đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt đê sông hồng có kết hợp với đường giao thông cấp iii vùng đồng bằng

Tính cấp thiết của Đề tài: Đê sông Hồng ở nước ta đã được đắp từ rất lâu khoảng năm 1108, cho đến nay tổng chiều dài cả 2 bên bờ khoảng 420km, là hệ thống đê sông có quy mô lớn nhất và

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Khánh,

người đã dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần tư vấn xây dựng và chuyển giao công nghệ Thăng Long 12 đã tạo điều kiện cho tác giả về thời gian, tài liệu để tham gia khoá học và hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến sự quan tâm và giúp đỡ của phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học thuỷ lợi, cùng các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện cho tác giả có

cơ hội được học tập, trau dồi nâng cao kiến thức trong suốt thời gian vừa qua

Sau cùng là cảm ơn các bạn đồng nghiệp và các thành viên trong gia đình đã có những đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần để tác giả hoàn thành luận văn này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với

đề tài: “Đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt Đê sông Hồng có

kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng” được hoàn thành

tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi

Hà Nội, tháng 05 năm 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Khương Đình Vực, tôi xin cam đoan đây là công trình

nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn

là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Tác giả

Khương Đình Vực

MỤC LỤC

32T

MỞ ĐẦU 32T 1 32T

1 Tính cấp thiết của Đề tài: 32T 1 32T

2 Mục đích của Đề tài: 32T 3 32T

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 32T 3 32T

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 32T 3 32T

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN 32T 5 32T

1.1 Tổng quan về đê sông Hồng: 32T 5 32T

1.1.1 Lịch sử đê sông Hồng: 32T 5 32T

1.1.2 Hiện trạng, đặc điểm đê sông Hồng: 32T 12 32T

1.1.3 Các kết quả nghiên cứu về đê sông Hồng: 32T 18 32T

1.2 Đánh giá hiện trạng, các nguyên nhân gây hư hỏng đê sông Hồng: 32T 18 32T

1.2.1 Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng: 32T 18 32T

1.2.2 Các nguyên nhân gây h ư hỏng của đê sông Hồng: 32T 21 32T

1.2.3 Tình hình sự cố đê sông Hồng: 32T 27 32T

1.3 Tính hợp lý về mặt cắt đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng 32T 28

32T

1.3.1 Cao trình đỉnh Đê: 32T 28 32T

1.3.2 Bề rộng mặt và nền Đê: 32T 30 32T

1.3.3 Hệ số mái và cơ đê: 32T 30 32T

1.4 Kết luận chung và những vấn đề đặt ra cần phải đánh giá và đề xuất: 32T 31 32T

CH ƯƠNG 2: GIẢI PHÁP LỰA CHỌN MẶT CẮT HỢP LÝ ĐÊ SÔNG HỒNG CÓ KẾT HỢP VỚI GIAO THÔNG CẤP III VÙNG ĐỒNG BẰNG 32T 32 32T

2.1 Đặt vấn đề: 32T 32 32T

2.2 Sử dụng lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán ổn định, biến dạng của Đê [13]: 32T 33

2.2.1 S ơ lược về lý thuyết của phương pháp phần tử hữu hạn: 32T 33 32T

2.2.2 Lựa chọn phần mềm tính toán: 32T 36 32T

2.2.3 Giới thiệu phần mềm Geo-Slope: 32T 37 32T

CH ƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO ĐÊ SÔNG HỒNG ĐOẠN QUA ĐỊA PHẬN TỈNH HÀ NAM 32T 42 32T

3.1 Giới thiệu tổng quan đê sông Hồng tỉnh Hà Nam [15]: 32T 42 32T

3.1.1 Cao trình mặt đê: 32T 43 32T

3.1.2 Mặt cắt ngang đê: 32T 43 32T

3.1.3 Thân đê, nền đê: 32T 44 32T

3.1.4 Hiện trạng tuyến đê theo từng đoạn: 32T 44 32T

3.1.5 Các công trình trên đê: 32T 48 32T

3.1.6 Hiện trạng các công trình kè bảo vệ đê: 32T 49 32T

3.1.7 Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng tỉnh Hà Nam: 32T 49 32T

3.2 Tính toán xác định các kích thước mặt cắt đê có kết hợp với giao thông cấp III vùng đồng bằng: 32T 50

3.2.4 Hệ số mái phía sông, đồng, cơ đê: 32T 53 32T

3.3 Tính toán ổn định Đê: 32T 53 32T

3.3.1 Mô hình hóa bài toán và các mặt cắt tính toán: 32T 53 32T

3.3.2 Tr ường hợp tính toán: 32T 54 32T

3.3.3 Các thông số tính toán: 32T 55 32T

3.3.4 Các thông số đầu vào và điều kiện biên bài toán: 32T 62 32T

3.3.5 Các tiê u chí cho kết quả tính toán: 32T 63 3.3.6 Kết quả tính toán 64

3.5 Các kết luận rút ra từ kết quả tính toán 32T 86 32T

3.5.1 Các thông số đầu vào của mặt cắt: 32T 86 32T

3.5.2 Ổn định thấm: 32T 87 32T

3.5.3 Ổn định trượt mái dốc: 32T 87 32T

3.5.4 Ổn định ứng suất biến dạng: 32T 88 32T

KẾT LUẬN 32T 91 32T

1 Kết quả đạt được trong luận văn: 32T 91 32T

2 Hạn chế, tồn tại trong quá trình thực hiện: 32T 91 32T

3 H ướng khắc phục, đề xuất: 32T 92 32T

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32T 93 32T

T iếng Việt 32T 93 32T

Tiếng Anh 32T 94

Hình 1- 5: Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng 32T 24 32T

Hình 1- 6: Sự cố mất ổn định đê ở vùng có công trình qua đê 32T 24 32T

Hình 1- 7: Sự nứt gãy nền và thân đê 32T 25 32T

Hình 1- 8: Sự cố thấm ở chân mái hạ lưu 32T 25 32T

Hình 1- 9: Sự cố thấm do khuyết tật trong thân đê 32T 26 32T

Hình 1- 10: Sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao 32T 26 32T

Hình 2- 1: Các dạng phần tử thường sử dụng trong PTHH 32T 34 32T

Hình 3- 1: Hiện trạng mặt đê trải đá dăm cấp phối 32T 45 32T

Hình 3- 2: Hiện trạng mặt đê bê tông nhựa asphalt 32T 45 32T

Hình 3- 3: Hiện trạng mặt đê trải bê tông xi măng 32T 46 32T

Hình 3- 4: Mặt cắt địa chất tại vị trí K136+760 đê hữu Hồng 32T 54 32T

Hình 3-5: Tr ường hợp 1 32T 54 32T

Hình 3- 6: Bình đồ khu vực nghiên cứu 32T 56 32T

Hình 3- 7: Mặt cắt ngang nghiên cứu tại K136+760 32T 57

Bảng 3-1: Các trường hợp tính toán ứng với các vị trí mở rộng mặt đê 32T 54 32T

Bảng 3-2: Tổng hợp các chi tiêu cơ lý của vật liệu 32T 58 32T

Bảng 3-3: Thống kế các mực nước tính toán 32T 61 32T

Bảng 3-4: Các chỉ tiêu chính về đất đắp đê 32T 87 32T

Bảng 3-5: Kết quả ổn định trượt mái dốc của các trường hợp tính toán ứng với các trường hợp vị trí mở rộng mặt đê 32T 88 32T

Bảng 3-6: Kết quả phân tích ứng suất biến dạng các trường hợp tính toán ứng với các vị trí

mở rộng mặt đê 32T 89

- 1 -

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài:

Đê sông Hồng ở nước ta đã được đắp từ rất lâu (khoảng năm 1108), cho đến nay tổng chiều dài cả 2 bên bờ khoảng 420km, là hệ thống đê sông có quy mô lớn nhất và hoàn thiện hơn so với 4 hệ thống đê điều của các tỉnh phía Bắc Việt Nam Về phương diện chống lũ, cao trình đỉnh đê trên toàn tuyến cơ bản đảm bảo theo quy định tương ứng với từng cấp đê Tuy nhiên về bề rộng mặt đê chỉ đảm bảo về mặt ổn định và giao thông nội vùng, ứng cứu hộ đê khi

có lũ, bão Trừ một số đoạn đê thuộc thành phố Hà Nội đã được mở rộng phục

vụ phát triển đa mục tiêu của thành phố Hiện nay đa số các đoạn đê sông Hồng đã và đang xuống cấp mà nhu cầu đi lại trên đê ngày càng nhiều

