nghiên cứu ảnh hưởng của khai thác cát đến chế độ thủy động lực và diễn biến lòng dẫn đoạn lão hoàng trên sông lô đề xuất và lựa chọn giải pháp ổn định lòng dẫn

Lê M nh Hùng và TS... Do cách nhìn khác nhau, nên vi c phân lo i công trình tr sông c ng không gi ng nhau... Ngoài vi c cho phép dòng ch y vòng qua, th m qua, còn cho phép dòng ch y xuyê

Trong th i gian th c hi n lu n v n, v i s n l c c a b n thân cùng v i

s giúp đ t n tình c a các th y cô, c quan và các b n bè đ ng nghi p, lu n v n

su t quá trình h c t p, trang b nh ng ki n th c m i nh t m i nh t và tiên ti n

nh t v khoa h c k thu t công trình th y l i, đ ng th i giúp tôi thêm v ng tin

h n khi làm công tác nghiên c u khoa h c

Tác gi chân thành c m n Vi n B m và Thi t b th y l i, đã giúp đ , t o

đi u ki n thu n l i cho tác gi trong quá trình h c t p và th c hi n lu n v n

c bi t xin chân thành c m n s h ng d n, giúp đ t n tình c a PGS

TS Lê M nh Hùng, TS inh Anh Tu n - nh ng ng i đã tr c ti p ch b o

nh ng ki n th c khoa h c trong su t th i gian làm lu n v n

Lu n v n s không th hoàn thành n u không có s giúp đ v m i m t

c a đ ng nghi p thu c B môn ông Nam B thu c Phòng nghiên c u công trình tr m – Vi n b m và Thi t b th y l i

Tác gi

Lê Thái Ninh

Kính g i: Ban giám hi u tr ng i h c Thu l i

Khoa công trình, khoa ào t o i h c và sau i h c tr ng i

h c Thu l i

B môn công ngh và qu n lý xây d ng tr ng i h c Thu l i Tên tôi là: Lê Thái Ninh

H c viên cao h c l p: CH19C21, tr ng i h c Thu l i

Tôi vi t b n cam k t này xin cam k t r ng đ tài lu n v n : ““ Nghiên c u nh

h ng c a khai thác cát đ n ch đ th y đ ng l c và di n bi n lòng d n đo n Lão Hoàng trên sông Lô xu t và l a ch n gi i pháp n đ nh lòng d n." là công trình

nghiên c u c a cá nhân mình Tôi đã nghiêm túc đ u t th i gian và công s c d i s

h ng d n c a PGS TS Lê M nh Hùng và TS inh Anh Tu n đ hoàn thành đ tài theo đúng quy đ nh c a nhà tr ng N u nh ng đi u cam k t c a tôi có b t k đi m nào không đúng, tôi xin ch u hoàn toàn trách nhi m và cam k t ch u nh ng hình th c

M C L C

CH NG 1 T NG QUAN V V N NGHIÊN C U 4

1.1 T ng quan tình hình nghiên c u trên th gi i 4

1.2 T ng quan tình hình nghiên c u trong n c 10

CH NG 2 C S LÝ THUY T CÁC GI I PHÁP CH NH TR SÔNG N NH LÒNG D N 21

2.1 C s lý lu n các gi i pháp ch nh tr sông 21

2.1.1 Quy ho ch ch nh tr sông 21

2.1.2 Công trình ch nh tr sông ph i d a theo th sông t nhiên 21

2.1.3 Ch nh tr có tr ng đi m, làm đâu đ c đ y t đi m phát tri n thành tuy n 22

2.1.4 Xác đ nh đúng đ i t ng ch nh tr , l a ch n chính xác đ i t ng tác đ ng 22

2.1.5 K t h p nhi u bi n pháp 23

2.1.6 S d ng v t li u đ a ph ng, đ ng viên s tham gia c a toàn dân 24

2.2 N i dung quy ho ch ch nh tr sông 24

2.2.1 M c đích, yêu c u và nhi m v ch nh tr sông 24

2.2.2 Tình hình c b n c a đo n sông nghiên c u 24

2.2.3 Phân tích tính ch t m c đ , c ch bi n hình lòng sông d báo xu th phát tri n, đánh giá nguyên nhân gây h i và các y u t nh h ng 25

2.2.4 Xác đ nh các tham s qui ho ch ch nh tr 25

2.2.5 Các ph ng án b trí công trình và các gi i pháp k t c u công trình 25

2.2.6 Lu n ch ng hi u qu kinh t k thu t 25

2.2.7 K t lu n, ki n ngh và nh ng v n đ t n t i 25

2.3 Các tài li u ph c v nghiên c u 26

2.3.1 Tài li u đ a hình 26

2.3.2 Tài li u thu v n n m 2009: 26

2.3.3 Tài li u đ a ch t 28

2.3.4 Tài li u liên quan ph c v nghiên c u 30

2.4 L a ch n mô hình tính toán 30

2.5 C s lý thuy t mô hình 31

2.5.1 Thi t l p mi n tính 33

2.5.2 i u ki n biên, đi u ki n ban đ u 34

2.5.3 Hi u ch nh, ki m đ nh 35

CH NG 3 ÁNH GIÁ TH C TR NG KHAI THÁC CÁT VÀ DI N BI N S T L B I L NG O N SÔNG LÃO HOÀNG THU C SÔNG LÔ 39

3.1 c đi m t nhiên khu v c nghiên c u 39

3.1.1 V trí đ a lý 39

3.1.2 i u ki n đ a hình 40

3.1.3 Th m ph th c v t, r ng 41

3.2 c đi m đ a ch t, th nh ng 42

3.3 c đi m th i ti t, khí h u 42

3.4 c đi m th y v n 46

3.5 Hi n tr ng khai thác cát và di n bi n s t l sông Lô đo n qua khu v c Lão Hoàng 52

3.6 K t lu n ch ng 59

CH NG 4 XU T CÁC GI I PHÁP CÔNG TRÌNH CH NH TR NH M N NH B VÀ LÒNG D N O N SÔNG 60

4.1 Xác l p tuy n ch nh tr 60

4.1.1 c tính đ ng cong tuy n ch nh tr 61

4.1.2 Các thông s tuy n ch nh tr 61

4.2 xu t ph ng án ch nh tr 63

4.2.1 Các d ng công trình ph bi n trong ch nh tr sông 63

4.2.2 L a ch n gi i pháp công trình ch nh tr 73

4.3 ánh giá hi u qu ph ng án trên mô hình toán 75

4.3.1 i u ki n biên, đi u ki n ban đ u 75

4.3.2 Các ph ng án tính toán 75

4.3.3 K t qu nghiên c u tr ng th y đ ng l c ng v i các k ch b n 77

4.3.4 K t qu nghiên c u mô hình hình thái 83

4.4 Thi t k s b công trình 88

4.4.1 Cao trình đ nh m hàn 88

4.4.2 Xác đ nh chi u sâu h xói t i h n 88

4.4.3 K t c u m hàn: 89

4.4.4 Tính toán n đ nh 90

4.5 K t lu n ch ng 4 92

K T LU N VÀ KI N NGH 93 5.1 K T LU N 93 5.2 KI N NGH 94

DANH M C B NG BI U

B ng 1.1 Thông s 3 m hàn C a Dâu - T m Xá 17

B ng 1.2 Thông s k thu t kè mái Hai B i - T m Xá 18

B ng 1.3 Thông s k thu t kè mái T m Xá - Xuân Canh 18

B ng 1.4 Thông s các m hàn Phú Gia, T Liên ph ng án CT1 19

B ng 1.5 Thông s m hàn Bát Tràng 19

B ng 1.6.K t c u và thông s kè T Liên - Thanh Trì và kè Gia Lâm 20

B ng 2.1 V trí các m t c t đo thu v n sông Lô khu v c Lão Hoàng 27

B ng 2.2 S li u kh o sát thu v n t i m t th i đi m 28

B ng 3.1 Thông tin v v l c các con sông 41

B ng 3.2 Nhi t đ trung bình tháng c a các tr m trong l u v c sông Lô(0 C) 45

B ng 3.3 Th ng kê đ c tr ng dòng ch y trên các tuy n sông Lô, sông Gâm 47

B ng 3.4 Th ng kê m c n c, l u l ng ng v i các t n xu t 47

B ng 3.5 Th ng kê m c n c, l u l ng ng v i các t n xu t 48

B ng 3.6 L u l ng bình quân nhi u n m t i các tr m 49

B ng 3.7 c tr ng l u l ng l n nh t t i các tr m trên sông Lô – Gâm 50

B ng 3.8.L u l ng ki t nh t các th i k đo đ c t n m 1960 – 1994 50

B ng 3.9.L u l ng trung bình nhi u n m trong mùa ki t 51

B ng 4.1 c tr ng tuy n ch nh tr sông Lô – o n Lão Hoàng 62

B ng 4.2.Kích th c các m hàn b trí 73

B ng 4.3.Kích th c các m theo ph ng án PA1 và PA2 76

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1 Khai thác cát nh h ng t i vùng lân c n 4

