DSpace at VNU: Xây dựng các biện pháp kỹ thuật kiểm soát xói mòn và bồi lắng trong thi công các công trình giao thông đư...
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
PHẠM NGỌC TRANG
XÂY DỰNG CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT KIỂM SOÁT XÓI MÒN VÀ BỒI LẮNG TRONG THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ
(DỰ ÁN ĐIỂN HÌNH: ĐƯỜNG CAO TỐC NỘI BÀI LÀO CAI)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
PHẠM NGỌC TRANG
XÂY DỰNG CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT KIỂM SOÁT XÓI MÒN VÀ BỒI LẮNG TRONG THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ
(DỰ ÁN ĐIỂN HÌNH: ĐƯỜNG CAO TỐC NỘI BÀI LÀO CAI)
Chuyên ngành: Môi trường và phát triển bền vững
(Chương trình đào tạo thí điểm)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN MẠNH KHẢI
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Để có được bản luận văn tốt nghiệp này, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết
ơn sâu sắc tới Trung tâm Tài nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi với những chỉ dẫn khoa học quý giá trong suốt quá trình triển khai, nghiên cứu và hoàn thành
đề tài “Xây dựng các biện pháp kỹ thuật kiểm soát xói mòn và bồi lắng trong thi công các công trình giao thông đường bộ (dự án điển hình: đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai)”
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo – những nhà khoa học đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức khoa học chuyên ngành môi trường trong những năm nghiên cứu tại Trung tâm Tài nguyên và Môi trường
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, kỹ sư trong công
ty Getinsa Ingenieria S.L bao gồm ông Fracisco Javier de Bonifaz – Tư vấn trưởng; ông Sergio Mata Gallego – Chuyên gia Môi trường Cao cấp; ông Jose Ignacio Gonzalez Soriano – Kỹ sư Thường trú nhóm 1; ông Romeo Pineda – Kỹ sư kết cấu cao cấp; ông Mai Triệu Quang – Phó tư vấn trưởng, Kỹ sư đường cao cấp; ông Nguyễn Vĩnh Phú – Phó tư vấn trưởng, Chuyên gia xã hội cao cấp; ông Đỗ Văn Mạnh – Kỹ sư hiện trường dự án Nội Bài – Lào Cai đã hợp tác, giúp đỡ và hỗ trợ tôi hoàn thành bản luận văn này
Tôi cũng xin ghi nhận sự quan tâm và đóng góp quý báu, nhiệt tình của các bạn học viện lớp CH10, Trung tâm Tài nguyên và Môi trường trong quá trình nghiên cứu tại Trung tâm Đặc biệt là sự quan tâm, động viên sâu sắc của gia đình tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn các đơn vị và cá nhân đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn này
Xin chân thành cảm ơn!
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi
Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tác giả
Phạm Ngọc Trang
Trang 5MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1.1 Cơ sở lý luận 3
1.1.1 Khái niệm xói mòn và trầm tích 3
1.1.2 Quá trình xói mòn và bồi lắng 4
1.1.3 Phân loại xói mòn và trầm tích 5
1.2 Kiểm soát xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa trong thi công các công trình GTĐB 9
1.2.1 Trên thế giới 9
1.2.2 Tại Việt Nam 12
1.2.3 Kiểm soát xói mòn và bồi lắng trong thi công tại khu vực nghiên cứu14 CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 16
2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 16
2.1.2 Điều kiện tự nhiên môi trường khu vực nghiên cứu 17
2.1.3 Thời gian nghiên cứu 19
2.2 Phương pháp luận 20
2.3 Phương pháp nghiên cứu 20
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23
3.1 Phân loại đất xây dựng và phân cấp tính xói mòn đất 23
3.1.1 Phân loại đất xây dựng và quy định về đất xây dựng nền đường của dự án đường cao tốc NB - LC 23
3.1.2 Phân cấp tính xói mòn của đất 24
3.2 Tình hình xói mòn và bồi lắng do mưa dòng chảy nước mưa trong khi thi công tại khu vực nghiên cứu 25
3.2.1 Tác động của mưa và dòng chảy nước mưa đến xói mòn tại khu vực nghiên cứu 25
Trang 63.2.2 Các biện pháp kiểm soát xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy
nước mưa đã được áp dụng tại khu vực nghiên cứu 28
3.3 Một số biện pháp kỹ thuật kiểm soát xói mòn và trầm tích do mưa và dòng chảy nước mưa được xây dựng áp dụng cho khu vực nghiên cứu 35
3.3.1 Biện pháp thiết kế và lập kế hoạch 35
3.3.2 Các biện pháp kiểm soát dòng chảy nước mưa 35
3.3.3 Các biện pháp kiểm soát xói mòn do mưa và dòng chảy nước mưa 36
3.3.4 Các biện pháp kiểm soát trầm tích 37
3.4 Đặc điểm kỹ thuật của một số biện pháp kiểm soát xói mòn và trầm tích do mưa và dòng chảy nước mưa 38
3.4.1 Thiết kế sắp xếp công trường: 38
3.4.2 Lập kế hoạch thi công 39
3.4.3 Hào và bờ điều hướng tạm thời 41
3.4.4 Đập chặn 43
3.4.5 Rãnh thoát nước mái dốc tạm thời 44
3.4.6 Bảo tồn thảm thực vật hiện hữu 46
3.4.7 Tạo bậc và làm gồ ghề mái dốc 48
3.4.8 Che phủ 50
3.4.9 Đá xếp 52
3.4.10 Phục hồi lại thảm thực vật 53
3.4.11 Kiểm soát trầm tích bằng bờ đá xếp/rọ đá 54
3.4.12 Rào chắn bằng bao sỏi và cát 55
3.4.13 Bẫy trầm tích tạm thời 57
3.4.14 Lưu vực giữ trầm tích 59
3.4.15 Rào cản bằng kiện rơm 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
Trang 7Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
(Ngân hàng Phát triển châu Á)
(Thực hành quản lý tốt nhất)
(Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Liên hiệp quốc)
Administration (Cơ quan Đại dương và Khí quyển Quốc gia – Hoa Kỳ)
(Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ)
Trang 8Danh mục các bảng
Bảng 1.1: Phân loại trầm tích theo kích thước hạt 8
Bảng 2.1: Kết quả phân tích một số mẫu đất khu vực dự án 19
Bảng 3.1: Đất và phân cấp tính xói mòn đất 24
Bảng 3.2: Một số vị trí bị tác động điển hình bởi xói mòn và trầm tích do mưa và dòng chảy nước mưa 32
Bảng 3.3: Các biện pháp kiểm soát dòng chảy nước mưa tạm thời 36
Bảng 3.4: Các biện pháp kiểm soát xói mòn do mưa và dòng chảy nước mưa 36
Bảng 3.5: Kiểm soát xói mòn và che phủ đất 37
Bảng 3.6: Các biện pháp kiểm soát trầm tích 38
Bảng 3.7: Kích thước đá xếp và chiều dài thềm đá xếp theo năng lực tiêu thoát của rãnh thoát 46
Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1: Quá trình xói mòn 4
Hình 2.1: Sơ đồ tuyến đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai, đoạn Km 0 – 48+680 22
Hình 3.1: Phân loại đất theo thành phần hạt cát, bụi và sét được sử dụng bởi Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ 25
Hình 3.2: Biểu đồ lượng mưa các tháng trong năm 2012 tỉnh Vĩnh Phúc 26
Hình 3.3: Sơ đồ xói mòn bề mặt do mưa và dòng chảy nước mưa 27
Hình 3.4: Kiểm soát xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa tại Km 23+900 – Km 25+000 28
Hình 3.5: Kiểm soát xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa tại Km 41+600 – Km 41+900 29
Hình 3.6: Kiểm soát xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa tại Km 47+200 – Km 47+900 30
Trang 9MỞ ĐẦU
Hạ tầng giao thông đường bộ là bộ phận quan trọng trong kết cấu hạ tầng xã hội nói chung và kết cấu hạ tầng giao thông nói riêng, cần được phát triển trước một bước để tạo tiền đề, làm động lực phát triển kinh tế xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước, đáp ứng quá trình hội nhập khu vực và quốc tế, góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng của đất nước Chính vì lẽ
đó, trong nhiều năm vừa qua hạ tầng giao thông Việt Nam đã được đầu tư và có những định hướng phát triển vượt bậc
Theo Quyết định số 1327/QĐ-TTg ngày 24/8/2009 của Thủ tướng Chính phủ
về việc quy hoạch phát triển giao thông vận tải đường bộ đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030, Quyết định số 1734/QĐ-TTg ngày 01/12/2008 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển mạng đường bộ cao tốc Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn sau năm 2020, dự kiến nhu cầu vốn đầu tư để thực hiện các
dự án giao thông chính yếu giai đoạn 2010-2025 vào khoảng 75 tỷ USD (khoảng 5
tỷ USD/năm, tương đương với 90.000 tỷ đồng/năm)
Phát triển cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ gây ra các tác động không tránh khỏi lên môi trường xung quanh, đặc biệt trong quá trình thi công Kinh nghiệm thực tế từ hoạt động giám sát, quản lý thi công tại dự án đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai cho thấy xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa là một trong những tác động chính, tác động nghiêm trọng lên môi trường đất, nước mặt nơi dự
án đi qua ảnh hưởng đến đếntài sản của người dân, ô nhiễm môi trường đất và nước sản xuất nông nghiệp, hủy hoại và giảm năng suất cây trồng nông nghiệp và thủy sản, mất nhiều chi phí và thời gian đề xử lý và gây bức xúc mạnh mẽ trong cộng đồng
Với nhu cầu cũng như thực tiễn phát triển cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ nhanh chóng tại Việt Nam, việc xây dựng các biện pháp kỹ thuật kiểm soát xói mòn
và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa trong quá trình thi công nhằm giảm thiểu tối đa các tác động của chúng đến môi trường xung quanh là rất cần thiết và có
Trang 10Luận văn tập trung nghiên cứu vào các mục tiêu sau:
- Làm rõ đặc điểm của quá trình xây dựng công trình GTĐB cũng như xói
mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa trong giai đoạn xây dựng công trình GTĐB tại dự án điển hình
- Xây dựng các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn cho từng biện pháp kiểm soát
xói mòn và bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa trong giai đoạn xây dựng phù hợp với điều kiện địa hình và khí hậu tại khu vực dự án cũng như các công trình GTĐB tương tự
Đối tượng nghiên cứu:
- Xói mòn và trầm tích do mưa và dòng chảy nước mưa trong giai đoạn thi
công các công trình giao thông đường bộ và một số biện pháp kiểm soát Phạm vi nghiên cứu:
- Đề tài tập trung nghiên cứu xói mòn, bồi lắng do mưa và dòng chảy nước
mưa trên đoạn tuyến Km 0 ~ Km 48+680, tuyến đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai; đánh giá tác động của xói mòn, bồi lắng do mưa và dòng chảy nước mưa trong giai đoạn thi công; đề xuất các biện pháp kỹ thuật khả thi kiểm soát xói mòn và trầm tích do mưa và dòng chảy nước mưa tại khu vực dự án điển hình
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Đóng góp ban đầu cho việc hình thành một bộ biện pháp kỹ thuật với các
tiêu chuẩn cụ thể nhằm kiểm soát xói mòn và trầm tích do mưa và dòng chảy nước mưa trong thi công các công trình GTĐB của Việt Nam
- Giảm thiểu, hạn chế tối đa tác động môi trường gây ra bởi xói mòn và trầm
tích do mưa và dòng chảy nước mưa trong thi công các công trình GTĐB
- Góp phần đảm bảo, giữ gìn sinh kế, tài sản và an ninh trật tự cho các cộng
đồng lân cận khu vực dự án
Trang 11TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1 Bộ Xây dựng (1993), Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5747:1993 Đất xây dựng –
Phân loại, Bộ Xây dựng, Hà Nội,tr 1 – 2
2 Công ty Cổ phần Đầu tư và Phát triển đường cao tốc Việt nam (2008), Báo
cáo Đánh giá tác động môi trường -dự án Đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai,
Công ty Cổ phần Đầu tư và Phát triển đường cao tốc Việt nam, Hà Nội
3 Cổng thông tin điện tử sở KH&CN tỉnh Vĩnh Phúc, Khí hậu, truy cập ngày
21/12/2014,
https://sokhcn.vinhphuc.gov.vn/noidung/gioithieu/TinhVinhPhuc/Lists/Dieu KienTuNhien/View_Detail.aspx?ItemID=3
4 Nguyễn Quang Mỹ (1995), “Ảnh hưởng của yếu tố địa hình đến xói mòn đất
ở Việt Nam”, Tạp chí khoa học ĐHQG Hà Nội, tập XI (1), tr.55-59
5 Nguyễn Quang Mỹ (2005), Xói mòn đất hiện đại và các biện pháp chống xói
mòn, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội
6 Phạm Ngọc Dũng (1991), Nghiên cứu một số biện pháp chống xói mòn trên
đất đỏ bazan trồng chè vùng Tây nguyên và xác định giá trị của các yếu tố gây xói mòn đất theo mô hình Wischmeier W.H and Smith D.D, Luận án Phó
tiến sĩ khoa học Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp, Hà Nội
Tiếng Anh
7 Akbarimehr M and R Naghdi (2012), “Reducing erosion from forest roads
and skid trails by management practices”, Journal of Forest Science (58), pp
165 – 169
8 Balba A Monem (1995), Management of Problem Soils in Arid Ecosystems,
CRC Press, U.S.A, p 214
9 Blanco Humberto &R Lal (2010), Principle of Soil Conservation and
Management, Springer, Germany, pp 56-57
Trang 1210 California Stormwater Qualily Association (2003), Stormwater Best
Managemennt Practice Handbook, CASQA, U.S.A, pp.1-6 – 1-7, 3-1 – 3-3
11 Cornerlis Wim S (2006), “Hydroclimatology of wind erosion in airid and
semi-arid environments”, In: D’Odorico Paolo andA Porporato, Dryland
Ecohydrology, Springer, Germany, p 141
12 Cvetanka Popovska, D Ivanoski and M Jovanovski (2008), Disturbed River
Corridors and Protection Measures, BALWOIS, Republic of Macedonia, pp
6 – 7
13 Department of Transportation of State of California (2003), Storm Water
Quality Handbook, Caltrans, California, sections 3, 4, 6, and 7
14 Elizabeth J Baird, W Floyd, I.V Meerveld and A.E Anderson (2012),
“Road Surface Erosion – Part 1: Summary of Effects, Processes, and
Assessment Procedures”, Streamline, Watershed Management Bulletin (15),
pp 1 – 7
15 Gray Donald H and R.B Sotir (1996), Biotechnical and soil bioengineering
Slope Stabilization: A Practical Guide for Erosion Control, John Wiley &
Sons, U.S.A, p 20
16 Jame William (1995), “Channel and habitat change downstream of
urbanization”, In: HerricksEdwinand J.R Jenkins, Storm Runoff and
Receiving System: Impact, Monitoring and Assessment, CRC Press, U.S.A, p
105
17 Julien Pierre Y (2010), Erosion and Sedimentation, Cambridge University
Press, U.K, p 1
18 Krisweb, Roads and Erosion, Krisweb, access on 23 July 2014,
http://www.krisweb.com/watershd/roads.htm
19 Mirsolav Hríb, Pavol Dvorscák, Research and Design of Erosion Control
and Sanitation Methods on Forest Roads and Slopes, Food and Agriculture
Organization of United Nations.org, access on 24 July 2014
Trang 1320 Nichols Gary (2009), Sedimentolofy and Stratigraphy,John Wiley & Sons,
U.S.A, p 93
21 Dov Nir (1983), Man, a Geomorphological Agent: An Introduction to
Anthropic Geomorphology, Springer, Germany, pp 121-122
22 Office of Water, EPA (2000, revised December 2005), EPA 833-F-00-008,
Fact Sheet 2.6, Storm Water Phase II – Final Rule, Construction Site Runoff Control – Minimum Control Measure, EPA, U.S.A, p 1
23 Randhir Timothy O (2007), Watershed Management: Issues and
Approaches, IWA Publishing, U.K, p 56
24 State of NSW and Office of Environment and Heritage, Department of
Premier and Cabinet (2012), Erosion and Sediment Control on Unsealed
Roads, Office of Environment and Heritage, Department of Premier and
Cabinet, Australia, p 1
25 United States Department of Agriculture (1987), Soil Mechanics Level 1,
United States Department of Agriculture, U.S.A, p 9
26 U.S Environmental Protection Agency, Rural Roads, Unpaved Roads in
http://www.epa.gov/agriculture/trur.html#unpavedroadsinforests
27 Wiggs Giles F.S (2011), "Geomorphological hazards in drylands", In:
Thomas David S.G, Arid Zone Geomorphology: Process, Form and Change
in Drylands, John Wiley & Sons, U.S.A, p 588
28 Zachar Dusan (1982), “Classification of soil erosion”, Soil Erosion, Vol 10
(Elsevier), p 48