Đồng bằng sông Hồng đã có 26 trận lũ lớn Đặc biệt lũ vào tháng 8 năm 1971 đã làm vỡ đê Sông Hồng và 100.000 người đã bị thiệt mạng Vỡ đê

do rất nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân là mặt cắt đê không đủ khả năng chống đỡ với lũ bão lớn Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về mở rộng mặt cắt nhưng đến nay vẫn chưa có một quy hoạch về tuyến, về mặt cắt và kết cấu cho đê sông, nhất là khi mà đê sông không đơn thuần là công trình đa mục tiêu về thủy lợi mà nó còn đáp ứng yêu cầu về giao thông, quốc phòng,

du lịch tức là đa mục tiêu trong sự phát triển kinh tế

Việc đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng trước hết là để xây dựng hệ thống đê sông Hồng bền vững, sau đó là kết hợp giao thông, du lịch,

an ninh quốc phòng và quy hoạch đê điều Vì vậy đề xuất mặt cắt đê đáp ứng

đa mục tiêu là rất cần thiết

Trong quá trình thực hiện công tác nâng cấp hệ thống đê sông đến năm

2020 theo Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 09/12/2009 của Thủ tướng

- 2 - Chính phủ, một số vấn đề cấp bách cần giải quyết mà quy chuẩn hiện hành chưa có, hoặc chưa rõ gồm:

1) Việc xác định mặt cắt ngang đê sông phù hợp với điều kiện từng vùng còn nhiều hạn chế cả về cơ sở khoa học và thực tiễn

2) Thiếu cơ sở khoa học để xác định:

- Tuyến đê xây dựng mới và điều chỉnh cục bộ tuyến đê hiện có theo hướng tăng cường ổn định, kết hợp đa mục tiêu và phát triển bền vững

- Đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê trên nền đất yếu phù hợp với điều kiện tự nhiên từng vùng

Một trong những vấn đề lớn đó là vật liệu để đắp đê khi mà đê cần mở rộng để kết hợp với giao thông, đảm bảo khả năng chịu tải cho giao thông, nhưng cũng cần đảm bảo khả năng chống thấm nhất là đoạn đê cần điều chỉnh cục bộ tuyến và trên nền đê yếu

- 3 -

Hiện nay, phát triển kinh tế là một trong những chiến lược quan trọng của Đảng và Nhà nước Trong đó thì xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thông, thủy lợi nhất là hệ thống đê điều vì nó là lá chắn đảm bảo an toàn và ổn định dân

cư, các công trình hạ tầng cho công cuộc phát triển đất nước (Hình từ nguồn Internet)

2 M ục đích của Đề tài:

Đánh giá và đề xuất giải pháp mặt cắt hợp lý của Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng để phục vụ đa mục tiêu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Các yếu tố hình học của mặt cắt đê; Ổn định đê (thấm, trượt mái, trạng thái ứng suất, biến dạng); Các đặc trưng về mực nước, nước rút, gia tải, tính chất cơ lý của vật liệu đắp đê

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Trong khuôn khổ thời gian có hạn, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu một

số đoạn đê sông điển hình của sông Hồng, tính toán cụ thể một đoạn đê hữu Hồng thuộc địa phận tỉnh Hà Nam

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

- 4 -

4.1 Cách tiếp cận:

Tiếp cận trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng để nắm được tổng quan về các giải pháp khi mở rộng mặt cắt đê hiện có để kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng Từ đó nhận thấy rằng khi mở rộng mặt cắt đê hiện có để kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng thì các giải pháp hiện nay còn tương đối đơn giản Các vấn đề đã quan tâm đến đó là: Vấn đề mở rộng mặt đảm bảo đủ điều kiện là đường giao thông cấp III vùng đồng bằng;

Xử lý nền đảm bảo tải trọng cho phép Các vấn đề cần xem xét nhưng chưa được đề cập đó là: Đánh giá khả năng làm việc của đê hiện trạng ứng với yêu cầu kết hợp với giao thông; Phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng khi thiết

kế mở rộng đê; Xử lý nền đê cũ khi tải trọng gia tăng; Vấn đề lún lệch giữa hai phần đê mới và đê cũ; Sử dụng vật liệu gia cố nền để đảm bảo tính thấm

và khả năng chịu tải; Nghiên cứu vật liệu làm móng đường để giảm chiều dày lớp móng; Phương án đường đồng cốt hay lệch cốt; Tất cả các vấn đề đó dẫn đến lãng phí, không phù hợp với từng đoạn đê có các điều kiện thực tế khác nhau Vì vậy với đề tài “Đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt

cắt Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng” tác giả sẽ giải quyết được các nhược điểm vừa nêu trên

4.2 Các phương pháp nghiên cứu:

1- Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh vực thủy lợi đặc biệt về đê điều và giao thông vùng đồng bằng

2- Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo

3- Phương pháp phần tử hữu hạn

4- Phương pháp so sánh

5- Phương pháp hệ thống điều tra thực địa

- 5 -

1.1 T ổng quan về đê sông Hồng:

Sông Hồng bắt nguồn từ dãy núi Nhụy Sơn (cao 1776m) ở gần hồ Đại

Lý thuộc huyện Nhị Đô, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam chảy vào Việt Nam ở cửa khẩu Hà Khẩu (Lào Cai) qua 7 tỉnh đổ ra biển bằng 10 cửa, cửa chính là cửa Ba Lạt (Nam Định)

Trước khi người Pháp đặt tên cho Sông Hồng, nó đã có rất nhiều tên gọi Mỗi địa phương có một tên sông riêng của mình, ví dụ như: Sông Thao,

- 6 -

sông Cái, sông Nhĩ Hà, sông Nam Sang, Hoàng Giang… vì thế nó cũng được coi là con sông có nhiều tên nhất Sông Hồng là con sông rất riêng của Việt Nam Con sông ấy chẳng những bồi đắp nên nền văn minh sông Hồng, một trong 36 nền văn minh của thế giới mà còn là hệ thống sông lớn nhất miền Bắc nước ta, lớn thứ 2 trên bán đảo Đông Dương sau sông Mêkong (sông Cửu Long) Với chiều dài 1126km, qua địa phận Việt Nam là 556km chiếm 49,3%, diện tích toàn lưu vực là 155.000kmP

2

P chiếm 45.6% diện tích Ngoài

ra, sông Hồng còn có tận 614 phụ lưu từ cấp 1 đến cấp 6, có những phụ lưu

lớn như Đà, Lô, Chảy… (Nguồn: Internet)

1.1.1.1 Thời kỳ cổ và trung đại:

Sông Hồng đã tạo ra đồng bằng màu mỡ Nhưng sông Hồng cũng đã nhiều lần tàn phá những gì mà con người tạo dựng lên trên chính dải đồng bằng ấy Hàng năm vào mùa mưa, lũ sông Hồng nhiều phen cuốn sạch đi mọi thành quả xây đắp của con người Cho nên từ khi con người có mặt ở đồng bằng này là có việc trị thủy Chuyện Sơn Tình - Thủy Tinh là ánh hồi quang của cuộc vật lộn giữa con người và lũ lụt, được đặt vào thời các vua Hùng, tức

là khoảng 20 thế kỷ trước Công nguyên Tư liệu cổ nhất có là mấy dòng ghi trong sách Tiền Thư Hán tức bộ sử đời Tiền Hán (Thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên đến đầu Công nguyên) mà Nguyễn Siêu đã dẫn trong bài điều trần của ông về đê điều: “Phía Tây Bắc huyện Long Biên, quận Giao Chỉ đã có đê giữ nước sông” (Quận Giao Chỉ là Bắc Bộ ngày nay, huyện Long Biên có thể là khu vực Bắc Ninh, Hà Nội ngày nay)

Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu tổng thể mạng lưới đê điều hiện có ở Bắc Kỳ

Đệ trình lên toàn quyền Đông Dương những dự án có liên quan đến các quy chế kỹ thuật quản lý đê điều Ủy ban này được nhóm họp vào các năm 1896,

1904, 1905, 1906, 1915, 1926

Trong giai đoạn từ 1885 đến 1915 chính quyền bảo hộ Pháp đã đắp thêm một số vùng để bảo vệ những vùng đô thị đông đúc và nhất là có nhiều người Pháp và cơ sở kinh tế của Pháp Đó là hệ thống đê La Thành bao quanh

Hà Nội, hệ thống đê bao quanh thành phố Nam Định Ngoài ra đắp thêm hai vùng lớn đáng kể ở tả ngạn sông Hồng Từ Vân Thượng với triền cao vùng Phúc Yên bảo vệ vùng Bắc Đuống Vùng nữa qua tỉnh lộ 196, qua Lực Điền (Hải Hưng) để bảo vệ phần lớn tỉnh Hưng Yên

Trong những năm từ 1884 đến 1915 (theo Gôchie) khối lượng đắp đê toàn Bắc Kỳ khoảng 12 triệu mP