Hình 1.2 M t s lo i thi t b , máy móc khai thác cát có công su t l n đang đ c s d ng Trung Qu c 5

Hình 1.3 B n đ h Poyang 9

Hình 1.4 Hình nh ngày 10 / 12 / 1999 (trái) và 02 / 02/ 2007 ( ph i) c a khu v c trên i Cát, th c hi n vào mùa đông m c n c th p, th hi n n o vét t i đ a ph ng m r ng và t o ra nh ng v t s o cùng dòng kênh 10

Hình 1.5 M t s hình nh khai thác cát 12

Hình 1.6 C m công trình Trung Châu- Nai Xá 17

Hình 2.1 S đ v trí các m t c t đo l u l ng dòng ch y 28

Hình 2.2 L i mô hình Mike21FM 31

Hình 2.3 L i tính khu v c nghiên c u 34

Hình 2.4 B n đ nhám khu v c nghiên c u 35

Hình 2.5 So sánh m c n c gi a mô hình MIKE 21FM và MIKE 11 tr ng h p m c n c th p 37

Hình 2.6 So sánh l u l ng gi a mô hình MIKE 21FM và MIKE 11 tr ng h p m c n c th p 37

Hình 2.7 So sánh m c n c gi a mô hình MIKE 21FM và MIKE 11 tr ng h p m c n c cao 38

Hình 2.8 So sánh l u l ng gi a mô hình MIKE 21FM và MIKE 11 tr ng h p m c n c cao 38

Hình 3.1 Khu v c nghiên c u 39

Hình 3.2 Hi n tr ng s t l b sông khu v c Lão Hoàng 53

Hình 3.3 B n đ đê khu v c nghiên c u 54

Hình 3.4 S t l đê h u sông Lô xã Chí ám 55

Hình 3.5 S t l b t sông Lô đo n qua xã H u ô 56

Hình 3.6 Hình nh s t l sông Lô đo n Lão Hoàng t phóng s ài truy n hình Vi t Nam 57

Hình 3.7 Khu v c tr ng đi m và nguy c s t l cao 59

Hình 4.1 M t b ng tuy n ch nh tr quy ho ch đo n Lão Hoàng 62

Hình 4.2 Các d ng đ p m hàn 64

Hình 4.3 Các lo i đ p thu n dòng 66

Hình 4.4 B trí đ p thu n dòng 66

Hình 4.5 p m hàn k t h p 67

Hình 4.6 S đ b trí và nguyên lý làm vi c trên m t b ng c a công trình đ o chi u hoàn l u 69

Hình 4.7 M t b ng công trình đ o chi u hoàn l u 70

Hình 4.8 C t d c công trình đ o chi u hoàn l u 71

Hình 4.9 C t ngang công trình đ o chi u hoàn l u t i v trí hàng c c 71

Hình 4.10 C u t o t m h ng dòng m t 71

Hình 4.11 Ph m vi t m h ng dòng m t và khe h đáy 71

Hình 4.12 H th ng công trình b t sông Lô phía th ng l u 74

Hình 4.13 H th ng công trình b t và h u sông Lô đo n h l u 74

Hình 4.14 S đ b trí công trình trên m t b ng đo n sông nghiên c u 76

Hình 4.15.S đ b trí công trình trên m t b ng đ a hình 3 chi u (3D) 77

Hình 4.16 Các m t c t trích tính toán 78

Hình 4.17 Tr ng v n t c ph ng án hi n trang ng v i l u l ng t o lòng 78

Hình 4.18 Phân b v n t c t i m t c t M2 theo các ph ng án công trình ng v i Q t o lòng 79

Hình 4.19 Phân b v n t c t i m t c t M3 theo các ph ng án công trình ng v i Q t o lòng 79

Hình 4.20 Phân b v n t c t i m t c t M5 theo các ph ng án công trình ng v i Q t o lòng 80

Hình 4.21 Tr ng v n t c ph ng án PA2 ng v i tr ng h p l u l ng t o lòng 80

Hình 4.22 Phân b v n t c t i M2 theo các ph ng án công trình ng v i Q5% 81

Hình 4.23 Phân b v n t c t i M5 theo các ph ng án công trình ng v i Q5% 82

Hình 4.24 Phân b v n t c t i M6 theo các ph ng án công trình ng v i Q5% 83

Hình 4.25 Di n bi n b i, xói t i m t c t M2 84

Hình 4.26 Di n bi n b i, xói t i m t c t M3 84

Hình 4.27 Di n bi n b i, xói t i m t c t M6 85

Hình 4.28 K t qu tính toán di n bi n hình thái v i ph ng án hi n tr ng 86

Hình 4.29 K t qu tính toán di n bi n hình thái v i ph ng án PA1 86

Hình 4.30 K t qu tính toán di n bi n hình thái v i ph ng án PA2 87

Hình 4.31 M t c t thi t k đi n hình 90

M U

1 T V N

Cát là m t lo i khoáng ch t r t quan tr ng cho xã h i c a chúng ta do nhi u

m c đích s d ng c a nó Nó có th đ c dùng làm v t li u cho ngành công nghi p xây d ng, ngành công nghi p silicat, du l ch

N c ta đang trong quá trinh phát tri n, đ c bi t trong nh ng n m g n đây t c

đ đô th hóa t ng nhanh, kéo theo đó là s bùng n m nh m c a ngành công nghi p xây d ng T đó nhu c u khai thác v t li u ph c v cho ngành xây d ng c ng gia t ng

m t cách đ t bi n gây nh h ng không nh cho môi tr ng và an sinh xã h i Trong khi đó cát là nguyên li u không th thi u và đóng vai trò r t quan tr ng trong ho t

đ ng xây d ng Chính vì v y vi c khai thác cát m t cách t đang tr thành v n n n gây r t nhi u khó kh n cho các ban ngành t trung ng t i đ a ph ng

n c ta m cát trên c n không nhi u mà t p trung ch y u h th ng sông

su i trên c n c Nh ng nhu c u s d ng cát làm v t li u ph c v ho t đ ng xây

d ng r t l n và có xu th ngày càng gia t ng Vì th hàng n m trên h th ng sông su i

c a c n c, hàng tr m tri u m3

cát v n đ c khai thác Tr c n n khai thác cát b a bãi c a các ch tàu, ch bãi trên cho th y nó không ch đ n thu n là th t thoát tài nguyên, nguy h i đ n an toàn đê đi u và phòng ch ng l t bão c a các t nh, thành ph

mà còn th hi n s y u kém trong công tác qu n lý c a các c p chính quy n, s ban ngành t nh, thành ph

M t khác ngay c trong qu n lý khai thác c ng ch a có m t c n c khoa h c nào đ xác đ nh đ c nên khai thác cát đâu và v i l ng khai thác bao nhiêu? Do đó

vi c khai thác có th không h p lý và không có ch d n c th , rõ ràng Không có quy

ho ch cho vi c khai thác c a m t con sông do đó không có c n c cho c quan qu n lý

th c thi t t nhi m v c a mình

Ho t đ ng khai thác cát trái phép trên sông đã tr thành v n n n, nhi u đ a

ph ng và các c quan ch c n ng đã c g ng r t nhi u nh ng v n ch a gi i quy t d t

đi m đ c n n “cát t c” H u qu c a vi c khai thác cát không có t ch c trên sông đã

t o ra nhi u h xói sâu, gh nh c n, th m chí còn t o ra nh ng hàm ch l n sát chân đê,

t o ra nh ng xoáy n c l n, m ch đ ng l u t c cao, gây m t n đ nh lòng d n, m t n

đ nh đê mà hàng n m nhà n c và các chính quy n đ a ph ng ph i t n phí hàng tr m

t đ ng đ duy tu, b o d ng, xây d ng các công trình b o v b Bên c nh đó là

nh ng v n đ xã h i c n ph i gi i quy t nh m t tr t t trong nh ng phi v tranh ch p bãi, c n tr giao thông th y t i các khu v c bãi cát hai bên b sông v.v…

o n sông Lão Hoàng, thu c sông Lô có v trí đ c bi t quan tr ng cho v n t i

th y tuy n Vi t Trì – Tuyên Quang Vì th đo n sông này đã đ c Vi n Khoa h c

Vi t Nam, Tr ng i h c Xây d ng nghiên c u trên mô hình v t lý và mô hình toán, xác đ nh rõ tuy n ch nh tr và h th ng công trình b o v b nh m n đ nh tuy n lu ng

và b sông Các h ng m c công trình đã đ c thi công và hoàn thành n m 2010 Tuy nhiên, sau 2 n m đi vào ho t đ ng do nh h ng c a khai thác cát ch đ thu đ ng

l c khu v c này có nh ng thay đ i m nh m gây s t l b , b i l p c a l y n c và giao thông thu

Tr c tình hình th c t đang di n ra đòi h i ph i xem xét toàn di n v tác đ ng

c a ho t đ ng khai thác cát t i ch đ dòng ch y, bi n hình lòng d n cùa đo n sông này, trên c s đó đ xu t đ c gi i pháp ch nh tr đ m b o n đ nh lâu dài lòng sông, tuy n lu ng c a đo n sông này là h t s c c p thi t

V i nh ng đánh giá trên h c viên cao h c ch n đ tài lu n v n“ Nghiên c u nh

đ ng khai thác cát;

- Nghiên c u, đ xu t các gi i pháp công trình và phi công trình h n ch nh

h ng c a vi c khai thác cát cho đo n sông nghiên c u

Nhi m v th c hi n:

- Nghiên c u ch đ thu đ ng l c đo n sông Lão Hoàng tr c các tác đ ng

c a ho t đ ng khai thác cát

- xu t các gi i pháp công trình ch nh tr nh m n đ nh b và lòng d n đo n sông

Các ph ng pháp nghiên đ c s d ng trong quá trình th c hi n lu n v n là:

1- Ph ng pháp đi u tra th c đ a: T ch c đi u tra th c đ a đo n sông

nghiên c u, nh m đánh giá xu th di n bi n hình thái đo n sông nghiên c u

2- Ph ng pháp th ng kê và x lý s li u: S d ng trong vi c x lý, phân tích

s li u c a quá kh , trên c s đó tìm ra đ c quy lu t di n bi n c a đo n sông này

3- Ph ng pháp mô hình: Nghiên c u mô ph ng trên mô hình toán nh ng

k ch b n có th x y ra, t đó d báo đ c di n bi n lòng d n trong t ng lai theo t ng

k ch b n và xem xét tác đ ng c a các công trình ch nh tr sau khi xây d ng

5- Ph ng pháp k th a trong nghiên c u: Trong quá trình th c hi n, h c

viên đã tham kh o, đã k th a m t s tài li u, s li u, k t qu nghiên c u, nh ng bài

h c kinh nghi m t nh ng đ tài, d án tr c đây ây là nh ng tài li u quý giúp cho

h c viên đ nh h ng nghiên c u, ch n l c các gi i pháp kh thi, phù h p … ng d ng cho khu v c nghiên c u

CH NG 1 T NG QUAN V V N NGHIÊN C U

1.1 T ng quan tình hình nghiên c u trên th gi i

Khai thác cát trong lòng sông, đ cung c p cho các m c đích khác nhau (làm v t

li u xây d ng, tôn n n, l n bi n v.v…) là m t nhu c u đòi h i c a th c t , nh ng s làm thay đ i r t l n t i hình d ng, kích th c, đ d c, đ a ch t lòng d n, làm thay đ i hàm l ng bùn cát, thành ph n h t trong dòng ch y và nh v y s phá v tr ng thái cân b ng t ng đ i gi a lòng d n và dòng ch y đã t n t i tr c đây i u này d n t i nhi u v n đ x y ra, t t có, x u có N u vi c khai thác cát không d a trên c s khoa

h c, không đ c quy ho ch trên toàn tuy n sông, không đ c ki m soát ch t ch thì chúng ta ph i gánh ch u h u qu r t nghiêm tr ng, c th nh :

- Phá v tr ng thái cân b ng đã đ c xác l p trong m t th i gian dài, gây xói, b i ngoài quy lu t;

- nh h ng t i an toàn phòng l và các công trình trên sông;

- H th p đ ng m c n c mùa ki t, làm gi m hi u qu nh ng công trình l y

n c xây d ng d c sông, t o đi u ki n cho n c m n xâm nh p sâu vào n i đ ng;

- nh h ng t i an toàn giao thông th y do thay đ i lu ng l ch, do ph ng ti n khai thác cát chi m lu ng ch y tàu;

- nh h ng t i ch t l ng n c (do ch t th i c a các thi t b khai thác), gây

H u qu không t t x y ra do tình tr ng khai thác cát quá m c, không có quy

ho ch trên sông Yangtze c a Trung Qu c là m t thí d đi n hình Khai thác cát trên sông Yangtze b t đ u t đ u nh ng n m 1970, trên c chi u dài sông Quy mô, kh i

l ng, t c đ khai thác cát trên sông g n li n v i t c đ phát tri n đô th hóa c a khu

v c Vì thu đ c l i nhu n cao nên nhi u công ty khai thác cát h p pháp và b t h p pháp thi nhau c i ti n k thu t, mua s m trang thi t b v i công su t l n đ n 500

t n/gi

Hình 1.2 M t s lo i thi t b , máy móc khai thác cát có công su t l n đang đ c s

d ng Trung Qu c

Tính đ n n m 2000, s đi m khai thác cát trên sông Yangtze đã v t con s 70,

v i h n 800 đ n v khai thác l n, nh [13] Tình tr ng khai thác cát trên sông đã h t

kh n ng ki m soát c a chính quy n đ a ph ng, h u qu đem l i là: nhi u km đê

ch ng l vùng c a sông b đ b , gây thi t h i hàng tr m tri u đô la, đ t các vùng đ t

th p phía h du vào tình tr ng nguy hi m Cùng v i nh ng thi t h i l n do ng p l , do

s t l b sông vì lòng d n di n bi n xói b i b t quy lu t là nh ng v n đ xã h i r t b c xúc di n ra th ng xuyên nh : tranh ch p m , c nh tranh th tr ng, tai n n giao thông th y v.v… Tr c tình tr ng ph c t p đó, chính ph Trung Qu c đã ph i ban hành l nh c m khai thác cát d i m i hình th c trên sông Yangtze trong vòng 3 n m

k t n m 2001 Nh ng gi i pháp ng ng khai thác cát trên sông không ph i là gi i pháp t i u vì đã đ y giá cát lên m c không th ch p nh n đ c, m t s l ng l n

ng i lao đ ng b m t vi c, nhi u máy móc thi t b b h h ng theo th i gian, c n tr

t c đ phát tri n kinh t xã h i khu v c, làm th t thoát tài s n qu c gia v.v…

M t đi n hình khác v h u qu không nh mong mu n c a vi c khai thác cát trên sông, đó là nh ng gì đã x y ra trên 50 km chi u dài lòng sông Nilwala, mi n nam Sri Lanka Có th nói d c theo chi u dài sông c trung bình 3-4 km có m t vùng m khai thác cát v i hàng tr m ph ng ti n thi t b máy móc Th c tr ng khai thác cát không

có quy ho ch, khai thác quá m c trên sông đã gây ra nhi u v n đ môi tr ng nh : Xói l b sông, làm nhi u nhà c a, c u c ng, công trình ki n trúc lâu đ i bên sông b dòng n c cu n đi, gia t ng xâm nh p m n, gây ô nhi m môi tr ng n c, tác đ ng

b t l i đ n h sinh thái sông (Dulmini, 2009) gi i quy t nh ng v n đ b c xúc v môi tr ng đang di n ra trên sông Nilwala, chính ph Sri Lanka đã ph i ban hành c m hoàn toàn vi c khai thác cát trên sông ây l i là m t quy t đ nh b đ ng, thi u tính

kh thi vì r t khó th c hi n, do yêu c u phát tri n đ t n c

Trên b c đ ng xây d ng và phát tri n đ t n c có th ch ra hàng lo t các

qu c gia trên th gi i đ c bi t là nh ng qu c gia đang và ch m phát tri n đ u g p ph i

nh ng mâu thu n ch a th gi i quy t gi a l i ích và nh ng thi t h i v kinh t , xã h i, môi tr ng do khai thác cát gây ra nh n , Thái Lan, Lào v.v…

N m 1981, SOGREAH [17] dùng mô hình toán, tính m c n c l trên sông Loire sau khi lòng sông b h th p, ghi nh n s h th p m c n c l trên 2/3 chi u dài

đo n sông, trên 1/3 chi u dài còn l i, m c n c sông ho c dâng cao ho c không h

th p Kh i l ng cát khai thác cao nh t trên sông Loire x y ra vào n m 1979, đ t 4.106 m3, trong khi l ng cát v hàng n m theo tính toán vào kho ng 1.106m3 Vì

Tháng 7 n m 2010, Ti n s L.H.P Gunaratne, V Kinh t Nông nghi p và Qu n

tr Kinh doanh, Khoa Nông nghi p, i h c Peradeniya, Sri Lanka công b đ tài nghiên c u: “Chính sách l a ch n cho khai thác b n v ng cát sông Sri Lanka.” [11] Sri Lanka là m t hòn đ o v i di n tích 65.525 km2

, v i 103 con sông khác bi t, su i

và 94 l u v c ven bi n Ngo i tr con sông dài nh t là Mahaweli, tr i dài 335 km, t t

c các con sông khác là ít h n 160 km chi u dài Nh ng con sông này đóng vai trò quan tr ng trong cu c s ng ng i dân Sri Lanka.Theo báo cáo c a Ti n s L.H.P

Gunaratne, sau th m h a sóng th n Châu Á n m 2004, ho t đ ng khai thác cát các

l u v c sông t ng 2,5 l n đ cung c p v t li u cho ngành công nghi p xây d ng Do

vi c m r ng khai thác cát m t cách đ t bi n trên các con sông gây nh h ng l n đ n môi tr ng và xã h i t i Sri Lanka.V n đ môi tr ng bao g m các hi u ng tiêu c c

nh xói l b sông, h th p m c n c ng m, s xâm nh p c a n c m n, thi t h i đ n

th m th c v t ven sông, m t môi tr ng s ng c a ng i dân, gia t ng các v n đ s c

kh e liên quan đ n mu i, và tác đ ng đ n kêt c u c a các cây c u Tác đ ng gián ti p

