trong quá trình lưu giữ nước cần đặc biệt chú ý thời điểm xuất hiện mưa Nếu mùa mưa bắt đầu sớm thì mùa khô năm sau chắc chắn bị hạn Vì vậy vào những năm xuất hiện mùa mưa sớm (tháng 8) cần lưu giữ nước và tiết kiệm nước tưới cho năm sau

Trong mỗi lưu vực sông, số lượng các hồ đập cần thiết là bao nhiêu còn tuỳ thuộc vào các đậc điểm nêu trên Tuy nhiên việc xây dựng đập ngăn dòng các khe suối tạo ra những hồ chứa nước nhỏ, hoặc xây dựng những hành lang thu gom các mạch nước ngầm là những giải pháp ưu tiên hàng đầu

Ở Tây Nguyên có nhiều hồ tự nhiên và nhân tạo được hình thành do sự xuất lộ nước dưới đất như đã mô tả ở trên Có thể minh hoạ ra đây trường hợp điển hình nhất là Biển Hồ ở TP Pleiku Biển Hồ được hình thành từ 3 họng núi lửa (nhân dân gọi là 3 túi nước) Tại đây do sự xuất lộ nước dưới đất và tích tụ nước mưa mà hình thành một hổ

tự nhiên với diện tích mặt nước 220 ha, diện tích lưu vực 3800 ha Hồ Ba Dĩ ở Pleiku,

Hổ Chăn nuôi nông trường Thắng Lợi, TP Buôn Ma Thuột, hồ Đồng Nai, hồ Nam

Phương ở TX Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng đều được hình thành và tồn tại trong điều kiện

tượng tự

Giải pháp tăng cường trữ lượng tĩnh (b ể chứa nước ngầm nhân tạo)

Như chúng tôi đã trình bày phần trên, một số vùng ở Tây Nguyên có một hiện tượng là trong mặt cắt địa chất thuỷ văn, tầng phân bố phía trên chứa nước, tầng phân bô' ở dưới nứt nẻ hổng hốc nhưng không có nước Do sự hiểu biết không thấu đáo mà khi khoan khai thác nguồn nước ngầm phục vụ tưới cà phê người ta đã làm cho nước từ tầng trên thoát xuống tầng bên dưới, làm cho tầng trên cạn kiệt Thực tế đó nói lên rằng ở những vùng như thế tồn tại một “kho ngầm” trống rỗng Chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng các kho đó để lưu giữ nước, tạo thành những bể chứa nước ngầm một cách nhân tạo

6

Giải pháp đưa nước vào tích trữ trong các kho ngầm đó có thể bằng cách ép nước qua

lỗ khoan, hoặc sử dụng các lỗ khoan hấp thu nước

Các “kho” ngầm như thế phân bố ở các địa điểm sau :

+ Vùng Buôn Ma T h u ộ t: có thể lưu nước ở độ sâu từ 50m trở xuống

+ Vùng Buôn Hồ - Quảng Nhiêu : lưu nước ở độ sâu từ 90m trở xuống

+ Vùng Bảo Lộc - Lâm Đổng : có thể lưu nước trong tầng chứa nước bên dưới ở độ sâu 80m hoặc 280m

Theo kết quả thí nghiệm ép nước trong lỗ khoan chúng tôi thu thập được, lưu lượng hấp thu đon vị của các đới đá bazan dập vỡ đở dang q = 0,1 - 0,3 1/phút, độ thiếu hụt bão

hoà của nó ụ =0,11 Bằng cách tính toán đơn giản một ngày chúng ta có thể tạo ra

được một bể nước ngầm trong lòng đất với dung tích 11781m3 với độ cao 5m và diện tích 0,25 ha

Tổng sơ đồ khai thác các nguồn nước có thể tóm tắt trong bảng dưới đây

và bảo vệ nguồn nước.

Chiều sâu phân bố tầng chứa nước từ 50 đến 150m

* Là đầu nguồn các sông suối

* K hó có khả năng phục hồi trữ lượng trong điều kiện tự nhiên

* Có khả năng khai thác nước tập trung hoặc đơn

lẻ bằng các lỗ khoan, giếng đào, mạch lộ:

* Giếng đào sâu (20 - 30)m Theo kinh nghiệm một giếng có thể tưới cho 0,5 đến l,5ha cà phê

* Lỗ khoan sâu :+ Cao nguyên Pleiku : Chiều sâu lỗ khoan (50 - 150)m QLk max = (10 - 15)l/s Qlk thường gặp (2 - 3)l/s.

+ Cao nguyên Buôn Ma Thuột: Chiều sâu khoan (50 - 150)m Qlk max = (6 - 10)l/s Qlk thường gặp (2 - 4)l/s

+ Cao nguyên Dăk Nông : Chiều sâu khoan (50 - 100)m Qlk thường gặp (1 - 2,0)l/s

+ Cao nguyên Di Linh - Bảo Lộc : Chiều sâu

khoan (30 - 200)m Qlk max = 14 1/s QLk thường gặp = (2 - 3)l/s

+ Các cao nguyên bazan Kon Hà Nừng, M’Đrăk, cao nguyên Đà Lạt, Đơn Dương nhìn chung nghèo nước Lưu lượng lỗ khoan thường gặp (Qlk) chỉ khoảng 1 1/s

* Có thể tăng nguồn trữ lượng động bằng cách xây dựng các rãnh thu nước trên các sườn dốc để lưu giữ nước mưa Xây dựng hồ thu nước nhỏ, đập chắn nước để thu hồi sự thất thoát của dòng ngầm Giải pháp này có thể áp dụng cho mọi nơi

có địa hình thuận lợi trên các cao nguyên bazan

* Có thể tăng nguồn trữ lượng tĩnh bằng cách đưa nước vào tầng sâu qua hệ thống lỗ khoan để lưu giữ nước, tạo bể chứa nước nhân tạo trong

giới hạn phân bố bazan ở một số vùng.

+ Vùng Buôn Ma Thuột : cổ thể lưu nước ở độ

* Nước dưới đất có quan hệ thuỷ lực với nước mật

* Có khả năng khai thác cả trữ lượng tĩnh, trữ lượng động và trữ lượng cuốn theo

* Có khả năng phục hồi trữ lượng

* Khai thác bằng lỗ khoan, giếng đào, hành lang thu nuớc, công trình thấm ven bờ Chiều sâu công trình 15 - 50m.

+ TX Kon Tum : giếng đào và lỗ khoan sâu (15

- 50)m có thể khai thác được khoảng 2 1/s/l công trình

+ Vùng Cheo Reo - Phú Túc : giếng đào và lỗ khoan trong tầng trên Đệ Tứ với chiều sâu không quá 40m có thể khai thác được khoảng (l-2 )l/s/l công trình, tầng dưới thuộc thành tạo Neogen lỗ khoan sâu trên 150m có thể khai thác Qmax = 8 1/s, Qlk thường gặp = 2 - 4 1/s.

* Không có khả năng cấp nước lớn, tập trung, chỉ có thể khai thác nước phục vụ hộ gia đình

đơn lẻ

* Có thể tăng cường nguồn trữ lượng động bằng các đập tràn, đập dâng để hướng đòng chảy vào phía bở. _

* Chủ yếu trữ lượng tĩnh có thể đáp ứng cho khai thác sử dụng

- Khó có khả năng phục hồi trữ lượng trong điều kiện tự nhiên

* Có thể khai thác nước bằng các lỗ khoan sâu

cỡ 150m với lưu lượng thường gặp (1 - 2)l/s phục vụ cấp nước đơn lẻ Không có khả năng cấp nước lớn cho các thành phố, thị xã

* Xây dựng các đập thuỷ điện, hồ chứa nước lớn tạo môi trường sinh thái

* Trữ lượng động lớn nhưng khó thu hồi Trữ lượng tĩnh không đáng kể

* Có thể khai thác bằng cách khai dẫn mạch lộ

để cấp nước đơn lẻ

* Xây dựng các đập thuỷ điện, hồ chứa nước lớn tạo môi trường sinh thái và bổ cấp lưu lượng mùa kiệt cho vùng hạ lưu

8

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Cán bằng bảo vệ và sử dụng cĩ hiệu quả nguồn nước quốc gia Báo cáo tổng kết chương trình nghiên cứu khoa học cấp nhà nước mã số KC.12 Hà Nội, 1996 128 trang

2 Đồn Văn Cánh Sự hình thành và tài nguyên nước dưới đất trong các thành tạo bazan Neogen - Đệ tứ cao nguyên Pleiku (CHXHCN Việt Nam) và triển vọng sử dụng chúng Luận án PTS Đại học tổng hợp quốc gia Azerbạdjan (tiếng Nga) Bacu, 1987

3 Nguyễn Văn Chiển (chủ biên) Tây Nguyên - Các điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1985

4 Nguyễn Văn Chiển (chủ biên) Các vùng tự nhiên Tây Nguyên Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1986

5 Điều tra tình hình chất độc chiến tranh do Mỹ sử dụng trên địa bàn tỉnh Dăk Lăk

Sở KHCN & MT tỉnh Dãk Lăk Buơn Ma Thuột 1995

Nội Tuyển tập 1998, 2000, 2002

7 Định hướng phát triển cấp nước đơ thị đến năm 2020 Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội 1998

8 Nghiên cứu biến động mơi trường do thực hiện qui hoạch phát triển kinh tế xã hội

và khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên Tây Nguyên giai đoạn 1996 -

2010 Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu mã số KHCN 07.05 thuộc chương trình

“Tài nguyên và Mơi trường KHCN.07” Hà Nội, 2001 289 trang

9 Nghiên cứu khả năng xâm nhập của Dioxin vào nước ngầm ở một số khu vực trọng điểm của Tây Nguyên và ảnh hưởng của nĩ đến mơi trường Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ mã số B98 - 36 - 22TĐ Chủ nhiệm đề tài PGS TSKH Bùi Học Hà Nội

2002.

10 Nước dưới đất khu vực Tây Nguyên Ngơ Tuấn Tú, Võ Cơng Nghiệp, Đặng Hữu

ơn, Quách Văn Đơn Cục Địa chất và Khống sản Việt Nam Hà Nội, 1999 188 trang

11 Ngơ Đình Tuấn và nnk Nghiên cứu cân bằng, bảo vệ sử dụng cĩ hiệu quả nguồn nước phục vụ phát triển KT - XH Tây Nguyên Báo cáo tổng kết đề tài KC 12.04 1995

12 Groundwater Recharge A Guide to Understanding and Estimating Natural Recharge David N Leraer, Arie s Issar, Ian Simmers Volume 8/1990

13 Handbook of Groundwater Development Roscoe Moss Company Los Angeles, California 1989

14 Kop J H Groundwater Abctraction and Artificial Recharge.Volume 2: Artificial Recharge of Groundwater Delft University of Tecnology 1993

15 Management OS Aquifer Recharge and Subsurface Storage NNC-IAH publication

N04 Seminar Wageningen, 1 8 -1 9 December 2002

16 Manual of Applied Field Hydrogeology Willis D.Weight, Ph.D., P.E., John L Sonderegger, Ph.D Montana Tech of the University of Motana McGraw-Hill

10

PGS TS Nguyễn Ngọc Thuý Viện Vật lý Địa cầu

ABSTRACT

On the basic of seismotectonic data of Vietnam and it's shelf we establish relation between strong earthquake and geological structures the some

seodvnam ics of Midle part of Vietnam Shelf were studied Using the Tsunami Magnitude Scale and the Pacific Tsunami Catalogs and the W estern Coast of the United states we determ ine maximum amplitude on tide gauges

in meters for Tsunami earthquake in the studied region

I NGUỒN GỐC SÓNG THẦN

Sóng thần là sóng nước biển sinh ra do cộng hưởns liên quan đến hoạt động địa chấn dưới đại dương hay các quá trình địa chất khác như núi lửa phun trào, trượt lở đất đáy biển, hoạt động thuỷ văn tác động ở đại dương Phân lớn sóng thần được sinh ra do các trận động đất lớn, có chấn tiêu nông Vì vậy nguồn cua những sóng thần phân bố dọc theo đới hút chìm ven bờ Thái Bình Dương (xem hình 1) Thuật ngữ “tsunam is” nguồn gốc từ tiếng Nhật, và “ tsun” có nghĩa

là hai cáng, “am i” có nghĩa ỉà sóng, và nhữnẹ sóna này thường phát triển như hiện tượng cộng hưởns ở các cảng sau các trận động đất xa bờ Sóng thần này thường nhỏ và không đủ được chú ý ở đại dương sâu, nhưng nó trở nên lớn và gây ra thiệt hại khi đạt đến gần bờ và cảng Chúng đôi khi được gọi là sóna địa chấn biển hoặc gọi một cách sai lệch là sóng thuỷ triều

Sóng thần trên biển được phân chia theo nguồn gốc phát sinh Cho đến nay chúng ta được biết các loại sóng thần sau: Sóng thần hình thành do các yếu tố khí trượng gày nên do các xoáy thuận nhiệt đới khi khí áp tại tâm bão bị giám và khối nước được hình thành đột ngột, dưới tác dụng của trọng lực khối nước hạ

KHA NANG SÓNG THAN ở VEN BIEN v à h ả i đ ả o v i ệ t n a m

không quá lớn và biên độ sóng không quá cao Vì vậy sóng thần có nguồn gốc khí tượng gây ra mang tính địa phương, hạn chế về quy mô và mức độ.

N iiu ồ n sôĩ\ịỊ th ầ n m ô úi c ụ ih ò

Hinh 1 Phân bố sóng thần xảy ra gần đây ở Thái Bình Dưưng

Nguyên nhăn thông thường nhất của sóng thần là do hoạt động địa chấn gây ra Theo thống kê của thế giới ( Bryant,2001) trên 2000 năm qua động đất đã gây ra 82,3% tất cả sóng thần ở vùng Thái Bình Dương Tuy nhiên động đất gây

ra sóng thần là rất ít Chí tính từ năm 1861 đến năm 1948 trên 15000 trận động đất gây ra chí 124 sóng thẩn Dọc bờ Tây của Nam Mỹ là một trong những bờ biến có nhiều sóng thần nhất trên thế giới thì 1098 động đất ngoài khơi gây ra chỉ

20 sóng thần Tần số thấp này của sóng thần có thể đơn giản phản ánh thực tế là phần lớn sóng thần có biên độ nhỏ và khôns được chú ý Hai phần ba sóng thần gây thiệt hại ở vùng Thái Bình Dương liên quan với động đất có chấn cấp 7.5 hay lớn hơn Phần lớn những trận động đất này là nhũng sự kiện ảnh hườn» đến đường

bờ biển xa cũng như đường bờ biển địa phương

2 CUÔNG ĐỘ CÚA SÓNG THAN.

Đối với sóng thần khu vực (100 km < Re < 3500 km) được (Abe, 1981) đưa

ra công thức đánh giá chấn cấp sóng thần như sau :

trong đó: is là cường độ sóng thần theo Soloviev (không có đơn vị)

Hr là độ cao trung bình của sóng thần dọc đường bờ biến (m)

Chúng ta lại còn thấy một vài cố gắng được thực hiện để thiết lập thang chấn cấp sóng thần đồng nhất hơn Abe đã thiết lập một trong những thang chấn cấp sons thần được sử dụng rộng rãi có dạng như sau:

M ,=log|0Hr + 9.1 + A c

trong đó: Mt là thans chấn cấp sóng thần ở vùng bừ biển

AC là hiệu đính nhỏ phụ thuộc vào vùng nguồn

Trims; bình hiệu chỉnh cho Hilo, Caliornia, Nhật là -0.3, 0.2, 0.0 tươns ứng, bất chấp vùng nguồn của động đất sinh sóng thần

Nghiên cứu trên nhiều sóng thần ở bờ đông của Nhật và Tahiti chí ra quan

Trên hình 2 biếu diễn quan hệ giữa chấn cáp Mômen Mw và độ cao sóng thán quan sát được tại bờ phía Đông biển Nhật Bản và Tahiti theo số liệu củaOkal, 1988 và Kạịiura, 1983.

Chấn cấp M omen động đất, Mw

Hình 2 Quan hệ giữa Mw và biên độ sóng thần ở Nhật Bán và Tahiti

3 PHÂN BỐ ĐỊA LÝ CỦA SÓNG THAN

Các trận động đất mạnh chủ yếu ở độ sâu nhỏ hơn 100 km trong vỏ Trái đất phát sinh sóng thần Hai phần ba các trận sóng thần ở vùng Thái Binh Dương liên quan với động đất với chấn cấp theo sóng mặt Ms = 7.5 hoặc lớn hơn ( Bryant, 1991; Geist, 1997b; Bryant, 2001 )

Theo kết quả nghiên cứu của Okal, 1988và Geist, 1997b cơ chế phát sinh sóng thần liên quan với hoạt động của các đứt gãy kiến tạo dạng trượt bằng, phay chòm nghịch, chờm nghịch vòng cung đảo ( xem hình 3 ) Chủ yếu các loại đứt gãy này tập trung ven bờ tây và đông Thái Bình Dương dọc các đới hút chìm

4 ĐÁNH GIÁ CƯÒNG ĐỘ SÓNG THAN ở v e n b iê n v à h ả i đ a o v iệ t n a m

Sóng thán quan sát được tại vùng ven biển V iệt Nam

Sóng thần xưa nay chưa được khảo sát và nghiên cứu.Lần đầu tiên đoàn cán bộ điều tra sóng thần của Viện Vật lý Địa cầu do GS Ts Nguyễn Đình Xuyên tiến hành tại vùng bờ biển từ Diễn Châu đến đèo Ngang cho biết có nhiều vụ sóng thán xảy ra ở khu vực khảo sát nói trên và đã làm nhiều người chết và mất tích Tuv nhiên chưa làm rõ nguyên nhân Vì vậy việc điều tra tác hại của sóng thần và nguyên nhân của hiện tượng trên cần phải tiến hành các chuyên khảo sát dọc dải

bờ biển Việt Nam

Đong đát ven biển và hải đảo V iệt N am và khả năng sóng thần.

Để xem xét hoàn cảnh chung của hoạt động đút gãy kiến tạo ven biến và thềm lục địa Việt Nam và các vùng lân cận, những đứt gãy lớn có kha năng phát sinh động đất lớn và có thể là nhưng đút gãy phát sinh sóng thần trên biển và thềm lục địa Việt Nam là đứt gãy Sông Hổng (phán á kinh

4

Trượt bằng trái là tác nhân thúc đẩy mạnh hoạt động tách giãn của trũng Beibuvan, với hình hài và cách phân bố của trũng Sông Hổng, trượt bằng trái không thể là nguyên nhân gây nên tách giãn.

Theo công bố của một loạt các nhà địa chất khi động đất cực đại có thể phát sinh trên đới Sông Hồng không vượt quá chấn cấp Ms=6.2 (Nguyễn Đình Xuyên, 1996, 2003, Nguyễn Ngọc Thuỷ, 1996, 1999 và 2002, Lê Tử Sơn, 1999,

2000, Trần Thị Mỹ Thanh 2 0 C ¿ Đặng Thanh Hải 2003)

Thực tế theo số liệu của Trung Quốc coi động đất cực đại trên đút gãy Sông Hồng là không lớn hơn 6.0 độ richte Như vậy, theo số liệu lịch sử của Trung Quốc trong vòng gần 4000 năm (2000 nãm trước công nguyên và 2003 năm sau công nguyên), trên đút gãy Sông Hổng phần trên lãnh thổ Trung Quốc chưa ghi nhận trận động đất nào lớn hơn 5.5 độ Richte

Kết họp với các đánh giá của các nhà địa chất Việt Nam, động đất trên đút gãy Sôn« Hồng (phần lục địa) lớn nhất có thể xem là M max=6.2 và xem độns đất inanh nhất trên đút gãy Sônỉĩ Hồng phần á kinh tuyến cũng có chấn cấp tương tự

Sử dụns công thức (6) để xác định biên độ sóng thần ở vùng ven biển H:mx=0.65m, đính sóng chưa có thể cao hơn mặt đ ấ t

Như vậy, tuy rằng coi động đất cực đại trên đút gãy Sông Hồng là Mmax=6.2 (mặc dù số liệu này còn nhiều người bàn cãi), nhưng với nhữníỉ trận động đất này xáy ra ngay trên bò' biển và hái đảo Việt Nam cũng chưa cao hơn mặt đất Như

vậy nsuổn động đất này khôns hề gây nsuv hiểm về sóng thán cho vùng bờ biển

và hài đảo Việt Nam

Sóng than từ vùng biển Philipinne.

Sỗrm thán có thể phát sinh từ các nguồn đứt gãy địa phương như đã được phân tích và đánh giá Trên hình 4 là sơ đồ các đút gãy chính của Philippinne và lân

Để định lượng hoá ảnh hưởng của sóng thần do động đất từ bờ biển Philippine, chúng tôi sử dụng công thức (3) để xác định với động đất cực đại xảy ra trên đới lún chìm “Manila Trench” với 7<M< 8 và khoảng cách gần nhất từ chấn tàm động đất gây sóng thần đến bở biển và hải đáo Việt Nam là

1 100 km ta xác định được H = 0.5 m

Mới đày theo báo cáo của ông Viện trưởng; Viện Nghiên cứu Địa chấn và núi lửa Philippine cho biếtđộnơ đất mạnh nhất có thế xảy ra tại đứi hút chim phíaTay Bắc Philippine với M = 8,3 độ R ich tẻ r, như vậy biên độ sóna thán đến Bờ biển và Hải

trườn2 họp sứ clụns công thức (3) với 84% tin tướng thì biên độ sẽ là 2m

Theo kết quả của chúng tôi vừa tính toán ở trên trong cả ba trường hợp độn lĩ đất £ây sons thần xay ra ở vùng thềm lục địa Việt Nam và dộng đất xảy ra trên đới hút chìm ớ vùng bờ biền phía Tây Philippine với Mniax = 8,0 đều không

s à v anh hườn Sĩ đến vùng bờ biển và Hải đáo Việt Nam Trône trường hợp phía Tây Bắc đới hút chìm Manila động đất cực đại Mmax = 8,3biên độ sóng thần ở vùn« bớe biến và hái đao Việt nam có thể đạt tới 2m Trong trường hợp này sóng thán coá thế gây nguy hiếm cho lãnh thổ Việt Nam.

Sau động đất gây sóng thần ớ khu vực ngoai khơi Summatra xảy ra trên đới hút chìm thuộc vành đai động đất Hymalaya-xuyên á buộc các nhà địa chấn phải nghĩ vé động đất ớ khu vực đới hút chìm phía Tây Bắc Philippine cũng có thế đạt Magnitude 8,9-9 độ Richter và như vậy vùng bờ biển và Hải đáo Việt Nam cũng

có thế nsuy hiếm về sóng thần

Vì nhữns lv do như vậy vấn đề nshiên cứu động đát gây sons thần cần được đặt

ra và kiến nghị với Nhà nước để nghiên cứu và thiết lập hệ thống cánh báo sóns thần ỏ' vùng bờ biển và Hải đảo Việt Nam nhằm phòng tránh và giảm thiểu động đất và sóna thần , bao đảm phát triển bền vữns cho vùng bờ biển Việt Nam

Kèt luận: Sóng thần từ nơuổn động đất xa và gần đểu có thể gây nguy hiếm cho vùnç bờ biển và hải đảo Việt Nam Cần thiết lập một đề tài hoặc dự án nghiên cứu một cách nghiêm túc để tìm cách phòng tránh và giảm thiểu thiên tai trong khu vực

Bài báo hoàn thành nhờ sự giúp đỡ của đề tài 73.31.01 chương trình cơ bản

TÀI LIỆU THAM KHÁO.

1 Abe, K (1973) Tsunami and mechanism of great earthquakes Phys Earth Planet Inter 7, 143-153

2 Abe, K (1979) Size of great earthquakes of 1873-1974 inferred from tsunami data J Geophvs Res 84, 1561-1568

3 Bryant, E.A., R w Y ouns, and D.M Price (1996) Tsunami as a major control

on coastal evolution Southeast Australia J Coastal Res 12, 831-840

4 Comer, R.p (1980) Tsunami height and earthquake magnitude: theoretical basis of an empirical relation Geophys Res Lett 7, 445-448

5 Geist, E.L (1998) Local tsunamis and earthquake source parameters Adv Geophys.39, 117-209

earthquake in subduction zones Pure Appl Geophvs 154, 467-483

7 Soloviev, S.L (1970) Recurrence of tsunamis in the Pacific 164 East-West Center Press, Honolulu

8 Niiuycn Đình Xuyên (2003) Độna đất cực đại tại Hà Nội 2003

9 N íuyễn Đình Xuyên Nguyễn Ngọc Thuỷ Bủn đồ phân vùng độniĩ đất Việt Nam, 1996 Báo cáo đề tài cấp nhà nước, lưu trữ tại thư viện Vật lý Địa cầu

8

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ Dự BÁO SẠT LỞ BỜ SÔNG DỰA TRÊN QUAN HỆ TƯƠNG TÁC GIỮA DÒNG CHẢY

VỚI ĐỊA CHẤT VÀ HÌNH THÁI BỜ

PGS.TS Trần Xuân Thái KS.NCV Nguyễn Ngọc Đắng

Viện Khoa học Thủy lợi

Đê tài KC 08-11

Tóm tát

Sạt lở bờ sông đang là bức xúc lớn đối với dân sinh kinh tế xã hội ở nước ta Sạt

lở bờ sông là một quá trình vật lý rất phức tạp vì nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố ngẫu nhiên Cho đến nay đã có nhiều phương pháp tính toán ổn đinh và dự báo sạt lở

bờ sông, song hầu hết các phương pháp chỉ dựa trên quan hẻ tương tác giữa dòng chảy với hình thái lòng sông Nhóm các phương pháp này có nhiều hạn chế vì nó bỏ qua yếu tố địa chất của bờ sông Trong những năm gần đây một số các phương pháp, dựa trên quan hệ tương tác giữa dòng chảy với địa chất và hình thái bờ sông đã phát triển và thu được nhiều kết quả khả quan Nhóm các phương pháp này có nhiều ưu điểm vì biểu đạt được bản chất vật lý của quá trình sạt lở Kết quả dự báo đinh lượng và chính xác hơn Tiêu biểu của nhóm phương pháp này là Darby-Thome Ị1Ị Sau nhiều nãm nghiên cứu và phát triển tới năm 2003 Darby-Thome đã đưa ra một phương pháp tính toán ổn định và dự báo sạt lở bờ sông có rất nhiều ưu việt Phương pháp Darby-Thome

đã được các nhà khoa học và công nghệ đánh giá rất cao và ứng dụng rộng rãi Báo cáo này giới thiệu phương pháp của Darby - Thome và việc áp dụng nó để tính toán sạt lử một đoạn bờ sông Hồng trong khuôn khổ mở rộng, phát triển các nội dung của đề tài KC08-11

Absstract

River Bank erosion is hot problem in our country Bank erosion is very complicated physical process Up to now the methods for bank erosion calculate is based on the relation ship between flow and bank morphology Those methods is limited This report give a new calculate metho for stability analysis and predicting for bank erosion This is Darby - Thome method (2002) This method is based on the relation ship between flow and bank geology The Darby — Thom methog have applied

on a reach of Red river in KCÜ8-11 project

ĐẶT VẤN ĐỂ

Sạt lở bờ sông đang là bức xúc lớn đồi vói dân sinh và kinh tế xã hội ờ Viêt Nam Sạt lở diễn ra trên khắp các triền sông và trên khắp các địa phương có sông Hàng năm chúníi ta đã phải dành hàng ngàn tỷ đồng cho công tác phòng chống sạt lờ song đó vẫn chí có tính chất ‘'đau đâu chữa đấy” “rách đâu vá đấy” Kinh phí để xây dựng công trình bảo vệ bờ sông là rất lớn vì vậy trong phòng chống sạt lờ bờ sông không những chỉ dùng giải pháp công trình mà còn cần kết hợp với giải pháp phi công trình (non structrue) Trong giải pháp phi công trình thì công tác dự báo, cảnh báo là vô cùng quan trọng Dự báo, cảnh báo đưa ra các con số đinh lượng đối với từng khu vực

cụ thể giúp cho các nhà quản lý đưa ra các quyết sách và giải pháp phù hợp

Sạt lở bờ sông là một quá trình vật lý phức tạp vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố ngẫu nhiên như dòng chảy, bùn cát, hình thái sông dặc biệt là địa chất bờ sông Cho đến nay các phương pháp dự báo sạt lở bờ sông đã được nghiên cứu tương đối nhiều Tuy nhiên các kết quả cùng với độ chính xác của các phương pháp này thường chưa được toại nguyện Vì vậy các nhà khoa học và công nghê không ngừng bổ sung nâng cao để hoàn thiện các phương pháp tính toán dự báo sạt lở bờ sông

Nếu xét sạt lở như là một quá trình xói trong quá trình diễn biến chung xói và bồi của lòng dẫn sông trên một đoạn sông thì các mô hình tính toán dự báo xói bồi biến đổi lòng dẫn thông qua yếu tố bùn cát được gọi là mô hình diễn biến sông đang dần dần được phát triển để đi tới hoàn thiện hơn Bắt đầu là các mô hình 1 chiều (1D) như HEC 2, HEC 6, WENDY v.v tới nay đã phát triển các mô hình 2 chiều (2D) nhu SOBEK, MIKE21 đặc biệt vào những năm 2000 - 2001 mô hình MIKE21C của Viên Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) đã được công nhận là mô hình có rất nhiều ưu việt và đang được áp dụng nhiều trên thế giới Mô hình 2D diễn biến sông phù hợp với tính toán dự báo chung cả xói và bồi cho một đoạn sông Nó như là mô hình để xác điều kiện biên cho việc tính toán sạt lở cục bộ bờ sông

Nếu xét sạt lở là một quá trình riêng biệt bất ổn định của một khối bờ sông hoặc một mạt cắt sông cục bộ thì cho đến nay cũng có nhiều phương pháp tính toán dự báo

Có thể chia thành 2 nhóm phương pháp sau :

1 Nhóm phương pháp tính toán ổn định và dự báo sạt lờ bờ sông dựa trên quan hê tương tác giữa dòng chảy và hình thái sông Điển hình có phương pháp Popov, Izbadzade, Dceda

2 Nhóm phương pháp tính toán ổn định và dự báo sạt lở bờ sông dựa trên quan hệ tương tác giữa dòng chảy với địa chất và hình thái bờ sông Nhóm phương pháp này thể hiện rõ được bản chất vật lý và cơ chế quá trình sạt lở bờ sông

2

Điển hinh có các phương pháp của Hickin - Nan Son, Fredlund Sau rất nhiều nám ntỉhiôn cứu và bổ sung hoàn thiện, năm 2002 Darby - Thorn đã công bố phương pháp của mình Các nhà khoa học và công nghệ thế giới đã đánh giá rất cao phương pháp của Darby - Thome, có thể nói đó là phương pháp ưu việt nhất hiên nay.

Trên sông Hồng, sông Thái Bình ờ nhiều đoạn bờ sông dã có kè hoặc kè đã bị bồi lấp vì vậy bờ sông không còn ở trạng thái tự nhiôn nữa Sạt lở diễn ra ờ khu vực chưa có kè và cả ở khu vực kè yếu, hư hỏng sạt lờ vẫn diễn ra Do vậy nhóm phương pháp l với quan niêm bờ sông ờ trạng thái tự nhiên và không xét tới địa chất bờ dường như không phù hợp với sông ở đồng bằng Bắc bộ Nhóm phương pháp 2 đăc biệt là phương pháp của Darby - Thome xem xét kỹ về địa chất bờ đã thể hiện bản chất vật lý của sạt lờ và phù hợp với điều kiên của sông Hồng và sông Thái Bình hơn

Đê cập nhật phương pháp mói và công nghê mới đề tài KC08-11: “Nghiên cứu

dự báo xói lở, bồi lắng lòng dẩn và đề xuất các biện pháp phòng chống cho hệ

toán dự báo diễn biến xói bổi lòng sông và phương pháp của Darby - Thome cho tính toán ổn định và dự báo sạt lở khối bờ sông Đó là những công nghệ dự báo tiên tiến và lần đầu tiên áp dụng ở Việt Nam Báo cáo này giới thiêu phương pháp Darby - Thomc

và việc áp dụng nó cho tính toán dự báo sạt lở một đoạn sông Hồng trong khuôn khổ

mở rộng và phát triển các nghiên cứu của đề tài KC 08-11

I N h ó m n g h iê n cứ u tín h to á n ổ n đ ịn h , d ự b á o sạ t lở dự a tr ê n q u a n h ệ tư ơ n g

tá c giữ a d ò n g c h ả y v à h ìn h th á i lò n g sô n g

Điển hình là các phương pháp của Popop, Ibadzade, Ikeda Các phương pháp tính toán dự báo dựa trên quan hệ dòng chảy và hình thái lòng sông đều cho rằng sự biến động của hình thái lòng sông thể hiên thay đổi ờ chiều rộng mặt cắt sông do sạt

lở bờ là hàm số tổng hợp của lưu lượng dòng cháy, bán kính cong, chiều sâu dòng chảy, thời gian v.v :

Bs= / ( Q , h, B, R, Bso, t, v.v ) ( 1.1)

Q: lưu lượng dòng cháy, h: độ sâu

B: Chiều rộng lòng sông trang bình

Bso : Tốc độ sạt lở lớn nhất trước thời điểm tính toán

R: Bán kính cong, t: Thời gian

Lưu lượng của dòns; chảv thường được lấy từ một giá trị trung bình như: lưu lượnu tạo lòng, lưu lượng ngang bãi, lưu lượng 10 - 20% v.v Lưu lượng này khỏng hiển thị trực tiếp mà quay trờ lại thông qua quan hẹ của nó với hình thái tương ứng cùa mật cắt ngang sông là chiều chiều rộng (B) và chiều sâu (h) Chính vì vậy các phương pháp đều quy về một quan hẻ rất đơn giản là:

Bs= / ( B , h, Bso, t v à a ) (1.2)

ơ đày: a là hệ số kinh nghiệm

Như vậy rõ ràng là các phương pháp dự báo theo quan hê dòng chảy và hình thái lòng sông chỉ đơn thuần xét về sự thay đổi hình thái mà chủ yếu là xét sự thay đổi của chiều rộng và chiều sâu lòng sông, cùng với một yêu cầu buộc là phải bắt biết được tốc

độ sạt lở hoặc thay đổi của chiều rộng, chiều sâu của giai đoạn trước, kèm thêm một hệ

số kinh nghiêm Đặc biệt các phương pháp đều không xét tới địa chất bờ, coi bờ như là đồng chất và có thể áp dụng cho mọi loại bờ khác nhau Vì vậy có người quan niệm đây là nhóm dự báo theo xu thế sạt lở hoặc theo phương pháp kinh nghiệm

Xin giới thiệu một số phương pháp điển hình của nhóm nghiên cứu này:

l Phương pháp PoPop :

Tác giả xác định sạt lở bờ thường xáy ra ở khu vực có lạch sâu sát bờ và nơi có chiều sâu lớn nhất và cho rằng trong giai đoạn đầu hình thành đỉnh cong sạt lở bờ thường xảy ra yếu Popop coi độ sâu lớn nhất đã biết và đưa ra công thức dự báo sạt lở

Quan trọng trong phương pháp của Popop là phải xác định được hệ số thực nghiệm

a Phương pháp PoPop có ưu điểm là đơn giản song không thể hiện được bán chất vật

lý của hiện tượng sạt lở mà chỉ dựa hoàn toàn vào biến dạng hình thái của mặt cắt bờ sạt lớ

Cầu hỏi đật ra với phương pháp PoPop là: tốc độ sạt lở khi nào thì dừng lại? vì nếu cứ tính như công thức (3) thì bờ cứ sạt lở mãi mãi tới vô cùng Đó là hạn chế lổn

4

nhất của phươne pháp PoPop Cũng nẻn chia xẻ với tác giả vì phương pháp PoPop được đưa ra từ những năm 50 cúa thế ký trước với các điểu kiện nghiên cứu và tính toán còn khó khăn Chính tác giả cũng đánh giá rằng đây chỉ là "bài toán khối hình học giản đưn".

2 Phương pháp lbadzade:

Ibadzade xây dựng công thức kinh nghiệm tính tốc độ sạt lở bờ sông cho đoạn sông cong Tác giả cho rằng: Tốc độ sạt lờ bờ phụ thuộc vào lưu lượng, bán kính cong, chiều rộng lòng sông, tính ổn định của đạt bờ Tức là:

Trong đó: Bs : Tốc độ sạt lở bờ m/năm của năm thứ i, Q: Lưu lượng trung bình nhiều năm, y: Hỏ số ổn định của đất bờ, Ị3: Tỷ số giữa bán kính cong (R,) và chiều rộng lòng sông (B)

n - Ẽ L

Cũng như các tác giả khác trong nhóm phương pháp hình thái, thành phần dòng cháy (Q) chỉ được nêu lên trong quan hê tổng quát Khi tính toán thành phần này đã được chuyển qua các thành phần hình thái (B, h)

Tác giả đã mô phỏng bờ lở đoạn sông cong như là một dạng của đường Parabol

y = ax2 thông thường Từ đó các vị trí trên đường viền bờ lở có bán kính cong như sau:

Hạn chế của phương pháp là bỏ qua yếu tố địa chất bờ sông, yếu tố dòng chảy được coi như ảnh hường qua hình thái Các yếu tố ảnh hưởng khác được thể hiên thông qua hệ số thực nghiệm

Câu hỏi đặt ra với phương pháp của Ibadzade::

- Mô phỏng đường bờ sạt lở một cách rất lý tưởng theo dạng Parabol y = ax2 liệu

đã phù hợp với thực tế chưa?

- Cũng dựa trên nguyên lý hình thái, vì sao không quan tâm tới bờ lồi, vì giữa bờ lồi và bờ lõm có liên quan chặt chẽ với nhau về hình thái và động lực

- Tính toán sạt lờ sẽ đi tới vô cùng ( c o ) đổng nghĩa với việc sạt lử sẽ khổng có điểm đừníì Điều đó có đúng với thực tế không?

Trong các trường hợp bờ sạt lờ ở trạng thái tự nhiôn và bờ lờ là đồng chất trên

toàn đoạn thì có thể ứng dụng phương pháp trên Với sông Hồng sông Thái Bình, có

các đoạn bờ được bảo vô và xen kẽ nhiều chỗ bị sạt lở chắc chắn không thể tạo đường

viền bờ lý tưởng Với sông Cửu Long không phái đoạn sông nào cũng mô phỏng theo

phưimí? trinh Parabol y = ax2 được

I I P h ư ơ n g p h á p d ự a t r ê n q u a n h ệ t ư ơ n g t á c g i ữ a d ò n g c h ả y với đ ị a

c h ấ t vậ h ì n h t h á i b ờ s ò n g c ủ a D a r b y - T h o r n

II.l Cơ sở phương pháp:

Sạt lơ bờ, diễn biến phù sa có liên quan tới mất đất là một vấn đề lớn mang tính

chất toàn cầu ứong quản lý tài nguyên nước Chi riêng tại Hiệp chửng quốc Hoa Kỳ,

ước tính là 142.000 dặm (227.000 km) bờ sông cần được bảo vệ, chống xói lở; chi phí

bảo vệ bờ tại Hiệp chủng quốc Hoa Kỳ trong năm 1981 được ước tính là vào khoảng 1

ti Đô-la Mỳ (theo Đơn vị kỹ thuật của quân đội Mỳ, 1983) Đe khuyến khích quản lý

hiệu quả những con sông dễ bị xói lở bờ, cần phải có các mô hình cho những dự báo

đáng tin cậy về tác động của các thay đổi về hình thái sông và địa chất bờ sông Những

mô hình như vậy mang lại lợi ích cho nhà quản lý và quy hoạch trong các dự án về

phòng chống lũ, bao vệ bờ, bảo vệ đê và cho các kỳ sư phụ trách duy tu bảo dưỡng đê

kè

Sạt lờ bờ là một quá trình vật lý rất phức tạp, quá trình này bao gồm sự xói lở

sát mặt và dưới nước, quá trình xói trực tiếp các vật liệu tạo bờ do lực cắt của dòng

chảy, cũng như trượt của bờ dưới tác động cùa ừọng lực Quá trình trượt là quan trọng

nhất vi trượt liên quan đến việc mở rộng nhanh cùa lòng dẫn và cung cấp tông lượng

lớn bùn cát trong sông Hơn nữa, trượt quá mức thường là một chì số về tính không ổn

định của lòng dẫn sông, có liên quan đến xói cua đáy sông (Darby và Simon, 1999)

Đối với những bờ sông có độ dốc lớn sạt lở thường xuất hiện dọc theo xâp xi

mặt trượt (Darby và Thome, 1997; Thome, 1999), khi xói lơ ơ bờ và đáy sông gần VỚI

bờ sẽ gia tăng về chiều cao và độ dốc của bờ đến một điểm ổn định giới hạn Ngoài

anh hương của xói lở sông, sạt lớ bờ cùng có thể xuất hiện do những thay đồi về đặc

điểm cấu tạo địa chất của các vật liệu tạo bờ, hoặc sự tạo thành áp lực nước khe rỗng

dương tại bờ khi lù rút

6

Tuv đã có nhiêu nổ lực trong phản tích sự phát triển cua sạt lớ bờ sông, hầu hết cac mô hình đều có một số nhược điểm về kv thuật, khái niệm và tính thực tiễn, làm hạn chế kết quả dự báo Một số tác già như Darby và Thome (1996b), Rinaldi và Casagli (1999), và Simon và những tác gia khác (2000) đã xem xét chi tiết các hạn chế

vè kỹ thuật; Hầu hết các phân tích về sạt lở kiểu phang được dựa trèn việc ước tính lực kéo và lực can tác động iến khối trượt tại thời điểm bắt đầu trượt trong điều kiện địa chát lý tương (hình 1)

Hình 1 M ặt cắt bờ lý tưởng sử dụng phân trong phân tích ổn định bờ dơn giản

Trong đó, b: là góc mặt trượt; a: là góc bờ tư nhiên; Wt: là trọng lượng khối trượt; FD là litc kéo: FR: là lực cản; H: tà tống chiều cao bờ

Tổng hợp các hạn chế đỏ như sau:

1 Các mặt cắt sông được lý tưởng hóa không tương tự với đặc điểm mặt cắt tự nhiên, bờ sông bị xói lở, đặc biệt là khi có lực cắt (Osman và Thome, 1988) Lòng sông gần bờ bị hủy hoại cộng với xói lớ tại chân bờ làm cho mật cắt sông có đặc điêm gần giống như được trình bày ứong Hình 1

2.Mặt trượt phải đi qua chân bờ Các quan sát thực địa cho thấy đôi khi điều này không thực tế (Simon và những tác giả khác, 1991)

3 Những tác động của áp lực nước khe rỗng trong đất và áp lực thủy tình giới hạn của nước trong kênh dẫn thường bị bỏ qua hoặc được xác định đặc điêm qua ti lệ

áp suất khe rỗng được đơn gián hóa (Simon và những tác giá khác, 1991)

4 Hầu hết các mô hình hiện nay đều cho rằng bờ có các vật liệu tạo bờ đồng nhất, mà không tính đến những anh hương về địa tầng rời rạc theo chiều ngang ữong cấu trúc dọc bờ

C ao trin h m ặ t n

F R c L + (W t COS 3 ' u 4- F c p COS i) t a n ọ

~ F D w t sin & - F Cp sin i

Hình 2 Sơ đồ phán tích tính ổn định của bờ sông và các lực đưa vào một khối

tneợt ban đau H = chiều cao bờ sông; W.L = mực nước trong sông; R.I = cao trình

đáy sông; BW - vị trí của vết cắt hoặc độ lớn của biến dạng bờ; N,G = cao trình mặt đất tự nhiẻn; G.W.L.= cao trình mực nước ngầm; a và p = lần lượt là góc bờ sông trước và sau khi sạt bờ; và Ỵk = chiều sâu của vết cắt Các điểm TS, BS, s và K cùng vói h ’ và H2 được dùng đế định nghĩa hình học của bờ sông

Các hạn chế kỹ thuật trên đã được Darby và Thome khắc phục trong sơ đồ mang tính thực tế hơn thê hiện trong Hình 2 Các phân tích tập trung vào các tác động của áp lực nước khe rỗng âm ừong phần bờ không bão hòa nước, các tác động gây ổn định cua áp lực thúy tình giới hạn, và những tác động gây bất ổn định của áp lực nước khe rỗng dương trong phần bờ bão hòa nước Các phân tích này thể hiện tính thực tế của tác động của áp lực nước khe rỗng trong những phần bão hoà và không bão hòa nước của mặt cắt bờ- một tiến bộ quan ứọng

Darby và Thome phát triên và tiến hành thứ nghiệm phân tích tinh ôn định cótính đến các tác động của nhiều lớp địa chất thổ nhưỡng ngang, mỗi lớp có nhiều tính chất vật lý biến thiên, trong cấu trúc bùn cát của bờ Các tác giả trình bày một phương pháp luận được ứng dụng để phân tích ồn định của khối bờ, cho phép đánh giá sự góp phần cua sạt lở bờ đến gia tăng tổng lượng phù sa trong sông Phương pháp luận này được ứng dụng vào tính toán ổn định và dự báo sạt lở của nhánh sông Hotophia, sông Goodwin, Mississippi (Mỹ) và sông Sevie (ý) cùng với 51 đoạn sông ở Mỹ và các nước khác

II.2 Phân tích sự phát triển của tính ổn định bờ

Hình 2 mô tả phạm vi phát triên cùa phàn tích tính ồn định Có thể dùng hệ sốkhái niệm an toàn đê mô hình hóa ôn định bờ

(2-1)

8

với FS là hệ sỏ an toàn (FS < 1 nghĩa là sạt bờ), và FR và FD lần lượt là lực cản tòng họp va lực kéo, tác động trên một đơn vị độ rộng cua một khối trượt.

Theo lực kéo tỏng h(/p được tính băng phương trình '.

FD = Wforce sin p - Fcp sin i + H force cos p (2-2)

Trong đó, p là góc mặt trượt, i là góc giữa hướng của áp lực thủy tĩnh giới hạn

và Ưực giao cua mặt trượt

Lực can tỏng hợp được tính băng:

FR = CL + Fnpwp + (fV/orce cos p + Fcp cos/ - Fupllft - H Jorce sin p )tan ệ (2-3)

với Fnpwp là lực do áp lực nước khe rỗng âm, FUpiift là lực nâng do áp lực nước khe rỗng dương

Trong phàn tích tính ổn định của một bờ sông có nhiều lớp, ừọng lượng cua khỏi trượt bàng tông trọng lượng cúa từng lớp sao cho:

• Tính áp lực nước khe rỗng dương và âm

Gia sử phân bố áp lực thủy tính trong trường hợp mực nước trên sông dưới điềm

s, trong Hình 3 áp lực khe rỗng tại các điểm A, B, c , D và E lần lượt bằng hiỴw, ti2Ỵw,

h3Ỵw, h4Ỵw, và 0,0., và áp lực nước khe rỗng tống hợp tác động trên mặt trượt bằng với trọng lượng của nước và diện tích đa giác ABCDE9876, chiều cao của độ dâng mao dẫn (hcr) bằng

Để ước tính áp lực nước khe rỗng âm trong vùng không bão hòa, hiện nay chưa

có lý thuyết nào đơn giản và thòa đáng Đối với vùng đất không bão hòa, Fredlund và các tác giả khác (1978) đã chứng minh rằng

với

với Hw là độ sâu nước trong sông Tổng hợp lực thuỷ tính tới hạn và góc mà tại

đó góc tổng họp qua bề mặt bờ được tính bằng phương trình

K

• Tính áp lực thủy tĩnh do nước trong lực cắt

Trong trường hợp lực cắt có chứa nước (ví dụ nước mưa, dòng cháy mặt, hoặc nếu mực nirớc ngầm cao), nước trong vết cắt sẽ làm xuất hiện lực thủy tình trên khối trượt, được tính l à

10