3

P Những dự án về đắp đê, thoát lũ trong thời kỳ thuộc Pháp đều với mục đích bảo vệ Hà Nội khỏi bị ngập lụt Nhờ vậy lũ lịch sử 1945, 52 đoạn đê trong vùng Đồng bằng Bắc Bộ bị vỡ nhưng đê Hà Nội vẫn đứng vững

1.1.1.3 Phát triển và củng cố đê điều Hà Nội sau năm 1945 [1]:

Sau năm 1945 đất nước vừa giành chính quyền Ngay từ những ngày đầu chính quyền nhà nước ta đã phải khắc phục hậu quả của lũ lụt và nạn đói

do lũ lụt và chiến tranh gây ra Đắp lại những đoạn đê đã bị vỡ Liền sau đó bước vào cuộc kháng chiến trường kỳ suốt 9 năm Hà Nội nằm trong vùng bị địch tạm chiếm Vào thời kỳ đó đê điều không những không được quan tâm

- 8 - đúng mức mà còn bị phá hoại và sử dụng vào nhiều mục đích quân sự như xây dựng hầm ngầm, lô cốt trên đê, đào xẻ mặt đê để chống xe cơ giới

Trong thời gian từ năm 1945 đến 1954 chính quyền thực dân Pháp trong vùng tạm chiếm chỉ sang sửa và củng cố một số kè có ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn của đê như kè Phú Gia

Do đó mà tình hình đê năm 1954: Gần 9 km đê sông Hồng thuộc Thanh Trì nhỏ, mặt đê chỉ rộng 3m, gồ ghề, trơn trượt hơn khi mưa Con trạch chỉ rộng

từ 1,5m đến 2m, mái đê không đủ độ soải Hồ ao hai bên ven đê nhiều, hậu quả của những trận vỡ đê từ xa xưa

Đê Từ Liêm vừa nhỏ vừa yếu, độ cao không đều Gia Lâm đã phải chống lũ cho hai triền sông Nhưng đê hầu hết mặt cắt nhỏ, nước thẩm lậu mái

đê rất nhiều Có nhiều sủi đục chân đê, đê nội thành có khá hơn, nhưng chất lượng không đồng đều, nhiều tạp chất than xỉ, đất phong hóa

Theo đánh giá chung hệ thống đê chỉ chống đỡ được mực nước lũ +12.00 tại Hà Nội

1.1.1.4 Gia cố đê năm 1954 – 1965 [1]:

Sau khi Hà Nội tiếp quản 10/1954 Tháng 12/1954 huyện Thanh Trì đã đắp con trạch cao hơn 0,5m, rộng thêm 1m, khối lượng trên 1 vạn mét khối Đầu năm 1955 lại đắp ở Khuyến Lương Gia Lâm đắp ở đoạn Long Biên, Cự Khối, Đông Dư, gia cố thêm vững chắc những nơi có tổ mối Từ Liêm tu sửa hai kè Thụy Phương và Phú Gia

Ngoài đê chính, huyện Thanh Trì đắp tuyến đê bối bao gồm 7 xã: Thanh Trì, Lĩnh Nam, Trần Phú, Yên Sở, Yên Mỹ, Duyên Hà, Vạn Phúc Với diện tích 2000ha, dài 14,5km, mặt rộng từ 3m đến 4m, cao trung bình 2m, khối lượng trên 17 vạn mét khối

Gia Lâm đắp tuyến đê sông Đuống như đoạn Nha Thôn, Hàn Lạc, Đổng Viên, kè Sen Hồ, Gia Thượng Thanh Trì đắp đoạn Thanh Lương Từ Liêm tu bổ đê Nhật Tân, Phú Gia Đông Anh kè Xuân Canh, nhà máy gạch

Sau nhiều năm lũ nhỏ, năm 1964 lũ lên vượt báo động 3 (+11.70) Đê

Hà Nội bộc lộ rõ nhiều khuyết tật, vòi đục ở Nha Thôn, bãi sủi ở hạ lưu kè Sen Hồ, hạ lưu kè Đổng Viên (Gia Lâm), các vòi nước ở hạ lưu đê Nhật Tân, Phú Thượng, Nghi Tàm (Từ Liêm), đê Bùng (Thanh Trì) Thành phố đã phải

xử lý ngay mùa lũ và sau khi lũ rút đã kịp thời củng cố đoạn đê này

Từ Liêm củng cố toàn quyền từ Thượng Cát đến Nghi Tàm dài 12,5km, với khối lượng ngót 10 vạn mét khối, di chuyển 250 hộ dân ven đê, huy động mỗi ngày 2000 dân công

Từ năm 1961-1965 toàn thành phố đã đắp trên 2,1 triệu mét khối đất củng cố, 8.000mP

3

P đá các loại vào kè và huy động trên 2 triệu ngày công cho công tác củng cố đê điều và phòng chống lụt bão

1.1.1.5 Củng cố đê điều chống địch phá hoại giai đoạn 1966-1974 [1]:

Hệ thống đê điều Hà Nội nhằm bảo vệ chống lũ lụt cho thủ đô và những vùng đông dân cư, có nhiều công trình văn hóa kỹ thuật và quân sự vào bậc nhất cả nước

Đế quốc Mỹ mở rộng chiến tranh ra miền Bắc Một trong những mục tiêu phá hoại là hệ thống đê điều Giai đoạn này đê điều không chỉ để phòng chống lũ mà còn có nhiệm vụ phòng chống địch phá đê Trong đó có đê

- 10 - huyện Từ Liêm Đó là đoạn đê phía Tây Bắc, thượng lưu đoạn sông Hồng chảy qua thành phố

Tháng giêng năm 1966 đắp đoạn dài 1km, bao quanh bến phà Chèm,

mở rộng hạ lưu từ 20-30m, khối lượng 16.000mP

3

P Đắp đoạn thắt hẹp Nghi Tàm từ K62 + 200 - K63 + 400 mở rộng về phía thượng lưu 20-25m, khối lượng 8.700mP

3

P Đê bối Thượng Cát - Liên Mạc dài 5.800m, mặt rộng 4m, chống lũ báo động cấp 3 Củng cố đê Bưởi - Nhật Tân dài 3km, cao trình +10.5 đến +11.00 ngăn chống lũ tập hậu vào nội thành khi đoạn đê thuộc Từ Liêm, Đan Phượng bị vỡ Đắp đê Trung Hòa - Mễ Trì ngăn chặn nước tràn từ Đài phát thanh Việt Nam và khu công nghiệp Thượng Đình

Từ năm 1966 đến 1968 huyện Từ Liêm đắp đê chính và đê bối, khắc phục hậu quả 3 vị trí bị ném bom Khối lượng tới gần 30 vạn mét khối

Huyện Thanh Trì mặt mở rộng từ 5-6m, xóa trạch đoạn Vạn Phúc - Đông Mỹ, đắp phản áp các đoạn Lĩnh Nam, Yên Sở, Ngũ Hiệp

Huyện Gia Lâm và Đông Anh cũng tập trung nâng cao trình mặt đê, xóa trạch củng cố những vị trí ném bom

Trên 30 vị trí được tu bổ như Bát Tràng, Đa Tốn, Đông Dư, Cự Khối, Thạch Bàn, thị trấn Gia Lâm, Thanh Am, Hội Xá, Hoàng Long, Kim Sơn, Lệ Chi, Yên Thường, Yên Viên, Phù Đổng, Trung Màu

Huyện Đông Anh đắp đoạn Du Ngoại, Sáp Mai, kè Xuân Trạch, Hào Bối, Mai Lâm, Vĩnh Ngọc, Đông Trù và đắp đê bối Võng La - Hải Bối

Gia Lâm còn đắp đê bao Quán Tình, Việt Hưng, ngã ba thị trấn Yên Viên, nhà máy gạch Cầu Đuống với khối lượng 10 vạn mét khối

Hệ thống đê điều phải đối phó với lũ lớn liên tiếp những năm 1968,

1969, 1970, đặc biệt là năm 1971 đã diễn ra lũ lịch sử

Năm 1969 (+13.20), năm 1970 (+12.05), năm 1971 (+14.13), cao hơn mực nước lũ 1945 (+12.90)

- 11 - 1.1.1.6 Giai đoạn 1975 đến nay:

Thành phố Hà Nội được mở rộng thêm các huyện ngoại thành Đê Hà Nội cũng được kéo dài trên 356km đê các loại, trong đó trên 200km sông Hồng, sông Đuống có 40kè và trên 300 cống dưới đê Khối lượng tu sửa lớn thuộc các huyện mới sát nhập