đ n s suy y u đ ng giao thông nông thôn và t ng xói l b bi n.V n đ càng tr nên

tr m tr ng do Sri Lanka ch a có m t khung pháp lý rõ ràng v vi c khai thác cát Ngoài ra còn do các v n đ chính tr , s b o th gi a các nhóm l i ích, và c nhu c u

c a nh ng ng i dân nông thôn nghèo đ c h ng l i tr c ti p t cát

Trong b i c nh này, nghiên c u c a Ti n s L.H.P Gunaratne nh m xác đ nh các l a ch n chính sách khai thác cát sông b n v ng gi m thi u suy thoái môi tr ng trong khi đáp ng yêu c u c a ngành công nghi p xây d ng và ng i dân đ a ph ng Nghiên c u theo b n phân tích riêng bi t: so sánh các chi phí hàng n m và nh ng l i ích c a các khu v c khai thác đ c l a ch n, phân tích các quan đi m và s thích c a các th m b ng cách s d ng mô hình l a ch n, đánh giá các ý ki n chuyên gia s

d ng nhi u tiêu chí phân tích và so sánh các ngu n thay th cát sông

M c tiêu nghiên c u c th c a ông là:

- Trình bày t ng quan v tình hình hi n nay liên quan đ n khai thác cát sông, bao g m c nh ng nguyên nhân chung c a suy thoái môi tr ng và các th ch và chính sách thi t l p

- So sánh l i nhu n t nhân và chi phí xã h i c a vi c khai thác cát sông

- Phân tích các u đãi và th ng m i c a các l a ch n khác nhau cho các th

m

- ánh giá các l a ch n thay th thích h p cho khai thác cát sông làm gi m áp

l c trên sông trong khi v n duy trì ngành công nghi p xây d ng

N m 2009, m t nhóm nghiên c u g m Jan de Leeuw; David Shankman; Guofeng Wu; Willem Frederik de Boer; James Burnham; Qing He; Herve Yesou; Jing Xiao công b hoàn thành đ tài nghiên c u: “ Chi n l c đánh giá m c đ và tác đ ng

c a ho t đ ng khai thác cát trong h Poyang, Trung Qu c.”

Trong nghiên c u này, nhóm nghiên c u đánh giá tác đ ng c a vi c khai thác cát trong h Poyang, n i b t đ u n o vét n m 2001sau khi khai thác cát sông D ng

T b c m Trong m i quan tâm tháng 4 n m 2008 v tác đ ng đ i v i đa d ng sinh

h c trên cát đã d n đ n m t l nh c m khai thác cát h Poyang cho đ n khi có th đ a

ra m t k ho ch khai thác t t h n K ho ch này yêu c u xem xét c cát khai thác liên quan đ n ngu n tài nguyên tr m tích s n có và tác đ ng môi tr ng trong b i c nh c a

t ng lai nhu c u cát d i sông D ng T

th c hi n nghiên c u này, nhóm nghiên c u đã s d ng c p h ng ngo i g n (NIR) hình nh v tinh Aster đ c tính s l ng t u thuy n ra h D a vào đó, h xác đ nh đ c t l khai thác cát là 236 tri u m3/ n m vào n m 2005- 2006 i u này

t ng ng v i 9% t ng s nhu c u v cát c a Trung Qu c T đó có đ đi u ki n

kh ng đ nh h Poyang nh là m t h có l ng cát khai thác l n nh t th gi i Nó c ng cho th y r ng khai tác cát hi n đang nh h ng r t l n t i s cân b ng tr m tích c a sông D ng T

Tính toán v m i quan h gi a nhu c u cát và GDP, d a vào d li u l ch s c a

M , nhóm nghiên c u cho r ng nhu c u v cát bình quân trên đ u ng i t i Trung

Qu c s t ng trong t ng lai g n t 2- 4 m3/ n m T đó nhóm nghiên c u đánh giá tác

đ ng c a vi c khai thác cát đ n môi tr ng c a h Poyang, sông D ng T , đ p Tam

Hi p…

Cu i cùng nhóm nghiên c u xem xét các l a ch n thay th cho khai thác cát, đ làm gi m áp l c t h Poyang đ n h sinh thái

Ngoài ra còn ph i k đ n r t nhi u các nghiên c u khác nh :

- Nghiên c u c a William H.Lange: “T ng quan Công ngh In-Stream Khai thác tài nguyên cát và s i, liên quan đ n tác đ ng môi tr ng, và ph ng pháp đ ki m soát các tác đ ng ti m n ng.”

- Nghiên c u c a Joann Mossa và David Coley, Khoa a lý, i h c Florida: “ Hành lang khai thác cát s i trên sông Louisiana và Mississippi: C s d li u và so sánh các ngu n d li u khác nhau.”

- Ranjana U K Piyadasa- Khoa a lý, i h c Colombo, Sri Lanka: “Khai thác cát sông và các v n đ môi tr ng liên quan Sri Lanka.”

- Chang S Kim, Hak- Soo Lim- B ph n k thu t b bi n, Vi n nghiên c u i

D ng Hàn Qu c, Hàn Qu c: “ Phát tán và l ng đ ng tr m tích do khai thác cát trong vùng n c ven bi n c a Hàn Qu c.”- N m 2007

- D.Padmalal, K Maya, S Sreebha; R Sreeja: “Tác đ ng môi tr ng c a vi c khai thác cát sông: M t tr ng h p t các l u v c sông h Vembanad, b bi n Tây Nam c a n ”- N m 2007

Hình 1.3 B n đ h Poyang

Hình 1.4 Hình nh ngày 10 / 12 / 1999 (trái) và 02 / 02/ 2007 ( ph i) c a khu

v c trên i Cát, th c hi n vào mùa đông m c n c th p, th hi n n o vét t i

đ a ph ng m r ng và t o ra nh ng v t s o cùng dòng kênh

1.2 T ng quan tình hình nghiên c u trong n c

1.2.1 T ng quan nghiên c u khai thác cát:

Khi phân tích nh h ng c a vi c khai thác cát đ n s h th p m c n c sông

H ng giai đo n 2002 - 2008, GS.TS V T t Uyên đã gi thi t s h th p lòng sông

t ng ng v i m c đ h th p m c n c mùa khô, đ tính l ng cát b l y m t trong 7

n m qua trên sông u ng và trên sông H ng t Vi t Trì đ n H ng Yên K t qu là lòng sông H ng, sông u ng đã b l y m t kho ng 126 tri u m3 cát đáy trong 7 n m qua, trung bình m i n m kho ng 18 tri u m3

S li u này g n v i c tính c a các cán

b qu n lý đ ng sông N u l ng cát khai thác h du đã lên đ n g n hai ch c tri u

m3/n m, g p 4 l n l ng cát gi l i trên h , g p 3 l n l ng cát v h du hàng n m sau khi có h , thì nguyên nhân ch y u gây xói lòng sông H ng hi n nay chính là do khai thác cát quá m c Vi c khai thác cát đã t o ra nh ng h hút sâu b t th ng, th m chí moi sát chân c u, b sông, kè b , các công trình ch nh tr , ch t cát thành đ ng l n trên

b v.v đã tr c ti p nh h ng đ n bi n hình lòng d n và ch đ thu l c, thu v n bùn cát trong lòng d n S h th p m c n c sông H ng mùa ki t đã làm cho vi c

l y n c t i t ch y g p nhi u khó kh n V i t n su t thi t k mùa ki t 85%, m c

n c t i Hà N i là 2,30 m, các c a l y n c sông H ng v n ho t đ ng bình th ng,

nh ng n m 2009 m c n c Hà N i có th i đi m là 0,76m và n m 2010 có th i đi m

là 0,10m (21/2/2010) không th l y n c t ch y đ c

Khi có các h Hòa Bình, S n La, Tuyên Quang… gi bùn cát l i, đã gây ra hi n

t ng lan truy n xói sâu h du K t qu tính xói sâu h du do gi bùn cát trên h Hòa Bình, S n La c a nhi u tác gi cho th y sau 40 n m, khi xói sâu đ t gi i h n n

đ nh, lòng sông vùng S n Tây xói sâu kho ng 1,5 m, vùng Hà N i kho ng 0,50 m S

li u th c đo v cao đ lòng sông trong kho ng 10 n m g n đây, khi h Hòa Bình khai thác m i đ c 20 n m cho th y lòng sông H ng Hà N i và lòng sông u ng đã h

th p g p trên hai l n so v i tính toán Vì v y, ngoài nguyên nhân gi bùn cát trên h ,

ph i xem xét đ n nh h ng khai thác cát quá m c c a con ng i

Nh ng hình nh khai thác cát đào b i chân kè b trên sông Lô, khai thác cát ngay sát d i chân c u Th ng Long và khai thác cát m i n i là nh ng ví d v tình

tr ng khai thác cát đang di n ra m i sông su i n c ta

nh 4: Khai thác cát sông H ng ngay chân c u

nh 8: Hút cát và v n chuy n sát chân đê sông

Thao (2/2010)

nh 9: Thuy n hút cát ngay sát khu v c b sông b l (sông à, 2010)

nh 10: M t đ khai thác hút cát dày đ c trên

sông Lô (đo n sau oan Hùng, tháng 6/2011)

nh 11: Khai thác trên sông Lô sát chân kè b sông v a m i xây d ng (12/2010)

Hình 1.5 M t s hình nh khai thác cát

Tr c nh ng h n ch c a ho t đ ng khai thác cát gây ra cho môi tr ng t nhiên và xã h i n c ta trong nh ng n m qua, các b , ngành, đ a ph ng đã cho ti n hành m t s nghiên c u nh m đ xu t các gi i pháp gi m thi u m t b t l i, phát huy

m t l i Tuy v y nh ng nghiên c u tr c đây ch ti n hành trên ph m vi h p, cho t ng

đo n sông và k t qu nh n đ c c ng ch a đ t đ c đ chính xác cao Nghiên c u c a PGS.TS Nguy n Bá Qu : “ ánh giá ti m n ng cát trên sông H ng đo n ch y qua Hà

N i”; GS.TS V Chí Hi u: “ Báo cáo k t qu th m dò cát lòng sông ng Nai đ an

t Tân Uyên đ n Cát Lái, Báo cáo k t qu th m dò cát lòng sông H u đ an t Châu

c đ n Long Xuyên” m i xác đ nh đ c các m cát trên sông ng Nai, sông H u thông qua vi c kh o sát th m dò tr c ti p; M t s đánh giá tác đ ng môi tr ng trong

và sau khi khai thác cát đ c th c hi n t i m t s m cát l n trên sông C u Long nh : Tân Châu, M Thu n, V nh Long v.v… ch phân tích đánh giá mang tính đ nh tính,

ch quan, ch a đ c s khoa h c, m t khác nh ng nh n đ nh này ch th c hi n cho

m t đo n sông (c c b ) vì th m i thay đ i nh c a vùng th ng, h ngu n đ u nh

h ng t i k t qu đã đ a ra M c dù khai thác cát là m t trong nh ng nguyên nhân gây

ra s t l b sông nh ng đ n nay ch a có nghiên c u nào đi sâu v v n đ này Trong

nh ng n m g n đây có m t vài nghiên c u v v n đ này nh ng c ng ch d ng m t khu v c, tiêu bi u là nghiên c u c a PGS TS Lê M nh Hùng v ng d ng mô hình toán 2D mô ph ng m t s k ch b n khai thác cát gây nh h ng t i ch đ lòng d n và dòng ch y trên sông Ti n, khu v c Tân Châu

1.2.2 Nghiên c u ch nh tr sông:

Vi t Nam, nghiên c u v ch nh tr sông đ c b t đ u vào cu i nh ng n m 60

c a th k tr c v i các công trình ph c v phòng ch ng l l t, giao thông th y và

ch ng b i l ng c a l y n c t i ru ng trên các sông mi n B c Các nghiên c u ban

đ u th ng đ c ti n hành trong các phòng thí nghi m c a Vi n Khoa h c Th y L i,

Vi n Thi t k Giao thông V n t i, tr ng i h c Xây d ng, Tr ng i h c Th y

L i Cách đây vài ch c n m, các nghiên c u trên mô hình toán h c m i đ c phát tri n d n v i s tham gia c a các nhà khoa h c thu c Vi n C h c Vi t Nam, Vi n Khí t ng Th y v n… Nh ng v n đ th y l c c a công trình ch nh tr sông c ng đ c

đ a vào đ tài trong các ch ng trình tr ng đi m c p Nhà n c

Nh ng nghiên c u v dòng ch y sông ngòi, n i b t có các công trình v chuy n

đ ng không n đ nh c a Nguy n V n Cung, Nguy n C nh C m, Nguy n Nh Khuê, Nguy n Ân Niên, L ng Ph ng H u và sau này là Nguy n V n i p, Tr nh Quang Hòa… Nh ng nghiên c u v chuy n đ ng bùn cát và di n bi n sông có các công trình

c a L u Công ào, Hoàng V n Quý, Vi V n V , Hoàng H u V n, Võ Phán…

Trong giai đo n 1970 – 2000 xu t hi n nhi u công trình nghiên c u v công trình ch nh tr sông Các v n đ c a các sông vùng đ ng b ng B c B xu t hi n nhi u trong các nghiên c u c a V T t Uyên, L ng Ph ng H u, Nguy n V n Toán, Tr n Xuân Thái, Tr nh Vi t An, Tr n ình H i, Tôn Th t V nh, Nguy n V n Phúc; Các v n

đ c a các sông cùng đ ng b ng sông C u Long đ c Lê Ng c Bích, L ng Ph ng

H u, Tr n Minh Quang, Lê M nh Hùng, Hoàng V n Huân, inh Công S n… nghiên

c u nhi u trong 20 n m g n đây; Các v n đ c a sông ngòi mi n trung có các nghiên

c u c a Ngô ình Tu n, T t Túc, Nguy n Bá Qu , L ng Ph ng H u, Tr nh

Vi t An, Nguy n V n Tu n…

Nh ng công trình ch nh tr sông có tính khoa h c cao đã xu t hi n mang l i

hi u qu t t nh công trình ch ng b i l p c ng Hà N i, cung MH Nghi Xuyên (H ng Yên), công trình c t sông, ch ng s t l cho tuy n đê sông Chu khu v c Qu n Xá (Thanh Hóa), công trình có k t c u đ o chi u hoàn l u trên sông Cái Phan Rang (Ninh

Thu n), t h p công trình ch ng s t l b sông khu v c Sa éc ( ng Tháp)… là

nh ng công trình v n d ng thành công các nghuyên lý c a KH-CN ch nh tr sông

Bên c nh đó c ng v n còng có nh ng v n đ t n t i, ch a gi i quy t t t, không thu đ c nh ng thành công nh mong mu n

Hi n nay, nhà n c đang đ u t các c s nghiên c u thí nghi m chuyên sâu

nh phòng thí nghi m trong đi m qu c gia v đ ng l c sông bi n, phòng thí nghi m phòng ch ng thiên tai Hòa l c, phòng thí nghi m đ ng l c và ch nh tr sông c a Vi n Khoa h c Th y L i mi n Nam… M t l c l ng đáng k cán b khoa h c tr đ c đào

t o trong n c và ngoài n c, đang n m b t đ c các thành t u ti n b khoa h c công ngh m i c a th gi i , ch c ch n s có nh ng đóng góp tích c c cho s phát tri n nghành khoa h c đ ng l c h c dòng sông và ch nh tr sông trong n c

1.2.3 Khái ni m các công trình nh m n đ nh b sông

Do cách nhìn khác nhau, nên vi c phân lo i công trình tr sông c ng không

gi ng nhau C n c vào v t li u xây d ng và th i gian s d ng, có th phân công trình

tr sông thành lo i t m th i và lo i lâu dài Khi dùng tre, g , cành cây đ xây d ng công trình thì tính n ng ch ng xói và ch ng m c nát kém, th i gian s d ng ng n, đ y

là công trình tr sông lo i t m th i Khi dùng đ t, đá, cây g , s t thép, bê tông đ xây

d ng công trình, thì tính n ng ch ng xói và ch ng m c nát t t, th i gian s d ng dài,

đ y là công trình tr sông lo i lâu dài Ch n lo i t m th i ho c lâu dài, nên xét m t cách t ng h p các đi u ki n sau đây đ ch n: “Yêu c u đ i v i công trình tr sông, th i gian s d ng, tình hình xói - l - b i l ng đ a đi m xây d ng, v t li u t i ch , đi u

ki n khí h u, dòng ch y trong mùa thi công và trình đ c gi i hóa, cu i cùng là giá thành công trình

C n c vào quan h đ i v i m c n c, có th phân thành công trình tr sông

ng p và không ng p Công trình mà mùa ki t không b ng p, nh ng trong mùa n c trung b ng p ho c trong mùa n c ki t và mùa n c trung không b ng p nh ng trong mùa n c l l i b ng p thì g i là công trình tr sông ng p Còn công trình không b

ng p d i các lo i m c n c, g i là công trình không ng p i v i công trình, mà mùa n c ki t c ng b ng p, ngh a là luôn luôn b ng p d i n c, thì đ y là m t lo i công trình tr sông chìm

C n c vào tình hình c n tr đ n dòng ch y c a công trình mà có th phân thành các lo i: Công trình b o v b và đáy sông, công trình n c xuyên qua, công trình n c không xuyên qua, công trình t o dòng ch y vòng

Công trình b o v b là m t lo i công trình dùng v t li u ch ng xói che ph

tr c ti p cho b sông và chân d c Lo i công trình này dùng đ phòng ch ng s xói l

Công trình tr sông n c xuyên qua nh m n đ nh b là lo i công trình dùng các

lo i v t li u nh tre, g , lau s y, dây thép đ xây d ng Ngoài vi c cho phép dòng

ch y vòng qua, th m qua, còn cho phép dòng ch y xuyên qua công trình Ngoài vi c tác d ng c n dòng ch y, còn có th đ y dòng n c l ch đi m t ít, d n dòng ho c b t dòng ch y m c đ nh t đ nh, còn có tác d ng t o ra dòng ch y êm, gây b i l ng V xói l c c b , so v i công trình tr sông n c không xuyên qua thì ít h n

Công trình t o dòng ch y vòng còn g i là công trình h ng dòng là m t lo i công trình tr sông gây dòng ch y vòng nhân t o Thông qua dòng ch y vòng nhân t o

có th kh ng ch s chuy n đ ng c a bùn cát, t đó mà kh ng ch s xói , b i c a hai bên b sông c ng nh lòng sông

C n c vào hình th c bên ngoài, tác d ng c a công trình có th phân công trình

b o v b sông (công trình tr sông n c không xuyên qua và xuyên qua) thành ba lo i

ch y u: là đ p m hàn; đ p thu n dòng và đ p ch n dòng ch y

p m hàn là lo i đ p mà g c đ p và b sông li n nhau, đ u đ p h ng ra lòng sông Trên m t b ng thì nó li n v i b sông gi ng ch J p m hàn có th đ y dòng ch y xa b còn g i là đ p đ y dòng, nói chung dùng đ b o v b ho c thu h p lòng sông N u đ u đ p có m t đo n g p khúc song song v i b thì còn g i là đ p m hàn cong đ u

p thu n dòng có thân đ p song song v i h ng dòng ch y phía th ng l u,

g c đ p li n v i b phía h l u, đ u đ p ho c li n v i b sông ho c không li n mà h

m t đo n p thu n dòng ngoài vi c b o v b , thu h p dòng ch y, còn có th h ng dòng n c ch y theo m t ph ng nh t đ nh, còn g i là đ p h ng dòng

p ch n dòng là m t lo i đ p ng n sông, không cho dòng ch y tràn qua, nói chung dùng đ b t b t dòng r ho c l ch sông, t ng thêm n c dòng chính

Xét m t cách t ng quan: B m t c a b sông, bãi sông đê đ p, các công trình trên sông và các công trình th y công khác nói chung đ u có th b s t l khi dòng

n c húc th ng vào, sóng v vào ho c b xâm th c d i n c i v i b sông, mái

d c mà đ t t ng đ i r i ho c bãi cát thu c c u t o th i k th hai thì s s t l càng nghiêm tr ng Khi ph n trên c a b sông m t s n đ nh, sinh ra s t l thì g i là hi n

t ng s t l Khi chân b sông b khoét r ng, c b sông m t n đ nh sinh ra tr t v phía sông, g i là hi n t ng tr t Hi n t ng tr t th ng nghiêm tr ng h n s t l ,

th ng th ng d n đ n vi c l m t bãi, l m t đê ho c phá ho i công trình đ phòng hi n t ng s t l b sông, th ng dùng bi n pháp b o v b Các công trình này g i là công trình b o v b

1.2.4 M t s gi i pháp công trình ch nh tr b sông thành công trong và ngoài n c:

Tuy n ch nh tr sông là tuy n lòng sông n đ nh, nguyên t c c b n đ xác đ nh tuy n tr sông là ph i làm cho khi dòng n c ch y theo tuy n tr sông, có th đáp ng

đ c t t c các yêu c u c a các ngành kinh t và phù h p v i quy lu t v n đ ng c a lòng sông

i n hình cho gi i pháp công trình ch nh tr b sông thành công trong n c là tuy n ch nh tr đo n sông H ng qua Hà N i Các c m công trình ch nh tr n đ nh ch ng

s t l đo n sông Hà N i bao g m:

+ C m công trình Trung Châu- Nai Xá: H th ng v i 4 m hàn cho n c xuyên qua

v i chi u dài t 150 - 350m cho hi u qu gây b i r t t t B o v b và ch ng s t l

+ C m công trình H i B i - C a Dâu - T m Xá :

Là c m công trình liên h p v i h th ng 15 m hàn c c T m Xá đ gi b sông

n đ nh và c ng là b c a tuy n n đ nh Nhi m v quan tr ng c a c m công trình này

là tham gia v i m hàn s 1 c a ngành giao thông b t h n c a Dâu không cho phát tri n và gi toàn b b trong khu v c c ng là b c a tuy n n đ nh này

Hình 1.6 C m công trình Trung Châu- Nai Xá

C m công trình H i B i - T m Xá bao g m :

- 03 m hàn c ng đ t khu v c Hai B i - C a Dâu M i 3 m hàn cùng v i

m i 15 m hàn c c c a giao thông t o thành biên c a tuy n lòng sông n đ nh Kho ng cách trung bình gi a m hàn là 200m Chi u dài các m t o thành tuy n liên

h p chi u dài v i 15 m hàn c c Thông s các m hàn cho B ng 1.1

Chi u dài (m)

Cao đ

g c (m)

Bao g m : - Kè b H i B i:1.500m

- Kè gi a các m hàn m i: 600m

Thông s c a c m kè mái gi b H i B i - T m Xá cho b ng 2

B ng 1.2 Thông s k thu t kè mái Hai B i - T m Xá

B ng 1.3 Thông s k thu t kè mái T m Xá - Xuân Canh

Tên kè K t c u Mái d c Cao trình đ nh (m) Chi u dài (m)

+ C m công trình Phú Gia - T Liên:

ây là toàn b c m công trình ch đ ng đ y dòng ch y v tuy n lòng sông n

đ nh Ph m vi công trình bao g m liên h p các khu v c : Phú Gia - Nh t Tân - T Liên Các công trình ch đ ng ph i là m hàn h ng dòng v n t i tuy n ch nh tr

M c dù khi phân tích tính toán và đã ki n ngh ch n m t c t ngang tuy n ch nh

tr n đ nh đây có chi u r ng là B = 940m đ h n ch gia t ng phân l u vào sông

u ng Song v n ph i ki m tra và ch n l a trên mô hình v t lý Trong đó đ c bi t là phân l u vào sông u ng và t l phân l u gi a hai l ch Gia Lâm và l ch Quýt:

- Theo tuy n sông n đ nh đã đ c thi t k trong khu v c Phú Gia, T Liên

- Liên h p gi a công trình m i v i c m công trình T Liên c a ngành Giao thông

- C m công trình T Liên bao g m 3 m hàn K1, K2, K3 đ c tu b gia c ng

và nâng cao cao trình b ng c m công trình m i

Chi u dài (m)

Cao đ góc

Góc nghiêng α

Là c m công trình ch đ ng đ y dòng ch y tr l i tuy n lòng sông n đ nh c a

th sông Hi n nay đo n cong Bát Tràng đã b khoét sâu vào b trái t o cho đo n sông

b cong g p b t l i cho th sông B sông hi n t i đã v t ra xa ph m vi đ ng b

cu i tuy n lòng sông n đ nh vì th c n ph i đ a d n dòng ch y ra xa b ti n t i tuy n

K.cách gi a các m hàn (m)

Chi u dài (m)

Cao đ g c (m)

K.cách gi a các m hàn (m)

Chi u dài (m)

Cao đ g c (m)

- B phía Hà N i là kè gi cho đo n b n i thành Hà N i n đ nh, không s t l

t o đi u ki n cho quy ho ch c nh quan Hà N i i v i thoát l đây là kè gi d i phân cách cách 50m gi a mép b và khu dân c hi n t i

- B phía Gia Lâm b t đ u t cu i làng B c Biên - qua c u Long Biên và c u

Ch ng D ng Nh m gi b Gia Lâm n đ nh khu v c đ nh c a tuy n b sông cong

và c ng là b c a tuy n sông n đ nh sau này

B ng 1.6.K t c u và thông s kè T Liên - Thanh Trì và kè Gia Lâm

T

Chi u dài (m)

Mái

d c

Cao trình

- Lát mái khung ô, đá

ch ng xói mòn và s t l s n d c và nh ng công trình ch n l k t h p phát đi n, th y

s n, d n t i v.v… Các công trình trong lòng sông đ c th c hi n đ đi u ch nh lòng sông trong tr ng thái t nhiên ho c đ kênh hoá nó Các công trình đi u ch nh lòng sông trong tr ng thái t nhiên có th th c hi n v i m c đ nh , đ không thay đ i l n

th sông hi n có Chúng ta thiên v nh ng bi n pháp công trình m c đ nh nh m

c i thi n tình hình m t cách c c b trên m t đo n sông đang ho c s không đáp ng

đ c yêu c u khai thác

2.1.1 Quy ho ch ch nh tr sông

Quy ho ch ch nh tr sông đ c l p ra trên c s c a quy ho ch l u v c, vì trong quy ho ch l u v c đã qui đ nh ho c đ nh h ng nhi m v c a ch nh tr sông Quy

ho ch ch nh tr sông có th l p cho toàn dòng sông hay cho m t đo n sông c c b ,

nh ng đ u ph i xu t phát t quan đi m toàn c c: Công trình đ t yêu c u l i d ng t ng

h p; ph i h p th ng l u và h l u; đi u hòa b ph i, b trái; xem xét nh h ng đ i

v i ph l u, ho c sông chính; k t h p m c tiêu tr c m t và m c tiêu lâu dài; gi i quy t h p lý nh ng mâu thu n gi a các ngành, các đ a ph ng

2.1.2 Công trình ch nh tr sông ph i d a theo th sông t nhiên

T n d ng t i đa n ng l ng c a chính dòng ch y đ đ t t i m c đích t o b i, gây xói… tránh nh ng công trình làm thay đ i quá l n đ n ch đ dòng ch y và hình thái n đ nh c a lòng sông hi n có T nguyên t c này ta th y r ng: b trí công trình

ch nh tr sông ph i d a trên c s phân tích đ y đ , d báo chính xác các qui lu t di n

bi n c a đo n sông, bi t tranh th ho c ch đ i th i c

Trong th c t có th g p ba tình hu ng sau:

- Tình hu ng th nh t: Tình th tr c m t c a dòng sông đang hoàn toàn thu n

l i, c n k p th i b trí công trình đ c đ nh hi n tr ng

- Tình hu ng th hai: Tình th tr c m t c dòng sông đang có v n đ , không

ph i hoàn toàn t t nh ng đang phát tri n theo h ng t t Trong tr ng h p này c n

ph i ch đ i chút ít, k t h p tác đ ng m t s công trình nh đ xúc ti n t c đ phát tri n, đ n lúc đ t đ c yêu c u đ ra thì d ng công trình c đ nh l i

- Tình hu ng th ba: Tình th tr c m t c dòng sông đã x u và đang phát tri n

ti p t c theo h ng x u, thì c n c vào tình hình c th , nhanh chóng th c hi n m t s công trình thích đáng, đ li u l ng đ t ng b c h n ch s phát tri n theo h ng

x u, đ ng th i l i d ng m t s đ c đi m nào đó đ tác đ ng nó phát tri n theo xu th yêu c u, không th nóng v i

2.1.3 Ch nh tr có tr ng đi m, làm đâu đ c đ y t đi m phát tri n thành tuy n

Công trình ch nh tr sông th ng ph i ti n hành trên m t tuy n dài, không th

ti n hành đ ng th i toàn b các công trình H n n a, hi u qu c a công trình ch nh tr sông c ng không ph i hoàn toàn chính xác nh d báo, c n thí đi m th m dò Vì v y, công trình ch nh tr sông th ng phân k , phân đo n đ ti n hành u tiên ph i xây

d ng công trình t i các đo n tr ng đi m o n tr ng đi m t c là đo n, m t m t có nh

h ng l n đ n ngành kinh t h u quan, m t khác là đo n có tính ch t kh ng ch đ n

th sông th ng h l u Ngay trong m t đo n tr ng đi m, khi xây d ng công trình

c ng ph i tìm ra các v trí tr ng đi m đ kh ng ch toàn đo n, t o đi u ki n thu n l i cho các b c sau Công trình ch nh tr xây d ng xong đo n nào ph i c ng c đo n y, không đ làm m i thì m t c , luôn luôn ph i ng phó, b đ ng Mu n th ph i ch n v trí công trình th a đáng và công trình c n có đ b n v ng cao M t khác ph i đ c bi t chú ý bi n pháp ch nh tr n i n i ti p này không nh ng ph i thích ng v i th sông

tr c m t mà còn ph i thích ng v i nh ng thay đ i có th di n ra trong t ng lai C n

nh n m nh r ng, t t c các tr ng đi m đ u n m trên m t tuy n ch nh tr th ng nh t,

ho c nói m t cách khác là tuy n đ c hoàn ch nh d n t các đi m i m chính là

nh ng c n c đ a, làm bàn đ p đ ti n lên chi m l nh toàn b tr n đ a tuy n sông

- Ch nh tr b c lòng sông mùa ki t có m c đích ch y u là đ m b o ch y tàu trong mùa ki t ho c b o đ m ho t đ ng bình th ng c a l y n c d n t i Nh ng tr

ng i cho ch y tàu và c a l y n c xu t hi n trong mùa ki t, th ng do dòng n c mùa

l ho c mùa trung gây ra Nói m t cách khác, dòng ch y mùa n c l n là nguyên nhân sâu xa t o ra các ch ng ng i b c l trong mùa ki t Vì v y, đ gi i quy t v n đ ch y tàu và l y n c trong mùa ki t, có khi c n ph i tác đ ng vào b c lòng sông mùa l

ho c b c lòng sông mùa trung Th c ti n cho th y, trong mùa n c l n, dùng công trình đ làm t ng lên vài ba cen-ti-mét đ sâu không ph i là khó, nh ng đ n mùa ki t

mu n t o ra hi u qu đó, ho c là không th đ c ho c là ph i tr giá đ t h n nhi u

- Ch nh tr b c lòng sông mùa l , ngoài nh ng yêu c u đ c bi t v xây d ng thành ph , b o v khu dân c , khu công nghi p quan tr ng, có m c đích ch y u là phòng l , do đó yêu c u t o ra đ c di n tích m t c t đ l n đ thoát l nhanh, không làm s t l b sông, bãi sông b o đ m an toàn c a đê và s qui thu n c a lòng d n c

s Rõ ràng, đ đ t đ c các yêu c u ch y u đó, vai trò c a b c lòng d n mùa n c trung r t quan tr ng

- Ch nh tr b c lòng sông mùa n c trung đ i v i các ngành kinh t qu c dân tuy không có m c đích rõ r t, nh ng có tác d ng l n đ n tính n đ nh c a dòng ch y

và lòng d n, s thông thu n c a c tuy n sông Chính vì v y, n u kh ng ch đ c b c lòng sông mùa n c trung thì các v n đ c a b c lòng sông mùa ki t và b c lòng sông mùa l đ u có th gi i quy t m t cách thu n l i

b Khi đã xác đ nh xong đ i t ng ch nh tr , c n nghiên c u tình hình c th đ

l a ch n đ i t ng tác đ ng là dòng ch y hay lòng d n ho c đ ng th i c hai Trong quan h tác đ ng t ng h gi a dòng ch y và lòng d n, th ng th ng dòng ch y đóng vai trò ch đ ng, tích c c, vì v y thông th ng công trình ch nh tr sông l y dòng

ch y làm đ i t ng tác đ ng

2.1.5 K t h p nhi u bi n pháp

Do đ i t ng ch nh tr , đ i t ng tác đ ng thay đ i tùy theo t ng đo n sông c

th , tùy theo t ng yêu c u s d ng, cho nên trên cùng m t đo n sông, trên cùng m t phía b ho c 2 phía b … ph i k t h p nhi u bi n pháp ch nh tr khác nhau đ đ t hi u

qu kinh t k thu t t t nh t S ph i h p v không gian, v th i gian và v m c đ

c a các bi n pháp có ý ngh a r t quan tr ng, vì v y trong ch nh tr sông các ph ng án

b trí công trình là m t trong nh ng v n đ quan tr ng nh t b o đ m s thành b i c a thi t k

2.1.6 S d ng v t li u đ a ph ng, đ ng viên s tham gia c a toàn dân

Công trình ch nh tr sông th ng s d ng m t kh i l ng v t li u c c l n, đ a

đi m xây d ng th ng có khó kh n v giao thông v n t i, cho nên nh t thi t ph i t n

d ng v t li u đ a ph ng, v t li u r ti n Công trình ch nh tr sông l i kh p các tuy n sông, phân tán trên m t di n r ng, c n đ ng viên s tham gia qu n lý b o v c a toàn dân

2.2 N i dung quy ho ch ch nh tr sông

2.2.1 M c đích, yêu c u và nhi m v ch nh tr sông

xác đ nh m c đích, yêu c u và nhi m v ch nh tr sông c n làm sáng t các

v n đ sau:

- Các c n c đ l p quy ho ch: các v n b n đ t v n đ , giao nhi m v và các tài

li u xu t phát nh quy ho ch l u v c, quy ho ch xây d ng, c i t o, khai thác có liên quan đ n đo n sông

- Nh ng yêu c u c th c a giao thông v n t i th y và các ngành kinh t qu c dân, xã h i khác đ i v i đo n sông trong th i k l p quy ho ch

- S c n thi t và m c đ c p bách ph i ti n hành ch nh tr sông

- Nhi m v và gi i h n kh thi c a công trình ch nh tr sông Các đi u ki n

đ m b o cho s th c hi n thành công c a đ án trong quy ho ch

2.2.2 Tình hình c b n c a đo n sông nghiên c u

l p quy ho ch ch nh tr sông, tr c h t c n ti n hành đi u tra, kh o sát, thu

th p các s li u dân sinh kinh t , k thu t có liên quan đ n đo n sông, trung c u đ y

đ c a các ban ngành các c p, sau đó phân tích ch nh lý đ trình bày nh ng tình hình

c th v :

- V trí đ a lý, tình hình kinh t , xã h i c a đo n sông và khu v c nh h ng

C nh quan môi tr ng, t m quan tr ng các m t c a đo n sông

- c đi m đ a hình, đ a m o, đ a v t có liên quan đ n đo n sông nghiên c u

- c đi m c u t o đ a ch t và đ a ch t công trình

- c đi m khí h u, khí t ng

- c đi m v ch đ th y v n, bùn cát

2.2.3 Phân tích tính ch t m c đ , c ch bi n hình lòng sông d báo xu th phát

tri n, đánh giá nguyên nhân gây h i và các y u t nh h ng

Tùy theo t m quan tr ng, tính ch t ph c t p c a các hi n tr ng t nhiên và đi u

ki n c th đ s d ng m t, hai ho c toàn b ba ph ng pháp nghiên c u c b n:

- i u tra, kh o sát hi n tr ng, ch nh lý phân tích các s li u th c đo v di n

bi n trên m t b ng, trên m t c t d c, m t c t ngang c a các y u t lòng d n

- Nghiên c u trên mô hình v t lý đ b sung nh ng v n đ mà hai ph ng pháp trên ch a làm sáng t đ c nh v k t c u dòng ch y, đ ng m t n c và nh ng v n

đ có tính ch t không gian ba chi u

hi u qu k thu t c a chúng trên mô hình v t lý ho c mô hình toán đ so sánh l a

ch n ph ng án t i u, kh thi Cu i cùng, đ xu t trình t thi công, phân k phân

đo n xây d ng cho ph ng án ch n

- Nh ng t n t i trong các v n đ nghiên c u do s li u ch a đ y đ , ph ng pháp tính toán ch a hoàn ch nh, ý ki n ch a th ng nh t v.v…

- Nh ng t n t i v hi u qu công trình

2.3 Các tài li u ph c v nghiên c u

2.3.1 Tài li u đ a hình

- Bình đ tuy n sông Lô, sông Gâm t Na Hang đ n Vi t Trì đo n m 2006

- Bình đ đ a hình đo n sông Lô khu v c Lão Hoàng và sông Ch y t l 1/1000

- Tài li u kh o sát đ a hình b sung t l 1/500 t i v trí các đo n c n trên tuy n sông Lô do Công ty Vi t Hà đo đ c tháng 7/2009 ph c v thi t k b n v thi công

- Tài li u kh o sát đ a ch t (2006) và tài li u th y v n thu th p đ c b c l p

ng dây hoàn ch nh c a các máy d i r ng g m có 6 t n s (75, 150, 300, 600, 1200 và 2400 kHz) cho các d i đo và phân gi i khác nhau ADCP

d i r ng đo v n t c n c, v n t c so v i đáy sông, đ sâu n c và c ng đ âm ph n Phép đo l u l ng: Khi v trí m t c t ngang sông, h th ng đo trên sông d i r ng thu

t t c các s li u c n cho vi c tính toán l u l ng Nh ng s li u này là đ sâu v n t c

n c, v trí theo ph ng n m ngang trên sông H th ng xác đ nh v trí n m ngang t phép đo v n t c đáy

M t s chi ti t k thu t h th ng c a máy đo l u l ng trên sông ADCP d i

2.3.3 Tài li u đ a ch t

S d ng báo cáo k t qu đo kh o sát đ a ch t th c hi n trong b c l p d án

đ u t và b c thi t k k thu t thi công

a ch t b sông Lô đ c c u t o b i sét và sét pha cát phía th ng l u t km56 tr lên hai bên b sông là đ i tr c và núi đá Nhìn chung đ a ch t 2 b sông

t ng đ i n đ nh ít b xói l a ch t đáy sông ch y u là cát thô và s i cu i có vùng

cu i s i có đ ng kính d = 2÷3cm a t ng t i đo n Lão Hoàng, đ a ch t khu v c đ n

gi n, g m hai l p cát h t thô - trung màu xám vàng, xám nâu có l n ít s n, tr ng thái

r i r c, x p, l p này có b d y 2.5m Ti p đ n là l p cát s n - s i màu xám vàng, xám nâu l n cu i nh , tr ng thái ch t v a, b d y đã khoan vào l p r t m ng là 0.5m, ch a

h t b d y c a l p

a ch t lòng sông t km 40 tr xu ng Vi t Trì ch y u là cát vàng, cát nh l n phù sa

T km 40 tr lên th ng l u đ n Tuyên Quang đ a ch t đáy sông ch y u là cát thô và s i cu i có vùng cu i s i có đ ng kính d = 2 ÷ 3cm

Trên c s k t qu kh o sát đ a ch t d c tuy n sông Lô, k t h p v i k t qu khoan kh o sát t i các v trí đo n c n, v trí d ki n xây d ng kè ch nh tr , đánh giá đ a

ch t d c tuy n sông Lô theo t ng khu v c nh sau:

o n Lão Hoàng:

o n c n khu v c Lão Hoàng - huy n đoan Hùng t ng đ i l n v i chi u dài kho ng 650m, chi u r ng >300m T i khu v c bãi c n ti n hành khoan 01 l khoan cho k t qu : đ a t ng, đ a ch t khu v c đ n gi n, g m hai l p cát h t thô - trung màu xám vàng, xám nâu có l n ít s n, tr ng thái r i r c, x p, l p này có b d y 2.5m Ti p

đ n là l p cát s n - s i màu xám vàng, xám nâu l n cu i nh , tr ng thái ch t v a, b

2.3.4 Tài li u liên quan ph c v nghiên c u

- Tài li u v th y v n (m c n c, l u l ng) n m 2008 (sau khi nhà máy th y

đi n Tuyên Quang đi vào ho t đ ng 1/2008) do Phòng T v n và Khai thác t li u KTTV, trung tâm t li u khí t ng th y v n thu c T ng c c khí t ng th y v n - B Tài nguyên và Môi tr ng cung c p

- Báo cáo quy ho ch phòng ch ng l đ ng b ng sông H ng, Vi n QHTL (2000)

- D án xây d ng quy trình v n hành liên h ch a trên sông à và sông Lô đ m

b o an toàn ch ng l ng b ng B c b khi có các h Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Vi n KHTL (2006),

- tài đ c l p c p nhà n c, Nghiên c u d báo xói l h du sông Lô - Gâm khi công trình th y đi n Na Hang đ a vào v n hành phát đi n và ch ng l , Vi n KHTL (2007)

- Báo cáo hi n tr ng đê đi u t nh Phú th , t nh tuyên Quang n m 2008

2.4 L a ch n mô hình tính toán

Hi n nay có nhi u mô hình toán mô ph ng quá trình di n bi n hình thái sông

bi n nh : mô hình toán h MIKE c a Vi n K thu t Tài nghuyên n c và môi tr ng

c a an M ch (DHI Water & Environment), mô hình HEC c a M , WROCLAW c a

tr ng i h c Nông nghi p Warszaw ( Ba Lan) v.v… Trong n c c ng có mô hình Hydrogis c a TS Nguy n H u Nhân, mô hình toán 3 chi u lòng đ ng c a TS Lê Song Giang

Trong các lo i mô hình đó, mô hình MIKE đã đ c ng d ng khá ph bi n trong và ngoài n c đ nghiên c u đ ng l c và di n bi n xói b i lòng sông, c a sông, ven bi n và ngoài kh i

Vì v y, trong đ tài này s s d ng mô hình Mike21FM đ tính toán, nghiên

c u gi i pháp ch ng xói l cho khu v c nghiên c u

MIKE 21 đ c xây d ng và phát tri n b i vi n Th y l c an M ch (Danish Hydraulic Institute – DHI), là b ph n m m dùng đ mô ph ng dòng ch y t do, v n chuy n bùn cát, ch t l ng n c và sóng trong sông, h , c a sông, b bi n và nhi u khu v c dòng ch y khác

c b n bao g m: ph ng trình liên t c, ph ng trình mô men, ph ng trình nhi t đ ,

ph ng trình đ m n và ph ng trình m t đ Mô hình g m 3 mô đun chính: mô đun tính th y l c, mô đun tính bùn cát và mô đun hình thái Ngoài ra còn có nhi u mô đun

nh mô ph ng các công trình trên sông, bãi gi a… Trong mô hình này, c h to đ ê-các-t và to đ hình c u đ u đ c s d ng, các y u t th y l c và bùn cát đ c

l y trung bình

Hình 2.2 L i mô hình Mike21FM

Mô đun MIKE 21-HD ch y u tính dòng ch y không n đ nh trong vùng n c

t ng đ i nông Nó tính đ n nh ng nh h ng c a thu tri u, gió, áp su t không khí, chênh l ch v m t đ (do nhi t đ và đ mu i), sóng, r i và các đi m khô t các bãi sông Ph ng trình c a dòng ch y trong mô đun này nh sau:

Ph ng trình mô ph ng chuy n đ ng c a dòng ch y 2 chi u ngang đ c tích phân t ph ng trình 3 chi u theo chi u đ ng th hi n các quá trình b o toàn v t ch t (0.1) và đ ng l ng (0.2), (0.3) c a dòng ch y nh sau: