Ứng dụng MIKE 21 Nghiên cứu dự báo sạt lở tại khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền và đề xuất các giải pháp bảo vệ

Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp khoa học công nghệ để điều chỉnh, ổn định đoạn sông có cù lao trên thế giới và trong nước. Nghiên cứu các phương pháp dự báo sạt lở, biến đổi hình thái tại khu vực cù lao Long Khánh.Nghiên cứu các giải pháp công trình để chỉnh trị, bảo vệ khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền.Đánh giá ưu, nhược điểm của từng giải pháp và đề xuất thiết kế sơ bộ cho phương án chọn để bảo vệ cù lao Long Khánh.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

0.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

0.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2

0.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

0.4 CÁCH TIẾP CẬN 3

0.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

0.6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DỰ BÁO SẠT LỞ 5

1.1.1 Trong nước 5

1.1.2 Ngoài nước 5

1.1.3 Dự báo xói lở bằng công nghệ không phá hủy Georadar 6

1.1.3.1 Nguyên lý hoạt động của Georadar (GPR) 6

1.1.3.2 Ứng dụng của Georadar 6

1.1.3.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp 7

1.1.4 Dự báo xói lở bằng công thức kinh nghiệm 7

1.1.4.1 Cơ sở của phương pháp 7

1.1.4.2 Một số công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ 8

1.1.5 Dự báo xói lở bồi lắng trên xu thế diễn biến lòng dẫn, đường bờ 9

1.1.5.1 Cơ sở của phương pháp 9

1.1.5.2 Nội dung của phương pháp 9

1.1.6 Dự báo xói lở bằng mô hình vật lý 9

1.1.6.1 Nội dung 9

1.1.6.2 Ưu, nhược điểm 10

1.1.7 Dự báo xói lở bằng mô hình toán 10

1.1.7.1 Cơ sở của phương pháp 10

1.1.7.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp 10

1.1.7.3 Ứng dụng của phương pháp 11

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ CHỐNG SẠT LỞ 12

1.2.1 Tổng quan 12

1.2.2 Giải pháp phi công trình bảo vệ bờ 14

1.2.3 Giải pháp bảo vệ bờ bằng cây xanh, thực vật 15

1.2.3.1 Sử dụng các loại thân cây xanh để làm công trình bảo vệ bờ 16

1.2.3.2 Trồng cỏ, cây xanh tạo thảm thực vật bảo vệ bờ 17

1.2.4 Giải pháp bảo vệ bờ bằng công trình bê tông 21

1.2.4.1 Công trình kè 21

1.2.4.2 Công trình đảo chiều hoàn lưu 22

1.2.4.3 Công trình mỏ hàn 23

1.2.4.4 Kè đứng bằng cọc ván bê tông cốt thép ứng suất trước 24

1.2.4.5 Công trình bằng cọc ống bê tông cốt thép 24

1.2.4.6 Sử dụng các khối bê tông lát mái để gia cố bảo vệ bờ 25

1.2.5 Ứng dụng công nghệ mới trong gia cố bảo vệ bờ 26

1.2.5.1 Gia cố nền, mái bờ sông bằng công nghệ NeowebTM 26

1.2.5.2 Gia cố bảo vệ bờ, mái dốc bằng lưới địa kỹ thuật Tensar 27

1.2.5.3 Bảo vệ bờ sông bằng tấm cừ nhựa 29

1.2.5.4 Chống sạt lở bảo vệ bờ bằng công nghệ bê tông Miclayo 30

1.2.5.5 Gia cố bảo vệ bờ bằng rồng, rọ, thảm đá 31

1.2.5.6 Các loại thảm bảo vệ mái và chống sạt lở bờ sông 32

1.2.6 Các giải pháp bảo vệ bờ sử dụng vải địa kỹ thuật 34

1.2.6.1 Công nghệ thảm cát bảo vệ mái bờ sông 35

1.2.6.2 Bảo vệ bờ sông bằng ống, túi địa kỹ thuật 36

1.2.7 Một số giải pháp bảo vệ bờ khác 37

1.2.7.1 Bảo vệ bờ bằng công nghệ cọc xi măng đất 37

1.2.7.2 Ứng dụng nhựa đường asphalt trong công tác bảo vệ bờ 38

1.2.7.3 Kết hợp giữa công nghệ cứng với vật liệu mềm 38

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 39

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SẠT LỞ KHU VỰC CÙ LAO LONG KHÁNH 2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 40

2.1.1 Đặc điểm tự nhiên 40

2.1.1.1 Vị trí địa lý 40

2.1.1.2 Đặc điểm chung về địa hình, địa mạo 41

2.1.1.3 Địa chất công trình 41

2.1.1.4 Điều kiện về khí hậu, khí tượng 43

2.1.1.5 Điều kiện về thủy văn 44

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 45

2.1.2.1 Diện tích, dân số 45

2.1.2.2 Tốc độ tăng trưởng kinh tế 45

2.1.2.3 Văn hóa xã hội 46

2.2 HIỆN TRẠNG SẠT LỞ KHU VỰC CÙ LAO LONG KHÁNH 47

2.2.1 Hiện trạng sạt lở 47

2.2.2 Diễn biến hình thái khu vực cù lao Long Khánh 51

2.2.2.1 Diễn biến trên mặt bằng 51

2.2.2.2 Diễn biến hình thái tại khu vực phân lưu đầu cù lao 56

2.2.2.3 Diễn biến hình thái tại khu vực hợp lưu cuối cù lao 57

2.2.2.4 Diễn biến trên mặt cắt dọc 58

2.2.2.5 Diễn biến trên mặt cắt ngang 59

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 65

CHƯƠNG 3: DỰ BÁO SẠT LỞ KHU VỰC CÙ LAO LONG KHÁNH 3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH DỰ BÁO 66

3.1.1 Phương pháp dự báo 66

3.1.2 Mô hình MIKE 21FM 67

3.1.3 Phần mềm Geoslope 70

3.2 THIẾT LẬP MÔ HÌNH PHỤC VỤ TÍNH TOÁN DỰ BÁO 74

3.2.1 Thiết lập mô hình MIKE 21 74

3.2.1.1 Tài liệu cơ bản 74

3.2.1.2 Thiết lập biên và lưới tính toán 75

3.2.1.3 Hiệu chỉnh các thông số mô hình và kiểm định tính toán 76

3.2.2 Kết quả tính toán bằng mô hình MIKE 21FM 81

3.2.3 Nhận xét kết quả tính toán 86

3.2.4 Kiểm tra ổn định đất bờ bằng phần mềm GEOSLOPE 87

3.2.4.1 Tài liệu tính toán 87

3.2.4.2 Kết quả tính toán 87

3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 89

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐỂ ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN ĐỊNH CÙ LAO LONG KHÁNH 4.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 91

4.2 CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU 92

4.2.1 Giải pháp phi công trình 92

4.2.2 Giải pháp công trình 95

4.3 NHẬN XÉT, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CHO CÙ LAO LONG KHÁNH 98

4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ CHO PHƯƠNG ÁN CHỌN 104

4.4.1 Các thông số thiết kế 104

4.4.2 Thiết kế sơ bộ kè lát mái 105

4.4.3 Thiết kế sơ bộ mỏ hàn 107

4.4.4 Thiết kế sơ bộ kè gia cố bảo vệ đầu và cuối cù lao 108

4.5 TÍNH HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG ÁN CHỌN 110

4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 112

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Cù lao Long Khánh 2

Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của Georadar 6

Hình 1.2 Hố sụt tại giao lộ Hai Bà Trưng - Nguyễn Văn Thủ, Q.1, Tp.HCM 6

Hình 1.3 Một số loại cây được dùng để bảo vệ bờ sông, kênh 15

Hình 1.4 Các dạng công trình sử dụng cây xanh để bảo vệ bờ 17

Hình 1.5 Một số hình ảnh về cỏ Vetiver giúp ổn định bờ sông 20

Hình 1.6 Công trình đảo chiều hoàn lưu ở sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) 23

Hình 1.7 Kè tường đứng bằng cọc ván bê tông cốt thép ứng suất trước 24

Hình 1.8 Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra – Jamuna – Băngladet 24

Hình 1.9 Ứng dụng các khối bêtông lát mái 25

Hình 1.10 Công nghệ Neoweb 27

Hình 1.11 Ứng dụng của vải địa kỹ thuật 29

Hình 1.12 Bảo vệ bờ bằng cừ 30

Hình 1.13 Các loại rồng, rọ đá, thảm đá 32

Hình 1.14 Các loại thảm bảo vệ mái và chống xói đáy 33

Hình 1.15 Ứng dụng vải địa kỹ thuật 35

Hình 1.16 Thảm cát khu sạt lở cầu Bình Phước 36

Hình 1.17 Ống, túi địa kỹ thuật 36

Hình 1.18 Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi đai giữ ổn định và phát triển thực vật 39

Hình 1.19 Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và thực vật 39

Hình 2.1 Sạt lở bờ ở Long Thuận, Hồng Ngự 48

Hình 2.2 Sạt lở ở xã Long Thuận 9-2009 48

Hình 2.3 Sạt lở tại đầu và cuối cù lao Long Khánh 48

Hình 2.4 Tình hình sạt lở xảy ra tại xã Long Khánh A 49

Hình 2.5 Sạt lở bờ sông tại xã Long Thuận, huyện Hồng Ngự 50

Hình 2.6 Biến đổi trên mặt bằng sông Tiền khu vực cù lao Long Khánh từ 1966-2002 53

Hình 2.7 Xói lở, Bồi tụ ở cù lao Long Khánh (Ảnh nguồn[15]) 54

Hình 2.8 Bồi tụ đoạn sông cong nhánh trái Hồng Ngự từ 02/01/2007 tới 02/01/2011 54

