nghiên cứu sạt lở bờ sông do ảnh hưởng của các hoạt động khai thác cát trên sông hậu đoạn đi qua thành phố long xuyên và lựa chọn giải pháp bảo vệ, phòng chống sạt lở

Lê M nh Hùng và TS... Ph m vi khai thác cát toàn b nhánh trái KTC3 ..... Hungari, Hâncu Simion Rumani, Mamak W.. Ba lan, Grisanihin K.V... Lê Song Giang.

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

th c s : “Nghiên c u s t l b sông do nh h ng c a các ho t đ ng khai thác cát trên sông H u đo n đi qua Thành Ph Long Xuyên và l a ch n gi i pháp b o v , phòng ch ng s t l ” đã đ c hoàn thành

Tác gi xin bày t s bi t n sâu s c đ i v i các th y cô Khoa công trình, Ban đào t o Tr ng i h c Th y l i đã gi ng d y, giúp đ nhi t tình trong

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

V Trung Thành

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: V Trung Thành

Ngày tháng n m sinh: 18/ 08/ 1983

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 s t l

b sông do nh h ng c a các ho t đ ng khai thác cát trên sông H u đo n đi qua Thành Ph Long Xuyên và l a ch n gi i pháp b o v , phòng ch ng s t l ”

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 k lu t c a nhà tr ng

Hà N i, ngày 27 tháng 11 n m 2015

Cá nhân cam k t

V Trung Thành

V TRUNG THÀNH LU N V N TH C S HÀ N I – 2015

M C L C

M U 1

CH NG 1 T NG QUAN V V N NGHIÊN C U 5

1.1 Các nghiên c u trên th gi i 5

1.1.1 Nghiên c u v xói l lòng sông và ch nh tr sông: 5

1.1.2 Nghiên c u v khai thác cát: 7

1.2 Các nghiên c u trong n c 11

1.2.1 Nghiên c u đ ng l c h c dòng sông: 11

1.2.2 Nghiên c u khai thác cát: 12

CH NG 2 C S LÝ THUY T GI I PHÁP B O V , PHÒNG CH NG S T L B SÔNG 17

2.1 Các gi i pháp phòng ch ng xói l 17

2.1.1 T ng h p các gi i pháp phòng ch ng xói l 17

2.1.2 Khái quát m t s gi i pháp phòng ch ng xói l đã đ c ng d ng 18

2.2 L a ch n mô hình toán 21

2.2.1 C s lý thuy t mô hình Mike 21FM 22

2.2.2 Xây d ng mô hình Mike 21FM khu v c nghiên c u 26

2.3 K t lu n ch ng 2 30

CH NG 3 TH C TR NG KHAI THÁC CÁT VÀ DI N BI N LÒNG D N O N SÔNG H U KHU V C THÀNH PH LONG XUYÊN 31

3.1 V trí đ a lý và đi u ki n t nhiên đo n song H u khu v c tp Long Xuyên 31

3.1.1 V trí đ a lý 31

3.1.2 c đi m khí h u 32

3.1.3 a ch t khu v c nghiên c u 35

3.1.4 c đi m th y v n 36

3.2 Ho t đ ng khai thác cát c a t nh An Giang và khu v c nghiên c u 38

3.2.1 Th c tr ng khai thác cát t nh An Giang 38

3.2.2 Th c tr ng khai thác cát t i khu v c nghiên c u 42

3.3 Di n bi n long d n đo n sông H u khu v c TP Long Xuyên 43

3.3.1 Xu th di n bi n xói l đo n sông H u khu v c nghiên c u 49

3.4 Nguyên nhân gây xói l b sông H u khu v c thành ph Long Xuyên 60

3.4.1 S t l do khai thác cát 61

3.4.2 S t l do y u t hình thái sông phân l ch 62

3.4.3 S t l b do Sóng 64

3.4.4 S t l do gia t i quá m c lên mép b sông 65

3.5 K t lu n ch ng 3 66

CH NG 4 K T QU NGHIÊN C U GI I PHÁP PHÒNG CH NG

XÓI L SÔNG H U – KHU V C THÀNH PH LONG XUYÊN 67

4.1 xu t gi i pháp ch nh tr t ng th phòng ch ng xói l sông H u khu v c thành ph Long Xuyên 67

4.1.1 M c tiêu ch nh tr 67

4.1.2 xu t các ph ng án ch nh tr 68

4.1.3 ánh giá các gi i pháp ch nh tr trên mô hình toán 71

4.2 Thi t k s b công trình b o v b cho m t đo n sông 87

4.2.1 Các thông s thi t k 87

4.2.2 Bi n pháp xây d ng và ti n đ xây d ng công trình 89

4.3 Gi i pháp phi công trình 94

4.3.1 Nâng cao hi u l c qu n lý Nhà n c v tài nguyên cát lòng sông 94

4.3.2 Các gi i pháp v k thu t 94

4.3.3 Gi i pháp đào t o và nâng cao ch t l ng ngu n nhân l c 95

4.3.4 C ch , chính sách 95

4.3.5 Các v n đ v th tr ng 97

4.3.6 V n đ v n đ u t 97

4.3.7 T ch c ki m tra, giám sát th c hi n quy ho ch 98

K T LU N VÀ KI N NGH 99

1 K t lu n 99

2 Nh ng t n t i trong quá trình th c hi n lu n v n 100

3 Ki n ngh h ng nghiên c u ti p theo 100

DANH M C B NG BI U

B ng 2-1: K t qu hi u ch nh phân chia l u l ng th c đo và tính toán 30

B ng 3-1: B ng s li u v nhi t đ và đ m không khí n m 1995 33

B ng 3-2: B ng l ng m a trung bình tháng(Ngu n VHKHTLMN) 33

B ng 3-3: B ng phân b gió mùa hàng n m(Ngu n VHKHTLMN) 35

B ng 3-4: B ng tr s các đ c tr ng c lý (Ngu n VHKHTLMN) 36

B ng 3-5: Danh sách các đ n v khai thác cát sông trên khu v c nghiên c u 41

B ng 3-6: K t qu tính toán v n t c kh i đ ng bùn cát lòng d n nhánh ph i c ù lao Ông H - sông H u 63