Đặc biệt năm 1983 khu vực Phú Xá, Chương Dương bị lở bãi suốt chiều dài 800m, có nguy cơ uy hiếp hai quận Ba Đình và Hoàn Kiếm Thành phố đã cho xây dựng kè hộ bờ Phú Xá - Chương Dương dài gần 1000m, kè đá

từ chân được thả rồng đá nhiều lớp Vùng xói sâu được thả cụm cây xa bờ Khối lượng trên 1 vạn mét khối đá hộc, 9 vạn mét khối bạt đất, thả 3300 rồng

đá, 1250 cụm cây có tán, 4 vạn cây tre và trên 156.000 ngày công

Năm 1991 thành phố trả một số huyện vừa sát nhập về Hà Tây - Vĩnh Phúc, đê Hà Nội còn lại 152km đê Trong đó đê sông Hồng, sông Đuống là 110km; sông Cầu, sông Cà Lồ là 42 km, 22 kè, 96 công trình qua đê

Những năm 1992, 1993 thành phố cho lấp các đầm, hồ ao có những mạch sủi sát chân đê Thanh Trì, Hoàng Liên (Từ Liêm), xây dựng các giếng giảm áp trọng điểm sủi ở Ngũ Hiệp, lấp các vùng trũng tại Phù Đổng, Trung Màu, Sen Hồ (Gia Lâm) và từng bước khoan phụt vữa vào những đoạn đê xung yếu có nhiều khuyết tật trong đê

Đặc biệt giai đoạn từ 1986 đất nước bước sang con đường đổi mới phát triển Nhu cầu xây dựng tăng lên đột biến Hậu quả của công tác quản lý đất đai, xây dựng Cùng với yêu cầu bức thiết về nhà ở sau nhiều năm chiến tranh chưa có điều kiện giải quyết Một số trong phạm vi bảo vệ đê cũng nằm trong hoàn cảnh đó Tình hình quản lý xây dựng chính quyền địa phương dường như không thể kiểm soát, dẫn tới tình trạng xây dựng và lấn chiếm trong phạm vi bảo vệ đê điều

- 12 - Nổi bật là khu vực Nhật Tân - Yên Phụ Chính phủ đã phải trực tiếp giải quyết xử lý Tạo nên hành lang thông thoáng hai bên chân đê Trở thành một điểm mốc lịch sử cho việc cải tạo, chỉnh trang đê Hà Nội

Từ năm 1996 nhà nước đã thực hiện chương trình củng cố đê diều tuyến đê Hữu Hồng đoạn trực tiếp bảo vệ Hà Nội từ Tiên Tân (Đan Phượng) đến Vạn Phúc (Thanh Trì) Tổng chiều dài 45km bằng nguồn vốn vay ADB

Mục tiêu của chương trình về đê là: Gia cố thân đê ở những điểm xảy

ra thấm qua đê nhiều bằng công nghệ khoan phụt vữa Xây dựng tường chắn trạch và đê bằng bê tông và đá xây Những điểm có dân cư, xây dựng hành lang cứu hộ 5m cho xe cơ giới trọng tải 4 tấn đi lại Cao trình thiết kế đảm bảo +13.40m tại Hà Nội Thu nhỏ mặt trạch bằng tường chắn đá xây Mở rộng mặt đê, xây dựng hệ thống đo áp trên đê

1.1.2 Hiện trạng, đặc điểm đê sông Hồng:

Hiện tại đê sông Hồng tính cả 2 bên bờ có chiều dài khoảng 420km, phân bố theo các tỉnh như sau:

Bảng 1-1: Bảng thống kê chiều dài đê sông Hồng theo các tỉnh

TT Tỉnh Từ Km Bờ hữu Đến Bờ tả Tổng

Km

Dài (km) Từ Km Đến

Km

Dài (km)

(Nguồn: Tổng cục Thủy lợi)

1.1.2.1 Đặc điểm địa hình – địa mạo:

Vùng tuyến đê sông Hồng thuộc kiểu địa hình tích tụ đồng bằng, được thành tạo bởi các trầm tích sông, có bề mặt khá bằng phẳng, cao độ 4m -12m, trung bình 6m - 7m, thấp dần theo chiều dòng chảy của sông, cao nhất ở phía

- 13 - Tây Bắc đến thấp nhất ở phía Đông Nam Dựa vào hình thái và điều kiện thành tạo có thể chia ra các dạng địa hình sau:

1.1.2.1.1 Thềm bậc 1:

Dạng địa hình này phân bố chủ yếu ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu thuộc tả ngạn sông Hồng và tập trung một phần nhỏ ở Xuân Đỉnh, Cổ Nhuế, bên hữu ngạn, có bề mặt tương đối bằng phẳng, cao độ 8m - 12m, trung bình 9,5m Thành tạo nên địa hình là các trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc, chủ yếu là sét pha, sét

1.1.2.1.2 Đồng bằng tích tụ:

Đây là dạng địa hình phân bố rộng rãi ở phía trong đê, bề mặt tương đối bằng phẳng, ít thay đổi, có xu hướng nghiêng về phía Đông Nam, cao độ trung bình 7m - 8m ở phía Tây Bắc và 4m - 5m ở phía Đông Nam Tuy nhiên, dọc theo tuyến đê địa hình bị chia cắt nhiều, có những dải đất trũng, đầm, ao, hồ nối tiếp nhau Đặc biệt theo hướng lòng sông cổ còn tồn tại một số hồ móng ngựa có chiều sâu tới vài mét như hồ Tây, hồ Trúc Bạch, hồ Bảy Mẫu thành tạo nên dạng địa hình này là các trầm tích sét pha, sét, cát pha nguồn gốc aluvi thuộc hệ tầng Thái Bình dưới

1.1.2.1.3 Bãi bồi hiện đại:

Bãi bồi hiện đại là dạng địa hình tích tụ trẻ nhất, phân bố ở phía bên ngoài đê, nơi vẫn còn đang chịu sự chi phối bởi hoạt động xâm thực, vận chuyển và tích tụ của sông Bãi bồi gồm bãi bồi thấp và bãi bồi cao

Bãi bồi thấp bao gồm các bãi bồi ở giữa lòng và ven lòng sông, bãi bồi cao nằm trong khoảng giữa lòng sông và đê

Thành tạo nên bãi bồi hiện đại chủ yếu là sét pha, cát pha, cát hạt nhỏ

và một phần là sét màu nâu hồng, nâu nhạt thuộc phụ hệ tầng Thái Bình trên

(Nguồn: Internet)

- 14 - 1.1.2.2 Đặc điểm địa chất:

1.1.2.2.1 Trầm tích Đệ Tứ khu vực đê:

Theo kết quả nghiên cứu của Đoàn địa chất Hà Nội năm 1999, trầm tích Đệ tứ khu vực đê bao gồm các phân vị địa tầng từ dưới lên như sau:

+ Thống Pleistoxen dưới, hệ tầng Lệ Chi (aQR 1 Rlc);

+ Thống Pleistoxen giữa - trên, hệ tầng Hà Nội (a, apQR II – III RP

1

Phn);

+ Thống Pleistoxen trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (a,lQR m RP

2

Pvp);

+ Thống Holoxen, bậc dưới- giữa hệ tầng Hải Hưng (QR IV RP

1-2

Phh):

1.1.2.2.2 Địa tầng và các tính chất cơ lý:

Theo quan điểm địa chất công trình, dựa vào các tài liệu điều tả địa chất công trình được tiến hành từ năm 1985 đến 1996 của Công ty tư vấn xây dựng Thủy lợi 1 (HEC1), Viện nghiên cứu khoa học Thủy lợi, Trường đại học Mỏ - Địa chất, có thể phân chia trầm tích Đệ tứ nền đê sông Hồng, thành các phức

hệ địa tầng nguồn gốc và các nguyên địa chất công trình (lớp đất) từ trên xuống như sau:

1) Tầng đất thân đê (kí hiệu: 1a) Đất đắp cơ đê và á sét lấp hồ ao đê (1b), á cát và cát lấp hồ ao, hoặc vun đống để khai thác vật liệu xây dựng (1c)

- 15 - 2) Tầng bồi tích hiện đại: gồm có á sét, á cát (2a), cát (2e) phân bố ở thượng lưu đê cũ và bãi bồi (bãi ven sông và giữa sông) chiều dày từ 5m ÷ 10m, nơi đáy đê là lớp cát (2e) với chiều dày 2m÷ 4m

- Á sét nặng - sét hữu cơ (3) phân bổ chủ yếu ở vùng Liên Trung, Đông

Mỹ với chiều dày từ 3m ÷ 7m

- Cát mịn trung, cát giàu bụi sét (4) phân bố tập trung tại các vùng Bùng, Đông Mỹ, nội thành, Hồ Tây, Lên Hồng

4) Đất sét hữu cơ (5) gặp nhiều ở Đông Mỹ, Tiên Tân Cát trung - thô chứa ít sạn sỏi nhỏ, chỉ gặp lẻ tẻ