Hình 2.9 Bờ phải nhánh Long Thuận Nguồn google earth 55

Hình 2.10 Diễn biến hình thái cù lao Long Khánh năm 02/01/2007 và 02/01/2011 55

Hình 2.11 Khu vực bờ Tân Châu-Thường Phước 56

Hình 2.12 Bãi bồi nhánh phải bờ Long Khánh 57

Hình 2.13 Đuôi cù lao và bãi bồi gần đuôi 57

Hình 2.14 Diễn biến tuyến lạch sâu sông Tiền đoạn Tân Châu-Hồng Ngự 58

Hình 2.15 Vị tr các mặt cắt ngang đoạn Tân Châu 60

Hình 2.16 Diễn biến lòng dẫn tại mặt cắt 2 phía thị trấn Tân Châu 60

Hình 2.17 Diễn biến lòng dẫn tại mặt cắt 3 phía ấp Thường Thới Tiền 60

Hình 2.18 Vị trí các mặt cắt đo đạc giám sát sạt lở, bồi lắng 61

Hình 2.19 Diễn biến lòng dẫn sông Tiền tại mặt cắt số 6 khu vực tâm hố xói 62

Hình 2.20 Diễn biến lòng dẫn sông Tiền tại mặt cắt số 11 62

Hình 2.21 Diễn biến lòng dẫn sông Tiền tại mặt cắt số 16, 17, 18 thuộc nhánh sông phân lạch Long Khánh 63

Hình 2.22 Diễn biến lòng dẫn trên mặt cắt 30 đoạn cù lao mới phía rạch HN 64

Hình 2.23 Diễn biến lòng dẫn trên mặt cắt 27 trên sông Tiền–nhánh Hồng Ngự 64

Hình 2.24 Diễn biến lòng dẫn trên mặt cắt 23 trên sông Tiền, nhánh Hồng Ngự 64

Hình 3.1 Trình tự thực hiện tính toán dự báo sạt lở và phần mềm sử dụng 66

Hình 3.2 Các lực tác dụng lên một phần nhỏ trong cung trượt 72

Hình 3.3 Các lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt tròn 72

Hình 3.4 Lực tác dụng lên mái trượt thông qua khối trượt với mặt tổ hợp 72

Hình 3.5 Cao độ địa hình khu vực nghiên cứu đo đạc năm 2010 75

Hình 3.6 Lưới t nh toán và địa hình khu vực nghiên cứu 76

Hình 3.7 Vị tr đo lưu lượng, mực nước tại trạm đo Tân Châu-sông Tiền 76

Hình 3.8 Kiểm chứng mô hình lưu lượng tại trạm TC3 77

Hình 3.9 Kiểm chứng mô hình lưu lượng tại trạm TC4 77

Hình 3.10 Kiểm chứng mô hình lưu lượng tại trạm TC5 77

Hình 3.11 Quan hệ giữa Vkđ và Vtđ theo thời gian mùa lũ từ tháng 7 đến tháng 10 80 Hình 3.12 Độ sâu mực nước tại khu vực nghiên cứu năm 2000 81

Hình 3.13 Phân bố vận tốc dòng chảy năm 2000 81

Hình 3.14 Vị trí các mặt cắt 82

Hình 3.15 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 16 82

Hình 3.16 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 1 83

Hình 3.17 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 8 83

Hình 3.18 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 6 84

Hình 3.19 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 14 84

Hình 3.20 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 12 85

Hình 3.21 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 9 85

Hình 3.22 Kết quả diễn biến mặt cắt ngang 3 86

Hình 3.23 Minh họa kết quả tính dự báo sạt lở bằng Geoslope 88

Hình 3.24 Dự báo vùng sạt lở khu vực cù lao Long Khánh bằng phần mềm Geoslope 88

Hình 4.1 Bố tr công trình phương án 1 96

Hình 4.2 Bố tr công trình phương án 2 96

Hình 4.3 Bố tr công trình phương án 3 97

Hình 4.4 Bố tr công trình phương án 4 98

Hình 4.5 Các vị trí mỏ hàn để chạy mike xác định mối quan hệ giữa chiều dài mỏ hàn L và tỉ số QLT/QHN 99

Hình 4.6 Chiều dài (L) và vị trí (V), thể hiện trong mô hình MIKE để tính toán tỉ số QLT/QHN 100

Hình 4.7 Quan hệ giữa vị trí, chiều dài mỏ hàn L và tỉ số lưu lượng QLT/QHN 100

Hình 4.8 Công trình ngầm trên sông 102

Hình 4.9 Công trình ngầm trên sông thể hiện trong mô hình MIKE21FM 103

Hình 4.10 Địa hình mặt cắt ngang lòng sông trước và sau khi có công trình ngầm tại vi trí M1 103

Hình 4.11 Mặt cắt điển hình kè lát mái gia cố bảo vệ bờ HN và LT 106

Hình 4.12 Mặt cắt cung trượt trường hợp có kè bảo vệ mái dốc 107

Hình 4.13 Mặt bằng điển hình mỏ hàn 107

Hình 4.14 Mặt cắt ngang mỏ hàn bằng đá thả rời 107

Hình 4.15: Kết cấu kè gia cố bảo vệ đầu và cuối cù lao 109

Hình 4.16 Phân bố vận tốc dòng chảy khi có công trình 110

Hình 4.17 Sự thay đổi lòng dẫn sau khi có công trình 110

Hình 4.18 Mặt cắt ngang lòng sông đầu cù lao 111

Hình 4.19 Mặt cắt ngang lòng sông đoạn cong Long Khánh-Thường lạc 111

Hình 4.20 Mặt cắt ngang lòng sông đuôi cù lao 111

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền 42

Bảng 2 2 Diện tích, mật độ, dân số trung bình của các xã huyện Hồng Ngự năm 2010[14] 45

Bảng 2 3 Số hộ nghèo t nh đến ngày 31/12/2010 46

Bảng 2 4 Kết quả đo đạc phân chia lưu lượng giữa các nhánh sông khu vực cù lao Long Khánh[13] 52

Bảng 3 1 Mức hiệu quả của mô hình theo Nash – Sutcliffe 78 Bảng 3 2 Hệ số E tính toán 78

Bảng 3 3 Các thông số mô hình 79

Bảng 3 4 Vận tốc khởi động tính toán 80

Bảng 3 5 Tính toán ổn định tại các mặt cắt bằng phần mềm Geo-Slope 89

Bảng 4 1 Lưu lượng phân chia qua các thời kì 91 Bảng 4 2 Quan hệ giữa chiều dài mỏ hàn L và tỉ số QLT/QHN 101

Bảng 4 3 Lưu lượng và mực nước lũ thiết kế (Nguồn VKHTLMN) 104

Bảng 4 4 Lưu lượng và mực nước chỉnh trị (Nguồn VKHTLMN) 104

Bảng 4 5 Mực nước kiệt thiết kế với tần suất 95% (Nguồn VKHTLMN) 105

LỜI MỞ ĐẦU

0.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Sông có cù lao ở trên thế giới và ở nước ta rất phổ biến, hầu như các con sông lớn và vừa đều có các cù lao (miền Nam gọi là cù lao hoặc cồn, miền Bắc gọi

là bãi giữa) Thông thường, các đoạn sông này có hình dáng phình rộng ở giữa, có hai nút thắt hai đầu, giống hình dáng bao tử Nơi đây, dòng sông rẽ nhánh và phân phối lại lưu lượng, kéo theo đó là sự phân phối vận chuyển bùn cát, thay đổi cấu trúc lòng dẫn, tuyến lạch sâu thay đổi, sau đó các dòng sông nhánh lại hợp với nhau

Cù lao thường là nơi có nước vây quanh, đồng thời là nguồn đất phù sa màu mỡ là nơi rất đa dạng sinh học và có năng suất sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng rất cao

Đoạn cù lao Long Khánh nằm trên sông Tiền, nằm ở phía Bắc cù lao Cái Vừng, bao gồm 2 xã Long Khánh A và Long Khánh B, huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp Đất cù lao được phù sa sông Tiền bồi đắp thường xuyên nên khá màu mỡ, thích hợp cho các loại cây trồng Cù lao Long Khánh được xem là thủ phủ trồng bắp của tỉnh Đồng Tháp

Những năm gần đây, do ảnh hưởng của dòng chảy sông Tiền, đất cù lao bị sạt lở mạnh Theo báo tuổi trẻ ngày 06/08/2009 cho biết: "Tại cù lao Long Khánh, sau khi nuốt mất đất chuyên canh hoa màu, “bà thủy” tiếp tục ăn sâu vào khu vực đông dân cư, một dải đất dài 150m ở ấp Long Phước, xã Long Khánh A bị trôi xuống sông Xói lở hàng năm đã cuốn đi hàng trăm hécta đất canh tác, phá hủy nhiều nhà dân và trường học, bệnh viện, đồng thời đã cướp đi sinh mạng của dân cư sinh sống ven sông Điển hình là lở đất vào tháng 4/1992 ở Hồng Ngự làm 10 người chết Hay gần đây vào khoảng 10 giờ tối ngày 26/8/2014 một vụ sạt lở đã xảy ra tại

Ấp Long Hòa với chiều dài 30m, ăn sâu vào đất liền 10m Ngày 3/10/2014 sạt lở tại

ấp Long Thạnh, xã Long Thuận với chiều dài khoảng 45m, ăn sâu vào đất liền 15m, làm mất toàn bộ đường ấp Long Thạnh, 4 căn nhà dân phải di dời khẩn cấp

Quá trình xói lở của khu vực ngày càng phát triển mạnh Như vậy, chúng ta muốn khai thác các cù lao về mặt kinh tế - xã hội, trước tiên phải bảo vệ làm ổn

định các cù lao Muốn làm được điều đó, chúng ta phải hiểu rõ các quy luật hình thành, phát triển và vai trò của chúng đối với lòng dẫn, dự báo khả năng biến đổi của chúng, từ đó đưa ra các giải pháp để điều chỉnh, để ổn định cù lao Chính vì vậy

đề tài: “Nghiên cứu dự báo sạt lở tại khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền và

đề xuất các giải pháp bảo vệ” là bước đầu để có một cái nhìn tổng quan về hiện

tượng sạt lở, đánh giá được thực trạng xói lở, dự báo khả năng biến đổi của chúng

và đề xuất các giải pháp để điều chỉnh ổn định cù lao, giúp ổn định cuộc sông của nhân dân để phát triển kinh tế xã hội là hết sức cần thiết, phù hợp với điều kiện hiện nay của cù lao Long Khánh trên sông Tiền