B ng 4-1: B ng tính toán phân chia l u l ng hai nhánh c a các ph ng án 73

B ng 4-2: K t qu tính toán phân l u v i các ph ng án khai thác cát 80

DANH M C HÌNH NH

Hình1.1– Khu v c nghiên c u h u qu khai thác cát trên sông Loire 8

Hình1.2– ng quan h l u l ng và m c n c sông Loire thành ph Tours 9

Hình1.3– Bi n đ i cao đ lòng sông và m c n c trên sông Loire đo b i CMB 9

Hình1.4: M t s ho t đ ng khai thác cát trên các tuy n sông 14

Hình2.1 S đ các gi i pháp phòng ch ng xói l [6] 17

Hình 2.2: H th ng l i phi c u trúc trong mô hình Mike 21FM 22

Hình 2.3 L i tính tóan c a mô hình MIKE 21FM cho khu v c nghiên c u 26 Hình 2.4- a hình lòng d n khu v c sông H u đo n đi qua thành ph Long Xuyên[] 27

Hình 2.5- Biên l u l ng th ng l u đ c xác đ nh b ng mô hình Mike 11 27 Hình 2.6- Biên m c n c h l u đ c xác đ nh b ng mô hình Mike 11 28

Hình 2.7- V trí quan tr c l u l ng m c n c tháng 12 n m 2010 29

Hình 2.8- So sánh l u l ng tính toán và th c đo t i LX-2 29

Hình2.9- So sánh l u l ng tính toán và th c đo t i LX-3 30

Hình3.1 V trí khu v c nghiên c u 31

Hình3.2 : M t c t đ a ch t khu v c nghiên c u(Ngu n VHKHTLMN) 35

Hình3.3 : Ho t đ ng khai thác cát trên sông Ti n khu v c Tân Châu 40

Hình 3.4 : V trí khai thác cát trên khu v c nghiên c u 43

Hình3.5 S t l b khu v c thành ph Long Xuyên 44

Hình3.6 S t l b cù lao Phó Ba – khu v c thành ph Long Xuyên 44

Hình 3.7 H h ng công trình kè Long Xuyên – An Giang(2005) 44

Hình 3.8 Bãi b i l ch trái đo n sông ch y qua thành ph Long Xuyên 45

Hình 3.9 Bãi b i cu i cù lao Ông H - thành ph Long Xuyên 45

Hình 3.10.M t s hình nh s t l b sông H u 46

Hình 3.11.Hi n tr ng kè khu v c V n phòng T nh y An Giang giáp r ch C u Mây 48

công xây d ng t n m 2002 (nhìn t h l u Sông H u) 48

giai đo n n m 1966 đ n 2007 51 Hình3.14 Di n bi n tuy n l ch sâu nhánh trái sôngH u khu v c cù lao Ông

H – Thành ph Long Xuyên 52 Hình3.15 Di n bi n tuy n l ch sâu nhánh trái sôngH u khu v c cù lao Ông

H – Thành ph Long Xuyên 53 Hình3.16 – S ho v trí m t c t lòng d n sông khu v c nghiên c u 54 Hình3.17- Di n bi n lòng d n m t c t s 1 54 Hình3.18 – Di n bi n lòng d n m t c t s 3 - nhánh ph i cù lao Ông H 55 Hình3.19– Di n bi n lòng d n t i m t c t s 4 - nhánh ph i cù lao Ông H 56 Hình3.20– Di n bi n lòng d n t i m t c t s 5 - nhánh ph i cù lao Ông H 56 Hình3.21– Di n bi n lòng d n t i m t c t s 6 – nhánh ph i cù lao Phó Ba 57 Hình3.22– Di n bi n lòng d n t i m t c t s 7 – nhánh trái cù lao Phó Ba 57 Hình3.23 – Bi n đ i lòng d n t i m t c t s 8- nhánh trái cù lao Ông H 58 Hình3.24 – Di n bi n lòng d n t i m t c t s 10 - nhánh trái cù lao Ông H 58 Hình3.25 – Di n bi n lòng d n t i m t c t s 11 – nhánh trái cù lao Ông H 59 Hình3.26 – Di n bi n lòng d n t i m t c t s 12 – nhánh trái cù lao Ông H 59

Hình3.27 – Di n bi n lòng d n t i m t c t s 13 – cu i đo n sông phân l ch

60

Hình3.28 – Di n bi n lòng d n t i m t c t s 13 – cu i đo n sông phân l ch 60

Hình3.29 - Bi u đ v n t c trung bình m t c t đo ADCP nhánh ph i t i Long Xuyên 64

Hình3.30 Nhà c a xây c t, ch t hàng hóa l n ra lòng sông H u - Long Xuyên 65

Hình4.1 B trí các ph ng án công trình ch nh tr 70

Hình 4.2 Ph m vi khai thác cát đo n đ u nhánh trái k ch b n KTC1 và KTC2 71

Hình 4.3 Ph m vi khai thác cát toàn b nhánh trái (KTC3) 71

Hình 4.4 ng quá trình v n t c các ph ng án tai m t c t MC2 73

Hình 4.5 ng quá trình v n t c các ph ng án tai m t c t MC8 74

Hình 4.6 Tr ng dòng ch y theo ph ng án công trình PA1 75

Hình 4.7 Tr ng dòng ch y theo ph ng án công trình PA2 76

Hình4.8 Tr ng dòng ch y theo ph ng án công trình PA3 77

Hình 4.9 Tr ng dòng ch y theo ph ng án công trình PA4 77

Hình4.10 Tr ng dòng ch y theo k ch b n khai thác cátKTC3 81

Hình 4.11 Di n bi n hình thái k ch b n khai thác cát KTC3 83

Hình 4.12 Di n bi n b i, xói t i m t c t M3 85

Hình 4.13 Di n bi n b i, xói t i m t c t M6 85

Hình 4.14 Di n bi n b i, xói t i m t c t M8 86

Hình 4.15 Di n bi n b i, xói t i m t c t M10 86

Hình 4.16 Gi i pháp ch nh tr đ xu t 87

Hình4.17 – C t ngang công trình kè Long Xuyên 89

M U

Mekong là con sông có chi u dài đ ng th 12 th gi i v i chi u dài 4500 km,

xu t phát t vùng núi cao t nh Thanh H i (Trung Qu c), ch y qua Tây T ng, theo

su t chi u dài t nh Vân Nam r i ch y qua các n c Myanmar, Thái Lan, Lào, Campuchia tr c khi vào Vi t Nam Trên lãnh th Vi t Nam sông Mekong đ c

g i là sông C u Long v i chi u dài kho ng 250 km tính t biên gi i Vi t Nam – Campuchia t i bi n ông

