Định nghĩa, nguyên nhân, phân loại diễn biến lòng sông 6.1.1 Định nghĩa Diễn biến lòng sông là những biến đổi về hình dạng, kích thước trên mặt bằng, trên mặt cắt dọc và trên mặt cắt ng
Trang 1Chương VI - dự báo quá trình diễn biến lòng sông
Đ 6.1 Định nghĩa, nguyên nhân, phân loại diễn biến lòng sông 6.1.1 Định nghĩa
Diễn biến lòng sông là những biến đổi về hình dạng, kích thước trên mặt bằng, trên mặt cắt dọc và trên mặt cắt ngang của lòng dẫn dưới tác động của dòng nước, trong điều kiện tự nhiên hoặc khi có tác động của các yếu tố nhân tạo hay các yếu tố thiên tạo đột xuất
Diễn biến lòng sông có nghĩa rộng và nghĩa hẹp
- Diễn biến lòng sông theo nghĩa rộng là cả quá trình lịch sử hình thành
và phát triển lòng sông, bao gồm toàn bộ thung lũng sông Vấn đề này thuộc phạm trù địa sử học, địa mạo học
- Diễn biến lòng sông theo nghĩa hẹp chỉ hạn chế trong những biến đổi cận đại và bản thân lòng dẫn Đây là đối tượng chính của động lực học dòng sông
Nhưng những biến đổi cận đại và bản thân lòng dẫn được triển khai trên nền các biến đổi lịch sử và của các bộ phận của thung lũng sông Vì vậy, chúng có mối liên hệ nội tại với nhau
6.1.2 Nguyên nhân của diễn biến lòng sông
Nguyên nhân cơ bản của diễn biến lòng sông là sự mất cân bằng trong tải cát Trong bất kỳ một đoạn sông nào, hoặc trong bất kỳ một vùng cục bộ nào đó
của đoạn sông, dưới một điều kiện nhất định, dòng chảy có một sức tải cát nhất
định Nếu lượng bùn cát đến tương ứng với sức tải cát, thì dòng chảy ở trạng thái tải cát cân bằng, lòng dẫn sẽ không xói cũng không bồi Khi lượng bùn cát đến lớn hơn sức tải cát của dòng chảy, số bùn cát mà dòng chảy không thể mang thêm sẽ
được bồi lắng dần xuống làm cho lòng dẫn nâng cao Khi lượng bùn cát đến nhỏ hơn sức tải cát của dòng chảy, số bùn cát thiếu hụt sẽ được dòng chảy bào xói lòng dẫn để bổ sung, làm cho lòng dẫn hạ thấp
Diễn biến lòng sông cũng như các quá trình chuyển động cơ học khác, cân bằng chỉ là tương đối, không cân bằng mới là tuyệt đối Lòng dẫn, từng giờ, từng phút luôn luôn ở trong trạng thái biến hoá và phát triển Ngay trong cái gọi là ''cân bằng tải cát'', trong toàn đoạn sông, trong một thời gian nào đó lòng dẫn được coi
là ổn định, nhưng ở từng nơi, sóng cát vẫn tồn tại, về thực chất tải cát vẫn không cân bằng
Trang 26.1.3 Phân loại diễn biến lòng sông
Khi phân tích diễn biến lòng sông thường chia ra diễn biến trên mặt bằng, diễn biến trên mặt cắt dọc, diễn biến trên mặt cắt ngang, nhưng thực chất ba loại này đan xen nhau, ảnh hưởng lẫn nhau, khống chế lẫn nhau
a Diễn biến trên mặt cắt ngang: là do sự mất cân bằng tải cát phương ngang
gây nên Sự mất cân bằng tải cát trên phương ngang chính là do hoàn lưu Khi trong dòng chảy tồn tại hoàn lưu, dòng nước mặt không đi theo phương chuyển
động chung mà chảy xiên sang một bờ, còn dòng nước đáy thì chuyển động sang một bờ khác, ngược với dòng nước mặt Bờ có dòng nước mặt xô vào thì bị xói, bờ tiếp nhận dòng nước đáy thì được bồi Ngoài hoàn lưu ra, sóng cát cũng tạo ra chuyển dịch bùn cát theo phương ngang
b Diễn biến mặt bằng: chủ yếu là sự dịch chuyển trên mặt bằng, đường bờ,
của lạch sâu, của các khối bồi lắng, có khi là liên tục, có khi là đột biến, có khi là
có chu kỳ do chịu tác động tổng hợp rất nhiều yếu tố
c Diễn biến mặt cắt dọc: là do sự mất cân bằng trong tải cát phương dọc, có
nguyên nhân từ thiên nhiên như sự thay đổi theo thời gian và theo dọc đường của lượng bùn cát, sự thay đổi dọc đường của độ dốc và chiều rộng thung lũng sông, sự nâng lên hạ xuống của vỏ trái đất, của mực nước biển v.v cũng có nguyên nhân từ con người như xây dựng các đập ngăn sông, các công trình chỉnh trị
d Trên quan điểm thời gian và phương hướng phát triển, có thể chia ra diễn biến đơn hướng trong thời gian dài và diễn biến có tính chất chu kỳ trong thời gian
ngắn
- Diễn biến đơn hướng trong thời gian dài như lòng sông miền núi ngày càng hạ thấp, lòng sông đồng bằng ngày càng nâng cao, tam giác châu ngày càng kéo dài ra biển v.v Loại biến hình này tiến hành chậm chạp, thông thường khi giải quyết các vấn đề công trình có thể không xét đến, trừ những trường hợp đặc biệt
- Diễn biến có tính chất chu kỳ như sự nâng lên hạ xuống của cao trình ngưỡng cạn trong một năm; sự hình thành, phát triển và suy vong của các đoạn cong, đoạn phân lạch; chuyển động của sóng cát v.v trong quá trình phát triển, hình thái sông thường dao động quanh một vị trí trung bình, nhưng không phải lặp lại một cách máy móc trở về hoàn toàn trạng thái cũ Diễn biến chu kỳ diễn ra nhanh chóng, ảnh hưởng lớn đến mọi hoạt động kinh tế của con người, nên cần đặc biệt chú ý
6.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến lòng sông
Các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến lòng sông rất phức tạp, có thể nêu lên các yếu tố chủ yếu sau:
Trang 3a ảnh hưởng đến quá trình lịch sử hình thành lòng sông bao gồm:
Vận động cấu tạo của vỏ trái đất, tác dụng của dòng chảy, tác dụng của khí hậu, thời tiết Trong đó, tác dụng của dòng chảy là chủ yếu Các yếu tố khác không thể tác dụng riêng rẽ để hình thành dòng sông, mà chỉ phối hợp hỗ trợ cho dòng chảy
b ảnh hưởng đến diễn biến lòng sông hiện tại bao gồm:
- Lượng nước đến và chế độ phân phối của nó;
- Lượng cát đến và chế độ phân phối của nó;
- Độ dốc thung lũng sông;
- Tình hình địa chất;
- Các hoạt động của con người
Đ 6.2 Các yếu tố đặc trưng hình thái sông
Bề mặt các lục địa được chia thành vô số những lưu vực sông lớn, nhỏ khác
nhau Đáy của mỗi lưu vực, phần có dòng nước chảy giữa 2 đường bờ là lòng dẫn cơ sở của dòng sông Phần lưu vực cao hơn, tiếp giáp với lòng dẫn cơ sở, tham gia vào việc dung nạp và thoát nước trong mùa lũ được gọi là bãi sông (hay thềm sông) Một con sông có nơi bắt nguồn và cửa sông Nơi bắt nguồn có thể là từ các
khe, suối vùng rừng núi, có thể là từ một con sông khác lớn hơn Cửa sông có thể
là nơi hợp lưu với một con sông khác, có thể là nơi đổ vào hồ, vào biển Sông mà
dòng nước của nó đổ vào một con sông khác lớn hơn, thì gọi là phụ lưu Sông mà dòng nước của nó bắt nguồn từ con sông khác thì gọi là chi lưu Có những con
sông là chi lưu của sông này, nhưng lại là phụ lưu của sông khác Như sông
Đuống, sông Luộc là những chi lưu của sông Hồng, nhưng đều là phụ lưu của sông Thái Bình Sông Đào là chi lưu của sông Hồng, nhưng là phụ lưu của sông Đáy
Từ nguồn nhìn về phía cửa, tức là nhìn xuôi theo chiều dòng nước, phía tay
trái người nhìn là bờ trái (tả ngạn), phía tay phải người nhìn là bờ phải (hữu ngạn);
phía sau lưng là thượng lưu, phía trước mặt là hạ lưu Không nên lầm lẫn giữa
thượng lưu, hạ lưu với thượng du, hạ du Thượng, hạ lưu là thuật ngữ dùng để phân
chia hai phía của một mặt cắt phân giới; còn thượng, hạ du và cả trung du nữa là cách phân đoạn ba phần từ nguồn đến cửa của một con sông, mà thường là đối với những con sông chảy qua 3 vùng: vùng rừng núi, vùng gò đồi và vùng đồng bằng Nhưng thượng, hạ du cũng có thể hiểu theo nghĩa là phần sông từ một vị trí nào đó lên nguồn hoặc xuống cửa, còn thượng hạ lưu thường chỉ một đoạn sát trên, hoặc sát dưới công trình
Các đặc trưng hình thái của một con sông bao gồm: loại hình sông, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc và tuyến chảy trên mặt bằng cùng các khối bồi lắng trong lòng sông Chúng ta lần lượt điểm qua các đặc trưng đó
Trang 46.2.1 Phân loại sông
Có nhiều cách phân loại sông, tùy theo quan điểm và chỉ tiêu đặt ra của nhà nghiên cứu Theo diện tích lưu vực có thể chia ra thành sông lớn, sông nhỏ; theo chế độ dòng chảy và vùng địa lý đi qua có thể chia ra sông vùng núi, sông vùng trung du và sông vùng đồng bằng; theo tính chất diễn biến của hình thái lòng sông
mà có thể chia ra sông ổn định và sông không ổn định ở đây chúng ta quan tâm
đến cách phân loại để xác định loại hình lòng sông, phục vụ cho thiết kế, thi công
và khai thác các công trình cầu qua sông
Lòng dẫn do dòng nước thiên nhiên tạo ra có hình thái rất phức tạp Chúng thường có tuyến quanh co, uốn khúc trên mặt bằng, kích thước ngang (chiều rộng,
độ sâu) thay đổi với một biên độ khá lớn Mặt cắt ngang lòng dẫn thường không
đối xứng, mặt cắt dọc có độ dốc thay đổi dọc đường Sự phức tạp, không quy tắc của lòng dẫn tạo ra sự phức tạp, tính không gian của dòng nước trong đó
Mặc dù các yếu tố ngẫu nhiên có một vai trò quan trọng trong sự hình thành
và phát triển của lòng sông, nhưng hình dạng cơ bản của nó vẫn được quyết định bởi những yếu tố tất nhiên Vì vậy, từ tính chất muôn hình muôn vẻ của dòng sông, các nhà khoa học đã dựa vào những chỉ tiêu, quan điểm của mình để phân chia lòng sông thành một số loại hình cơ bản Sự phân chia loại hình lòng sông không
đặt ra cho toàn bộ chiều dài từ nguồn đến cửa một con sông, mà đặt ra cho từng
đoạn sông ngắn
Dựa trên hình dạng mặt cắt lòng sông giữa hai đường mép bãi và tính chất của quá trình diễn biến trong vùng đồng bằng trầm tích, người ta chia lòng sông
thành 3 loại hình cơ bản sau: đoạn sông thẳng, đơn lạch; đoạn sông phân lạch và
đoạn sông uốn khúc
a Đoạn sông thẳng, đơn lạch:
Đặc điểm ngoại hình của đoạn sông này là có các khối bồi lắng liền bờ (bãi bên) sắp xếp so le hai bên Mùa kiệt, dòng chảy quanh co giữa các bãi bên so le đó Nhưng mùa nước trung, khi nước ngập bãi bên, dòng chảy có đường viền tương đối thẳng, và khi đó các bãi bên di chuyển, bò dần về hạ lưu, để đổi chỗ cho lạch sâu (hình 6-1 cho ví dụ về một đoạn sông thẳng, đơn lạch)
Hình 6-1: Đoạn sông thẳng, đơn lạch
Trang 5b Đoạn sông phân lạch
Đoạn sông phân lạch thường xuất hiện trên các sông tương đối lớn Đặc
điểm nổi bật của đoạn sông này là trên mặt bằng có đường viền hình dạ dày, thắt nút hai đầu và phình rộng ở giữa Nơi phình rộng sông chia làm nhiều lạch, thường
là 2 3 lạch, trong đó có một lạch chính, giữa các lạch là bãi giữa Bãi giữa thường
có cao trình ngang bãi sông, ngập trong mùa lũ, lộ ra trong mùa nước trung và kiệt Trên mặt bãi giữa có thể có thực vật sinh trưởng, thậm chí có làng xóm, dân cư Ví
dụ đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội là đoạn sông phân lạch, có bãi giữa là Trung
Hà Hình 6-2 thể hiện một đoạn sông phân 2 lạch điển hình
Hình 6-2: Đoạn sông phân lạch
Khi trong đoạn sông chia ra rất nhiều lạch, bãi giữa là những cồn cát non, phân bố tản mạn, lạch chính không ổn định, thì gọi là đoạn sông du đãng Hạ
du sông Hoàng (Trung Quốc) là một đoạn sông du đãng nổi tiếng (xem hình 6-3)
Hình 6-3: Đoạn sông du đãng
c Đoạn sông uốn khúc
Đoạn sông uốn khúc tồn tại phổ biến nhất, bất cứ sông lớn, hay sông nhỏ Tuyến dòng chảy mùa nước trung có dạng đồ thị hình sin, gồm nhiều khúc cong
nối tiếp nhau Trong một khúc cong, có bờ lõm, bờ lồi Bờ lõm thường dốc, có lạch
sâu ép sát Bờ lồi thường thoải, có bãi bên hình lưỡi trai Giữa hai khúc cong ngược
chiều liền nhau là đoạn thẳng chuyển tiếp, có ngưỡng cạn hình yên ngựa Khúc