Hình 1: Cù lao Long Khánh 0.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Dự báo được diễn biến sạt lở, bồi lắng ở khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền

- Đề xuất giải pháp công trình để điều chỉnh dòng chảy và ổn định cù lao Long Khánh

0.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Thu thập tài liệu cơ bản: Tình hình dân sinh, tình hình kinh tế xã hội trên khu vực cù lao Long Khánh; Tài liệu địa hình, địa chất, thủy văn bùn cát tại các nhánh sông thuộc khu vực cù lao Long Khánh

 Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp khoa học công nghệ để điều chỉnh,

ổn định đoạn sông có cù lao trên thế giới và trong nước

 Nghiên cứu các phương pháp dự báo sạt lở, biến đổi hình thái tại khu vực

- Khảo sát, điều tra, tổng kết thực tế

- Phương pháp kế thừa, sử dụng các tài liệu hiện có để thẩm tra lại

- Phương pháp lý thuyết (phân tích lý thuyết, sử dụng các phần mềm tính

toán )

 Tiếp cận thực tiễn một cách có hệ thống và toàn diện

Tiếp cận thực trạng diễn biến sạt lở, hình thái sông và các mối tương quan trong tổng thể phát triển chung về thủy lợi, và các ngành kinh tế khác của vùng

 Tiếp cận với các phương pháp mới

Tiếp cận với các thành tựu khoa học công nghệ, các tiến bộ kỹ thuật trên thế giới về công nghệ, kỹ thuật để ứng dụng các vật liệu, kết cấu trong thiết kế

và thi công trình thủy lợi

 Kế thừa có chọn lọc tri thức, kinh nghiệm và cơ sở dữ liệu đã có

Tiếp thu, phát triển các kinh nghiệm và kết quả đã nghiên cứu trước đây

về các công trình bảo vệ bờ trong công trình thủy lợi, tổng hợp, bổ sung và

hoàn thiện cơ sở tài liệu phục vụ đề tài nghiên cứu

0.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dựa trên nền cơ sở dữ liệu về dòng chảy, thủy văn, bùn cát, sử dụng

phương pháp thống kê để đánh giá, phân t ch cơ sở dữ liệu

 Phương pháp mô hình toán

Sau khi thu thập đầy đủ cơ sở dữ liệu, tiến hành xây dựng mô hình toán 2D (MIKE21FM) để nghiên cứu đánh giá thực trạng, tình hình sạt lở, dự báo

sạt lở và tác động của khu vực trước và sau khi có công trình bảo vệ

0.6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

- Nghiên cứu dự báo sạt lở, diễn biến hình thái tại khu vực cù lao Long Khánh

- Kết quả là các giải pháp bảo vệ và chỉnh trị tổng thể để ổn định cù lao Long Khánh, từ đó bảo vệ đời sống an sinh xã hội trên cù lao

có nhiều nghiên cứu về sạt lở được thực hiện

- Nghiên cứu “Ứng dụng công thức kinh nghiệm Hickin & Nanson dự báo sạt

lở bờ sông Cửu Long” của tác giả Lê Mạnh Hùng và Nguyễn Nghĩa Hùng thuộc Viện KHTLMN[1] Hay một số công thức thực nghiệm giữa quan hệ hình thái sông của các tác giả: GS.TS Lương Phương Hậu, PGS.TS Lê Ngọc Bích

- “Phương pháp đánh giá dự báo khả năng sạt lở bờ sông theo chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện kỹ thuật tự nhiên vùng ven sông” của tác giả TSKH Trần Mạnh Liểu Viện KHCN[2]

- “Nghiên cứu dự báo xói lở bờ sông bằng địa vật lý công nghệ không phá hủy Georadar” của trường ĐHKHTN thuộc ĐHQG.TP.HCM[3]

- Đặc biệt phương pháp dự báo bằng mô hình vật lý hoặc mô hình toán Với một số mô hình toán nổi tiếng như bộ mô hình MIKE của Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch DHI, Geo slope của Canada, hay BSM của Mỹ

Sau đây sẽ trình bày một số phương pháp dự báo sạt lở mà học viên quan tâm và nhận xét để lựa chọn phương pháp dự báo sạt lở phục vụ cho đề tài nghiên cứu

1.1.3 Dự báo xói lở bằng công nghệ không phá hủy Georadar

1.1.3.1 Nguyên lý hoạt động của Georadar (GPR)

Sóng điện từ ở dải tần số cao được phát dưới dạng xung xuống đất, khi gặp các mặt ranh giới hay các di vật sẽ phản xạ trở lại Angten của thiết bị thu ghi lại

xung phản xạ và lưu giữ vào máy (hình 1.1) Qua xử lý, phân tích, minh giải để

phán đoán nguồn gây ra dị thường, tìm ra vị tr , k ch thước và bản chất của chúng

Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của Georadar

1.1.3.2 Ứng dụng của Georadar

Hình 1.2 Hố sụt tại giao lộ Hai Bà Trưng - Nguyễn Văn Thủ, Q.1, Tp.HCM

GPR ngày càng được sử dụng rộng rãi cả trong xây dựng, khảo sát địa chất, kiểm tra chất lượng công trình

 Ở nước ngoài: Tại Trung Quốc đã sử dụng công nghệ GPR để khảo sát nền

móng của đê đập, đánh giá độ nứt nẻ, các khe nứt, tổ mối trong thân đê đập Ở Ba Lan dùng để đánh giá hiện trạng các đường băng sân bay hay khảo sát tìm các vị trí

dị vật trong thân đê đập, khoanh vùng các đoạn đê xung yếu có khả năng bị vỡ khi

có lũ

 Ở trong nước: Dùng để xác định tổ mối và các khuyết tật trong thân đê, hệ

thống cống dưới đê, đập đất, khảo sát các điểm xung yếu để dự báo sạt lở bờ sông Tiền tại Hồng Ngự, nghiên cứu cấu trúc địa chất, môi trường dải ven bờ ở Bạc Liêu, Bình Thuận Hay dùng GPR để dò tìm các hố sụt tại giao lộ Hai Bà Trưng Nguyễn

Văn Thủ, Q1, TP.HCM (hình 1.2) Sử dụng GPR để xác định ranh giới, đề xuất các

giải pháp khắc phục sự cố hố sụt trên mặt đường cao tốc tại Đồng Mỏ - Lạng Sơn

1.1.3.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp

- Ưu điểm: Khả năng không phá hủy, thu thập số liệu nhanh, độ phân giải cao,

phân biệt tốt các dị thường gần nhau

- Nhược điểm: Thường bị nhiễu khi sử dụng angten khảo sát tần số cao trong

thành phố và khu đông dân cư

1.1.4 Dự báo xói lở bằng công thức kinh nghiệm

1.1.4.1 Cơ sở của phương pháp

Áp dụng các công thức kinh nghiệm đã có, hay xây dựng công thức kinh nghiệm để tính tốc độ diễn biến lòng dẫn trên cơ sở các tài liệu đo đạc thực tế để áp dụng Trong thực tế thì mỗi khu vực nghiên cứu đều có những đặc điểm riêng nên việc tìm công thức kinh nghiệm phù hợp để áp dụng là tương đối khó khăn Vì vậy

ta thường xây dựng công thức kinh nghiệm cho từng mặt cắt ngang sông tại những khu vực có tài liệu cần thiết

Tuy nhiên hạn chế của các công thức kinh nghiệm này là phụ thuộc nhiều vào tài liệu xây dựng công thức và mang tính chất cục bộ cho từng vị trí, mặt khác

chỉ đề cập tới các yếu tố hình học của khối đất lở và lòng dẫn, mà chưa nói tới các yếu tố dòng chảy như trị số, thời gian duy trì, hay các yếu tố vật liệu cấu tạo lòng dẫn chỉ được đề cập qua các hệ số thực nghiệm Điều đó làm kết quả không chính xác khi các năm có dòng chảy khác thường

1.1.4.2 Một số công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ

1 Công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ cho đoạn sông cong Ibadzade[5]

][

i

i xo

xi

B

R EXP B

Trong đó:

- Bxi: Là tốc độ xói lở ngang (m/năm) tại mặt cắt thứ i

- Bxo: Là tốc độ xói lở ngang lớn nhất tại đoạn nghiên cứu (m/năm) trong quá khứ

.

.

0 max

0 max

H H

H H

T L

- F: Diện tích khối đất bờ xói lở trong khoảng thời gian T năm (m2

)

- L: Chiều dài đường bờ sạt lở của từng giai đoạn (m)

- T: Thời gian xói lở (năm)

- Hmaxi: Độ sâu lớn nhất tại mặt cắt tính toán thứ i (m)

- Hmax: Độ sâu lớn nhất của đoạn xói lở nghiên cứu (m)

- Ho: Độ sâu ổn định tại mặt cắt quá độ (m)

3 Công thức kinh nghiệm xây dựng từ tài liệu đo đạc bờ tả sông Tiền khu vực Thường Phước tỉnh Đồng Tháp[7]



] [

.

.

0 max

0 max

H H

H H

T L

1.1.5 Dự báo xói lở bồi lắng trên xu thế diễn biến lòng dẫn, đường bờ

1.1.5.1 Cơ sở của phương pháp

Là các quy luật diễn biến lòng dẫn đã được xác định trong quá khứ và kinh nghiệm, sự hiểu biết của người làm dự báo

1.1.5.2 Nội dung của phương pháp

- Thu thập tài liệu về địa hình lòng sông, tài liệu về thủy văn, dòng chảy, bùn cát , các tài liệu không ảnh hay có ảnh chụp từ vệ tinh về khu vực nghiên cứu

- Xác định quy luật diễn biến lòng dẫn trên mặt bằng, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang, bằng cách chập các bình đồ đo đạc lòng sông trong nhiều năm kết hợp với việc xếp chồng các tài liệu ảnh

- Xây dựng mối quan hệ giữa diễn biến lòng dẫn trên mặt bằng, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang với các yếu tố thủy văn dòng chảy, tính chất cơ lý của đất, cấu tạo lòng sông, bờ sông, các yếu tố sóng

- Dự báo chế độ thủy văn dòng chảy trong khoảng thời gian cần dự báo xói lở

- Dự báo tốc độ, quy mô xói lở cho từng mốc thời gian yêu cầu Trên cơ sở các quy luật diễn biến đã xác định được phân tích đánh giá xu thế diễn biến thực tế

1.1.6 Dự báo xói lở bằng mô hình vật lý

1.1.6.1 Nội dung

Là phương pháp xây dựng mô hình nguyên mẫu ngoài thực tế cho một đoạn

bờ cụ thể nào đó hoặc các công trình theo tỉ lệ thu nhỏ Các tác động trong tự nhiên tới bờ sông như sóng, dòng chảy, sự biến đổi mực nước do thủy triều được tạo ra trong phòng thí nghiệm với tỉ lệ tương ứng với tỉ lệ mô hình Các số liệu về mực

nước, dòng chảy và sự biến đổi của bờ sông được ghi nhận lại thông qua các thiết bị

đo đạc tự động hoặc bán tự động đặt trong mô hình

1.1.6.2 Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm: Phương pháp này cho kết quả có độ tin cậy cao Với những dự án

quan trọng, có vốn đầu tư lớn, phương pháp này thường được dùng để kiểm chứng lại các kết quả của phương pháp khác

- Nhược điểm: Xây dựng mô hình vật lý để mô phỏng lại các diễn biến đường

bờ trong phòng thí nghiệm nên hết sức tốn kém và phức tạp Yêu cầu nơi xây dựng

và thí nghiệm mô hình phải được trang bị đầy đủ các thiết bị thí nghiệm, các thiết bị

đo đạc, xử lý, phân tích số liệu đồng bộ và hiện đại, phải có đội ngũ chuyên gia và các kỹ thuật viên lành nghề và có chuyên môn cao

1.1.7 Dự báo xói lở bằng mô hình toán

1.1.7.1 Cơ sở của phương pháp

Là phương pháp mô phỏng và tính toán sự vận chuyển bùn cát, quá trình diễn biến đường bờ thông qua các phương trình toán Với các điều kiện biên ban đầu xác định thì lượng vận chuyển bùn cát qua một số mặt cắt ngang trong một đơn

vị thời gian sẽ được tính toán từ các tác động sóng, dòng chảy, thủy triều Trong khoảng thời gian tính toán, khi tổng lượng bùn cát vận chuyển trên một đoạn bờ được xác định thì vị tr đường bờ mới sẽ được xác định theo phương pháp cân bằng bùn cát Nếu tổng lượng bùn cát vận chuyển tới lớn hơn tổng lượng bùn cát vận chuyển đi thì bờ bị bồi, hoặc nếu lượng bùn cát vận chuyển tới nhỏ hơn lượng bùn cát vận chuyển đi thì bờ bị xói lở, còn nếu lượng bùn cát vận chuyển đi cân bằng lượng bùn cát vận chuyển đến thì bờ ở trạng thái ổn định

1.1.7.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp

- Ưu điểm: Cho kết quả nhanh, độ ch nh xác tương đối cao, bản chất vật lý và

cơ chế của quá trình diễn biến đường bờ được mô tả rõ ràng Mặt khác, phương pháp này thường có kinh phí thực hiện thấp nhất so với các phương pháp khác

Ngoài ra còn dễ dàng, nhanh chóng khi cần thay đổi các phương án mô phỏng mà không đòi hỏi phải đầu tư thêm kinh ph

- Nhược điểm: Độ tin cậy mô hình phụ thuộc nhiều vào các số liệu đầu vào để

kiểm định mô hình nhưng nhiều khi các số liệu này cũng không có đầy đủ Mặt khác, trong mô hình mô phỏng thường phụ thuộc vào các giả thiết của người lập mô hình, khi đó người sử dụng cần hiểu và nắm rõ những loại hình mô hình nào được

áp dụng

1.1.7.3 Ứng dụng của phương pháp

Có rất nhiều các mô hình đã được nghiên cứu và phát triển, trong đó được sử dụng rộng rãi nhất là bộ mô hình MIKE của DHI Đan Mạch Mô hình nay được sử dụng để mô phỏng các quá trình thủy động lực học, tính toán dòng chảy, sự vận chuyển và khuếch tán của các chất hòa tan và lơ lửng, bùn cát, sự lan truyền của sóng biển, tính toán sạt lở, bồi lấp vùng cửa sông, ven biển

Ngoài ra còn có một số mô hình thông dụng khác như Delt 2D, 3D mô hình hóa thủy lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến đổi đáy của WL Delt Hydraulics Hà Lan, sử dụng hệ lưới trực giao Hay bộ phần mềm SMS 2D, 3D của Aquaveo Mỹ SMS mô hình hóa thủy lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến đổi đáy, sử dụng cả lưới phi cấu trúc dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và cả lưới cấu trúc theo phương pháp sai phân hữu hạn Nhược điểm của mô hình này là sự kết nối giữa các module bị hạn chế

Kết quả nhận được từ mô hình toán giúp ta nhìn nhận hiện tượng sạt lở bờ một cách toàn diện hơn, đúng bản chất vật lý hơn Từ đó chúng ta sẽ xác định được

tổ hợp các yếu tố tự nhiên tác động bất lợi nhất và xác định được tốc độ sạt lở bờ tại khu vực nghiên cứu theo không gian, thời gian, trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp phòng chống hiệu quả, ổn định lâu dài, ít tốn kém, t tác động xấu tới môi trường

Nhận xét: Có rất nhiều phương pháp dự báo sạt lở như đã đề cập ở trên Tuy

nhiên mỗi phương pháp đều có những điểm mạnh điểm yếu riêng của nó, tùy vào từng khu vực nghiên cứu mà ta lựa chọn phương pháp dự báo cho phù hợp Với mô hình MIKE, khó khăn nhất khi sử dụng mô hình này là mô phỏng một cách đầy đủ

hiện tượng vật lý khi khối đất bị sạt lở, quá trình dòng nước mang đi các hạt bùn cát, sau một thời gian khối bùn cát này bị mất dần và gây xói lở Kết hợp sử dụng phần mềm Geoslope để t nh toán các hiện tượng sạt lở do chất tải, nạo vét gây ra Với dự báo xói lở bằng công thức kinh nghiệm thì hạn chế là phụ thuộc nhiều vào tài liệu xây dựng công thức, mang t nh cục bộ cho từng vị tr Vì vậy tùy thuộc vào từng khu vực, từng nguyên nhân cụ thể mà ta áp dụng phương pháp t nh toán, phần mềm ứng dụng một cách hợp lý sao cho hiệu quả nhất

Với khu vực cù lao Long Khánh, nơi có mức độ bồi tụ, sạt lở diễn ra rất mạnh Để dự báo xói lở, bồi tụ và dịch chuyển đường bờ thì hướng giải quyết chủ yếu là sử dụng mô hình toán mô phỏng chế độ thủy động lực và hình thái sông, có kiểm chứng bằng số liệu khảo sát thực tế Sau khi xem xét, so sánh giữa các mô hình ta lựa chọn mô hình MIKE Vì mô hình này cho phép mô phỏng được toàn miền nghiên cứu thay vì chỉ tại một vài điểm như số liệu đo đạc Bộ mô hình họ MIKE đã được lựa chọn với các lợi thế:

- Là bộ phần mềm t ch hợp đa t nh năng: T nh toán sóng, dòng chảy, vận chuyển bùn cát, diễn biến địa hình đáy

- Cơ sở toán học chặt chẽ, chạy ổn định, thời gian t nh toán nhanh

- Đã được kiểm nghiệm thực tế ở nhiều quốc gia trên thế giới

- Có giao diện thân thiện, dễ sử dụng

Vậy trong phạm vi luận văn, học viên sẽ sử dụng mô hình MIKE để t nh toán diễn biến lòng dẫn khu vực cù lao Long Khánh nằm trên sông Tiền thuộc huyện Hồng Ngự tỉnh Đồng Tháp và sử dụng phần mềm Geoslope để dự báo khả năng sạt

lở cho khu vực này

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ CHỐNG SẠT LỞ 1.2.1 Tổng quan

Phòng chống sạt lở cần được tiến hành một cách đồng bộ và toàn diện các giải pháp kể cả trực tiếp lẫn gián tiếp, cả giải pháp công trình và phi công trình để phòng chống một cách có hiệu quả nhất Nhìn chung các giải pháp phòng chống xói

lở bao gồm hai nhóm giải pháp chính: Phi công trình và công trình

Giải pháp phi công trình là các giải pháp không dùng công trình: Trồng cây nuôi bãi, thô hóa bãi, nạo vét định kì… nhằm điều chỉnh luồng bùn cát theo hướng mong muốn để ổn định và bảo vệ bờ Hay các hoạt động: Xây dựng quy phạm, tiêu chuẩn, hành lang an toàn, các ch nh sách… để quản lý vùng bờ cũng là giải pháp phi công trình

Giải pháp công trình là dùng công trình để ngăn chặn quá trình xói lở Giải pháp công trình có thể chia thành 2 dạng: Dạng công trình chủ động là công trình tác động trực tiếp vào dòng chảy, sóng, là các yếu tố gây xói lở như tường hướng dòng, kè mỏ hàn, công trình đảo chiều hoàn lưu… Dạng công trình bị động là công trình tác động vào lòng dẫn như kè bảo vệ bờ, gia cố kết cấu đất bờ Tuy nhiên cần phải nghiên cứu chi tiết để lựa chọn các phương án cụ thể cho từng đoạn, từng khu vực để áp dụng giải pháp công trình chủ động hay bị động hoặc kết hợp cả 2 giải pháp trên nhằm đạt được mục tiêu, nhiệm vụ đề ra và đảm bảo tối ưu về kỹ thuật và kinh tế