Dòng sông là ngu n s ng c a kho ng 60 tri u ng i dân các n c n m h ngu n nh : Lào, Thái Lan, Campuchia và Vi t Nam Ph n l n h s ng nh vào ngu n tài nguyên thiên nhiên: tôm, cá và d a vào n c, phù sa đ tr ng lúa, cây trái và hoa màu Dòng sông còn là tr c giao thông chính c a toàn khu v c nó ch y qua V i 1.245 lo i cá, Mekong là sông có nhi u tôm cá th nhì th gi i sau sông Amazon Nam M Có nhi u lo i cá quý hi m nh cá bông lau kh ng l n ng đ n

300 kg và cá heo s ng n c ng t Hàng n m có đ n 1,8 tri u t n cá đánh đ c các qu c gia h ngu n [9]

Trên lãnh th Vi t Nam, sông Mekong chia thành hai nhánh là sông Ti n và sông H u, đ ra bi n b ng 9 c a nên còn có tên g i là sông C u Long Sông Ti n

đ ra các c a: c a i, c a Ti u, c a Hàm Luông, c a C Chiên, c a Cung H u và

c a Ba Lai Sông H u đ ra bi n qua ba c a:c a nh An, c a Tr n và c a Ba

S c (C a Ba s c trên sông H u đã b b i l p và c a Ba Lai trên sông Ti n nay đã b

ch n b i h th ng c ng đ p ng n n c m n t bi n ch y vào )

Sông C u Long là con sông đã mang l i phù sa b i đ p cho vùng đ ng b ng Tây Nam B c a Vi t Nam, vì th vùng đ t này còn g i là ng b ng Sông C u Long ( BSCL) ây là v a lúa l n nh t c a c n c, đ ng th i n i ti ng v i nhi u

lo i trái cây đ c s n nh : s u riêng, m ng c t, b i, cam

Sông C u Long là ngu n cung c p n c ph c v sinh ho t, công nông nghi p; tuy n tiêu thoát l chính đ ng th i là m ng l i giao thông th y quan tr ng; n i

cung c p v t li u xây d ng, cung c p các loài th y s n n c ng t, n c m n và

n c l phong phú

Bên c nh nh ng l i ích to l n mà sông C u Long đã mang l i là nh ng tai h a không nh do chính nó gây ra, nh : tình tr ng l l t, xâm nh p m n, chua phèn nhi m b n, tình tr ng s t l b , b i l ng lòng d n sông r ch, vv…

Trong đó tình tr ng s t l b , b i l ng lòng d n sông C u Long đang là hi n

t ng gây b c xúc, làm xôn xao d lu n trong nh ng n m g n đây S t l b , b i

l ng lòng d n đã và đang gây ra nh ng t n th t r t l n, là m i đe d a nghiêm tr ng

đ n tính m ng, tài s n c a nhà n c và nhân dân vùng ven sông, gây m t n đ nh khu dân c , nh h ng đ n quy ho ch phát tri n dân sinh, kinh t , xã h i, môi

 Nhi u c u, đ ng giao thông, b n phà và nhi u tr s c quan, b nh vi n

tr ng h c, c s kinh t , công trình ki n trúc, công trình v n hóa, c s

h t ng b s p đ xu ng sông;

 M t th xã t nh l ph i di d i đi n i khác (Sa éc);

 Hi n nay 01 thành ph , 02 th xã, 04 th tr n đang trong tình tr ng xói l

m nh;

 Tuy n giao thông th y qu c t sang Campuchia đã b b i nhi u đo n d n

t i hi n t ng tàu v n t i m c c n, th m chí nhi u tháng mùa khô đ ng

th y không đ c thông th ng C a sông nh An là c a ngõ tuy n giao thông th y vào c ng C n Th … b b i l ng nghiêm tr ng gây nên thi t

h i hàng n m do ph i n o vét lu ng l ch lên đ n hàng ch c t đ ng;

 Hi n t ng b i l ng h th ng sông BSCL m y n m g n đây đã ph n nào nh h ng t i kh n ng thoát l , t ng đ nh l , kéo dài th i gian ng p

đo n ch y qua th tr n Tân Châu; sông Vàm Nao thu c huy n Ch M i và sông

H u đo n ch y qua thành ph Long Xuyên

Thi t h i do s t l b và b i l ng lòng d n sông C u Long gây ra An Giang là r t n ng n Theo s li u c a S Tài nguyên - Môi tr ng và Ban ch huy Phòng ch ng l t bão và tìm ki m c u n n tnh An Giang, hàng n m có trên 3,7 tri u

m3 đ t b cu n xu ng dòng sông, c tính thi t h i trên 16 t đ ng Ch tính riêng trong n m 2011 toàn t nh có 66.850 m2

di n tích đ t b s t l ; 7 c n nhà b s p

xu ng sông, 628 h ph i di d i, 322 h đang n m trong vùng có th b s t l s ph i

di d i c tính thi t h i kho ng 67,3 t đ ng i v i v n đ b i l ng lòng d n sông ch a có nh ng s li u th ng kê đánh giá c th , nh ng nh ng thi t h i do hi n

t ng này gây ra có th nh n th y nh : làm ch m quá trình tiêu thoát l , gây úng

ng p cao h n, c n tr đ n giao thông th y, làm thay đ i ch đ dòng ch y gây xói

l cho khu v c khác vv…

Hi n t ng s t l b sông lòng d n sông trên đ a bàn t nh An Giang nói chung và khu v c thành ph Long Xuyên nói riêng đã, đang và s còn gây nên

nh ng thi t h i to l n v tính m ng, tài s n c a nhà n c và nhân dân, là l c c n

đ n ti n trình phát tri n kinh t xã h i c a khu v c Do đó c n ph i có nh ng nghiên

c u đánh giá đ c xu th di n bi n, xác đ nh rõ nguyên nhân, trên c s đó đ xu t các gi i pháp phòng tránh gi m nh thi t h i do s t l b , b i l ng lòng d n sông

gây ra ây cùng chính là s c n thi t c a vi c th c hi n đ tài “Nghiên c u s t l

b sông do nh h ng c a các ho t đ ng khai thác cát trên sông H u đo n đi qua Thành Ph Long Xuyên và l a ch n gi i pháp b o v , phòng ch ng s t l ”