5) Tầng đất sét - á sét nặng (6) phân bố ở nền các đoạn Bá Nội, Thượng Cát, Hoàng Liên, Thụy Phương, Phú Gia, Vạn Phúc

Á sét nhẹ - cát pha, kí hiệu (7) chỉ gặp ở vài nơi: Cống Liên Mạc, Thượng Cát, Phú Gia

6) Tầng bồi tích cát, cuội sỏi, kí hiệu (8) nổi cao ở vùng Thượng Cát, Phú Gia từ (-1) ÷ (-5) trở xuống, tại vùng Bùng - Đông Mỹ, Yên Phụ, gặp lớp (8) ở độ cao (-25) trở xuống

Như vậy nền đất đê có thể chia thành 3 nhóm chính:

a) Nhóm 1: Gồm các lớp có tính thấm vừa - lớn, khả năng chống áp lực thấm kém, dễ bị xói ngầm đó là:

- Lớp (8) cát, cuội sỏi có K = 10P

-2

P ÷ 10P

-1

P cm/s

- Lớp (4) cát mịn, cát giàu bụi sét, có K = 10-2

÷ 10-3 cm/s

- 16 -

- Lớp (2c) cát phù sa hiện đại, có K = 10P

-2

P ÷ 10P

-3

P cm/s

b) Nhóm 2: Đất yếu, sức chịu tải kém, dễ bị lún không đều, tính thấm không lớn, đó là:

- Lớp (3) á sét nặng - chứa chất hữu cơ φ = 4 ÷ 5P

o

P, c = 0,04 ÷ 0,05 kg/cmP

2

P c) Nhóm 3: đất có cường độ khá tốt, gồm các loại đất dẻo cứng đến mềm, có hệ số thấm K nhỏ, khả năng chịu tải tốt, đó là các lớp:

- Lớp (2), (2b) á sét đến sét có K < 10P

-5

P cm/s, φ = 8 ÷ 12P

o

P, c = 0,15 ÷ 0,20 kg/cmP

2

P

- Lớp (6) á sét đến sét lateric hóa có φ = 15P

o

P, c = 0,15 kg/cmP

2

P Ngoài ra còn có các lớp đất trung gian, có tính thấm và cường độ trung bình đó là:

- Lớp (3a) á cát - á sét nhẹ chứa các thấu kính cát

- Lớp (7) á sét nhẹ - cát pha - loại này dễ bị xói ngầm

1.1.2.3 Đặc điểm thủy văn:

1.1.2.3.1 Chế độ thủy văn sông Hồng:

a, Đặc điểm mưa lớn gây lũ lớn trên sông Hồng:

Mưa gây lũ lớn trên sông Hồng thường gồm một số đợt mưa và thường

có một vài tâm mưa, với lượng mưa ở vùng trung tâm lên tới 200mm - 700mm, tùy từng trận mưa Vùng tâm mưa mỗi trận thường bao trùm trên một diện rộng, từ 100-200kmP

2

P đến 2000-3000kmP

2

P ở các phần trung - thượng nguồn sông Đà (thuộc Việt Nam), Thao, Lô Một số trận, tâm mưa tồn tại ở cả

3 lưu vực, thậm chí cả trên lưu vực sông Thái Bình Lũ lớn trên sông Hồng thường được hình thành do mưa lớn trên lưu vực sông Đà Trong số các trận mưa gây lũ lớn trên sông Hồng, phần lớn (hơn 60%) các trận mưa có lượng mưa trên toàn lưu vực trên 1000mm, thông thường là 200mm - 500mm Đây

- 17 - chính là những dấu hiệu cho phép cảnh báo để chuẩn bị những biện pháp phòng chống lũ lớn trên đồng bằng Bắc Bộ

b, Ảnh hưởng của công trình thủy điện Hòa Bình:

Từ năm 1987, công trình Hòa Bình ngày càng tác động mạnh mẽ hơn, làm thay đổi rỡ rệt chế độ lũ hạ lưu sông Hồng từ Việt Trì về Hà Nội và ở đồng bằng sông Hồng và sông Thái Bình Quá trình lũ ở hạ du công trình Hòa Bình có 3 dạng chính: Quá trình lũ bị điều tiết với dạng tựa như lũ tự nhiên, quá trình dạng sóng xả với nhánh lên và xuống gần như dốc đứng, và quá trình dạng sóng ngừng xả hoặc giảm xả đột ngột, với các nhánh lên và xuống gần như dốc đứng Ngoài ra, còn có tác dụng phối hợp 3 dạng điển hình này Thời gian truyền lũ về hạ lưu khi lũ chỉ bị điều tiết thông thường tương đương với thời gian truyền trong tự nhiên, nhưng khi có sóng xả, ngừng xả với biên

độ và bước sóng khác nhau thì thời gian truyền lũ ở thời điểm đóng và mở đột ngột cửa xả bị rút ngắn so với tự nhiên tới 3-6h, trên đoạn Hòa Bình - Hà Nội Chế độ dòng chảy dạng sóng xả và ngừng xả ở hạ lưu phải được đặc biệt lưu

ý trong bảo vệ đê và các khu bãi sông Hồng Hồ Hòa Bình làm giảm mực nước hạ lưu sông Hồng khi lũ lên, làm tăng mực nước khi lũ xuống, lớn nhất tới trên 2m, thường giảm đỉnh lũ lớn và làm chậm (12-30 h) đỉnh lũ hạ lưu sông Hồng tại Hà Nội, đồng thời phụ thuộc rõ rệt vào tỷ lệ dòng chảy 3 sông

Đà, Thao, Lô trong tổ hợp dòng chảy hạ lưu Công trình có hiệu quả lớn trong chống lũ cho Hà Nội và ở đồng bằng Bắc Bộ, mặc dù hoạt động của các công

trình có tác động khác nhau ở những thời kỳ khác nhau

1.1.2.3.2 Điều kiện địa chất thủy văn khu vực:

Vùng đê sông Hồng do các thành tạo trầm tích đệ tứ, có tính thấm và thấm nước không đồng đều Trong các trầm tích đệ tứ có hai tầng thấm nước chủ yếu là tầng thấm nước không áp hoặc áp lực yếu phân bố không liên tục

và tầng thấm nước có áp phân bố liên tục trên toàn vùng

- 18 - Nói chung nền đê sông Hồng có cấu trúc địa chất và đặc điểm địa chất công trình không đồng nhất Các lớp đất rời thường không lộ ra mà bị phủ bởi lớp trầm tích thấm nước yếu Chúng chỉ lộ ra cục bộ khi lớp phủ bị bóc bỏ hoặc phá vỡ, lớp phủ thấm nước yếu ở phía trong đê có lộ lên và chiều dày khác nhau Trên toàn tuyến đê, có nơi tồn tại các lớp trầm tích hạt rời của cả 2

hệ tầng Thái Bình và Vĩnh Phúc Ở những nơi này, chiều dày lớp phủ thấm nước yếu thường không lớn Có nơi trầm tích hạt rời của 2 hệ tầng Thái Bình

và Vĩnh Phúc phủ trực tiếp lên nhau, khi đó 2 tầng thấm nước không áp và có

áp liên thông trực tiếp với nhau Mặt khác, ở mỗi đoạn đê bãi bồi cao có chiều rộng khác nhau, do đó sức cản thấm và áp lực dòng thấm của nước dưới đất tại các vị trí khác nhau của tuyến đê không giống nhau Với những đặc điểm nêu trên, khi nghiên cứu chế độ thấm qua thân và nền đê, cần phải phân biệt trong phạm vi nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền khác nhau

Đã có rất nhiều nghiên cứu về đê sông Hồng bao gồm: Đánh giá hiện trạng đê về mặt cắt hình học, thân đê và nền đê; Phân tích nguyên nhân gây trượt bãi; Phân tích diễn biến lưu lượng và mực nước; Các kết quả nghiên cứu

về ổn định thấm, trượt mái đê Nói chung các nghiên cứu mới ở mức nghiên cứu cho đê với nhiệm vụ là một đê thuần túy chưa có kết hợp với đường giao thông khi có tải trọng chạy thường xuyên trên mặt đê

Mặt khác các nghiên cứu về trạng thái ứng suất, biến dạng về đê còn ít

và hạn chế khi đê được nâng cấp đắp mở rộng

1.2 Đánh giá hiện trạng, các nguyên nhân gây hư hỏng đê sông Hồng:

Có thể đánh giá tổng quan hiện trạng đê sông Hồng như sau:

- 19 -

Chiều cao phổ biến từ 6-8m, có nơi chiều cao tới 11m và là hệ thống đê sông có qui mô lớn Đê sông Hồng về độ cao so với tiêu chuẩn thiết kế thì còn khoảng 80km đê còn thấp từ 0,4-0,7m, vùng cửa sông đến còn thấp đến 1m; mặt đê phần lớn chưa được giải cấp phối, nhiều đoạn đê có chiều cao tới trên 5m nhưng chưa có cơ, mái đê dốc

Có tới trên 250km thân đê là yếu do vật liệu đắp đê không được tốt, thân đê có nhiều tổ mối xuất hiện hoặc có các ẩn hoạ khác tiềm ẩn Nền đê trên hệ thống đê sông Hồng và sông Thái Bình, nhiều nơi đê đắp trên nền bùn, lòng sông cổ và cát chảy, nhiều đầm ao ven đê chưa được san lấp, gần 600 kè bảo vệ đê và chỉnh trị nhưng mức đầu tư thấp Sau năm 1971, đến nay tình hình thủy văn, lòng dẫn và môi trường trên hệ thống sông Hồng đã có nhiều diễn biến ngày càng phức tạp hơn, do ảnh hưởng của việc khai thác bữa bải rừng đầu nguồn, ảnh hưởng của các công trình xây dựng, lấn ép vùng bãi sông, khai thác cát ở lòng dẫn đã làm đường mực nước dâng cao, các nghiên cứu gần đây, tại Hà Nội mực nước tương ứng đều nâng lên khoảng 60-70cm, vùng cửa sông được nối dài và bồi lắng đã làm thay đổi lớn ảnh hưởng đến mực nước lũ vùng cửa sông ngày càng nâng cao Hồ Hoà Bình từ khi đưa vào vận hành cắt lũ đã phát huy tác dụng rõ rệt nhưng cũng mới ở mức cắt lũ thường xuyên, chưa gặp tình thế cắt lũ lớn, lũ năm 1996 gần đến tình huống phức tạp đã cho thấy nhiều vấn đề lớn trong các quyết sách điều hành Việc thay đổi dòng chảy do tác động của điều tiết hồ Hoà Bình cũng kéo theo sự thay đổi lớn các động thái dòng chảy ở vùng ngã ba sông Thao, sông Đà, sông

Lô và duy trì mực nước lũ cao trên hệ thống sông Thái Bình

Những vấn đề tồn tại lớn nhất hiện nay đối với chất lượng các công trình đê điều ở Đồng bằng Bắc Bộ là:

Hiện tượng nứt đê: Trong những từ năm 1989 đến nay đã phát hiện

nhiều đoạn đê bị nứt, trong đó có những đoạn đê bị nứt rất nghiêm trọng như:

- 20 - Đoạn đê tại Khê thượng hữu sông Đà, Tản Hồng, Phú Châu hữu sông Hồng (Hà Tây), Văn Khê - Văn Quán tả Hồng (Vĩnh Phúc), Nhất Trai (Gia Lương - Bắc Ninh)

Tổ mối trong thân đê: Nước ta nằm trong vùng khí hậu nóng ẩm Mối

tồn tại và phát triển nhiều trong thân đê luôn là mối đe doạ tiềm tàng đối với

hệ thống đê trong mùa lũ Thực tế, đã có nhiều trường hợp sập tổ mối trên thân đê trong lúc lũ cao Nếu không được phát hiện và xử lý kịp thời sẽ dẫn đến nguy cơ gây vỡ đê

Trước nguy cơ như vậy, hàng năm, vào đầu mùa mưa, các địa phương đều tổ chức lực lượng tìm kiếm, phát hiện và xử lý tổ mối với số lượng khoảng 10.000 tổ mối/năm Các tuyến đê có nhiều tổ mối là đê sông Hồng, sông Luộc và sông Trà lý Năm 1998, trên tuyến đê tả sông Hồng, chỉ với đoạn đê dài 2km từ K46 đến K48 (thuộc huyện Mê Linh - Vĩnh Phúc) đã phát hiện và xử lý trên 200 tổ mối, trong đó có tổ mối có đường kính tới 1,3m ở cách mặt đê 3,5m

Tre ch ắn sóng: Đối với đê sông, tre chắn sóng đã thực sự phát huy tác

dụng trong nhiều năm qua, nó bảo đảm cho mái đê không bị sạt trong khi lũ cao và có gió bão Tuy nhiên còn nhiều đoạn đê chưa có tre, trong những năm tới tiếp tục trồng tre chắn sóng ở những đoạn chưa có tre và tiếp tục chăm sóc bảo vệ những hàng tre đã có Một số đoạn đê sát sông không có hành lang để

trồng tre thì phải có biện pháp bảo vệ thích ứng trong mùa mưa lũ

Hiện trạng về diễn biến lòng dẫn và xói lở bờ sông: Trên hệ thống

sông Hồng, sông Thái Bình hiện trạng xói lở bờ và các kè trọng điểm uy hiếp đến an toàn của đê là vấn đề cần đặc biệt quan tâm, quá trình diễn biến xói bờ tại khu vực kè Hợp Hải, Thanh Miếu, Tiên Cát thuộc bờ tả sông Thao, xói

gây sạt lở bờ khu vực Tu Vũ thuộc bờ tả sông Đà tỉnh Phú thọ; xói lở nghiêm trọng vùng bãi Trung Hà, Thạch Đà - Hoàng kim và bắt đầu diễn biến xói lở

- 21 - khu vực đầu kè Thanh Điềm thuộc bờ tả sông Hồng tỉnh Vĩnh Phúc Hiện tượng xói lở mạnh xảy ra ở những đoạn bờ cong lõm của những đoạn sông cong xảy ra mãnh liệt, đặc biệt ở khu vực sau công trình Hoà Bình, vùng hạ

du của hợp lưu vùng ngã ba sông Thao, sông Đà, sông Lô Hiện trạng xói lở

bờ xảy ra mãnh liệt và rất phức tạp do nhiều yếu tố tác động, trong đó phải kế đến các yếu tố chính như rừng đầu nguồn bị phá hoại làm thay đổi chế độ thuỷ văn, thuỷ lực của dòng chảy, làm thay đổi sự cân bằng phù sa trong sông gây ra hiện tượng xói, bồi trên các đoạn sông Mặt khác, quá trình điều tiết hồ Hoà Bình làm mực nước vùng hạ du thay đổi đột ngột không theo qui luật tự nhiên, vấn đề thoát lũ của lòng dẫn sông và bồi lắng ở vùng cửa sông làm thay đổi đường quá trình mực nước trên các tuyến sông Một nguyên nhân tác động đến quá trình xói lở bờ là do nắng hạn kéo dài nước các sông bị cạn kiệt

đã làm mực ngầm hạ thấp đáng kể cũng tác động đến xói lở bờ sông

Cống dưới đê: Trong số 3000 cống dưới đê hiện có trên các tuyến đê

cấp III đến cấp đặc biệt thì có tới gần 600 cống trọng điểm, các cống này có chiều dài ngắn so với mặt cắt ngang đê, cống được nối dài nhiều lần do mở rộng mặt cắt đê, trong 1 cống có nhiều đoạn có kết cấu bằng vật liệu khác nhau (do nhiều lần nối dài), nhiều cống bị thấm gây xói qua mang, qua đáy, cánh hoặc bộ phận đóng mở hỏng Vật liệu xây cống bị hỏng do đã hết niên hạn sử dụng

1.2.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng của đê sông Hồng:

Xác định những nguyên nhân gây hư hỏng đê chống lũ là rất khó vì đê thường xuyên chịu tác dụng của nhiều nhân tố riêng biệt Song xác định những nguyên nhân chủ yếu gây ra sự cố đê là rất cần thiết để tạo cơ sở cho việc thiết kế sửa chữa cho những đoạn đê hư hỏng và tránh những sai lầm trong tương lai Trong nhiều trường hợp quá trình hư hỏng xảy ra ở sâu trong thân đê hoặc trong nền đê và không có một dấu hiệu nào biểu hiện ra bên

- 22 - ngoài Đú là điểm nổi bật của chỳng, làm hạn chế sự nghiờn cứu nguyờn nhõn gõy hư hỏng đờ Thường gặp cỏc sự cố đờ sau:

1.2.2.1 Xúi lở chõn đờ:

Hiện tượng xúi lở chõn đờ thường xảy ra đối với đờ nằm quỏ gần lũng dẫn Ở đú dũng chủ lưu của sụng thường ỏp sỏt bờ gõy tỏc dụng vào chõn đờ làm xúi lở và nhiều trường hợp sẽ làm sập mỏi thượng lưu, sơ họa ở hỡnh 1-2

MNS

Hình thành mặt trượt

1.2.2.2 Sự cố đờ trờn nền đất yếu:

Trờn nền đất yếu, đờ thường bị trượt mỏi thượng lưu và cả hạ lưu trong thời gian thi cụng khi trọng lượng bản thõn của đờ chịu tải trọng quỏ sức của đất nền thỡ đờ trượt cả hai mặt trong thời gian lũ đờ sẽ bị trượt mỏi hạ lưu khi dũng thấm dõng cao đến giới hạn nguy hiểm, ngược lại mỏi thượng lưu sẽ bị trượt trong quỏ trỡnh lũ xuống Trượt mỏi đờ trờn nền đất yếu thường kộo theo cả phần nền cựng trượt

MNS

- 23 - 1.2.2.3 Sự cố đê ở vùng sông cổ:

Ở những vùng tuyến đê cắt ngang qua lòng sông cũ như hình 3-1, thường xảy ra hiện tượng thấm lận mạnh, làm tràn nước cả một vùng rộng lớn sau đê Hiện tượng thẩm lận này thường kèm theo hiện tượng xói ngầm cơ học và trôi đất ở nền đê vào hạ lưu, phá hoại kết cấu nền và dẫn đến sự lún sụt

đê trong mùa lũ

I I

CẮT I-I

MNS

1.2.2.4 Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng:

Trong thực tế trong nền đê thường có đất rắn chắc, có hệ số thấm rất nhỏ ở chân đê như hình 1-5 Tầng đất này không liên tục phía sông, ngược lại

nó khá liên tục phía đồng Trong mùa lũ áp lực thấm dưới nền tác dụng lên tầng đất này rất lớn, dẫn đến đâm xuyên thủy lực qua tầng sát chân đê, phá vỡ kết cấu nền đê

1.2.2.5 Sự cố trong vùng có công trình qua đê:

Công trình qua đê (cống lấy nước, cống tiêu ) như một vật lạ trong thân đê Vì vậy, vùng tiếp giáp giữa chúng nếu xử lý không tốt thường bị xói ngầm cho đất hoặc xảy ra hiện tượng thấm từ thân đê vào trong cống hoặc từ trong cống ra ngoài thân đê và nền đê Những hiện tượng thấm mạch như vậy thường kéo hiện tượng xói ngầm ngày càng mạnh để lại những khuyết tật quanh cống Hiện tượng này thường dẫn đến lún sập đê và gãy cống

MNS

1.2.2.6 Sự nứt gẫy nền đê và mặt cắt ngang thân đê:

Sự nứt gẫy thân đê như hình 1-7, thường xảy ra ở ranh giới vùng đất nền rắn chắc và vùng đất nền yếu Ở đó có sự lún không đều gây hiện tượng nứt dọc đê và nền Nứt thân đê sẽ gây trượt mái khi có dòng thấm đi qua hoặc mưa lớn ngấm sâu vào trong thân đê

- 25 -

1.2.2.7 Sự cố thấm chân mái hạ lưu:

Dòng thấm khi chảy ra ở mái hạ lưu có khả năng mang theo đất từ thân

đê ra ngoài Do đó hiện tượng thấm qua thân đê sẽ dẫn đến sự sụt mái vùng cửa ra và trượt mái hạ lưu đê, xem hình 1-8

MNS

1.2.2.8 Khuyết tật trong thân đê:

Những khuyết tật trong thân đê thường là kết quả của phương pháp đắp

đê Đó là sự đắp theo tầng, khuyết tật trong thân đê còn là kết quả sự hoạt động của sinh vật, động vật sinh sống trong thân đê Trong quá trình khai thác, làm việc của đê cũng có thể hình thành những khuyết tật, đó là kết quả của hiện tượng xói ngầm cơ học Dòng thấm trong thân đê sẽ chảy rất nhanh, rất mạnh theo hướng nối liền khuyết tật với nhau dẫn tới vỡ đê

- 26 -

Khuyết tật trong đê MNS

1.2.2.9 Sự cố ở vựng nối tiếp khi tụn cao:

Khi tụn cao đắp dày đờ, vựng nối tiếp giữa phần đờ mới đắp và đờ cũ thỡ thấm rất dễ chảy qua, tạo thành đường thấm mạnh dọc theo khe nối tiếp Hiện tượng này sẽ dẫn đến hiện tượng trượt toàn khối mới đắp về phớa hạ lưu

MNS

1.2.2.10 Những nhõn tố khỏc thỳc đấy quỏ trỡnh hư hỏng đờ:

Ngoài những hiện tượng đó núi trờn cũng cần phải kể đến những nhõn

tố tuy khụng phải là những nguyờn nhõn trực tiếp gõy ra sự cố đờ nhưng đó thỳc đẩy quỏ trỡnh hư hỏng đú Đú là

Sự khụng đủ lớn của kớch thước mặt cắt ngang đờ

Việc khai thỏc đất trồng trọt sau đờ khụng hợp lý

Cỏc hoạt động của sinh động vật phỏt triển trong thõn đờ Sự xuyờn sõu của rễ cõy sẽ làm giảm cỏc khả năng chống sự xuyờn thủng thủy lực của cỏc tầng chống thấm thõn đờ Sự hoạt động của cỏc loại động vật như mối, chuột đó để lại những khuyết tật lớn trong thõn đờ và nền đờ, làm giảm nhỏ tiết diện đờ, thỳc đẩy quỏ trỡnh thấm và làm mất ổn định đờ

- 27 -

Việc theo dõi, phân tích và thống kê một cách đầy đủ và toàn diện các

sự cố đê điều ở ta chưa được tiến hành hoàn chỉnh, đặc biệt là các năm trước đây Nó có ý nghĩa rất quan trọng, tích cóp được kinh nghiệm trong thực tiễn,

là kết quả để kiểm chứng cho các nghiên cứu khoa học về đê điều

1.2.3.1 Một số trận vỡ đê lớn trong lịch sử:

Trong vòng 100 năm qua, đồng bằng sông Hồng đã có 26 trận lũ lớn Các trận lũ lớn này đa số xảy ra vào tháng 8, nhằm vào cao điểm của mùa mưa bão Một số trận vỡ đê lớn và sự thiệt hại được tóm tắt trong bảng 1-2

Bảng 1-2: Bảng thống kê một số trận vỡ đê lớn

2,63m

làm chết 100.000 nguời, úng ngập 250.000 ha và hơn 2,7 triệu người chịu thiệt hại

(Nguồn: Internet)

1.2.3.2 Tình hình sự cố đê sông Hồng:

Năm lũ trung bình 1978, đỉnh lũ sông Hồng tại Hà Nội là 11,42m Thời gian duy trì ở mức trên báo động II là 10 ngày đêm Có tổng số 46 đoạn đê bị mạch sủi, trong đó có 20 đoạn sủi nước đục Đặc biệt tại K7 đê hữu Hồng mạch sủi các xa chân đê tới 600m

Năm lũ tương đối lớn 1986, đỉnh lũ sông Hồng tại Hà Nội là 12,35m Thời gian duy trì ở mức trên báo động II là 11 ngày đêm Có tổng số trên 500

hư hỏng, sự cố đê Trong đó có 149 đoạn đê bị mạch sủi, 95 đoạn sủi phải xử

- 28 -

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 Sen Chiểu, Phù Sa tới 500m Mạch sủi làm sập thành giếng ở Ba Vì, làm nứt gãy tường nhà ở Phú Thọ, gây ra phễu cát đùn ở Nhân Hòa, Bổng Điền với đường kính 1,7m đến 1,8m, chiều sâu từ 1,7m đến 2,2m Đặc biệt, nền đê bao Vân Môn, tại K9+330, thuộc huyện Đan Phượng

bị bục gây vỡ đê

Năm lũ lớn 1969, đỉnh lũ sông Hồng tại Hà Nội là 13,22m Thời gian duy trì ở mức trên báo động II là 9 ngày đêm Có tổng số trên 57 đoạn đê bị sủi, 90% là mạch sủi đục, 10 bãi sủi lớn, 2 lỗ khoan cũ bị phụt nước mạnh Tại Sen Chiểu, Phù Sa miệng phễu hố sủi tới 1,1m

Năm lũ đặc biệt lớn 1971, đỉnh lũ sông Hồng tại Hà Nội là 14,13m Thời gian duy trì ở mức trên báo động II là 22 ngày đêm Có tổng số trên 218 đoạn đê bị mạch sủi, 77% là mạch sủi đục, 52 bãi sủi lớn, bãi sủi lớn nhất rộng 720m2 Mạch sủi xa nhất cách chân đê 300m Tại Mai Động, Đức Hợp thuộc Hưng Yên, mạch đùn làm cát lấp hết ao, tràn cả ra ngoài bờ ao Vỡ 3 đoạn đê: Cống Thôn, Nhất Trai và Khê Thượng

Như vậy đối với đê điều nguyên nhân chủ yếu gây ra sự cố đê điều là tác dụng bất lợi của dòng thấm Dòng thấm qua thân, nền đê là thấm trong môi trường có cấu trúc phức tạp

1.3 Tính hợp lý về mặt cắt đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng

1.3.1 Cao trình đỉnh Đê:

Ở nước ta hiện chưa có tiêu chuẩn thiết kế cho đê sông Cho đến nay đang có các dự thảo về tiêu chuẩn này Tuy nhiên cao trình đỉnh đê cần thỏa mãn các yêu cầu về: Đảm bảo chống lũ theo từng cấp đê, phù hợp với các quy định tại các văn bản hiện hành của nhà nước như quy hoạch phòng chống lũ

- 29 - lụt, quy định về vận hành hồ chứa, quy định về mực nước thiết kế và độ gia cao an toàn, ứng phó với biến đổi khí hậu (nhất là đối với vùng cửa sông)

Cao trình đỉnh đê cơ bản vẫn được xác định trên cơ sở từ mực nước thiết kế và độ gia cao an toàn ứng với từng đoạn đê đã được cấp có thẩm quyền quy định (Bộ NN&PTNT) Cao trình đỉnh đê là điểm cao nhất trên mặt cắt ngang của đê do đó có thể dùng các hình thức như tường chắn phía sông khi không thể nâng cao toàn bộ bề mặt của đê

Theo công thức truyền thống thì: ZR đ R = HR tk R + a (1-1) Theo dự thảo mới nhất về tiêu chuẩn thiết kế đê sông [11] thì cao trình đỉnh đê ZR đ Rcó thể được xác định như sau:

ZR đ R = HR tk R + ∆H + HR sl R + a + b + s (1-2) trong đó:

ZR đ R là cao trình đỉnh đê, m;

HR tk Rlà mực nước thiết kế đê, m;

∆H là chiều cao nước dềnh do gió gây nên, m;

HR sl Rlà chiều cao sóng leo, m;

a là độ gia cao an toàn của đê, m;

b là độ dâng cao của mực nước sông do ảnh hưởng của mực nước biển dâng, m

- 30 -

Đối với đê thuần túy thì chiều rộng mặt đê thường từ 3-6m, đối với các đoạn đê đặc biệt qua thành phố như Hà Nội có đoạn lên đến 50m Tuy nhiên khi đê có kết hợp với giao thông thì bề rộng mặt đê cần tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054 - 2005 Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế [3] Theo đó khi

đê kết hợp với giao thông cấp III vùng đồng bằng thì bề rộng nền đê là BR n R = 12m, trong đó chiều rộng phần xe chạy dành cho cơ giới là BR m R = 7m, chiều rộng lề và lề gia cố là BR l R = 2,5m, trong đó lề gia cố tối thiểu là 2m, không có giải phân cách giữa

Về độ dốc ngang mặt đường tuân theo tiêu chí sau: Phần mặt đường và

lề gia cố bằng bê tông nhựa iR m R = 1,5-2,0, lề không gia cố iR l R = 4,0-6,0

1.3.3 Hệ số mái và cơ đê:

Theo [3] hệ số mái đắp thường từ 1-2, tuy nhiên theo các kết quả nghiên cứu sự ổn định của đê sông Hồng cho thấy hệ số mái phía sông cần đạt

mR s R ≥ 2, mái phía đồng mR đ R ≥ 3 Đối với đê có chiều cao lớn hơn 5m cần bố trí

cơ có bề rộng từ 3 – 5m Cũng theo dự thảo về việc ban hành tiêu chuẩn thiết

kế đê sông thì tùy theo cấp công trình từ cấp V đến cấp đặc biệt mà hệ số mái phía sông từ mR s R = 2-3, hệ số mái phía đồng mR đ R = 2,5-4,0 Đê có chiều cao từ 6m trở lên cần đắp cơ phía đồng có bề rộng từ 3-5m, cao trình thấp hơn đỉnh

đê từ 2-3m, các thông số này cần thông qua tính toán ổn định để quyết định Khi có yêu cầu kết hợp giao thông trên cơ đê thì bề rộng mặt cơ phụ thuộc vào yêu cầu giao thông nhưng không nhỏ hơn 5,0 m Nếu đê quá cao có thể

bố trí 2 cơ hoặc 3 cơ Những đoạn đê không sử dụng cơ đê làm đường giao thông thì sử dụng làm đường hộ đê hoặc làm nơi dự trữ vật liệu hộ đê Mái đê phía sông chỉ bố trí cơ trong trường hợp thật cần thiết Đê ở vùng cửa sông ven biển nơi có mặt thoáng rộng và sóng lớn, cơ đê phía sông có tác dụng làm thềm triệt tiêu sóng trên mái Cơ đê còn là nơi dùng để trồng tre chắn sóng

- 31 -

1.4 Kết luận chung và những vấn đề đặt ra cần phải đánh giá và đề xuất:

Qua phân tích, đánh giá hiện trạng đê sông Hồng nói trên tác giả nhận thấy về cao độ đỉnh đê cơ bản đảm bảo nhiệm vụ chống lũ với tần suất thiết

kế theo từng cấp đê; về bề rộng mặt đê bảo đảm đê ổn định, đáp ứng cho công tác phòng chống bão lụt, hộ đê khi có lũ bão và phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân trong vùng có đê; Về mái đê và cơ đê: Đối với các đoạn đê mà mái phía sông lớn hơn 2, chiều cao đê nhỏ hơn 4m thì mái đê ổn định và không cần phải đắp cơ Đối với các đoạn đê mà mái phía đồng lớn hơn 3, chiều cao

đê nhỏ hơn 5m thì mái đê ổn định và không cần phải đắp cơ, với chiều cao đê lớn hơn cần phải đắp cơ để đảm bảo tính ổn định cho đê

Như vậy khi đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng những vấn đề cần đặt ra đó là:

- Về cao trình đỉnh đê:

- Bề rộng mặt và nền Đê:

- Hệ số mái và cơ đê:

- Kết cấu áo đường, móng đường:

- Đất đắp đê:

- Về điều kiện ổn định đê:

- 32 -

HỒNG CÓ KẾT HỢP VỚI GIAO THÔNG CẤP III VÙNG ĐỒNG BẰNG

Ngoài ra khi đắp mở rộng thì việc lựa chọn mở rộng về phía nào là hợp

lý nhất, thông thường khi đắp mở rộng đê thì người ta thường đắp mở rộng về phía sông để tránh việc đền bù, giải phóng mặt bằng, nhưng với giải pháp này

sẽ không tận dụng được đê cũ vốn đã được thử thách qua nhiều năm và thường có tính chống thấm tốt Nhưng nếu đắp mở rộng được về phía đồng sẽ khắc phục được hạn chế trên, ngoài ra sẽ thuận lợi cho việc mở rộng, nối dài các cống qua đê nếu cống đủ khả năng chịu tải Hơn nữa đắp về phía đồng sẽ tăng tính ổn định cả về mái và chân đê phía đồng vốn đang xung yếu nhất của

đê khi đê chống lũ

- 33 - Nhưng nếu chỉ đắp mở rộng sang một bên thì cần xem xét tính tương đồng của đê cũ và đê mới để khi khai thác (có hoạt tải) trên mặt đê thì vấn đề lún không đều (mặt đê sẽ bị nghiêng về phía mở rộng) có chấp nhận được

không Do vậy cũng cần nghiên cứu phương án đắp mở rộng đều sang hai bên Đến đây khi đắp mở rộng sang hai bên thì sẽ khắc phục được tình trạng lún lệch, nhưng lại phải đánh giá mức độ lún hai bên so với nền đê cũ ở giữa

để mặt đê không bị nứt khi khai thác sử dụng lâu ngày

Ngoài việc nghiên cứu việc đắp mở rộng về phía nào cũng cần nghiên cứu về nền đê cũ xem có cần phải xử lý khi có sự gia tăng tải trọng

Do vậy để đánh giá tính hợp lý của mặt cắt đê có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng cần có cơ sở khoa học cả về lý thuyết lẫn thực tiễn

2.2 Sử dụng lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán ổn định, biến dạng của Đê [13]:

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ra đời vào cuối những năm 50 nhưng rất ít được sử dụng vì công cụ toàn còn chưa phát triển Vào cuối những năm 60, phương pháp PTHH đặc biệt phát triển nhờ vào sự phát triển nhanh chóng và sử dụng rộng rãi của máy tính điện tử Đến nay có thể nói rằng phương pháp PTHH được coi là phương pháp có hiệu quả nhất để giải các bài toán cơ học vật rắn nói riêng và các bài toán cơ học môi trường liên tục nói chung như các bài toán thủy khí lực học, bài toán về từ trường và điện trường

Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp PTHH là dễ dàng lập phương trình để giải trên máy tính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa tính toán hàng loạt kết cấu với những kích thước, hình dạng, mô hình vật liệu và điều kiện khác nhau