Trên thế giới, công trình bảo vệ bờ đã được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu như Trung Quốc, Mỹ với các công trình như kè đá xếp, đá đổ, cừ thép, cừ bê tông, tre nứa, cành cây Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ nhiều vật liệu mới được sử dụng trên thế giới như rọ đá, thảm đá bằng lưới bọc nhựa chống ăn mòn trong môi trường nước mặn, chua , vải địa kỹ thuật Cừ bản nhựa, cừ bê tông dự ứng lực, hay một số công nghệ khác như cọc vôi xi măng, thảm túi cát gây bồi chống xói lở bờ cũng được ứng dụng ở nhiều nước như Pháp, Tây Ban Nha và mang lại hiệu quả tốt về kỹ thuật cũng như kinh tế Đặc biệt nhiều giải pháp thân thiện với môi trường cũng được đưa vào áp dụng trong công tác bảo vệ

bờ sông như: Trồng cỏ vetiver, thảm cỏ, kết hợp gia cố với trồng cây tạo môi trường xanh, sạch, đẹp ở hai bên bờ sông

Ở nước ta công tác nghiên cứu về chỉnh trị sông, ổn định lòng dẫn, các công trình bảo vệ bờ cũng được tiến hành từ lâu, mang ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Một số các đơn vị chuyên nghiên cứu về vấn đề này như: Viện KHTL, trường

ĐHTL, Viện Cơ Học, cục đê điều và phòng chống lụt bão…Hay một số tác giả có nhiều nghiên cứu về vấn đề này như: GS.TS Lương Phương Hậu, PGS.TS Lê Ngọc Bích, PGS.TS Lê Mạnh Hùng

Hàng năm nhà nước phải đầu tư hàng nghìn tỉ đồng để xây dựng, sửa chữa,

tu bổ các công trình bảo vệ bờ trên khắp cả nước Ở Việt Nam vẫn chủ yếu dựa vào các giải pháp truyền thống với kết cấu vật liệu cổ điển như kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bêtông đơn giản Trong những năm gần đây với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhiều nghiên cứu ứng dụng các thành tựu khoa học tiên tiến trong bảo vệ bờ sông đã được tiến hành, thử nghiệm và đưa vào sử dụng rộng rãi dần thay thế, bổ sung cho các giải pháp truyền thống Một số đã được ứng dụng thử nghiệm ở Việt Nam như công nghệ trồng cỏ Vetiver, thảm cát, NeowebTM, bê tông Miclayo, cọc ván bê tông dư ứng lực, tấm cừ nhựa UPVC đã mang lại hiệu quả to lớn trong công tác bảo vệ bờ sông chống sạt lở

Sau đây học viên giới thiệu một số các giải pháp công nghệ trong công tác bảo vệ bờ sông chống xói lở để làm cơ sở nghiên cứu, lựa chọn ứng dụng vào điều kiện ở nước ta cũng như khu vực nghiên cứu

1.2.2 Giải pháp phi công trình bảo vệ bờ

- Tuyên truyền giáo dục, nâng cao nhận thức cho người dân về tác hại và các giải pháp phòng chống xói lở Động viên nhân dân bảo vê cây cối ven sông, cấm, hạn chế phá rừng phòng hộ, không vứt chất thải, không xây cất nhà cửa lấn chiếm lòng sông, không khai thác cát ven sông bừa bãi Khuyến khích nhân dân tham gia các công tác thủy lợi như nạo vét, khơi thông kênh rạch Xây dựng cơ chế thưởng phạt phù hợp để khuyến khích nhân dân tích cực phòng chống, bảo vệ chống sạt lở

- Khoanh vùng những khu vực có nguy cơ sạt lở nhằm quy hoạch bố trí hợp lý các tụ điểm dân cư, các công trình dân sinh kinh tế, xác định các giải pháp, phương

án ứng xử thích hợp khi xảy ra sạt lở Cần có các phương án bảo vệ đê, kè, quy hoạch chỉnh trị sông trên cơ sở xác định được nguyên nhân và cơ chế xói lở Cần hạn chế tiến tới cấm hẳn việc khai thác cát ở lòng sông

- Xây dựng hoàn thiện hệ thống quan trắc, giám sát định kỳ hiện tượng xói lở Xây dựng cơ sở dữ liệu kiểm soát xói lở gồm bản đồ hiện trạng, bản đồ dự báo, cảnh báo khả năng xói lở bồi lấp Tổ chức di dời dân cư ra khỏi khu vực nguy hiểm khi có cảnh báo xảy ra sạt lở

1.2.3 Giải pháp bảo vệ bờ bằng cây xanh, thực vật

Sử dụng các loại cây xanh, thực vật để bảo vệ bờ sông mà không làm thay đổi cấu trúc của dòng chảy Giải pháp này có ưu điểm là ít tốn kém, thân thiện với môi trường, thời gian thi công nhanh

Các giải pháp sử dụng cây xanh thực vật như: Rồng, bè chìm bằng cành cây, gốc cây của các loại như tre, liễu, sú, vẹt, dừa nước được sử dụng rộng rãi trước khi sử dụng các giải pháp công nghệ cứng như bêtông, đá hóa các bờ sông

Hình 1.3 Một số loại cây được dùng để bảo vệ bờ sông, kênh

1.2.3.1 Sử dụng các loại thân cây xanh để làm công trình bảo vệ bờ

Với các khu vực không tập trung dân cư, có mái bờ thoải nên sử dụng biện pháp dân gian như trồng các hàng cây, thả phên liếp để chắn làm giảm tác động của sóng Các công trình dạng này có thể cho nước chảy xuyên qua giữa các cấu kiện được làm từ tre, gỗ, các bó cành cây Hay các loại cây như dừa nước, mắm, đước, bần, vẹt, lau, sậy, bình bát được trồng thành quần thể để bảo vệ bờ Các công trình dạng này có ưu điểm là kết cấu đơn gian, thi công dễ dàng, giá thành thấp Nhưng nhược điểm là cường độ nhỏ, khả năng chống xói yếu, dễ bị mục nát theo thời gian nên tuổi thọ không cao, chỉ áp dụng cho các công trình tạm thời, xây dựng ở những sông nhỏ độ sâu không lớn, lưu tốc dòng chảy nhỏ

 Công trình hàng rào, tấm chắn: Là loại công trình sử dụng các dây thép,

dây ni lông hoặc vật liệu tổng hợp đan thành lưới rồi rào trên các cọc bằng cừ, tràm

được đóng trên lòng sông (hình 1.4a) Hoặc dùng lau sậy, cành cây đan thành tấm chắn hoặc phên, phủ lên cọc, khung làm thành đập bảo vệ bờ (hình 1.4b) Hàng rào

được dùng tại các sông nhỏ, trung bình, bùn cát nhiều, sử dụng vào mùa kiệt và mùa nước trung bình để làm giảm vận tốc dòng chảy và xúc tiến sự bồi lắng Còn tấm chắn để bịt dòng rẽ, làm tăng lưu lượng cho dòng chính, tạo dòng xói tiêu diệt bãi ngầm, bãi nổi, ghềnh cạn Ưu điểm của công trình dang này là t nh cơ động cao vì chúng có thể dịch chuyển

 Công trình cọc: Sử dụng nơi nước sâu Kết cấu gồm 3 cọc đóng xuống đáy

sông, liên kết giằng giữa các hàng bằng thanh ngang Có thể xếp thành nhiều hàng

tùy diện tích bảo vệ (hình1.4c)

 Công trình khung giá: Kết cấu khung có mang vật liệu nặng làm thành đập

mỏ hàn hay chặn dòng Thả khung trong nước, gác cành cây, sử dụng vật nặng để

neo khung Có thể làm thành đập không cho nước xuyên qua (hình1.4e)

 Công trình cây chìm: Kè bằng thực vật ngày càng được ứng dụng nhiều do

thi công đơn giản, thân thiện với môi trường Một trong những loại kè này là sử dụng các cây có khả năng chịu nước cao để làm cấu kiện thân kè như cây liễu, cây

tràm

- Loại đứng: Đá hộc, bao tải đất buộc vào gốc cây rồi thả xuống đáy

- Loại nằm: Dùng cây lớn thả vào trong dòng nước, gốc neo vào cọc gỗ trên

bờ (hình 1.4d)

 Đập nổi: Được xây dựng ven tuyến chỉnh trị Đóng một hàng cọc liên kết

bằng thanh ngang Trên thanh ngang buộc các bó cành cây Tác dụng gây bồi nhanh phía hạ lưu, điều tiết độ chênh mực nước trong ngoài đập, khống chế cao trình,

phạm vi bồi lắng sau đập Sử dụng những nơi có lượng vận chuyển bùn cát lớn

a Công trình hàng rào b Công trình tấm chắn

c Đập mỏ hàn bằng cọc cừ, cọc gỗ d Công trình cây chìm

e Kết cấu công trình khung: 1.Thanh gỗ đè, 2.Khuông tre, 3.Thanh ngang, 4.Thanh chống, 5.Phên tre,

6.Đất sét, đất thịt

Hình 1.4 Các dạng công trình sử dụng cây xanh để bảo vệ bờ

1.2.3.2 Trồng cỏ, cây xanh tạo thảm thực vật bảo vệ bờ

Ở nước ta cũng như trên thế giới, người ta đã trồng các loại cây xanh trên các

bãi sông, mái đê, kè để bảo vệ bờ mép sông hay tạo ra các cảnh quan đẹp cho khu vực Miền Bắc nước ta thường sử dụng các cây như tre, tràm, phi lao còn miền Nam thì trồng các loại cây như bần, mắm, dừa nước, tràm, vẹt, sú dọc theo các bờ sông, bờ kênh Ở những nơi có vận tốc dòng chảy thiết kế dưới 1m/s, chiều cao sóng không quá 0,5m có thể gia cố mái bờ bằng lớp phủ thực vật như cỏ, các loại cây chịu nước vừa bảo vệ mái bờ chống sạt lở, vừa làm đa dạng sinh thái môi trường

 Công trình sử dụng cỏ nhân tạo

Cỏ nhân tạo được sử dụng để giảm tốc, gây bồi bảo vệ bờ Sử dụng các loại sợi tổng hợp đan thành các tấm rèm, mép, ph a dưới được cố định vào vật neo bằng khối bê tông hoặc rọ đá đặt trên đáy sông, ph a trên nổi tự do trong nước giống như

cỏ Cỏ nhân tạo có tác dụng cản dòng gây bồi và làm tiêu hao năng lượng sóng, được sử dụng làm thảm phủ mái bờ, tuổi thọ cao

 Công trình sử dụng cỏ Vetiver

Cỏ Vetiver có nguồn gốc từ Nam Ấn Độ, được sử dụng cho nhiều mục đ ch khác nhau Tại Việt Nam, từ năm 1999 được nghiên cứu và nhân trồng ở các tỉnh, thành: Hà Nội, Nghệ An, TP.Hồ Ch Minh Đến năm 2001 được bộ nông nghiệp

và phát triển nông thôn, bộ giao thông vận tải ra quyết định cho phép sử dụng và các mục đ ch giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ chống sạt lở, xói mòn Đến nay đã có trên

50 tỉnh, thành ứng dụng nhưng chưa có ảnh hưởng tiêu cực hay phản ứng phụ nào[8]

- Ưu điểm: Cỏ Vetiver th ch nghi rộng, chịu được hạn hán, ngập úng, có khả

năng phục hồi nhanh sau khi chịu tác động bất lợi, chống chịu cao với thuốc diệt cỏ,

dễ nhân giống, t đòi hỏi công chăm sóc Trồng cỏ Vetiver để chống xói mòn sạt lở

do có một số tác dụng sau:

1 Giảm vận tốc dòng chảy, giảm lượng nước mưa thực tế rơi xuống mái dốc, giữ đất không bị nước cuốn trôi, giảm được xói mòn rửa trôi

2 Bộ rễ dài, ăn sâu, có thể gia cường ổn định mái dốc, tạo neo, nêm, bệ đỡ cho đất, giữ liên kết các hạt đất

3 Trồng thành hàng theo 2 hướng song song hoặc cắt ngang dòng chảy có tác dụng phân tán đều lượng nước mặt, chống chịu được nước chảy xiết, giảm tốc độ dòng chảy Rễ cỏ Vetiver có t nh kháng kéo và kháng cắt cao

4 Tiết kiệm chi ph so với biện pháp truyền thống và chi ph duy tu bảo dưỡng

- Nhược điểm: Cây cỏ không chịu được bóng râm Kè cỏ chỉ phát huy tác

dụng khi cây cỏ đã lớn, ổn định mặt kè Khó khăn khi trồng, bảo vệ, tưới nước ở nơi

có độ dốc cao Thời gian đầu dễ bị trâu bò phá hủy Việc nhân giống phải có đơn vị chuyên môn Khi tốc độ xói lớn thì khả năng giữ đất không bằng các công trình như

kè đá, cừ Khi chiều dày của khối đất lớn hơn chiều dài của rễ cỏ thì sẽ xảy ra mất

ổn định

- Phạm vi áp dụng: Trồng cỏ Vetiver có nhiều công dụng như: Cản lũ, chắn

sóng, bảo vệ mái đê, chống xói mòn sạt lở bờ sông tạo cảnh quan môi trường Qua nghiên cứu và thực tế ở một số công trình có thể đề xuất việc ứng dụng cỏ Vetiver

trên một số công trình đê kè có đặc điểm sau:

 Các đoạn đê kè có mái rộng, độ dốc vừa phải, nền móng ổn định, vững chắc, không gây sạt lở hàm ếch

 Ổn định mái dốc các tuyến đường bộ, đường sắt, đặc biệt hiệu quả với đường giao thông nông thôn, miền núi Ổn định đê đập, giảm nhẹ xói lở bờ sông, kênh mương, bờ biển, bảo vệ các công trình cứng như đê kè bêtông, đá xây,

rọ đá

 Trồng thành hàng theo đường đồng mức ở ph a trên kênh mương, rãnh xói để

ổn định mái dốc Trồng thành hàng dọc bờ đê, đập ph a trên mực nước sông hoặc hồ để hạn chế xói lở do sóng vỗ

 Làm hàng rào ngăn giữ bùn đất, hạn chế tốc độ dòng chảy ở cửa vào hoặc cửa ra cống dẫn thoát nước

- Một số công trình dự án đã ứng dụng ở nước ta

Bảo vệ ta luy đường Hồ Ch Minh; Bảo vệ đê sông ở An Giang, Quảng Ngãi; Bảo vệ đê biển ở Xuân Thủy (Hải Hậu-Nam Định); Bảo vệ đê kè ở Cao Đức (Cáp Thủy-Bắc Ninh); Bảo vệ các cồn cát ven biển Miền Trung; Bảo vệ đê kè chống xói

lở ở Miền Trung và Miền Tây Nam Bộ; Gia cố đê kè chống sạt lở tại An Nhơn (Bình Định) vào năm 2006; Vào năm 2011 ứng dụng bảo vệ, ổn định mái dốc ta luy, hạn chế sạt lở, xói mòn trên tuyến đường tại bán đảo Sơn Trà, tuyến đường núi

Bà Nà, ven sông Cổ Cò phường Hòa Quý

Hình 1.5 Một số hình ảnh về cỏ Vetiver giúp ổn định bờ sông

Dừa nước là loại cây rất thường gặp dọc theo bờ biển và các cửa sông,có rất nhiều ở đồng bằng Nam Bộ nước ta Thân cây dừa nước mọc ngang dưới lòng đất Các tàu lá dừa nước mọc lên từ dưới nước, phần trong nước được gọi là bẹ dừa Cây dừa nước xanh tươi quanh năm, không tàn héo theo mùa, vì vậy nó có tác dụng tốt

nhằm chống lại tác động của dòng chảy và sóng Nhưng dừa nước có nhược điểm là

rễ chùm, ăn nông khi bị xói dễ bị đổ và cuốn trôi, nên để có thể tạo ổn định tổng thể thì cần có biện pháp chân kè hỗ trợ hoặc trồng xen với cây bần, cây mắm Các cây đước, sú, vẹt, mắm cũng có tác dụng tương tự

 Cây tre, tràm và một số cây tạo cảnh quan khác

Các loại cây như tre, tràm được trồng dọc các bờ sông, bờ đê để chống sạt lở, xói mòn, hạn chế gió bão vừa tạo cảnh quan môi trường, vừa tạo bầu không khí trong lành Chúng là những loại cây dễ trồng, ít tốn công chăm sóc Tre còn là nguyên liệu dùng để đan lát trong nghành thủ công mỹ nghệ Gỗ tràm dùng để trang trí nội thất, dùng làm nguyên liệu để đóng thuyền và các vật dụng sinh hoạt khác

Ngoài ra hiên nay ở nước ta cũng như trên thế giới còn trồng một số cây như bằng lăng, điệp vàng, hoa anh đào dọc theo hai bên bờ sông để tạo phong cảnh, tạo nơi vui chơi, ngắm cảnh cho người dân, cũng như để thay đổi bầu không khí cho khu vực

1.2.4 Giải pháp bảo vệ bờ bằng công trình bê tông

Ngoài các công trình bảo vệ mềm thì còn có các công trình bảo vệ bờ dạng cứng như kè lát mái, mỏ hàn sử dụng các vật liệu như khối bê tông, thảm bê tông,

bê tông cốt thép, thép tấm, chất dẻo, rồng bê tông Từ lâu nhiều công nghệ và vật liệu mới đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong công tác bảo vệ bờ, mang lại hiệu quả rõ rệt như cọc xi măng đất, lưới địa kỹ thuật, các khối bê tông dị hình,

cừ bê tông ứng suất trước, cừ bản nhựa, thảm bê tông tự chèn, rọ đá, thảm đá

1.2.4.1 Công trình kè

 Cấu tạo: Gồm 3 phần chính:

- Chân kè có nhiệm vụ bảo vệ chống xói ở chân mái dốc

- Thân kè là phần bảo vệ mái dốc từ chân đến đỉnh

- Đỉnh kè là phần bảo vệ đỉnh mái dốc

 Ưu điểm: Sử dụng các kết cấu từ đơn giản như trồng cỏ cho đến phức tạp

như bê tông lắp ghép tự chèn Có thể tận dụng vật liệu địa phương, với nhiều loại kết cấu đa dạng

 Ứng dụng: Dùng bảo vệ bờ sông, bờ biển với nhiều hình thức kè bảo vệ

- Dùng đá hộc lát khan khi có nguồn đá phong phú, đá lớn, nền thoát nước tốt

- Dùng đá xếp trong khung xây bằng đá được sử dụng cho khu vực có sóng và dòng chảy mạnh, bờ tương đối chắc, không đủ đá lớn

- Dùng đá hộc xây khi mái bờ tương đối chắc, nơi có sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn

- Dùng thảm rọ đá khi sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn

- Dùng tấm bê tông đúc sẵn, ghép rời khi sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có

đá lớn, có yêu cầu mĩ quan

- Dùng tấm bê tông đúc sẵn liên kết mảng khi sóng lớn, dòng chảy mạnh, không có đá lớn, có yêu cầu mĩ quan, bờ ít lún sụt, t thoát nước, có điều kiện thi công và chế tạo mảng

- Dùng hỗn hợp nhiều loại khi mực nước dao động lớn, mái gia cố dài, từng vị trí có yêu cấu khác nhau

1.2.4.2 Công trình đảo chiều hoàn lưu

Công trình có kết cấu đảo chiều hoàn lưu dùng để chống sạt lở bảo vệ bờ dựa trên nguyên tắc làm việc là tác động vào dòng chảy theo chiều ngược lại[9] Nghĩa là đón dòng nước mặt có động năng lớn, đẩy ra xa bờ lõm, hướng nó chuyển sang phía

bờ đối diện loại trừ nguyên nhân trực tiếp gây sạt lở, ngược lại dòng chảy đáy mang nhiều bùn cát, theo quy luật hoàn lưu, sẽ tự động đi vào ph a bờ lõm, để chân bờ không những không bị kéo ra mà còn được bồi đắp thêm bùn cát Như vậy, hoàn

lưu đã được đảo chiều Áp dụng cho những nơi có dòng chảy mùa lũ lên nhanh, nhiều bùn cát để bảo vệ bờ

Đây là công trình nghiên cứu của GS Lương Phương Hậu và PGS Lê Ngọc Bích cùng các cộng sự Lần đầu tiên được ứng dụng để bảo vệ bờ sông Dinh phía

thị xã Phan Rang tỉnh Ninh Thuận và cho kết quả tốt

Hình 1.6 Công trình đảo chiều hoàn lưu ở sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận)

1.2.4.3 Công trình mỏ hàn

 Cấu tạo: Mỏ hàn thông thường gồm 3 bộ phận: mũi, thân và gốc Gốc mỏ

hàn nối với bờ, mũi nhô ra lòng sông nhưng không chắn hết chiều rộng lòng sông

 Phân loại: Mỏ hàn có thể phân thành:

- Mỏ hàn bảo vệ: Thường ngắn, dùng để bảo vệ, chống xói bờ, mái đê

- Mỏ hàn lái dòng: Dùng để hướng dòng chảy theo hướng cần chỉnh trị

- Mỏ hàn lấy nước: Được xây dựng trên các sông có lưu tốc lớn để hướng dòng chảy vào gần cửa lấy nước

 Chức năng của mỏ hàn: Mỏ hàn được xây dựng để ngăn chặn việc vận

chuyển bùn cát dọc theo bờ, che chắn cho bờ, làm giảm lực xung kích của sóng xiên tác dụng vào bờ, hướng dòng chảy ven bờ đi lệch ra xa vùng xói lở

 Vật liệu xây dựng mỏ hàn: Rất đa dạng và phong phú như đá hộc, khối bê

tông dị hình, cừ bê tông đúc sẵn, cừ thép, cừ bản nhựa, gỗ hay mỏ hàn có lõi bằng đất được gia cố ph a ngoài như kè

 Ứng dụng: Là loại công trình được sử dụng rộng rãi trong chỉnh trị sông Mỏ

hàn dùng để thu hẹp lòng sông, điều chỉnh dòng chảy, gây bồi, gây xói, làm dâng hạ

mực nước ở bờ có công trình hoặc bờ đối diện, ở thượng lưu hoặc hạ lưu, ở mũi hoặc gốc mỏ hàn

1.2.4.4 Kè đứng bằng cọc ván bê tông cốt thép ứng suất trước

Cọc ván bê tông cốt thép ứng suất trước chịu được tải trọng ngang lớn, thường được sử dụng cho kết cấu tường đứng Hiện nay được sử dụng phổ biến để bảo vệ bờ sông vùng đồng bằng Nam Bộ ở nước ta cũng như nhiều nước khác trên thế giới

a Công trình bảo vệ bờ bằng bản cọc bê tông

ứng suất trước tại Kiên Giang

b Bờ kè sông Đồng Tranh-nhà máy nhiệt điện

Nhơn Trạch 1-Đồng Nai

Hình 1.7 Kè tường đứng bằng cọc ván bê tông cốt thép ứng suất trước

1.2.4.5 Công trình bằng cọc ống bê tông cốt thép

Thường dùng để làm thân mỏ hàn Đã được ứng dụng ở Trung Quốc trong những năm 1979-1980 tại tỉnh Sơn Đông để xây dựng hai mỏ hàn và Băngladet Công trình có tác dụng đẩy dòng, cản dòng gây bồi, khống chế xu thế sạt lở bờ

Hình 1.8 Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra –

Jamuna – Băngladet

 Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thi công nhanh, khối lượng đào đắp ít, giảm tối

thiểu tổn thất đất canh tác và kinh ph để đền bù giải phóng mặt bằng Khi làm kè

mỏ hàn thì đỉnh của công trình có thể nhô lên hoặc thấp hơn mực nước đều có thể hướng được dòng chảy và gây bồi

 Nhược điểm: Cần đầu tư lớn, giá thành cao so với các kết cấu truyền thống 1.2.4.6 Sử dụng các khối bê tông lát mái để gia cố bảo vệ bờ

 Cấu tạo: Các khối bê tông lát mái thộng dụng như các khối hình vuông đơn

giản, hình lục giác Ở Hà Lan người ta lại quan tâm đến tính ổn định của tấm bê tông theo thông số chiều dày tấm và có xu hướng giảm nhỏ k ch thước tiết diện mặt

cắt của tấm Một trong những khối dạng này là khối Hydroblock Gần đây xuất hiện

một số loại khối bê tông rỗng, liên kết khá linh hoạt, có tính thẩm mỹ cao như khối

Amorloc (hình1.9a), Amorflex, Amorstone, Terrafix, khối Flex-Slab, khối TAC, thảm tấm bê tông có cốt dẫn của TS Phan Đức Tác

a Khối Amorloc b Kè lát mái bằng thảm bê-tông tự

chèn đan lưới

c Kè kè lát mái bằng thảm tấm

bêtông

Hình 1.9 Ứng dụng các khối bêtông lát mái

 Ưu điểm: Đây là phương án truyền thống, dễ dàng cho thi công, giảm tác

dụng của sóng, dòng chảy vào vật liệu được bảo vệ ph a dưới

 Nhược điểm: Khó đảm bảo được mỹ quan, giảm tuổi thọ công trình do khớp

nối giữa các tấm lát quá nhiều, dễ bị hư hỏng cục bộ, không có khe hở để các loại thực vật sinh sống Xử lý kĩ thuật khó khăn, năng lực chuyển nước giảm theo thời gian do độ nhám tăng lên khi chịu tác động của ngoại lực, tăng giá thành xây dựng

do có nhiều công đoạn thi công như sản xuất tấm lát, vận chuyển, lắp đặt, xử lý

khớp nối, thường bị sụt mái

 Phạm vi ứng dụng: Được dùng khá phổ biến để bảo vệ mái bờ sông, lát các

mái kênh đê kè…

1.2.5 Ứng dụng công nghệ mới trong gia cố bảo vệ bờ

1.2.5.1 Gia cố nền, mái bờ sông bằng công nghệ NeowebTM

NeowebTM là công nghệ phân tách, ổn định và gia cố nền đất bằng mạng lưới các ô ngăn hình mạng dạng tổ ong, được đục lỗ và tạo nhám từ chất liệu polyme tổng hợp[20] Các ô ngăn hình mạng được liên kết chặt chẽ với nhau, phân

bố tải trọng trên một diện tích rộng, có cường độ chịu uốn và độ cứng cao Lớp đệm này làm giảm độ lún thẳng đứng trong nền đất yếu, cải thiện sức chống cắt, tăng cường độ chịu tải của kết cấu Khi chèn lấp vật liệu tạo thành một kết cấu liên hợp bao gồm các vách ngăn và vật liệu được tạo ra với các đặc t nh cơ lý địa kỹ thuật được tăng cường

- Về mặt kỹ thuật: Là một kết cấu linh động, chịu được sự biến đổi lớn của

nhiệt độ môi trường, độ bền cao Làm việc ổn định, không làm thay đổi tính chất cơ

lý của đất và vật liệu chèn lấp, tạo ra sự phân bố tải trọng rộng trên nền đất yếu, hạn chế sự nở hông, giữ cường độ và độ bền ổn định trong môi trường thay đổi Liên kết vật liệu tốt nhờ các thành ô được đục lỗ và tạo nhám và cũng thoát nước hiệu quả, chống xói, sạt, trượt

- Về mặt kinh tế: Giảm vật liệu xây dựng, giảm chi phí sản xuất, tính toán thiết

kế, giảm thời gian thi công nên giảm giá thành xây dựng Giảm chi phí duy tu, bảo dưỡng Tận dụng vật liệu địa phương, vật liệu tại chỗ, giúp giảm thiểu công vân chuyển làm giảm giá thành xây dựng Sử dụng đươc nguồn nhân lực địa phương, không yêu cầu chuyên gia trình độ cao nên giảm chi ph đào tạo và chuyển giao công nghệ

- Về mặt thi công: Kỹ thuật thi công đơn giản, tốc độ thi công nhanh, không

đòi hỏi thiết bị máy móc phức tạp và trình độ công nhân tay nghề cao Thi công được trong mọi điều kiện thời tiết

- Về mặt môi trường: Có tính thân thiện với môi trường cao Thích ứng với

môi trường khắc nghiệt, không ảnh hưởng, tác động xấu đến môi trường xung quanh, sức khỏe con người

 Nhược điểm: Giá thành tương đối cao do phải nhập khẩu hệ thống ô vách

ngăn Khó khăn khi thi công trong điều kiện ngập nước và có dòng chảy

 Phạm vi ứng dụng: Hiện nay được sử dụng rộng rãi trong giao thông, thủy

lợi Dùng để xây dựng kết cấu áo đường ô tô, gia cố nền đường sắt, gia cố nền sân bay, nền sân kho hay móng nông trên nền đất yếu Gia cố các hệ thống kênh mương, mái đê và bờ kè Bảo vệ mái dốc chống sạt lở và xây dựng tường chắn đất, mái taluy, mái nghiêng, mái dốc Gia cố xây dựng các hồ chứa nước, hồ thủy điện, các loại móng nông, móng sâu như mố trụ cầu, móng hầm vượt Thích hợp với địa hình phức tạp như miền núi cao, vách cao, mái dốc, taluy có độ dốc cao và phức

tạp

a Thi công Neoweb kênh [20] b Công nghệ Neoweb gia cố đường,

mái dốc, mái kênh công trình Thủy lợi

c Hệ thống ô ngăn NeowebTM

Hình 1.10 Công nghệ Neoweb

1.2.5.2 Gia cố bảo vệ bờ, mái dốc bằng lưới địa kỹ thuật Tensar

Lưới địa kỹ thuật được sản xuất đầu tiên ở Anh bởi công ty Nelton Lưới địa

kỹ thuật Tensar được làm bằng vật liệu nhựa tổng hợp tỷ trọng cao (HDPE) và

polypropilen (PP) đảm bảo hiệu quả hoạt động tối ưu trong môi trường có t nh ăn mòn cao

 Ưu điểm: Giảm bề dày lớp vật liệu nên giảm giá thành và giảm chi ph đầu

tư Tăng tuổi thọ công trình, giảm chi phí duy tu bảo dưỡng Tăng khả năng chịu lực của nền đất, giảm chi ph đào đắp Sức chịu kéo lớn, thích hợp với mọi loại đất đá Thi công dễ dàng, nhanh chóng, không cần máy móc Độ an toàn cao, bền vững với môi trường, ít bị hủy hoại bởi thời tiết, tia tử ngoại hay đất có tính axít, kiềm và các chất độc hại khác Bền với các tác động lý hóa Tận dụng vật liệu tại chỗ Có thể

thiết kế, thi công tường chắn có chiều cao lớn

 Phạm vi ứng dụng: Lưới địa kỹ thuật được sử dụng rộng rãi trong giao

thông, thủy lợi Ở Việt Nam lưới địa kỹ thuật từng bước được đưa vào thiết kế, thi công nhằm giảm chi ph đầu tư, gia tăng chất lượng công trình Ứng dụng làm đường tạm cho xe vào thi công khi đi qua khu vực đất yếu, làm kết cấu áo đường cho mặt đường cao tốc, đường cho xe siêu trường, siêu trọng Ứng dụng trong

tường chắn, kè sông, kè biển, và gia cố, sửa chữa mái dốc

- Ổn định nền: Các nút lưới có cường độ cao, gân lưới chắc chắn tạo ra các gờ

vuông và dày giúp giữ hạt vật liệu, tạo khả năng chống trượt giúp mái đất ổn định Lưới địa kỹ thuật giúp phân bố tải trọng thẳng đứng thành tải trọng nằm ngang, làm tăng sức chịu tải của nền đất

- Ứng dụng trong tường chắn trọng lực: Lưới được trải nằm ngang, liên kết với

các tấm, các khối ở mặt ngoài nhằm chống lại các lực cắt của khối sụt, trượt

Có thể xây các tường chắn cao tới 17m với mái dốc đến 900 (hình 1.11a)

- Ứng dụng trong gia cố mái dốc: Lưới được trải trong thân mái dốc để tăng khả

năng ổn định, khống chế sụt trượt Có thể xây dựng mái dốc với độ cao 50m

- Làm đường dẫn đầu cầu: Lưới được trải thành từng lớp ngang, neo giữa các

tấm ốp mái ở hai mái đường dẫn đầu cầu, tăng khả năng chịu tải và tiết kiệm không gian hai bên đường

- Liên kết cọc: Sau khi đóng cọc, lưới được trải trên các cọc, tạo ra một giàn đỡ

truyền tải trọng từ các công trình phía trên tới tất cả các cọc

- Tạo lưới đỡ trên nền có nhiều hốc trống: Sử dụng để phủ nền có nhiều hốc

trống, nền đá vôi hay nền có nhiều vật liệu lổn nhổn để hạn chế sụt lỗ rỗng, bảo vệ các lớp lót như màng chống thấm

- Làm tăng ma sát trên mái dốc: Khi mái dốc có trải các lớp màng chống thấm

trơn hay vật liệu địa kỹ thuật khác

Ở Việt Nam, hiện nay đã có một số công trình được đưa vào thiết kế thi công như: Metro hải Phòng, bãi đậu xe và đường nội bộ khu du lịch Đại Nam, cầu Phú

Mỹ, cầu Bình Lợi ở TP.Hồ Chí Minh

a Một số ứng dụng của lưới địa kỹ thuật

b Một số ứng dụng của lưới địa kỹ thuật ở Việt Nam

Hình 1.11 Ứng dụng của vải địa kỹ thuật

1.2.5.3 Bảo vệ bờ sông bằng tấm cừ nhựa

Cừ nhựa UPVC là loại vật liệu khá mới, có độ bền cao, chịu được va đập mạnh, không bị oxy hóa, không bị co ngót, không bị biến dạng theo thời gian Tấm

cừ nhựa UPVC bắt nguồn từ Mỹ, được ứng dụng trong xây dựng, bảo vệ bờ sông (hình 1.12) Ở nước ta được ứng dụng để làm bờ bao chống ngập, bảo vệ bờ sông,

bờ kênh, làm kè bảo vệ bờ sông, bờ biển, kè bến cảng Cừ bản nhựa có ưu điểm là giá rẻ, phù hợp với khí hậu thời tiết ở nước ta, khả năng chống chịu với thời tiết cao

Ở Việt Nam kỹ sư Nguyễn Thành Nhân và các cộng sự đã thử nghiệm biến

t nh PVC để chế tạo cừ bản nhựa từ năm 2001 Qua nghiên cứu nhóm đã tìm được công thức pha chế tối ưu vật liệu tạo được cừ bản nhựa có t nh năng tương đương với một số loại nhập ngoại, chịu độ bền thời tiết cao, sử dụng hiệu quả trong các công trình xây dựng, thủy lợi, giao thông, quân sự

a Bảo vệ bờ bằng cừ Lasen bản nhựa b Bờ bao chống ngập bằng cừ vách nhựa uPVC tại

rạch Nhà Nuôi, phường Thạnh Xuân, quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh

Hình 1.12 Bảo vệ bờ bằng cừ

1.2.5.4 Chống sạt lở bảo vệ bờ bằng công nghệ bê tông Miclayo

 Ưu điểm: Bê tông này rất “dễ t nh”, có thể sử dụng đá đủ loại như đá bụi, đá

mi, sành sứ, gạch bể, đất cát thô hoặc mịn và nước đủ loại: Nước phèn, nước lợ thậm chí cả nước biển, kết hợp với phụ gia CSSB của TS Nguyễn Hồng Bỉnh[19] Chất phụ gia này có khả năng “trục xuất” các thành phần sét và muối trong đất ra bề mặt nhờ cơ chế điện ly hóa, làm tăng t nh kết dính các nguyên vật liệu, tạo thành một khối trơ chịu lực tốt, không trương nở[19]

 Phạm vi ứng dụng: Sản phẩm mới được thử nghiệm ở khu sinh thái biển

Hòn Ngọc Phương Nam - Cần Giờ - TP.Hồ Chí Minh Tại đây đã xây dựng tuyến

kè thử nghiệm vào tháng 08/2004, sau 4 năm sử dụng công trình vẫn ổn định, không

bị hư hại

1.2.5.5 Gia cố bảo vệ bờ bằng rồng, rọ, thảm đá

 Ưu điểm: Rồng truyền thống được chế tạo bằng vỏ tre, lưới thép có lỏi bằng

đất hoặc đá Hiện nay người ta cải tiến kết cấu lỏi rồng sử dụng các lưới sợi nilon, sợi tổng hợp làm vỏ rồng, chế tạo thảm đá, lưới thép Rồng, rọ đá được chế tạo từ những tấm lưới linh hoạt, khả năng chịu kéo tốt, có thể chịu được những biến động lớn, tính thấm nước cao Tính thấm nước xuyên qua các lớp đá làm triệt tiêu được

áp lực nước ở phía sau hoặc áp lực đẩy ngược bên dưới

Thảm đá được chế tạo bằng cách liên kết các vỏ rọ đá lại với nhau Giống như rọ đá, thảm đá có khả năng chịu kéo tốt, chịu được biến dạng lớn và có tính thấm nước cao Thảm rồng đá bằng túi lưới rất linh hoạt, mềm dẻo, tạo được các kẽ

hở để thực vật mọc lên, tăng cường ổn định chân bờ Các loại rọ đá bọc PVC nhẹ, linh hoạt, dẻo thuận lợi cho thi công

 Nhược điểm: Độ bền của các loại thảm này phụ thuộc vào vật liệu làm túi

lưới Các loại rồng, rọ, thảm đá bằng lưới thép có nguy cơ thường xuyên bị ăn mòn

làm giảm tuổi thọ

 Phạm vi ứng dụng: Rồng rọ được sử dụng rộng rãi trong bảo vệ mái và

chống xói đáy Rọ và thảm đá chuyên dùng để xây dựng các công trình bảo vệ bờ

(hình 1.13d), bảo vệ mái đê, kè, phòng chống xói lở bờ và các loại tường chắn đất,

lát mái và đáy kênh, đập tràn, bể tiêu năng, hố phòng xói, mố cầu, hay làm lớp gia cường dưới nền đường đắp Thảm rồng đá bằng túi lưới được sử dụng phổ biến ở

Anh Đá hộc được bọc trong các túi lưới (hình 1.13b,c) tạo nên tấm thảm, được đặt

dưới chân bờ để chống xói Thảm rọ đá được sử dụng nhiều nơi trên thế giới, trong

đó nổi bật có sản phẩm thảm rọ đá của hãng Maccaferri

a Rồng truyền thống và Rồng cải tiến b Các rồng đá túi lưới đơn

c Thảm rồng đá túi lưới d Thảm đá bảo vệ bờ sông

1.2.5.6 Các loại thảm bảo vệ mái và chống sạt lở bờ sông

a Thảm bê tông FS, thảm bê tông liên kết bằng sợi tổng hợp

 Cấu tạo: Các loại thảm được chế tạo từ vải địa kỹ thuật, vải bằng sợi tổng

hợp có cường độ cao, sợi nilon để chứa bê tông, vữa cát hoặc chứa đất, cát làm thảm bảo vệ mái bờ sông và chống xói đáy chân bờ sông như thảm phủ bằng vải địa

kỹ thuật, thảm bê tông túi khuôn, thảm túi cát, ống túi địa kỹ thuật Một dạng khác

của thảm bê tông túi khuôn là thảm bê tông FS (hình1.14b,d) cũng là dạng thảm bê

tông túi khuôn được may bằng sợi tổng hợp có độ bền cao Thảm được trải lên mái công trình sau đó dùng bơm đẩy vữa bê tông vào, sau khi bê tông cứng tạo thành một tấm thảm phủ kín mái công trình Hay cải tiến thảm tấm bê tông đơn giản liên kết bằng thanh thép thành thảm khối bê tông phức hình, hoặc liên kết bằng dây