- i u tra, thu nh n c p nh t các thông tin th ng xuyên t đ a ph ng

- K th a nh ng k t qu nghiên c u t nh ng đ tài, d án tr c đây có liên quan đ n n i dung nghiên c u c a đ tài

- Mô ph ng các quá trình th y đ ng l c và di n bi n hình thái sông b ng

mô hình toán (Mike 21)

- Xác đ nh đ c nguyên nhân gây xói l , b i l ng sông H u khu v c thành

ph Long Xuyên

- ánh giá đ c nh h ng ng v i các k ch b n c a ho t đ ng khai thác cát đ n xói l , b i l ng đo n sông nghiên c u

- xu t gi i pháp công trình t ng th phòng ch ng xói l , b i l ng sông

H u khu v c thành ph Long Xuyên

CH NG 1 T NG QUAN V V N NGHIÊN C U

1.1 Các nghiên c u trên th gi i

1.1.1 Nghiên c u v xói l lòng sông và ch nh tr sông:

Nh ng nghiên c u liên quan t i v n đ xói l b sông, b i l ng lòng d n

nh : xác đ nh rõ nguyên nhân, c ch , xác đ nh quy lu t di n bi n lòng d n, nghiên

c u đ xu t các gi i pháp phòng ch ng gi m nh thi t h i do xói l b , b i l ng lòng d n gây ra, đ u là các l nh v c khoa h c liên quan t i đ ng l c h c dòng sông, chuy n đ ng bùn cát và ch nh tr sông

Trên th gi i khoa h c v đ ng l c dòng sông, đ c phát tri n m nh trong

n a th k th XIX các n c Âu M Nh ng nghiên c u c a các nhà khoa h c Pháp nh Du Boys v chuy n đ ng bùn cát, Barré de Saint - Venant v dòng không

n đ nh, L Fargue v hình thái sông u n khúc v n gi nguyên giá tr s d ng cho

đ n ngày nay

Vào nh ng n m đ u th k XX, v i nh ng đóng góp l n c a các nhà khoa

h c Xô Vi t, nh ng tên tu i g n li n v i các thành t u khoa h c l n là Lotchin V.M

v tính n đ nh c a lòng sông; c a Bernadski N.M v chuy n đ ng hai chi u; c a Makkavêep V.M v dòng th c p; c a Velikanôp M.A., v quá trình di n bi n lòng sông c a Gôntrarôp V.N và Lêvi I.I., v chuy n đ ng bùn cát; c a Altunin S.T., c a Grisanin K.B., c a Kariukin S.N v ch nh tr sông v.v… Chính trong th i gian đó

đã n ra nh ng cu c tranh lu n gay g t gi a lý thuy t khu ch tán và lý thuy t tr ng

l c, gi a hai tr ng phái ng c nhau khi đánh giá t n th t n ng l ng trong dòng

ch y có và không mang bùn cát, gi a các ch tiêu kh i đ ng c a bùn cát và gi a các

ch tiêu n đ nh c a lòng d n Tham gia gián ti p vào các cu c tranh lu n đó, t

theory) n i ti ng Các nhà khoa h c M nh Einstein H.A., Ven-te-Chow, chien … có nhi u công trình nghiên c u v dòng ch y và chuy n đ ng bùn cát

qu kh quan trong vi c ng d ng k thu t hi n đ i kh o sát đ ng đi c a h t bùn cát b ng ch t đ ng v phóng x khi nghiên c u b i l ng lòng d n t i các vùng c a sông Nghiên c u bi n hình lòng d n trên mô hình v t lý đã có nh ng ti n b v t

b c đã th c hi n đ c nh ng tiêu chu n t ng t khó, trên c s xây d ng mô hình lòng đ ng v i các ch t li u mô ph ng bùn cát đáy, bùn cát l l ng b ng vât li u m i

đ m b o đ chính xác cao Ngòai ra trong m y th p niên g n đây các nhà khoa h c

đã ng d ng GIS vào vi c nghiên c u d báo bi n hình ngang lòng d n …

Bên c nh nh ng tên tu i m i xu t hi n nh Cunge J.A (Pháp), Borgadi J.L (Hungari), Hâncu Simion (Rumani), Mamak W (Ba lan), Grisanihin K.V (Liên Xô) v.v… đã xu t hi n nh ng công trình c a t p th tác gi ho c tên c a m t c quan nghiên c u nh Bureau of Reclamation (M ), SOGREAN (Pháp), VNIIG (Liên Xô), DELFT (Hà Lan), DHI ( an M ch), H V Hán (Trung Qu c)

V công trình ch nh tr sông đã có b c ti n khá n t ng trong nh ng n m

g n đây, đ c bi t vào th i k công ngh m i v t li u m i phát tri n, nh ng công trình ch nh tr sông không còn n ng n , ph c t p nh tr c đây V k t c u đã g n

nh h n nh ng hi u qu h n nh h dàn phao h ng dòng thay cho kè m hàn,

th m bê tông b m tr c ti p trong n c thay cho r ng tre, r đá v.v

1.1.2 Nghiên c u v khai thác cát:

Trên th gi i c ng nh Vi t Nam, cát là m t lo i v t li u quan tr ng đ c

s d ng nhi u trong xây d ng, san n n, gia c n n móng trên n n đ t y u… Nhu

c u s d ng cát là r t l n, đ c bi t trong nh ng n m g n đây t c đ đô th hóa gia

t ng đòi h i kh i l ng cát khai thác càng l n Cát th ng đ c khai thác t các m cát l thiên, t các bãi bi n, n o vét t lòng sông, su i…

Trên th gi i, nh t là các n c đang phát tri n đang di n ra h t s c ph c

t i h sinh thái ví d nh rùa bi n th ng vào nh ng bãi cát đ làm t , khai thác cát làm cho cá s u Garial n d n đ n tuy t ch ng Xáo tr n c a cát d i n c khi khai thác s làm t ng đ đ c trong n c có h i cho các sinh v t c n ánh sáng m t

tr i Khai thác cát c ng làm nh h ng t i ngành th y s n gây nh h ng t i sinh

k c a ng dân Khai thác cát đ c quy đ nh b i pháp lu t nhi u n i nh ng tình

tr ng khai thác cát b t h p pháp v n lien t c x y ra

Nh ng tác đ ng b t l i c a vi c khai thác cát:

Dòng sông Loire là m t con sông dài nh t c a Pháp, còn l u gi đ c nhi u nét t nhiên nh t Nghiên c u đ c th c hi n b i S Th y l c Trung tâm Pháp vào

n m 1994 ã thu th p s li u v đ a hình lòng sông, v quan h m c n c và l u

l ng c a 50 tr m th y v n, trên 450 Km chi u dài sông, n m gi a Allier và Acenis, nh trên Hình1.1

Hình1.1– Khu v c nghiên c u h u qu khai thác cát trên sông Loire

K t qu so sánh m c n c mùa khô nhi u n m, cho th y s h th p m c

n c r t l n trong su t chi u dài đo n sông nghiên c u M c n c h th p không

đ ng đ u d c theo sông, th ng l n nh t g n các thành ph l n: Orlean h th p 1,50 m, Tours 2,00 m và Ancenis trên 3,00 m Giá cát ph thu c ch y u vào chi phí v n chuy n, nhu c u xây d ng các khu đô th r t l n, nên th ng khai thác cát

t p trung vào đo n sông g n đô th Hình1.2 là đ ng quan h l u l ng và m c

n c sông đo n ch y qua thành ph Tours Quan sát hình 1.2 cho th y, n u xét v i

m t l u l ng dòng ch y Q, vào n m 1970 m c n c song cao h n r t nhi u so v i

n m 1975 và 1977, đi u này d n t i hi u qu th p, th m chí là không còn kh n ng

l y n c c a các công trình l y n c xây d ng d c song i u gì đã d n t i tình

tr ng h th p m c n c d c song nh v y? ó là tình tr ng h th p cao trình đáy,

mà trong đó khai thác cát quá m c là m t trong nh ng nguyên nhân chính Hình 1.3

cho chúng ta th y m c đ bi n đ i cao đ lòng sông Loire t n m 1900 đ n 1990

Hình1.2– ng quan h l u l ng và m c n c sông Loire thành ph Tours

Hình1.3– Bi n đ i cao đ lòng sông và m c n c trên sông Loire đo b i CMB

T i Trung Qu c: 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, 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

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 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 đo n đê

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

đ t th p phía h du vào tình tr ng nguy hi m [13]

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 v trí khai thác, 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 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 [11] 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 quy t đ nh 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 , Malaysia , Thái Lan, Lào v.v…V vi c khai thác cát sông không đ c ki m soát đã đe d a n , cát sông là quan tr ng cho phúc l i c a con ng i Sông dài th hai Bharathappuzha c a n

đã tr thành m t n n nhân c a s khai thác cát b a bãi Các t p chí n cùng nhau g n đây báo cáo, "M c dù r t nhi u đi u c m và các quy đ nh, khai thác cát

v n ti p t c phát tri n nhanh chóng trên lòng sông c a Bharathapuzha này M c

n c ng m đã gi m đáng k , và m t vùng đ t m t th i đ c bi t đ n v i thu ho ch lúa d i dào c a nó bây gi ph i đ i m t v i s khan hi m n c Trong các làng và

th tr n bên sông, m c n c ng m đã gi m m nh, gi ng n c g n nh quanh n m khô" Nh ng lòng sông không đ c ki m soát vi c khai thác cát trong th p k qua

đã làm thi u h t ngu n n c u ng cho kho ng 700.000 ng i t i 175 làng m c và

m t s th tr n

1.2 Các nghiên c u trong n c

1.2.1 Nghiên c u đ ng l c h c dòng sông:

Vi t Nam, nghiên c u đ ng l c h c dòng sông đ c b t đ u vào cu i

nh ng n m 60 th k tr c v i các công trình 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 m i đ c phát tri 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 c a đ ng l c h c dòng sông và 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 Hoà, Nguy n T t c Nh ng nghiên c u v chuy n đ ng bùn cát có các công trình c a L u Công ào, Vi V n V , Hoàng H u V n, Võ Phán

Trong giai đo n 1970 đ n 2001, xu t hi n nhi u công trình nghiên c u v

di n bi n lòng sông và 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, Nguyên 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 vùng BSCL đ c Lê Ng c Bích,

L ng Ph ng H u, Nguy n An Niên, Nguy n Sinh Huy, Hòang V n Huân, Lê

M nh Hùng, Lê Xuân Thuyên, nghiên c u nhi u trong m i n m g n đây, các v n

đ 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

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 tr ng đi m qu c gia v đ ng l c sông bi n, phòng thí nghi m phòng ch ng thiên tai Hoà L c, phòng thí nghi m ng l c và Ch nh tr sông c a

Vi n Khoa h c Th y l i mi n Nam, t i Bình D ng v.v… V nhân l c, m t l c

l ng cán b khoa h c tr đ c đào t o trong n c và ngoài n c, đã n m b t đ c

m t s thành t u khoa h c - công ngh tiên ti n trên th gi i, ch c ch n s có nh ng đóng góp tích c c cho s phát tri n ngành khoa h c đ ng l c h c dòng sông và

ch nh tr sông n c ta

o n sông H u – khu v c thành ph Long Xuyên trong nh ng n m tr c đã có

nh ng d án, đ tài, đi u tra c b n nh đ tài c p nhà n c KC.08.15 n m 2004,

(Lê M nh Hùng & nnk) “Nghiên c u d báo xói l , b i l ng lòng d n và đ xu t các bi n pháp phòng ch ng cho h th ng sông ng b ng sông C u Long”,Vi n

KHTL mi n Nam tài đã s b xác đ nh nguyên nhân xói b i và b c đ u đ a ra

gi i pháp ch nh tr cho đo n sông H u khu v c Long Xuyên.Thi t k “Công trình

Kè thành ph Long Xuyên ” đ c xây d ng n m 2004-2005; i u tra c b n

th ng xuyên, (Lê Thanh Ch ng) “ o đ c giám sát di n bi n s t l , b i l p lòng

d n sông C u Long ( T Sa éc đ n biên gi i Vi t Nam – Campuchia)”, đã th c

hi n đo đ c giám sát di n bi n lòng d n khu v c nghiên c u n m 2007 và 2010

i u tra c b n n m 2009, ( inh Công S n) “ i u tra đánh giá các công trình

b o v b trên h th ng sông C u Long và h th ng sông Sài Gòn- ng Nai”,

nghiên c u nguyên nhân và đ xu t gi i pháp kh c ph c s c công trình kè t i thành ph Long Xuyên

1.2.2 Nghiên c u khai thác cát:

N c ta m cát trên c n không nhi u, nh ng nhu c u s d ng cát làm v t li u xây d ng, tôn n n, gia c n n móng cho các công trình xây d ng trên n n đ t m m

y u r t l n, 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 c bi t trong nh ng n m g n đây, t c đ đô th hóa gia

t ng trên ph m vi c n c, đòi h i kh i l ng cát khai thác trên h th ng sông su i

- Ch a phân đ nh rõ trách nhi m qu n lý khai thác gi a các c quan c p trung

h u qu x u x y ra

Thuy n khai thác trên s ng H ng Khai thác cát trên sông Yên - à N ng

Khai thác cát trên sông H u - Trà Ôn V nh Long

Hình1.4: M t s ho t đ ng khai thác cát trên các tuy n sông

Ho t đ ng khai thác cát trái phép trên sông H ng 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 H ng đã t o ra nhi u h xói sâu, gh nh c n, th m chí còn t o ra nh ng

Khai thác cát trên sông Ti n

khu v c Tân Châu

Khai thác cát trên sông Ti n Phía d i c u M Thu n

h m 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, s a ch a nh ng

đo n đê xung y u Bên c nh đó là v n đ xã h i c n ph i gi i quy t, m t tr t t trong nh ng phi v tranh ch p m , tranh ch p bãi, th ng lái, c n tr giao thông

th y, b t i các khu v c bãi cát hai bên b v.v… Tình tr ng này c ng x y ra t ng

t trên sông Mã, sông Chu, sông Trà Khúc, sông Thu B n, sông Dinh, sông ng Nai –Sài Gòn v.v… c bi t trên h th ng sông C u Long, tr l ng cát không nhi u, ch t l ng cát không t t nh ng nhu c u c n khai thác r t l n

BSCL, cát làm v t li u xây d ng và san l p n n có m t nhu c u r t

l n Kho ng t n m 2004 tr l i đây, ho t đ ng khai thác cát trên sông C u Long

di n ra r t ph c t p Theo k t qu đi u tra cho th y, hi n nay có hàng ngàn ph ng

ti n khai thác cát l n nh ho t đ ng c ngày l n đêm Trong đó ch có 58 t ch c

đ c các đ a ph ng c p gi y phép khai thác, v i h n 100 ph ng ti n khai thác, s còn l i là khai thác trái phép Trong s 58 t ch c đ c phép khai thác cát trên sông

C u Long, thì ph n l n là th c hi n không đúng v i gi y phép quy đ nh, v t kh i

l ng, sai v trí, không đ m b o kích th c quy đ nh v.v… H u qu c a ho t đ ng khai thác cát trái phép trên sông C u Long không ch là nguyên nhân gây ra s t l

b sông, b i l ng lòng d n làm gi m kh n ng thoát l mà còn gia t ng b i l ng t i

v trí c a các công trình th y l i, làm gia t ng xâm nh p m n vào trong n i đ ng, tác đ ng không t t t i môi tr ng t nhiên d c chi u dài sông

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 tóan 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

CH NG 2 C S LÝ THUY T GI I PHÁP B O V , PHÒNG

CH NG S T L B SÔNG 2.1 Các gi i pháp phòng ch ng xói l

t c…th m chí uy hi p đ n tính m ng c a nh ng ng i dân s ng ven b h n

ch thi t h i do xói l gây ra, gi i pháp tri t đ là ng n ch n nh ng nguyên nhân gây ra xói l , t c là tìm ra gi i pháp làm gi m nh kh n ng gây xói c a dòng n c

và tìm bi n pháp t ng c ng kh n ng kháng c c a b sông

Các gi i pháp phòng chóng xói l đ c chia thành hai nhóm chính : Nhóm

gi i pháp phi công trình và nhóm gi i ph p công trình đ c th hi n trong s đ sau

Hình2.1 S đ các gi i pháp phòng ch ng xói l [6]

2.1.2 Khái quát m t s gi i pháp phòng ch ng xói l đã đ c ng d ng

i u ki n t nhiên, xã h i, môi tr ng cùng nguyên nhân, c ch xói l b

nh ng đo n sông khác nhau, vào các th i đi m khác nhau r t khác nhau, b i v y

gi i pháp gi m nh thi t h i do hi n t ng xói l b sông cho t ng v trí, t ng khu

v c ph i có nét đ c tr ng riêng Khi xét ch n gi i pháp, ph ng án cho t ng v trí,

t ng khu v c c th c n xem xét m t cách tòan di n v đi u ki n t nhiên và các

gi i pháp, các ph ng án, xem xét đ c tính k thu t cùng kh n ng áp d ng t đó

m i có th ch n đ c gi i pháp phù h p nh t, đem l i hi u qu cao nh t

- Gi i pháp ng n ng a đi u ki n phát sinh xói l

Gi i pháp này ng n ng a tr c kh n ng phát sinh ra dòng ch y có v n

t c l n, ng n ng a sóng tàu thuy n và gia t i quá n ng làm kh i đ t b b phá v

k t c u, là đi u ki n đ u tiên phát sinh xói l b Gi i pháp ng n ng a nh ng tác

đ ng b t l i c a dòng ch y do l t p trung nhanh, v n t c dòng ch y l n t o kh

n ng phát sinh l quét và xói b i lòng d n Gi i pháp ng n ng a tác đ ng b t l i c a dòng ch y đ c ti n hành trên vùng th ng ngu n l u v c thông qua vi c tr ng cây

ph xanh đ i tr c, xây d ng h ch a trên th ng ngu n Ph m vi ng d ng nh ng

l u v c sông có đi u ki n t nhiên cho phép và ph i đ c s đ ng ý c a các qu c gia có sông ch y qua

Gi i pháp ng n ng a tr c tác đ ng b t l i c a sóng tàu thuy n, c a tình

tr ng gia t i quá m c lên mép b sông ph i đ c ti n hành thông qua vi c quy

ho ch tuy n lu ng giao thông th y, ph m vi xây d ng nhà c a, c s h t ng bên mép b sông phát huy các gi i pháp nêu trên đ c đ y đ kh n ng c a nó c n tuyên truy n, nâng cao nh n th c ng i dân đ h có ý th c th c hi n và b o v các nguyên t c c b n đã đ c đ t ra

- Gi i pháp tránh né, di d i nhà c a, c s v t ch t …ra kh i các khu v c có

kh n ng x y ra xói l b

Xói l b th ng gây t n th t to l n v c a c i v t ch t l n sinh m ng con

ng i, tuy nhiên vi c ch ng xói l c ng t n kém không nh , nh t là đ an sông sâu, v n t c l n B i v y các c s h t ng, nhà c a … đ c xây d ng trong t ng

lai, c n ph i xây d ng n i an tòan, cách xa khu v c có kh n ng x y ra xói l b

V i các c s h t ng, nhà c a đang n m trong khu v c có kh n ng xói l c n

đ c nghiên c u xem xét di d i đi n i khác tr c khi x y ra s t l

Gi i pháp này mu n th c hi n có hi u qu c n ph i có nh ng d báo k p th i

nh ng v trí có kh n ng x y ra s t l đ có k ho ch di d i k p lúc gi m nh nh t

nh ng thi t h i do s t l t gây ra

- Gi i pháp b đ ng ch ng xói l b sông

Gi i pháp b đ ng ch ng xói l b sông, là gi i pháp ch tác đ ng vào lòng

d n, là gi i pháp công trình gia c b , nh m gi n đ nh b kh i tác đ ng xâm th c

+ Ph n ng m, ph n công trình d i m c n c ki t có nhi m v b o v chân,

v i hình th c và k t c u phù h p đi u ki n thi công trong n c, không b phá ho i khi lòng sông bi n đ i, không b dòng n c cu n trôi, v t li u b n trong môi tr ng

n c, th ng là r đá, bao cát, th m bê tông hay r ng đá

+ Ph n n m trong ph m vi dao đ ng c a m c n c, trong ph m vi này công trình ch u tác d ng c a dòng ch y, tác d ng c a sóng, va đ p c a v t trôi n i và

ho t đ ng c a con ng i Vì có th thi công trên c n nên c n ch n gi i pháp công ngh phù h p đ đ t hi u qu kinh t – k thu t Thông th ng ph n gia c b trong

ph m vi m c n c dao đ ng th ng s d ng gi i pháp đá x p khan, đá xây, bê tông

đ t i ch , bê tông đúc s n, bê tông t chèn hay th m bê tông b m tr c ti p trong

n c

+ Ph n công trình trên m c n c l , v i nhi m v ch ng s phá h ai c a

m a, gió và các ho t đ ng c a con ng i Thông th ng ph n b trên m c n c l

r t ng n, nên d ng k t c u gi ng ph n d i Công trình gia c b nh ng khu v c thành ph , đô th , ph n gia c này th ng đ c coi tr ng v m quan và nh ng ng các nhu c u h at đ ng đa d ng c a con ng i: b c lên xu ng, lan can, b n tàu…

- Gi i pháp ch đ ng ch ng xói l b sông

Gi i pháp công trình ch ng xói l b sông, có th xây d ng cách xa hay ngay khu v c b sông b s t l nh kênh phân dòng, m hàn, đ p thu n dòng, đ p khóa, phao lái dòng …, tác đ ng tr c ti p vào dòng ch y làm thay đ i h ng, k t c u và

đ l n dòng ch y vì v y đ c g i là gi i pháp công trình ch đ ng

Kênh phân dòng có tác d ng phân b t dòng ch y vào kênh, do đó gi m đ c dòng ch y qua khu v c b l vì th m c đ s t l gi m đi Kênh th ng đ c đào phía b l i, c a vào kênh thu n dòng, n m phía th ng l u khu v c xói l b Thi công kênh ch c n kh i dòng sau đó dòng ch y t m r ng m t c t

M hàn là lo i công trình đ c s d ng r ng rãi nh t trong ch nh tr sông

M hàn có tính n ng thu h p lòng sông, đi u ch nh dòng ch y, b o v b , bao g m

3 b ph n : m i, thân và g c G c m hàn n i v i b , m i nhô ra ngoài lòng sông,

v trí m i m hàn là biên gi i h n tuy n ch nh tr

C n c vào m c đ nh h ng c a m hàn đ i v i dòng ch y chia ra m hàn dài và m hàn ng n M hàn dài có tác d ng thu h p lòng sông, làm thay đ i v trí

c a tr c đ ng l c, còn m hàn ng n có tác d ng b o v b sông, ch ng xói l , b o

v các bãi và u n n n đ ng v n t i th y S phân chia này không có tiêu chu n

th ng nh t G i chi u dài m hàn là LMH , theo Altunin S.T [3], [4]v i,

LMH> 0,33 By cosα

đ c g i là m hàn dài,

LMH< 0,33 By cosα

thu c l ai m hàn ng n, trong đó By là chi u r ng n đ nh c a sông, α là góc gi a

tr c m hàn và ph ng dòng ch y

Ngoài ra còn có th phân lo i m hàn theo góc nghiêng hay so sánh cao trình

đ nh m hàn v i m c n c dâng bình th ng ng i ta chia ra m hàn n i và m hàn chìm Hi n nay v t li u làm m hàn thông d ng nh t là đá đ , bao t i cát cùng

l p r đá b o v hay hàng c c bê tông đóng xu ng lòng d n

p thu n dòng là công trình theo ph ng d c có ch c n ng thu h p lòng sông, đi u ch nh h ng dòng ch y, đi u ch nh đ ng b p thu n dòng th ng

b trí t i đo n quá đ có dòng ch y phân tán, vùng phân l u và h p l u c a đo n sông phân l ch đuôi b lõm và vùng c a sông

Phao lái dòng có tác d ng lái dòng ch y, ng n dòng ch y có v n t c l n tác

đ ng tr c ti p vào khu v c b l Phao lái dòng là m t l ai công ngh m i có nhi u

u đi m, có kh n ng s d ng nhi u l n, nhi u v trí vì kh n ng tháo l p d dàng

2.2 L a ch n mô hình 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 , b i l ng 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

Mike 21FM là phiên b n hình thành v sau do nhu c u mô ph ng hình thái sông, đ c xây d ng trên h t a đ l i phi c u trúc, đ c xây d ng d a trên vi c

gi i h ph ng trình Saint-Vernant cho dòng ch y 2 chi u (h ng d c sông và

h ng ngang), s d ng h s Reynold trung bình và ph ng trình Navier-Stoké cho

nh ng yêu c u gi đ nh c a ph ng trình Boussinesq v áp l c th y t nh Các

ph ng trình 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: H th ng l i phi c u trúc trong mô hình Mike 21FM

2.2.1 C s lý thuy t mô hình Mike 21FM

- Mô hình th y đ ng l c h c

Module dòng ch y 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 (2.1) và đ ng l ng (2.2).(2.3) c a dòng ch y nh sau:

∂

∂+

∂

∂

y

q x

p t

2 2 2

=

∂

∂+

−Ω

∂

∂

−

++

∂

∂+

∂

∂

a w x

xy xx

w

p x

h fVV q

h y

h x h

C

q p gp x

gh h

pq y h

p x t

p

ρ

ττ

ρς

1

2 2

2 2 2

=

∂

∂+

−Ω

∂

∂

−

++

∂

∂+

∂

∂

a w y

xy yy

w

p y

h fVV p

h x

h y h

C

q p gq y

gh h

pq x h

q y t

q

ρ

ττ

ρς

),,(x y t

h

),,(x y t

ς

),,(,,q x y z

p

),,(x y t

),(x y

Ω

),,(x y t

p a

w

ρ

yy xy

xx τ τ

τ , ,

Ph ng pháp gi i n luân h ng (ADI) v i thu t toán quyét kép (DS) đ i v i ma

tr n c a t ng h ng đ c s d ng đ gi i s h ph ng trình liên t c và b o toàn

đ ng l ng c a dòng ch y

Kh n ng ng d ng c a mô hình

V i u đi m c a h th ng l i phi c u trúc trong mô hình Mike 21FM và c

s khoa h c c a nó, cho th y mô hình có th ng d ng cho các lo i bài toán sau: + Nghiên c u ch đ th y l c t ng th trên toàn đo n sông và chi ti t t i t ng

v trí, bao g m nh ng đ c tr ng v m c n c, l u l ng, v n t c dòng ch y

và phân b c a chúng theo 2 ph ng trên m t ph ng n m ngang Ngoài ra,

mô hình còn có kh n ng tính toán dòng ch y vòng nh ng đo n sông cong, thành ph n quan tr ng trong nghiên c u xói l b sông

+ Tính toán và d báo bi n hình lòng d n (xói, b i lòng sông) và xói l b sông trong tr ng thái t nhiên c ng nh d i các k ch b n khai thác dòng sông khác nhau v i th i gian d báo ng n h n (trong 1 mùa l ) và dài h n (t

3 n m đ n 30 n m)

+ Tính toán nghiên c u s bi n đ i c a các đ c tr ng dòng ch y khi thay đ i

k ch b n khai thác lòng d n

- Mô hình di n bi n hình thái sông

MIKE 21 ST là mô đun tính toán t c đ v n chuy n tr m tích (cát) không k t dính d i tác đ ng c a c sóng và dòng ch y Các thành ph n v n chuy n tr m tích

có th gây ra bi n đ i đáy Vi c tính toán đ c th c hi n d i đi u ki n thu đ ng

l c c b n t ng ng v i đ sâu đã cho Không có s t ng tác tr l i c a thay đ i

đ sâu đ n sóng và dòng ch y Do đó, k t qu cung c p b i MIKE 21 ST có th

- Các đ c tr ng c a v t ch t đáy có th không đ i ho c bi n đ i theo không gian (ví d t l và c h t trung bình)

- N m lý thuy t v n chuy n tr m tích khác nhau đ u có giá tr cho vi c tính toán t c đ v n chuy n tr m tích trong đi u ki n ch có dòng ch y:

+ Lý thuy t v n chuy n t ng t i Engelund và Hansen

+ Lý thuy t v n chuy n t ng t i (đ c xác đ nh nh t i đáy + t i l l ng) Engelund và Fredsoe

+ Công th c v n chuy n t ng t i (t i đáy + t i l l ng) Zyserman và Fredsoe

+ Lý thuy t v n chuy n t i đáy Meyer-Peter

+ Công th c v n chuy n t ng t i Ackers và White

- Hai ph ng pháp có giá tr đ tính toán t c đ v n chuy n tr m tích k t h p

gi a sóng và dòng ch y

+ Áp d ng mô đun v n chuy n tr m tích STP c a DHI

+ Ph ng pháp v n chuy n t ng t i c a Bijker

- Ph ng pháp v n chuy n cát do ng i s d ng xác đ nh (2 chi u ho c t a 3 chi u) trong tính toán k t h p sóng và dòng ch y khi mô đun STP đ c s d ng Tính toán t c đ vân chuy n đ c đ y m nh thông qua vi c s d ng b ng v n chuy n tr m tích đ c t o ra tr c đó

- S d ng STP cho phép tính toán nh h ng c a hi n t ng sau đ n t c đ

mô t phân b th ng đ ng c a tr m tích l l ng đó là áp d ng ph ng trình khu ch tán:

(2.4) trong đó c là n ng đ tr m tích; t là th i gian; w là t c đ chìm l ng c a tr m tích l

- i u ki n ban đ u và đi u ki n biên :

a hình khu v c tính toán đ c thi t l p d a trên tài li u kh o sát c a Vi n Khoa h c th y l i mi n Nam n m 2010 Mô hình có hai biên h , trong đó t i biên

th ng l u s d ng biên l u l ng còn biên h l u s d ng biên m c n c Nh đã

đ c p trên thì s li u s d ng làm đi u ki n biên cho mô hình MIKE 21FM đ c trích xu t t k t qu tính toán t mô hình MIKE11 Th i đo n mô ph ng c a mô hình t tháng 6 n m 2010 đ n tháng 12 n m 2010

Hình 2.3 L i tính tóan c a mô hình MIKE 21FM cho khu v c nghiên c u

c w dt

dc

s

ε

Hình 2.6- Biên m c n c h l u đ c xác đ nh b ng mô hình Mike 11

Các thông s tính tóan khác:

- Tham s th y đ ng l c (HD parameters): Có th s d ng các tham s m c

đ nh v h s nh t r i (Eddy Viscosity) và h s nhám (Resistance) Các h s này

s đ c hi u ch nh trong ph n hi u ch nh mô hình

- Tham s v hình thái sông (Morphology parameters): L a ch n đ ng kính

h t cát lòng d n phù h p v i khu v c mô ph ng (0,15mm cho khu v c Long Xuyên) L a ch n công th c tính v n chuy n bùn cát b t k Trong quá trình hi u

ch nh mô hình s tìm ra công th c thích h p nh t

- Ki m đ nh mô hình :

hi u ch nh mô hình d a trên c s tài li u th c đo th y v n n m 2010, tài

li u đ a hình th c đo n m 2007 và 2010 do Vi n Khoa h c th y l i mi n Nam th c

hi n V trí quan tr c dòng ch y th hi n trên Hình 2.7: