Kênh hiệp phước và tác động của nó tới diễn biến lòng sông của các sông chính khu vực cần giờ

Các sông rạch chính tại Cần Giờ là Soài Rạp, Lòng Tàu, Đồng Tranh, Thị Vải… Trong nhiều năm gần đây, quá trình diễn biến lòng sông ở Cần Giờ đã dẫn đến hiện tượng xói, bồi, trượt lở mái

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN THỊ BÍCH

KÊNH HIỆP PHƯỚC VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ

TỚI DIỄN BIẾN LÒNG SÔNG CỦA CÁC SÔNG CHÍNH KHU VỰC CẦN GIỜ

Chuyên ngành : Xây Dựng Công Trình Thủy

Mã số: 605840

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ SONG GIANG

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS NGUYỄN THẾ BIÊN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS HUỲNH CÔNG HOÀI

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG

Tp HCM ngày 21 tháng 09 năm 2012

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS TS HUỲNH THANH SƠN

2 PGS TS LÊ SONG GIANG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -oOo -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ BÍCH MSHV : 10200390

Ngày, tháng, năm sinh : 25/10/1987 Nơi sinh : TPHCM

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số : 605840

I.TÊN ĐỀ TÀI:

KÊNH HIỆP PHƯỚC VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ TỚI DIỄN BIẾN LÒNG SÔNG

CỦA CÁC SÔNG CHÍNH KHU VỰC CẦN GIỜ

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết vận tải bùn cát

2 Đánh giá và phân tích hiện trạng dòng chảy mạng sông Cần Giờ và thay đổi của

nó do kênh Hiệp Phước gây ra

3 Tính toán diễn biến bồi xói các sông chính khu vực Cần Giờ hiện trạng và sau khi

có kênh Hiệp Phước

4 Đề xuất phương án nhằm giảm thiểu nguy cơ gia tăng trượt lở bờ sông

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ SONG GIANG

Tp HCM, ngày tháng năm 20

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trinh thực hiện đề tài này, tôi đã gặp rất nhiều trở ngại, có lúc tưởng chừng như bỏ cuộc Tuy nhiên, với sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học cùng những lời động viên của Thầy PGS TS Lê Song Giang, tôi đã lần lượt vượt qua các thách thức để hoàn thành được đề tài Em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS TS Lê Song Giang đã tận tình dỉu dắt em trong suốt thời gian vừa qua

Em xin cảm ơn Thầy PGS TS Lê Song Giang đã cho phép em sử dụng phần mềm F28 trong luận văn này và các Thầy, Cô trong Bộ môn Tài Nguyên Nước thuộc trường Đại học Bách Khoa TP HCM đã tận tình chỉ bảo và cho em những lời khuyên hữu ích giúp em vượt qua mọi khó khăn để hoàn thảnh tốt luận văn

Luận văn này sẽ không hoàn thành nếu không có sự hỗ trợ to lớn từ gia đình, chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi có thêm niềm tin và động lực để vượt qua những khó khăn trong thời gian thực hiện đề tài Con xin cảm ơn Ông, Bà, Cha,

Mẹ, các Dì, các Cậu, Anh, Chị đã tạo điều kiện tốt cho con hoàn thành luận văn này

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012

Nguyễn Thị Bích

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS

TS Lê Song Giang

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Bích

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Cần Giờ là một huyện thuộc TP HCM, với diện tích 704,22 km2, nằm trong toạ độ địa lý khoảng 10o20’ đến 10o40’ vĩ độ bắc và 106o45’ đến 107o00’ kinh độ đông Phía Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, phía Đông giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, phía Tây giáp huyện Nhà Bè tỉnh Long An, tỉnh Tiền Giang, phía Nam giáp biển

Địa hình Cần Giờ có dạng lòng chảo, bị chia cắt nhiều bởi hệ thống sông rạch chằng chịt khá phức tạp Cần Giờ nằm trong vùng cửa các sông lớn là sông Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ Các sông rạch chính tại Cần Giờ là Soài Rạp, Lòng Tàu, Đồng Tranh, Thị Vải…

Trong nhiều năm gần đây, quá trình diễn biến lòng sông ở Cần Giờ đã dẫn đến hiện tượng xói, bồi, trượt lở mái bờ sông liên tục, rộng khắp trên toàn tuyến sông và đã gây nên những tổn thất rất nặng nề về người và của, là mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng và tài sản của Nhà nước và nhân dân ở ven sông, làm cản trở đến kế hoạch xây dựng, khai thác, phát triển bền vững dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường, gây mất ổn định các khu dân cư và an ninh quốc phòng ở Cần Giờ Chính vì vậy công tác khảo sát, nghiên cứu phòng chống xói lở bờ sông ở Cần Giờ

từ lâu đã được nhiều cơ quan chức năng ở trung ương và địa phương quan tâm, thực hiện, như Bộ khoa học, công nghệ và môi trường, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, Bộ giao thông vận tải, Tổng cục khí tượng thủy văn, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia, các sở khoa học, công nghệ và môi trường, nông nghiệp và phát triển nông thôn thuộc các tỉnh ven sông Vì vậy xói lở trên sông là một vấn đề phức tạp, và thực tế đang đòi hỏi trong thời gian tới phải tập trung nhân lực và tài lực nhiều hơn cho vấn đề này nhằm giảm nhẹ thiên tai cho người dân nơi đây

Do cửa Soài Rạp nông, tàu vào cảng Hiệp Phước trên sông Nhà Bè hiện phải chạy theo sông Lòng Tàu Để rút ngắn tuyến đường đồng thời tránh khúc quanh ngã ba mũi Nhà Bè và bến phà Bình Khánh, việc đào kênh Hiệp Phước nối tắt từ sông Lòng Tàu qua Nhà Bè đã được đề xuất Đây là trục cảnh quan, tiêu thoát

nước, trục giao thông thuỷ chủ đạo… của khu vực huyện Cần Giờ Sự xuất hiện của kênh Hiệp Phước sẽ kéo theo nhiều sự thay đổi, trong đó có chế độ dòng chảy và biến hình lòng dẫn

Chính vì vậy đề tài “ Kênh Hiệp Phước và tác động của nó tới diễn biến

lòng sông các sông chính khu vực Cần Giờ“ với mục đích nghiên cứu chế độ thuỷ

lực và quá trình bồi xói các sông chính ở Cần Giờ khi có sự xuất hiện của kênh Hiệp Phước là cần thiết nhằm tìm hiểu những ảnh hưởng bất lợi từ việc khai thông kênh Hiệp Phước và định hướng các giải pháp giảm thiểu nguy cơ xuất hiện các yếu

tố bất lợi này

2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Bồi xói và biến hình lòng dẫn liên quan đến rất nhiều các quá trình, cả về nội sinh, ngoại sinh lẫn nhân sinh Việc đào kênh Hiệp Phước chắc chắn không nằm ngoài quy luật này Mặc dù báo cáo tác động môi trường đã được đơn vị chức năng thực hiện nhưng vấn đề tác động tới quá trình bồi xói của các sông rạch khu vực hầu như không được đề cập

Nghiên cứu bài toán bồi xói và biến hình lòng sông nói chung đã được nhiều nhà khoa học quan tâm Nhiều phương pháp tính toán vận chuyển bùn cát đã được áp dụng, cả phương pháp giải tích lẫn phương pháp mô hình số, điển hình như:

2.1 Nghiên cứu trong nước

Lê Song Giang “Tính toán dòng chảy trong sông rạch Cần Giờ bằng mô hình toán số 2 chiều”, Tạp chí phát triển khoa học và công nghệ, tập 11, số 12-2008 [1] Tác giả sử dụng mô hình được thiết lập dựa trên việc giải phương trình Saint-Venant 2 chiều theo phương thể tích hữu hạn trên lưới phi cấu trúc Kết quả tính cũng cho thấy ưu điểm của mô hình 2 chiều là có thể thấy cấu trúc tinh vi hơn của dòng chảy, mô phỏng được sự tương tác sông biển và các yếu tố tác động khác

Lê Song Giang, Nguyễn Thị Phương “Nghiên cứu sự thay đổi chế độ thuỷ lực của sông Nhà Bè và Lòng Tàu do đào kênh Hiệp Phước bằng mô hình toán số”, Tạp chí khoa học và công nghệ các trường đại học kỹ thuật, số 74-2009 [2] Tác giả

đã dùng một mô hình toán số kết hợp hai mô hình 1 và 2 chiều đã được các tác giả phát triển Mô hình cho phép tính dòng chảy đồng thời trong toàn bộ mạng sông, trong đó các sông lớn có thể dễ dàng được mô hình hoá bằng mô hình 2 chiều Kết quả cho thấy khi xuất hiện kênh Hiệp Phước có ảnh hưởng tới quy luật bồi xói của 2 con sông trên và việc tính toán cũng cho thấy hình ảnh dòng chảy cục bộ tại khu vực các cửa kênh Hiệp Phước, từ đó có thể giúp phán đoán quy luật diễn biến luồng tại đây

Huỳnh Thanh Sơn, Trần Văn Túc “ Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số CCHED1 vào việc tính toán dự báo biến hình lòng dẫn” [3] Kết quả cho thấy mô hình CCHED1 là công cụ tốt để mô phỏng dự báo quá trình diễn biến lòng sông trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam Mô hình này có nhiều ưu điểm: số liệu đầu vào đơn giản, giải bài toán có kể đến các ảnh hưởng các công trình trên sông như cầu, cống, đập ngăn nước… có thể áp dụng nhiều công thức trong mô hình giúp người

sử dụng có thể lực chọn công thức phù hợp với thực tế… Tuy nhiên mô hình cũng cần bổ sung và cải tiến thêm, nhất là vấn đề dòng chảy không ổn định ở vùng triều

2.2 Nghiên cứu ngoài nước

YANG Chih Ted, “Applications of GSTARS Computer Models for Solving River and Reservoir Sedimentation Problems ”(Đại Học Bang Colorado, Fort Collins, Colorado 80523-1372, Mỹ) [4] Mô hình GSTARS cho phép chúng ta giải quyết phương trình dòng 1 chiều độc lập và dòng bán hai chiều biến thể với các điều kiện thủy lực Mô hình GSTARS cho mô phỏng dài hạn và thực tế dự đoán của quá trình xói lở và các quá trình lắng đọng ở các sông và hồ chứa Mô hình GSTARS được áp dụng ở nhiều quốc gia để giải quyết một loạt các sông, kênh và hồ chứa lắng Nghiên cứu trường hợp này sẽ được sử dụng để minh họa cho các ứng dụng của mô hình máy tính GSTARS Các khái niệm về sự ổn định trong kênh nghiên cứu sẽ được sử dụng trong mô hình GSTARS Bài báo này cung cấp một bản tóm tắt ngắn gọn về các lý thuyết và khái niệm được sử dụng trong các mô hình máy tính GSTARS minh họa việc áp dụng mô hình GSTARS mở rộng Ví dụ dựa trên dữ liệu thực địa và phòng thí nghiệm được sử dụng và khái

niệm được sử dụng trong các mô hình máy tính GSTARS trong phạm vi của sông

và các dự án bồi lắng hồ chứa Các minh họa áp dụng mô hình GSTARS ngày càng được mở rộng với lĩnh vực đo lường và phòng thí nghiệm

KONG QingRong, JIANG ChunBo, QIN JunJie & GUO Bin, “Sediment transportation and bed morphology reshaping in Yellow River Delta ”(Phòng thí nghiệm Khoa Thuỷ Lực Học và Kỹ Thuật, Đại Học Thanh Hoa, Bắc Kinh 100084, Trung Quốc) [5] Bài báo rút ra kết quả là các quá trình thủy động lực học trong cửa sông Hoàng Hà là tương đối phức tạp theo mùa, diện tích đặc biệt lớn dọc theo đường sông khô trong thời gian mùa đông Hiện nay công việc đã áp dụng để giải quyết, như vậy EFDC phức tạp lại vấn đề môi trường, và đã thu được một số kết quả phải chăng So sánh giữa kết quả mô hình và dữ liệu đo chỉ ra rằng mô hình có

độ chính xác tốt Tốc độ giải quyết, cường độ rối ở đáy trong điều kiện biên và tỷ

lệ bùn cát là các thông số quan trọng trong nghiên cứu này Các mô phỏng thủy động lực học và nồng độ trầm tích trên kênh sông là cả hai tính toán chính xác, và

là nền tảng cho việc tính toán trầm tích tám năm So sánh với các mô hình toán số truyền thống về bùn cát đồng nhất, các mô hình toán số hiện nay cho thấy các cửa sông Hoàng Hà xem xét các điều kiện bùn cát di động, trong đó định hình lại các hình thái nghỉ có thể sửa đổi các mô phỏng thủy động lực học và vận chuyển trầm tích Với độ chính xác toán số được cải thiện, mô hình hiện tại áp dụng cho đất ẩm ướt ở bờ sông Hoàng Hà với phân tích dựa trên hình ảnh cảm ứng từ xa và nó có thể dự đoán trong tương lai

A D McCowan, E B Rasmussen, P Berq, “Improving the Performance

of a Two-dimensional Hydraulic Model for Floodplain Applications ”(Viện Kỹ Sư

Úc, hội nghị về Thuỷ Lực trong Kỹ Thuật Xây Dựng, Hobart 28-30/11/2001) [6] Bài báo này mô tả một số phát triển gần đây đã được thực hiện bởi phần mềm MIKE 21, như một phần của bộ MIKE FLOOD mới Mở rộng khả năng của MIKE

21 bao gồm mô hình của dòng chảy với hệ số Froude cao Nhấn mạnh trong việc đưa ra những thay đổi trên đã được đảm bảo rằng độ chính xác cao của các thủ tục giải pháp số được sử dụng MIKE 21 được duy trì Với những cải tiến này, người ta

đã có thể thực hiện mô phỏng thực tế của truyền sóng lũ trên một bề mặt trầm tích khô, và một loạt các điều kiện dòng chảy có số Froude cao, bao gồm cả dòng phân giới, bước nhảy thủy lực và thậm chí cả dòng chảy vỡ đập Công việc được mô tả trong bài báo này đang được thực hiện với khả năng mô hình lũ đồng bằng của hệ thống MIKE 21 bằng mô hình hai chiều

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá tình hình bồi xói trên các sông chính

ở Cần Giờ hiện trạng và sau khi có kênh Hiệp Phước, từ đó đề xuất các phương hướng ngăn ngừa và khắc phục hiện trạng xói lở bờ sông

4 Phương pháp nghiên cứu

Ứng dụng mô hình số tính toán dòng chảy trong mạng sông để mô phỏng chế độ thủy lực và sự bồi xói (mô hình toán số 2 chiều)

Sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp các số liệu thực tế để đánh giá kết quả

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài

Tìm ra được hiện trạng, nguyên nhân gây ra quá trình bồi xói của các sông chính do kênh Hiệp Phước tác động đến Từ đó đưa ra phương hướng ngăn ngừa và khắc phục hiện trạng xói lở bờ sông

6 Nội dung của Luận văn

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết vận tải bùn cát

Đánh giá và phân tích hiện trạng dòng chảy mạng sông Cần Giờ và thay đổi của nó do kênh Hiệp Phước gây ra

Tính toán diễn biến bồi xói các sông chính khu vực Cần Giờ hiện trạng và sau khi có kênh Hiệp Phước

Phương hướng ngăn ngừa và khắc phục hiện trạng xói lở bờ sông

Cần Giờ giáp ranh với huyện Nhơn Trạch, huyện Long Thành (tỉnh Đồng Nai), huyện Châu Thành, thị xã Bà Rịa, thành phố Vũng Tàu (tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu) về phía Đông và Đông Bắc Giáp với huyện Cần Đước, huyện Cần Giuộc(tỉnh Long An) huyện Gò Công Đông (tỉnh Tiền Giang) về phía tây Giáp với huyện Nhà

Bè (TP HCM) về phía Tây Bắc Phía Nam giáp với Biển Đông

Vị trí của huyện Cần Giờ ở từ 106 độ 46’12” đến 107 độ 00’50” Kinh độ Đông và

từ 10 độ 22’14” đến 10 độ 40’00” vĩ độ Bắc

Cần Giờ có tổng diện tích tự nhiên 70.421 ha, chiếm khoảng 1/3 diện tích toàn thành phố, trong đó đất lâm nghiệp là 32.109 ha, bằng 46, 45% diện tích toàn huyện, đất sông rạch là 22.850 ha, bằng 32% diện đất toàn huyện Ngoài ra còn có trên 5.000 ha diện tích trồng lúa, cây ăn trái, cây cối và làm muối Đặc điểm nổi bậc

về thổ nhưỡng của Cần Giờ là phèn và mặn Vùng ngập mặn chiếm tới 56, 7% diện tích toàn huyện, tạo nên hệ sinh thái rừng ngập mặn độc đáo, trong đó chủ yếu là cây đước, cây bần, mắm …

Hình 1.1: Bản đồ địa lý huyện Cần Giờ

1.2 Địa hình

Địa hình Cần Giờ có dạng lòng chảo, bị chia cắt nhiều bởi hệ thống sông rạch chằng chịt Cao độ chung của đại hình dao động từ 0.7 – 2 m Nơi thấp trũng có cao độ 0 –

1 m, nơi đất cao có cao độ 1.5 – 2.4 m

Cần Giờ nằm trong vùng cửa các sông lớn là sông Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ, dài

234 km Dòng chảy các sông Sài Gòn, Đồng Nai bị các hồ Dầu Tiếng, Trị An điều tiết nên lưu lượng đưa về Cần Giờ vào mùa khô không được gia tăng và về mùa lũ được giảm bớt so với trước khi có hồ này

Ngoài hệ thống các sông lớn, huyện Cần Giờ còn có rất nhiều sông nhỏ, nhiều kênh rạch tâp trung ở vùng thấp trũng trong nội đồng và trong rừng ngập mặn, thường ở

những nơi có cao độ mặt đất dưới 2m Mật độ dòng chảy cao nhất đạt 7-11 km/km2 Theo phân vùng thủy văn thủy lực vùng hạ du: huyện Cần Giờ nằm trong vùng biển khống chế mạnh, nước lợ - mặn, dòng chảy triều chiếm ưu thế

Hình 1.2: Hệ thống sông ở khu vực Cần Giờ

Biển là nguồn lợi to lớn của Cần Giờ, vì vậy trong cơ cấu phát triển kinh tế của huyện ngay từ sau giải phóng, ngành thủy sản luôn được xem là ngành kinh tế mũi nhọn của huyện, là một trong những động lực phát triển kinh tế - xã hội

Ưu thế lớn của Cần Giờ trong sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội là quỹ đất còn lớn, môi trường thiên nhiên trong lành, cảnh quan hấp dẫn và đặc biệt đây là một đơn vị hành chính thuộc thành phố Hồ Chí Minh – một trong những trung tâm kinh tế lớn của cả nước, đồng thời lại giáp ranh với những vùng kinh tế năng động như Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu

1.3 Khí hậu

Khí hậu Cần Giờ có hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ tương đối cao và ổn định, trung bình khoảng 250C đến 290C, cao tuyệt đối là 38,20C, thấp tuyệt đối là14,40C Độ ẩm trung bình từ 73% đến 85%, độ bốc hơi từ 3,5 đến 6 mm/ngày, trung bình 5 mm/ngày, cao nhất 8 mm/ngày Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.000 – 1.402

mm, trong mùa mưa lượng mưa tháng thấp nhất khoảng 100 mm, tháng nhiều nhất 240mm Mùa mưa hướng gió chính là Tây – Tây Nam, mùa khô hướng gió Bắc – Đông Bắc Sau 25 năm giải phóng, hệ sinh thái rừng và rừng ngập mặn của Cần Giờ

đã được phục hồi ổn định và đang phát triển tốt sau những thiệt hại nặng nề do chiến tranh tàn phá

1.4 Đặc điểm hệ thống sông chính ở Cần Giờ

1.4.1 Hệ thống sông rạch

Phần hạ lưu HTSĐNSG từ ngã ba mũi Đèn đỏ đến biển Đông bao gồm sông Nhà Bè hai nhánh phân lưu chính là sông Lòng Tàu, Soài Rạp Sông Soài Rạp có nhiều phụ lưu lớn như sông Mương Chuối, Đồng Điền, Vàm Cỏ, Vàm Sát và chảy

ra biển tại cửa Soài Rạp, còn sông Lòng Tàu cũng có rất nhiều phụ lưu lớn như sông Đồng Tranh, sông Dừa và đến địa phận xã Thạnh An, Cần Giờ thì chảy vào sông Ngã Bảy và đổ ra biển tại vịnh Gành Rái Vì vậy chế độ thủy văn, thủy lực trên các sông Lòng Tàu và Soài Rạp rất phức tạp

1.4.2 Đặc điểm nguồn nước

Hệ thống sông Đồng Nai-Sài Gòn từ các hồ Dầu Tiếng và Trị An trở xuống gồm các thủy đạo:

- Sông Đồng Nai (sông chính)

- Hạ du sông Sài Gòn (phụ lưu)

- Sông Nhà Bè (sông chính)

- Sông Soài Rạp (phân lưu)

- Sông Lòng Tàu (phân lưu)

- Sông Ngã Bảy (một nhánh chính của phân lưu)

Khu vực đoạn sông nghiên cứu có chế độ thủy lực, thủy văn rất phức tạp luôn chịu sự chi phối của nhiều nguồn ở các mức độ khác nhau:

- Chế độ dòng chảy nguồn có sự điều tiết của các hồ chứa

- Các khai thác có liên quan đến nguồn nước thượng lưu

- Chế độ thủy triều biển Đông

- Các khai thác có liên quan đến dòng nước và dòng sông ở ngay tại hạ lưu

Tại những nơi chịu ảnh hưởng mạnh của triều thì mực nước cao nhất năm thường xuất hiện vào các tháng XII, I và mực nước thấp nhất năm thường xuất hiện vào các tháng VI, VII

1.4.3 Đặc điểm sông Nhà Bè

Sông Nhà Bè đoạn từ ngã ba mũi Đèn đỏ đến ngã ba mũi Nhà Bè có chiều dài khoảng 9km là sông cong, rộng và sâu Bán kính cong đoạn này 4250m và chiều rộng lòng sông không đều nhau Khu vực bờ lõm của đoạn sông về phía xã Phú Mỹ, quận 7 và huyện Nhà Bè có nhiều sông, rạch cắt ngang như sông Phú Xuân (rạch Dơi), rạch Tam Đề, rạch Miễu, rạch Bòng Bong …, còn phía bờ đối diện có ít sông, rạch hơn Phía bờ lõm của đoạn cong này một khu liên hợp cảng, kho bãi và nhà máy với những kho lớn như Tổng kho xăng dầu Nhà Bè bao gồm các kho A, B, C, nhà máy dầu ăn Marvela, nhà máy sửa chữa tàu biển và giàn khoan, cảng xí nghiệp sửa chữa tàu An Phú…

Sông Nhà Bè chịu tác động của dòng chảy từ thượng nguồn, trong đó có sự tham gia và chiếm tỉ lệ lưu lượng khá lớn của sông Đồng Nai và sự chi phối khá mạnh của dòng triều từ sông Lòng Tàu đã tạo nên thế sông Nhà Bè uốn cong Khi triều rút dòng nước từ ngã ba hợp lưu sông Sài Gòn và sông Đồng Nai đều đổ dồn

về phía sông Nhà Bè và hướng dòng chảy có xu thế đi vào phía bờ lõm từ xã Phú

Mỹ, quận 7 đến ngã ba sông Nhà Bè – sông Phú Xuân cho nên có nhiều nơi dọc theo đoạn đường bờ này đã bị trượt lở Theo một số tài liệu lịch sử thì trước đây khi chưa xây dựng Tổng kho xăng dầu Nhà Bè, đoạn đường bờ Tổng kho từ kho A qua kho B đến kho C cũng đã bị trượt lở mạnh, nhưng từ khi những đoạn bờ kè và các cầu cảng kiên có được xây dựng để bảo vệ các bồn chứa dầu thì đoạn này không còn bị trượt lở nữa và từ đó đến nay chỉ có phàn từ ngã ba sông Nhà Bè – sông Phú Xuân về phía mũi Đèn đỏ đang bị trượt lở mạnh Trong cả trong đoạn này một số công trình kè kiên cố cũng đã được xây dựng để bảo vệ cho nhà máy dầu ăn Marvela hay nhà máy sửa chữa tàu biển và giàn khoan, còn lại những đoạn nào chưa có công trình bảo vệ thì đường bờ tiếp tục bị trượt lở với những mức độ khác nhau

1.5 Phân tích hiện trạng dòng chảy trong hệ thống sông chính ở Cần Giờ

1.5.1 Diễn biến trên mặt bằng

1.5.1.1 Sự thay đổi chiều rộng lòng sông

Phân tích tài liệu thực đo trên sông Nhà Bè của các năm 1967, 1990, 19994,

1997, 2001, 2005 và 2006 cho thấy chiều rông lòng song có sự thay đổi như bảng sau:

Bảng 1.1:Sự thay đổi chiều rộng lòng sông Nhà Bè

(từ mũi Đèn đỏ đến mũi Nhà Bè) (trích từ Báo cáo chính tổng kết đề tài NCKH &PTCN 2011, Viện Kỹ Thuật Biển)

1967 1990 1994 1997 2001 2005 2006 Khu vực ngã ba mũi

Đèn đỏ 1.367 1.419 1.426 1.430 1.433 1.436 1.442

1.5.1.2 Sự biến đổi tuyến lạch sâu

Do tác dụng tổ hợp của điều kiện dòng chảy nguồn và biển mà trong đó sự tham gia chiếm tỉ lệ lưu lượng lớn của sông Đồng Nai và sông Lòng Tàu đã làm cho tuyến lạch sâu của sông Nhà Bè biến đổi khá phức tạp “ theo tài liệu các năm 1945,

1974, 1985, 1990, 1994, 1997, 2002, 2005 và 2006 cho thấy: ” tuyển lạch sâu không phải là một đường cong trơn mà uốn khúc lượn sông trên mặt bằng thay đổi dọc theo sông (bởi điều kiện địa chất lòng sông và điều kiện dòng chảy ngược xuôi của từng khu vực khác nhau) Phạm vi dịch chuyển theo hướng ngang của các tuyến lạch sâu qua các năm là khác nhau, nhưng đều nằm trong một dải hẹp 100 – 200m Nhìn chung tuyến lạch sâu ép sát bờ ở mũi Đèn đỏ, mũi Bình Khánh khu vực bờ lõm đỉnh cong (bao gồm cả khu vưc Tổng kho xăng dầu Nhà Bè) và cách xa bờ hữu

ở khu vực ghềnh cạn được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.2: Vị trí tuyến lạch sâu sông Nhà Bè từ mũi Đèn đỏ đến mũi Nhà Bè

(trích từ Báo cáo chính tổng kết đề tài NCKH &PTCN 2011, Viện Kỹ Thuật Biển)

Mũi Đèn đỏ

Khu ghềnh cạn phía trên

Khu vực đỉnh cong

Khu ghềnh cạn phía dưới

Mũi Bình Khánh Tuyến lạch sâu

cách bờ lõm (m) 200 500 80 – 200 350 300

Tại khu vực bờm lõm từ năm 1967 – 1990 bờ bị xói lở, bình quân khoảng 1m/năm

Vị trí tuyến lạch sâu bờ hữu dịch chuyển trong phạm vi khoảng 250m (tại mũi Bình Khánh), còn vị trí tuyến lạch sâu bờ tả dịch chyển trong phạm vi khoảng 200m (ngã ba sông Nhà Bè – sông Ông Thuộc) Tại khu vực mũi Bình Khánh thì tuyến lạch sâu bờ tả có độ sâu nhỏ hơn tuyến lạch sâu bờ hữu Tuyến luồng có độ sâu phổ biến từ 16,5 đến 21m nước và cũng theo tài liệu thống kê qua các năm

1998, 2001, 2003, 2005 thì tại đoạn này không hình thành một hố xói nào

Qua kết quả phân tích tài liệu địa hình nhiều năm tại khu vực ngã ba mũi Đèn đỏ cho thấy vị trí tuyến lạch sâu qua nhiều năm không phải là đường cong trơn

mà là đường cong queo di dịch qua lại theo hướng ngang trong phạm vi 150m

+ Đoạn từ ngã ba mũi Đèn đỏ đến rạch Tam Đề vị trí tuyến lạch sâu dịch chuyển trong phạm vi 150m

+ Đoạn từ rạch Tam Đề đến ngã ba sông Nhà Bè và sông Phú Xuân: Từ giai đoạn 1932 – 1945 đến 1997 vị trí tuyến lạch sâu dịch chuyển trong phạm vi 230m

và lệch về phía bờ hữu (bờ lõm), nhưng nếu so sánh với năm 2001 thì phạm vi dịch chuyển tăng lên rất lớn gần 550m và có vài đoạn lạch sâu ra giữa sông và chỉ khi đến ngã 3 sông Nhà Bè và sông Phú Xuân thì tuyến lạch sâu mới nhập trở lại vào vị trí tuyến lạch sâu của các năm đã thống kê ở trên nghĩa là vào vị trí sát bờ của Tổng kho xăng dầu Nhà Bè

1.5.2 Diễn biến trên mặt cắt ngang

- Do sự tác động của các quá trình động lực mà chủ yếu là dòng chảy triều;

- Do việc xây dựng các công trình cảng và kè bảo vệ bờ;

- Do các hoạt động khai thác cát lòng sông;

- Do tác động lớn của sóng do các loại tàu thuyền lớn nhỏ gây nên đã làm cho đường bờ cũng như mặt cắt ngang lòng sông Nhà Bè biến đổi rất phức tạp và theo những mức độ khác nhau

Căn cứ vào tài liệu thống kê đo bình đồ lòng sông từ năm 1994 đến nay, xem xét diễn biến bờ và lòng sông Nhà Bè cho thấy: Bờ sông bị biến đổi mạnh nhất trong giai đoạn 1967 – 1990, nhưng từ khoảng những năm 1990 đến nay khi các công trình xây dựng dọc theo đoạn sông này đã được hoàn chỉnh như các kho A, B,

C, cảng xí nghiệp sửa chữa tàu An Phú, Nhà máy sửa chữa tàu biển và giàn khoan, Cảng thực vật thì một loạt các công trình bảo vệ bờ như kè, kè mỏ hàn cũng đã được xây dựng rất kiên cố nên đường bờ không còn bị xói lở nữa

1.5.3 Nghiên cứu biến hình lòng sông Soài Rạp

1.5.3.1 Hình thể đoạn sông nghiên cứu

Sông Soài Rạp tính từ Nhà Bè đến cửa sông dài khoảng 46km Trên tuyến sông này cũng có nhiều kênh rạch lớn: Sông Cái, sông Mương Chuối, sông Đồng Điền, kênh Hằng (phía bờ hữu), có rạch Lò, sông Vàm Sát phía bờ tả; đặc biệt là có hợp lưu với sông Vàm Cỏ, một sông lớn và có lưu lượng rất lớn vào mùa lũ Sông Soài Rạp đoạn từ mũi Bình Khánh đến Hiệp Phước có vai trò quan trọng trong sự phát triển giao thông vận tải thủy, phát tiển KT – XH của TP HCM và vùng hạ du với tuyến luồng Soài Rạp hiện cho tàu 20.000 DWT ra vào cụm cảng Hiệp Phước hiện nay

Qua khảo sát thực địa và phân tích tài liệu thực đo dọc tuyến sông Soài Rạp

từ năm 1994 đến 2006, tài liệu cục bộ đoạn Nhà Bè, cửa sông Vàm Cỏ cho thấy:

 Từ phao số “0” đến ngay cửa sông Soài Rạp có chiều dài 45,6km độ sâu của tuyến luồng tàu chạy biến đổi từ 6 ÷ 9,2m, trong đó có đoạn dài khoảng 3,5km hình thành một ngưỡng cạn, trong đó độ sâu chỉ từ 5,5 ÷ 6m

 Từ cửa sông Soài Rạp đến sông Vàm Cỏ, chiều dài 6,1km độ sâu tuyến luồng tàu chạy biến đổi từ 8,6 ÷ 9,2m

 Từ sông Vàm Cỏ đến cuối khu Hiệp Phước, chiều dài 10.983m với độ sâu tuyến luồng tàu chạy biến đổi 9,2 ÷ 6m

 Từ cuối Hiệp Phước đến cách ngã ba sông Soài Rạp – Mương Chuối khoảng 850m về phía thượng lưu (khu vực cảng VITACO), có chiều dài khoảng 16km, bao gồm toàn bộ khu vực cảng và khu công nghiệp Hiệp Phước có độ sâu biến đổi từ 10 ÷ 27m (đây là đoạn sâu nhất trên sông Soài Rạp) rất thuận lợi cho các loại tàu bè lớn ra vào

 Từ khu vực cảng VITACO đến mũi Nhà Bè, chiều dài 4,1km độ sâu tuyến luồng chạy tàu bắt đầu nông dần, trong đó từ cảng VITACO đến phao số “2”

độ sâu giảm từ 27 ÷ 7m và sau đó độ sâu tăng dần đến mũi Nhà Bè từ 7 ÷ 14m

1.5.3.2 Diễn biến lòng sông khu vực ngã ba sông Nhà Bè – Lòng Tàu – Soài Rạp

Đoạn cửa vào sông Soài Rạp là một đoạn sông cong tương đối nông với bán kính R = 800m Tại khu vực đỉnh cong chiều rộng lòng sông B = 800m Phân tích tài liệu địa hình từ 1967 đến 2006 cho thấy:

Trong khi đó đoạn cửa sông Soài Rạp ngày càng uốn cong, càng không thuận hướng với chiều dòng chảy của sông Nhà Bè

Bãi ngầm ở mũi Pha Mi tuy tương đối ổn định trong nhiều năm nhưng cũng

đã cho thấy có xu thế lùi dần Tuyến đường bờ mũi Pha Mi cũng có sự lùi dầu: 1967

có bán kính cong: 650m; năm 1999 có bán kính cong là 2.000m và đến năm 2006 bán kính cong là 2.085,

Hiện tượng phân lưu và hợp lưu ở khu vực ngã ba sông đã tạo nên một ghềnh cạn so le biến đổi chậm cùng với bãi ngầm trước mũi Pha Mi và hai tuyến lạch sâu: Một về phía Lòng Tàu, một về phía Soài Rạp

Biến đổi trên mặt bằng, biến đổi chiều sâu và vị trí tuyến lạch sâu qua các năm ở khu vực ngã ba Nhà Bè – Lòng Tàu – Soài Rạp là tương đối ổn định Lạch sâu chỉ dịch chuyển trong phạm vi một khoảng bằng 1/10 chiều rộng lòng sông (40

÷ 60m)

Tại ngã ba sông, khu vực phân luồng cũng đã hình thành một bãi ngầm khá

ổn định Ở khu vực mũi Pha Mi, đường đẳng trị cao trình (-5.0m) qua các năm biến đổi trong phạm vi hẹp

1.5.3.3 Diễn biến lòng sông và hình thái sông đoạn từ mũi Nhà Bè đến sông Mương Chuối

Diễn biến lòng sông và hình thái sông trên mặt bằng

Phân tích tài liệu địa hình các năm: 1987 – 1994, 1998, 2002, 2005, 2006 cho thấy: Hình thái mặt bằng của đoạn sông nghiên cứu thể hiện rõ đặc điểm của quy luật hình thái lòng sông vùng triều (khác với sông không chịu ảnh hưởng thủy triều)

là đoạn sông cong lòng sông hẹp và sâu, đoạn sông thẳng quá độ ngắn, rộng và nông

Biến đổi trên mặt bằng qua nhiều năm của tuyến lạch sâu trong một dải rất hẹp, vị trí tuyến lạch sâu gần như không thay đổi và trùng theo một tuyến, ép sát phía bờ lõm ở các khu vực đỉnh cong Ở những đoạn sông quá độ, tuyến lạch sâu không đi ở giữa lòng mà đi chéo từ bờ lõm của đoạn cong phía trên chuyển sang bờ lõm của đoạn cong phía bờ đối diện ở phía hạ du Tuy nhiên vị trí cũng như chiều sâu của tuyến lạch sâu biến đổi trên bình đồ là rất nhỏ, tương đối ổn định Bờ sông vùng đỉnh cong có hiện tượng trượt lở cục bộ, nhưng tốc độ nhỏ không đáng kể

1.5.3.4 Hình thái lòng sông Soài Rạp

Về tổng thể, hình thái sông Soài Rạp là tương đối thẳng, lòng sông rộng và nông Có thể chia tuyến sông thành hai đoạn:

- Đoạn từ Nhà Bè – rạch Bà Kiểu, xã Vĩnh Thạnh (ranh giới của huyện Nhà

Bè và huyện Cần Giuộc – Long An) đây là đoạn sông có nhiều khúc cong liên tiếp, trong đó đoạn từ mũi Nhà Bè đến sông Mương Chuối là môt đoạn sông tương đối rộng và sâu với 2 khúc cong liên tiếp ngược chiều nhau Tại đây đã hình thành hố xói cục bộ với vị trí hố xói có cao trình Vmax = -30, 3m (theo hệ cao độ Quốc Gia) (Tài liệu năm 2006) Hai đoạn sông cong cũng được nối tiếp bởi một đoạn sông thẳng quá độ Khúc cong Hiệp Phước bán kính cong nhỏ nhất Rmin < 680m, chiều rộng lòng sông hẹp B = 600m cũng là nơi hẹp nhất của tuyến cong này

- Đoạn sông khu vực nhà máy Nhiệt điện Hiệp Phước nằm trong đoạn hội lưu với sông Đồng Điền trong bối cảnh của một đoạn cong lớn Tại đây kết cấu dòng chảy phức tạp, địa chất bờ yếu, nên hiện tượng trượt lở khá phổ biến

- Đoạn từ Vĩnh Thạnh ra đến cửa Soài Rạp có nhập lưu sông Vàm Cỏ, lòng sông có chiều rộng B = 1.000 ÷ 3.000m Trên sông Soài Rạp phía thượng lưu cửa nhập lưu của sông Vàm Cỏ hình thành bãi nổi thể hiện nguồn bùn cát từ thượng lưu

về là chủ yếu và ảnh hưởng của biến chiếm ưu thế

Trên sông Soài Rạp, đoạn phía trên của khu vực hợp lưu với sông Vàm Cỏ

đã hình thành bãi nông ở cao trình (-7m), và ở vùng cửa sông Soài Rạp cũng đã hình thành ngưỡng cạn ở cao độ -6,5 ÷ -7m

Sông Vàm Cỏ đóng vai trò rất quan trọng trong diễn biến của hình thái sông Soài Rạp, nhất là khu vực cửa sông Sông Vàm Cỏ tuy lưu vực hứng nước không lớn, nhất là sông Vàm Cỏ Tây là sông không có nguồn, song về mùa lũ cửa sông Vàm Cỏ tiêu một lượng nước khá lớn của sông Cửu Long tràn qua Đồng Tháp Mười Trong thời gian này sông Vàm Cỏ tạo nên một sự dềnh ứ nước ở cửa sông Soài Rạp, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bồi lắng đang diễn ra rất mạnh mẽ tại khu vực cửa sông

1.5.4 Nghiên cứu biến hình lòng sông Lòng Tàu – Ngã Bảy

1.5.4.1 Hình thể đoạn sông nghiên cứu

Vùng phân lưu Lòng Tàu – Soài Rạp là nút phân lưu quan trọng nhất của dòng chảy nguồn, đồng thời cũng là nút hợp lưu quan trọng của dòng triều ở hạ du sông Đồng Nai – Sài Gòn

Như đã phân tích ở trên, do tỷ lệ phân chia lượng dòng chảy giữa sông Lòng Tàu và sông Soài Rạp có khác nhau khi triều lên và khi triều xuống đã làm cho hình thái lòng sông vùng phân lưu có những diễn biến tương ứng

Ở cuối sông Nhà Bè và trước cửa vào sông Lòng Tàu đã hình thành một ghềnh cạn so le biến đổi chậm cùng với bãi ngầm trước mũi Pha Mi ổn định trong nhiều năm đã chia dòng sông thành 2 luồng rõ rệt: Lòng Tàu và Soài Rạp

Sông Lòng Tàu, vùng phân lưu mở rộng, tuyền lạch sâu ít có sự dịch chuyển theo hướng ngang, cao trình đáy sông biến đổi ít Đáy sông cửa vào của sông Lòng Tàu dốc ngược ra phía Nhà Bè Mặt cắt ngang lòng sông cân đối và tương đối ổn

định Lòng sông nông hơn bên phía Soài Rạp: hmax Lòng Tàu = 17,6m; hmax Soài Rạp = 21,6m

Biến hình lòng dẫn sông Lòng Tàu ngoài các yếu tố tự nhiên, trong đó chủ yếu là dòng triều thì ảnh hưởng do các phương tiện giao thong thủy đã góp phần rất lớn vào quá trình trượt lở bờ sông bởi vì sông Lòng Tàu – Ngã Bảy là tuyến giao thông thủy chính vào các cảng trên sông Sài Gòn và Đồng Nai, nên hàng ngày có hàng trăm chiếc tàu lớn nhỏ, trong đó có nhiều tàu có trọng tải >50.000DWWT ra vào

Chiều rộng sông Lòng Tàu trên toàn tuyến sông tương đối đều nhau (B=390m đến 520m), lòng sông cong có nhiều đoạn gấp khúc và có nhiều sông rạch chảy vào Nối tiếp sông Lòng Tàu là đoạn sông Ngã Bảy có chiều rộng sông lớn hơn B = 1263, 4e – 0, 00004xL

1.5.4.2 Biến hình lòng sông Lòng Tàu từ mũi Bình Khánh đến đoạn sông cong mũi L’Est (Tắc An Nghĩa)

- Từ mũi Bình Khánh đến ngã ba Lòng Tàu – Đồng Tranh tuyến luồng tàu có chiều sâu từ 11 ÷ 15m và chiều rộng 150m, không có một hố xói nào, ngay ngã ba Lòng Tàu – rạch Vàm Tượng có một hố xói với cao trình -225m, chiều dài 470m, chiều rộng 40m (năm 2006), nhưng trước đó từ 1997 đến 2004 chứa có hố xói này

- Từ rạch Vàm Tượng đến mũi L’Est dài khoảng 2, 2km, chiều rộng tuyến luồng có độ sâu từ 8 ÷ 9m (khi mực nước ròng sát) nhỏ hơn 100m, nên việc lưu thông hai chiều của tàu bè rất khó khăn, nhất là đối với những tàu có tải trọng ≥ 30.000DWT

1.5.4.3 Biến hình lòng sông Lòng Tàu từ đoạn cong mũi L’Est đến ngã ba sông Lòng Tàu – sông Lôi Giang

Sông Lòng Tàu đoạn từ đoạn cong mũi L’Est đến ngã ba sông Lòng Tàu – Lôi Giang có rất nhiều đoạn sông cong, trong đó đoạn sông cong L’Est nằm ở khoảng giữa của sông Lòng Tàu, bắt đầu từ mõm cao Haut de L’Est (ngã ba sông Lòng Tàu – rạch Móc Keo lớn) thuộc ấp An Lộc, xã Tam Thôn Hiệp đến đoạn ngã

ba sông LÒng Tàu – rạch Đôn thuộc xã An Thới Đông là đoạn cong gấp khúc nhất,

nằm ngay ngã ba sông Lòng Tàu – Tắc An Nghĩa, đoạn dự kiến mở tuyến luồng mới (Coude de L’Est: ngày xưa người Pháp gọi là đoạn cùi chõ phía Đông do đặc tính ất gấp khúc của đoạn sông này) Đây là đoạn sông cong hẹp với chiều rộng sông B = 410m, cong gấp khúc có bán kính cong R = 502m, nhỏ nhất trên sông Lòng Tàu Đoạn thượng lưu có khu vực ghềnh cạn kéo dài, chiều sâu nước nhỏ 9 đến 10m So sánh các kết quá tính hệ số gấp khúc K của đoạn sông này trong nhiều năm từ 1974 đến nay thì hầu như hệ số cong K không thay đổi với hệ số cong K = l/L = 1, 63 (với l là chiều dài thật của đoạn sông cong và L là chiều dài dây cuung của đoạn cong), trong lúc đó trên toàn tuyến sông Lòng Tàu hệ số cong biến đổi từ

1, 05 ÷ 1, 37 Do đoạn cong rất gấp khúc nên việc di chuyển của tàu bè qua đoạn này rất khó khăn, đặc biệt là các tàu có trọng tải lớn (từ 30.000DT trở lên)

Theo tài liệu các năm 1974, 1985, 1990, 2000, 2001, 2005, 2006 cho thấy: sự phân bố tuyến lạch sâu trên mặt bằng dọc theo tuyến sông Lòng Tàu từ đoạn dự kiến mở tuyến luồng ra đến vịnh Gành Rái là cân đối, ít có sự dịch chuyển qua lại theo hướng ngang Mặt cắt ngang lòng sông ổn định, có dạng parabol và cân đối Tuy kích thước các hố xói của năm 2000 và 2006 đã có những thay đổi đáng kể, nhưng cao trình hố xói hầu như rất ít thay đổi:

- Đoạn đỉnh cong ngã ba sông Lòng Tàu – rạch Móc Keo lớn có một hố xói với cao trình – 18m, trong đó chỗ sâu nhất có cao trình là -20, 48m (năm 2006) với chiều dài khoảng 600m và chiều rộng 85m, so với hố xói -18m, chiều dài 550m, rộng 80m và điếm sâu nhất là -19, 76m (năm 2000)

- Đoạn đỉnh cong ngã ba sông Lòng Tàu – tắc An Nghĩa có một hố xói với cao trình -20m, trong đó chỗ sâu nhất có cao trình là -22, 38m (năm 2006) so với chiều dài khoảng 290m và chiều rộng 135m và phía ngoài là một hố xói khác có cao trình -18m, với chiều dài khoảng 650m và chiều rộng 210m, so với hố xói có cao trình -118m, dài 470m, rộng 110m và điểm sâu nhất là -20, 46m (năm 2000)

- Đoạn đỉnh cong lõm cách rạch Đôn khoảng 500m về phía hạ lưu có một hố xói với cao trình -118m, trong đó chỗ sâu nhất có cao trình là -19, 26m (năm 2006)

với chiều dài khoảng 480m và chiều rộng 105m, so với hố xói có cao trình -18m, dài 250m, rộng 60m, điểm sâu nhất là -18, 56m (năm 2006)

Có thể nói đây là đoạn sông tuy ổn định về mặt hình thái sông, song cũng rất bất lợi cho vấn đề vận tải thủy do bán kính cong nhỏ, nhất là tại vùng mũi L’Est

1.5.4.4 Biến hình lòng sông từ sông Lôi Giang đến vùng hợp lưu Lòng Tàu – sông Dừa – Đồng Tranh – Ngã Bảy

Từ ngã ba Lòng Tàu – Lôi Giang đến vùng hợp lưu Lòng Tàu – sông Dừa – Đồng Tranh – Ngã Bảy có chiều dài khoảng 10km

- Cách ngã ba sông Lòng Tàu – Lôi Giang 400m về phía hạ lưu có một hố xói: năm 2000, cao trình hố xói là -20m, dài 240m, rộng 70m, điểm sâu nhất -24, 23m và đến năm 2006, cao trình hố xói này -23m, dài 270m, rộng 70m Như vậy hố xói này tuy kích thước không tăng nhưng chiều sâu tăng thêm 3m

- Đoạn sông cong cách vùng hợp lưu khoảng 700m về phía thượng lưu có một hố xói: năm 2000, chiều dài 900m, rộng 150m, cao trình hố xói -18m, điểm sâu nhất 21, 03m, năm 2006 dài 1.105m, rộng 150m, cao trình -18m, điểm sâu nhất -21, 63m Như vậy hố xói này cũng rất ít thay đổi về kích thước

- Vùng hợp lưu của 4 sông: Đây là hợp lưu của ba phụ lưu: Lòng Tàu, sông Dừa, Đồng Tranh đổ ra sông Ngã Bảy (trước đây người Pháp gọi là vùng Les Quatre Bras: 4 cánh tay) Tuy đây là vùng hợp lưu của 4 sông nhưng địa hình lòng sông ít biến động Từ bản đồ địa hình các năm 1974, 1985, 1990, 2000, 2001, 2005,

2006 phân tích sự biến đổi của tuyến lạch sâu qua nhiều năm tên mặt bằng cho thấy:

 Ngay tại ngã ba Lòng Tàu – Sông Dừa có một hố xói rất sâu: năm

2000 cao trình -28m, dài 290m, rộng 150m, chỗ sâu nhất =31, 83m và năm 2006 cao trình -28m, dài 480m, rộng 230m, chỗ sâu nhất là -32, 63m

 Tại vùng hợp lưu Lòng Tàu – Đồng Tranh – Ngã Bảy năm 2000 có hai hố xói với cao trình -23m gần nhau: hố 1 dài 220m, rộng 90m, chỗ sâu nhất -26, 444m, hố xói 2 dái 170m, rộng 120m, chỗ sâu nhất có cao trình -23,53m và đến năm 2006 hai hố xói này nhập lại với nhau cao trình trình -23m, dài 400m, rỗng 270m, chỗ sâu nhất là -26,64m và tuyến lạch sâu vùng hợp lưu và đầu ngã Bảy có

sự dịch chuyển theo hướng ngang trong phạm vi khoảng 100m, mặt cắt ngang lòng sông vùng hợp lưu và đầu sông ngã Bảy tương đối tương xứng

Trên sông Lòng Tàu (phía thượng lưu của vùng hợp lưu) lạch sâu các năm trùng tuyến và không có sự dịch chuyển theo hướng ngang

Tuy nhiên, điểm sâu nhất 36,3m ở gần bờ hữu ngã ba sông Ngã Bảy – Đồng Tranh

1.5.4.5 Diễn biến lòng sông Ngã Bảy

Sông Ngã Bảy bắt đầu từ vùng hợp lưu Lòng Tàu – sông Dừa – Đồng Tranh

và đổ ra biển tại vịnh Gánh Rai1 tại mũi Nước Vận với chiều dài khoảng 10km Đoạn này lòng sông khá sâu với tuyến lạch sâu có cao trình từ -18m ÷ 21m, nhưng chỉ có một hố xói duy nhất, năm 2000 hố xói có cao trình -33m, chiều dài 550m, rộng 210m, chỗ sâu nhất có cao trình -35, 2m, năm 2006 với cao trình -33m, chiều dài 640m, rộng 250m, chỗ sâu nhất có cao trình -35, 7m ngay tại mũi Nước Vận Đây là điểm sâu nhất trên sông Ngã Bảy mà cũng là điểm sâu nhất trên tuyến lường Lòng Tàu – Ngã Bảy Đoạn từ mũi Nước Vận ra đến vịnh Gành Rái lòng sông nông dần với cao trình lạch sâu biến đổi từ -13m ÷ -15m, tuy nhiên ngoài vịnh Gành Rái thì lòng sông lại sâu dần với cao trình từ -18 ÷ -23m

Thống kê tài liệu thủy hải văn nhiều năm cho thấy vùng cửa sông ngã Bảy đổ vào vịnh Gành Rái, nơi có các đặc trưng hải văn lớn:

Biên độ triều lớn nhất: Hmax = 3.50m

Biên độ triều bình quân: HTB = 3.00m

Hướng gió thịnh hành: Đông Bắc, Tây Nam với V = 2.2 ÷ 2.5m/s (nhưng trong mùa gió chướng vận tốc gió đã đo được Vmax = 11.1m/s, chiều cao sông Hmax = 2.1m; chu kỳ song T = 111s; dòng chảy ven bờ V = 0.5m/s)

Dòng hải lưu mùa khô: 0.8 ÷ 1.0 hải lý / giờ

Dòng hải lưu mùa mưa: 0.6 ÷ 1.1 hải lý / giờ

Đoạn sông vùng cửa sông Ngã Bảy quanh co R = 800 ÷ 1.400m có nhiều kênh rạch như rạch Thiềng Liềng, rạch Mồng Gà, sông Cá Gấu, … Vì vậy điều kiện dòng chảy và hình thái lòng sông vùng cửa sông Ngã Bảy phức tạp

Hình thái lòng sông cong mở rộng và dốc dần về phía biển

Cũng giống như các vùng cửa sông khác như Đồng Tranh, Soài Rạp hay các cửa sông Cửu Long, quá trình biến đổi lòng dẫn vùng cửa sông, bãi bờ chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của quá trình tương tác giữa sông – biển, với tổ hợp giao thoa của nhiều thành phần dòng chảy, của sông …

Biến đổi tuyến đường bờ xói – bồi diễn ra mạnh theo các mùa gió Đông Bắc – Tây Nam

Đối với vùng cửa sông Ngã Bảy, tuyến lạch sâu tương đối ổn định

Vị trí của vực sâu ổn định ít có sự thay đổi qua các năm Chiều sâu nước của vực sâu có sự thay đổi nhất định qua các năm Cửa sông dạng Estuary chịu lún sụt

Vực sâu hố xói sâu -33m khu vực mũi Nước Vận: vị trí của hố xói không có

sự dịch chuyển lớn, năm 2006 so với 2000 cho thấy hố xói phát triển ít về cả chiều rộng và chiều dài, diện tích tăng đến 1,38 lần

Bảng 1.3: Biến đổi của hố xói tại cửa sông Ngã Bãy

(trích từ tài liệu Viện Kỹ Thuật Biển)

Năm Chiều dài hố xói Chiều rộng hố xói Diện tích hố xói

Do mở rộng mặt cắt, vận tốc nhỏ và ảnh hưởng độ sâu của nước biển đã dẫn đến hiện tượng bồi lắng bùn cát ở 2 phía cửa sông và hình thành một cồn lớn ở phía ngoài cùng của cửa sông

1.6 Phân tích hiện trạng các yếu tố có ảnh hưởng tới bồi xói trong hệ thống sông chính ở Cần Giờ

1.6.1 Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội đến biến đổi lòng dẫn

Hạ du sông Đồng Nai – Sài gòn nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Nam Việt Nam (TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Vũng Tàu) Khu vực năm trong miền nhiệt đới cận xích đạo có điều kiện tự nhiên phong phú và đa dạng, phía thượng nguồn được điều tiết bới các công trình hồ chứa, phía hạ lưu chịu tác động mãnh liệt của các yếu tố thủy, hải văn Vì vậy mà tác động của điều kiện tự

nhiên, kinh tế xã hôi đến biến đổi lòng dẫn diễn ra mạnh mẽ với tốc độ tăng nhanh trong những năm gần đây

1.6.1.1 Ảnh hưởng do xây dựng các công trình thượng nguồn

Các công trình thượng nguồn đã phân phối lại hoàn toàn điều kiện thủy văn – thủy lực và địa hình lòng dẫn hạ du Điều đó thể hiện ở:

 Sự biến đổi của quá trình dòng nước và sòng bùn cát đối với dòng sông ở hạ du:

Sự phân phối lại dòng nước trong năm, làm tăng dòng chảy mùa kiệt và giảm dòng chảy mùa lũ ảnh hưởng đến diễn biến lòng dẫn hạ du Đường quá trình lưu lượng biến đổi làm thay đổi tính lên xuống đột ngột của dòng chảy lũ, làm giảm nhỏ khả năng vận chuyển bùn cát của lòng sông ở hạ du Sự điều tiết làm triết giảm đỉnh lũ lòng sông dạ du, làm mất tác dụng của các trận lũ

 Sự gia tăng lưu lượng dòng chảy kiệt có thể sẽ làm tăng cao cao trình bãi

Sự điều tiết của các công trình thượng nguồn làm tăng dòng chảy mùa kiệt, tốc độ biến đổi lưu lượng nhỏ, thời gian nước trung bình kéo dài, tác dụng tạo dòng thể hiện rõ rệt

 Sự thay đổi lượng bùn cát trong sông ảnh hưởng đến diễn biến lòng sông ở hạ du

Bùn cát ở thượng nguồn bị lắng đọng ở hồ chứa gây bồi ở thượng lưu hồ chứa, nước xả xuống hạ du đã mất đi lượng lớn bùn cát gây hiện tương xói sau hồ

Sự mất cân bằng bùn cát chính là nguyên nhân chính dẫn đến bất ổn định lòng dẫn

hạ du

1.6.1.2 Ảnh hưởng do tác động của quá trình phát triển KTXH

Ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa và sự phát triển dân số

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng kinh tế trọng điểm của cả nước với mật độ dân số tập trung cao và ngày càng gia tăng kéo theo sự khai thác kiệt quệ các tài nguyên thiên nhiên một cách bữa bãi không có quy hoạch Tốc độ đô thi hóa quá nhanh, tình hình xây dựng, lấn chiếm lòng, bờ sông diễn ra theo xu thế gia tăng và

phức tạp làm một số rất lớn sông – kênh – rạch thành các bãi cạn, diện tích mặt nước thu hẹp, làm gia tăng tốc độ dòng chảy, dâng cao mực nước Mặt khác làm gia tăng tải trọng lên bờ gẫn đến nguy cơ trượt lở hệ thống mạng lưới sông, kênh, rạch tăng cao

Quá trình đô thị hóa cùng với sự ra tằng của hàng loạt các bến bãi nội đia, các bến đò ngang, lấn chiếm lòng sông, neo đâu không đúng quy đinh gây cản trở, làm thay đổi dòng chảy, ảnh hưởng đến ổn định lòng dẫn Việc thiếu quản lý các phương tiện vận tải đường thủy không đúng quy định, quá tải trọng cho phép, tạo sóng và dòng chảy tác động trực tiếp vào bờ gây ra trượt lở bờ

Ngoài ra tốc độ đô thi hoá và sự phát triển dân số mà không kết hợp với các biện pháp giảm thiểu ô nhiêm đã gây một gánh nặng cho môi trường, đặc biệt việc

xả rác ra sông, hồ kênh rạch của hoạt động giao thông vận tải thủy làm biến chất đất

và gây bồi lắng, kết tủa làm cản trở dòng chảy và giảm mặt cắt thoát nước của kênh rạch

Tình trạng khai thác tài nguyên bừa bãi

Việc khai thác tài nguyên rừng và tài nguyên cát có ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình diễn biến lòng dẫn

Rừng là tài nguyên quan trọng trong điều tiết nguồn nước mưa, nước lũ và ảnh hưởng đến chế độ thủy lực ở hạ dụ Tuy nhiên việc phá rừng mở rộng đất nông nghiệp, khai thác gỗ, củi, sản suất bột giấy, xây dựng các công trình thủy lợi, hồ chứa, khai thác khoáng sản, hay những thiệt hại do cháy rừng đều làm giảm nghiêm trọng diện tích rừng Diện tích rừng giảm kéo theo điều tiết nguồn nước giảm làm thay đổi chế độ thủy lực trông sông, độ che phủ mất làm bề mặt dễ xói mòn cuốn theo một lượng lớn bùn cát khi có mưa làm mất tính cân bằng bùn cát trong sông đều thúc đẩu quá trình diễn biến lòng dẫn

Việc khai thác cát để phục vụ nhu cầu lớn về vật liệu xây dựng lớn cho phát triển kinh tế xã hội đang diễn ra hết sức phức tạp và thiếu sự quản lý của các cấp các ngành Việc bơm hút cát lòng sông tạo nên sự mất cân bằng lớn về bùn cát, làm

bờ sông dốc hơn dẫn đến trượt lở bờ sông mạnh hơn

1.6.2 Ảnh hưởng của yếu tố địa hình, địa mạo, thảm thực vật

Dạng địa hình chủ yếu là đồng bằng và đồng bằng ven biển chủ yếu ở TPHCM, một ít Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, Bình Dương, Tây Ninh, Long An Địa hình khá bằng phẳng với độ cao trung bình 1-2m là vùng chịu ảnh hưởng mạng của triều Ngoài ra còn có một phần trung du nằm trên các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương và một phần tỉnh Tây Ninh với TPHCM có dạng địa hình thoải dần ra phía đồng bằng với độ cao trung bình từ vài mét đến vài chục mét

Ảnh hưởng địa hình, địa mạo thảm phủ thực vật đến các sông trên mạng lưới sông hạ du Đồng Nai Sài Gòn thể hiện rõ rệt

Sông Sài Gòn, Nhà Bè, Soài Rạp, Lòng Tàu và các cửa sông ĐNSG

Lòng sông quanh co uốn khúc có dạng hình sin gần đối xứng và ổn định,

địa hình dốc có thảm phủ dày đặc hai bên bờ sông Tuyến đường bờ không bị thay đổi do trượt lở bờ sông theo thời gian Tuyến sông dịch chuyển chậm, hệ số cong lớn khó cắt cong Trục động lực dòng chảy và tuyến lạch trùng nhiều đoạn phân bố

ở giữa dòng, đã tạo nên hình thái mặt cắt ngang lòng dông có dạng chữ U và parabol, gần đối xứng và ổn định Dọc lòng sông có hố xói và bãi bồi nhấp nhồ dạng sóng song gần đối xứng và ổn định Chính vì thế mà quá trình biến hình lòng sông xảy ra với tốc độ chậm, phạm vi và biến độ nhỏ Trên toàn tuyến khu vực có biến hình lớn nhất là khu vực Thanh Đa Trên mặt bằng nhiều sông có dạng hình sin đối xứng, đã làm cho thế sòng chảy theo quán tính, trục động lực của dòng chảy và tuyến lạch sâu khi triều lên và triều xuống gần như trùng tuyến và ở giữa dòng tạo nên mặt cắt ngang chữ U và parabol

Các sông phần hạ du có bề rộng sông lớn, độ dốc sông nhỏ nhiều đoạn còn hơi dốc về phía thượng lưu như thế ảnh hưởng của dòng nguồn nhỏ, dòng triều chiếm ưu thế, xu thế bồi là chủ yếu Dọc bờ sông thảm phủ bị suy giảm nghiêm trọng, hình dạng sông cong tự do, nhiều đoạn bị uốn khúc và đổi dòng liên tục có nhiều sự phân nhập lưu với các kênh rạch xuất hiện các khu vực trượt lở cục bộ Mặt cắt ngang rộng, chế độ thủy lực phức tạp xuất hiện nhiều khố xói và ghềnh cạn xen kẽ nhau, liên tục biến đổi và di chuyển gây mất ổn định lòng dẫn Do tác động

của thủy triều, một số khu vực giáp nước gây hiên tượng bồi lắng phù sa và biến dổi lòng dẫn

Sông Đồng Nai đoạn phía thượng lưu có địa hình đơn tuyến, hơi cong, lòng dẫn sâu, bề rộng hẹp làm dòng chủ lưu chủ yếu tập trung ở giữa sông Độ dốc năng lượng lớn hình thành đường mặt nước cũng có độ dốc lớn, tạo thế năng lớn cho dòng chảy Đáy sông ở một số vị trí là đá gốc khó xói đấy, dòng chảy đổi hướng đâm vào phái sông gây trượt lở bở kết hợp với năng lượng dòng chảy lớn làm cho tốc độ diễn biến diến ra nhanh hơn

Đoạn trung lưu sông (từ cù Lan Bạch Đặng đến đuôi cù lao Ông Cồn) độ dốc lòng dẫn nhỏ dần (J = 0.044%), năng lượng dòng chảy nhỏ Măt cắt sông rộng dần và phân lạch có nhiều vị trí là nút hình thái vì vậy chế độ thủy lực diễn biến phức tạp Điều đó dẫn tới xói mạnh phổ biến, lòng sông bị đào xói thành các hố sâu

ở các nút hình thái; xói mạnh dần tại đầu cù lao còn đuôi cù lao có hiện tượng bồi, theo thời gian cù lao sẽ dịch dần về phía hạ lưu; Các đoạn sông nhánh thường con

do có nhiều cù lao vì vậy xói lở phía bờ lõm và bồi ở phía bờ bồi xẩy ra thường xuyên Địa hình bằng phẳng, bờ sông thấp làm cho tốc độ tập trung nước về sông chính chậm

Đoạn hạ du sông là đoạn sông thẳng không phân lạch, lòng dẫn sâu và có

độ dốc ngược làm cho lưu tốc dòng chảy nhỏ, phân bố đều Mặt cắc ngang có dạng chữ U, bề rộng sông lớn, bãi bên thấp và rộng làm diện tích mặt cắt ướt tăng nhanh khi bị tràn bãi có tác dụng giảm mạnh lưu tốc và tạo nên xu thế bồi lòng dẫn

1.6.3 Ảnh hưởng của yếu tố tân kiến tạo đến địa chất công trình

Hạ du sông Đồng Nai – Sài Gòn nằm trong khu vực ảnh hưởng của cấu trúc Nam Trung Bộ - là miền nâng và cấu trúc Tây Nam Bộ là miên sụt trong Kanôjôi Hai hệ thống đứt gẫy sông Đồng Nai và Vàm Cỏ Đông mang tích chất khu vực phân định các miền cầu trúc nên trên Hai hệ thống đứt gẫy có phương Tây Nam – Tây Băc – Đông Nam Song song với hệ thống đứt gẫy này còn có hệ thống đứt gẫy cấp 2 có sông Sài Gòn hình thành trong hệ thống đứt gẫy này Do đó mà cấu trúc của móng có dạng bậc thang, làm cho mạng lưới sông nằm ở các đới cao thấp

địa hình khác nhâu đã ảnh hưởng nhất định đến việc hình thành độ dốc đáy sông

và ảnh hưởng tới độ dốc dòng chảy

Dạng địa hình được chia thành 2 kiểu chủ yếu là địa hình nâng bóc mòn xâm thực (phần trung du) và đại hình hạ tích tụ (phần hạ du) được tạo thành bởi các trầm tích tiền Pleistocem và Holecen Những thành tạo này có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành và phát triển của sông hiện nay đặc biệt là sự sắp xếp các tầng trầm tích trở thành yếu tố quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của đường bờ khi chịu lực tác động của dòng chảy Ảnh hưởng của yếu tố địa chất công trình đối với diễn biến lòng dẫn được thể hiện:

Ảnh hưởng do khối bùn cát, bột sét yếu thuộc trầm tích Holoxen có chiều dày biến động từ 2 đến 24m, cá biệt có vị trí sâu 40m Đây là lớp trầm tích có khả năng gây trượt lở cao Sự gắn kết các vật liệu không chắc chắn, các chỉ tiêu độ bền của lớp đất rất nhỏ dễ bị tan rã xói mòn hoặc rửa trôi dưới tác dụng do sóng tầu thuyền, thủy triều lên xuống tạo thành các hàm ếch cục bộ, làm giảm sức chịu tải của bờ sông dẫn đến hiện tượng trượt lở Ngoài ra lớp trầm tích này có thể chứa nước, tạo sự chuyển nước ngầm giữa các lớp này với lớp bên ngoài, tức có sự thay đổi vận tốc dòng nước ngầm di chuyển trong lớp trầm tích khi triều lên xuống hoặc khi xảy ra mưa lớn Điều này làm tính chất cơ lý của lớp trầm tích that đổi theo thời gian, chúng dễ bị bở rời và rửa trôi Như vậy lớp trầm tích này là tác nhân trượt lở khi tiếp xúc với dòng nước

Ảnh hưởng của lớp cát mịn, cát trung thô phân bố trong lớp trầm tích Pleistoxen nằm ở độ sâu khác nhau dưới lớp trầm tích Holoxen Lớp này mà có tác dụng của dòng thẩm có áp có điều kiện thoát ra bên ngoài thì dễ gây nguy cơ chảy cát và trượt lở cao Khi đáy sông nằm trên lớp cát này dưới tác động của dòng chảy các hố xói này dễ bị đào khoét, mở rộng hơn và bị dịch chuyển áp sát bờ sông, tạo hàm ếch phần gần đáy sông dẫn đến mất ổn định

1.6.4 Ảnh hưởng của yếu tố thủy văn bùn cát

Ảnh hưởng của yếu tố mực nước

Mực nước sông Sài Gòn lên xuống theo chế độ bán nhật triều (2 lần/ngày đêm) cả trong mùa kiệt và mùa lũ đã làm cho đất bờ sông bị khô ướt liên tục, quá trình này kéo dài làm suy giảm mức độ liên kết giữa các hạt đất và sẽ làm ảnh hưởng đến ổn định bờ Mực nước lên xuống đã làm cột nước trong đất và ngoài sông chênh lệch tạo ra gradient đẩy khối đất gây trượt về phía lòng sông

Ảnh hưởng của xâm nhập mặn

Hạ du sông Đồng Nai _Sài Gòn là vùng sông chịu ảnh hưởng triều mạnh mẽ kéo theo đó là sự xâm nhập mặn đây là hiện tượng cần được quan tâm hơn cả Sự xâm nhập mặn này không những làm thay đổi chất lượng nước mặn mà còn làm thay đổi cơ lý của đất, mặn làm kết tụ, kết tủa bùn cát đặc biệt là ở vùng cửa sông dẫn đến sự phức tạp trong diễn biến lòng dẫn các sông trong hệ thống

Để thay đổi sự xâm nhập măn chủ yếu trước đây chủ yếu là thay đổi lưu lượng nguồn Nhưng gần đây sự ra đời của dự án chống ngập úng thành phố Hồ Chí Minh với hệ thống 12 cống ngăn triều còn có khả năng ngăn chặn sự xâm nhập mặn

Ảnh hưởng của yếu tố khí hậu, khí tượng

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới cận xích đạo, lượng mưa lớn phân phối không đồng đều, với lượng mưa trung bình 1950mm, số lượng mưa hàng năm lên tới 130 ngày Mưa kéo dài với cường suất lớn (có vị trí từ 200-300mm/ngày) và liên tục trong mùa mưa làm dâng cao mực nước sông, tạo dòng chảy có năng lượng lớn và có vận tốc lớn hơn vận tốc không xói cho phép bùn cát dẫn đến hiện tượng xói lớn Mưa còn làm đất bão hòa tròng thời gian dài làm giảm liên kết hạt đất cấu thành bời sông làm cho bờ sông bở dễ trượt lở Khu vực đồng bằng và cửa sông nước lớn kéo dài kết hợp với triều cường sẽ gây ngập lụt, ứ đọng gây lắng đọng bùn cát Mặt khác mưa gây xói mòn bề mặt lưu vực tạo nên một lượng bùn cát nhất định cung cấp cho sông rạch

Ngoài yếu tố mưa có ảnh hưởng đến diễn biến lòng dẫn thì các yếu tố khí hậu khác như gió, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơn cũng có ảnh hưởng đến quá trình diễn biến lòng dẫn Đặc biệt gió bão kết hợp triều cường sẽ tạo sóng tại chỗ đánh trực tiếp vào phía bờ vùng thúc đẩy quá trình trượt lở bờ sông

Ảnh hưởng của ô nhiễm nguồn nước

Trong khu vực nghiên cứu tập trung hàng triệu dân cư và các khu công nghiệp vì những nước thải hầu như chưa có hệ thống xử lú mà đổ trực tiếp ra sông làm nguồn nước sông ô nhiễm nghiêm trọng Nguồn nước thải này cũng là nguyên nhân gây kết tủa, bồi lắng bùn cát, cản trở dòng chảy gây diễn biến lòng sông

Chương 2: CHUYỂN ĐỘNG BÙN CÁT TRONG SÔNG VÀ MÔ HÌNH

2.1 Khái niệm và phân loại bùn cát trong sông

2.1.1 Khái niệm

Bùn cát là những phần tử khoáng vật rắn, được dòng chảy vận chuyển và bồi lắng nên các tích tụ lòng dẫn và bãi bồi Bùn cát thường ở dưới dạng các hạt không đồng nhất, có kích thước rất khác nhau và có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước

Các đặc trưng của bùn cát được thể hiện chủ yếu trên hai mặt: tính chất cơ

lý và mối quan hệ về cấu trúc khi hạt hợp thành hệ phân tán không đồng nhất

Bùn cát trong dòng chảy gồm những hạt khoáng chất, cát, sỏi cuội… chuyển động trong dòng nước hay bồi lắng xuống đáy Bùn cát được hình thành từ hai nguồn: xói mòn bề mặt lưu vực (xói mòn sườn dốc) và xói mòn lòng dẫn Dòng bùn cát chịu ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu, khí tượng, hình thái tự nhiên, các nhân tố mặt đệm lưu vực và các hoạt động của con người

Xói mòn bề mặt lưu vực bao gồm do gió và nước Việc này xảy ra do quá trình phong hóa, bào mòn, xâm thực trên bề mặt lưu vực và sau đó bị nước và gió cuốn trôi vào lòng dẫn

Quá trình phong hoá bao đất đá trên bề mặt lưu vực gồm có phong hóa vật

lý và hóa học Sự rạn nứt đất đá do nhiệt độ, khí hậu và thời tiết thay đổi thuộc về phong hóa vật lý; còn sự hòa tan các chất muối trong đất đá bởi nước làm đất đá trên bề mặt lưu vực và cả trong lòng dẫn bị ăn mòn thuộc về phong hóa hóa học

2.1.2 Phân loại

2.1.2.1 Đường kính hạt

Căn cứ vào đường kính hạt bùn cát, một số tác giả đã đề xuất các bảng phân loại khác nhau Dưới đây là một số cách phân loại như vậy của một số tác giả khác nhau:

Bảng 2.1 : Phân loại của Liên Xô cũ

Loại hạt Đường kính hạt

(mm) Sét

2.1.2.2 Đặc điểm chuyển động

Căn cứ vào chuyển động của bùn cát, người ta phân chúng thành hai loại: bùn cát lơ lửng và bùn cát di đẩy (hay bùn cát đáy)

- Bùn cát di đẩy hay bùn cát đáy là những hạt bùn cát có kích thước lớn,

chuyển động gần đáy sông dưới các hình thức trượt, lăn hoặc nhảy cóc Bởi vậy, theo hình thức chuyển động, bùn cát đáy lại được phân thành 3 loại: chất trượt, chất lăn và chất nhảy cóc

- Phù sa lơ lửng là những hạt bùn cát có kích thước nhỏ, nổi lơ lửng khắp

trong dòng nước và chuyển động trôi theo dòng nước Tốc độ chuyển động của loại hạt (phù sa) này về cơ bản bằng tốc độ chuyển động của dòng nước

- Chất không tạo lòng (hay chất mịn) là những hạt bùn cát không có khả

năng tham gia vào quá trình hình thành hình dạng lòng dẫn

Toàn bộ bùn cát đáy thuộc vào loại chất tạo lòng Trong chất lơ lửng thì đại

bộ phận là chất tạo lòng (có khả năng lắng chìm xuống đáy để tham gia vào quá trình hình thành hình dạng lòng), phần còn lại là chất không tạo lòng (luôn chuyển động theo dòng nước, không lắng chìm được xuống đáy do có kích thước quá nhỏ)

Theo Levi, ranh giới giữa chất tạo lòng và chất không tạo lòng phụ thuộc vào điều kiện thủy lực của dòng nước và thành phần hạt Tuy nhiên, trong tính toán sơ

bộ và cả trong thiết kế kỹ thuật có thể coi gần đúng rằng bùn cát có đường kính lớn hơn 0.005 mm là chất tạo lòng

2.1.2.4 Phân loại theo tính kết dính

Bùn cát, kể cả vật liệu đáy và chất lơ lửng, có thể được phân thành hai nhóm

là bùn cát không dính và bùn cát dính

- Bùn cát không dính chủ yếu là cát, sỏi và các vật liệu thô hơn

- Bùn cát dính chủ yếu là các loại bùn và sét

Sự khác nhau quan trọng giữa hai nhóm này tồn tại trong tác động qua lại của chúng với các lực thủy động gây bởi dòng chảy Đối với bùn cát không dính, lực cản chủ yếu đối với xói mòn được quy định bởi trọng lực Đối với các lòng dẫn kết dính, các lực hút thực giữa các phân tử bề mặt và các lực điện hóa học qui định lực cản đối với xói mòn Các lực dính này lại phụ thuộc vào hàm lượng của chất lượng chất lỏng và phụ thuộc vào thời gian Bởi vậy, chuyển động của bùn cát dính phức tạp hơn của bùn cát không dính

- Ma sát của dòng chảy trên bề mặt hạt : F1

- Chênh lệch áp lực trước và sau hạt : F2 (xuất hiện khi số Re = U*D/ν > 3.5) Như vậy lực kéo:

FD = F1 + E2

Lực nâng:

Các hạt bùn cát có tỷ trọng lớn hơn nước do đó có khuynh hướng lắng xuống đáy Để duy trì chúng trong trạng thái chuyển động cần phải có lực cân bằng với trọng lượng chìm của các hạt đó Lực này được tạo ra trong một phần của quá trình

Lực dính:

Hạt thô: khoảng trống giữa các hạt lớn nên lực dính không đáng kể

Hạt mịn: khoảng trống giữa các hạt nhỏ, khả năng tiếp xúc cao nên lực dính

Dòng chảy làm cho các hạt chuyển động → sụ va chạm giữa các hạt → sự trao đổi năng lượng → tạo ra 1 lực vuông gốc với dòng chảy (khác với lực nâng) → lực phân tán P

Lực phân tán có xu hướng di chuyển về phía đáy → tác dụng lên đáy → tăng thêm trọng lượng đáy → tăng sự ổn định của nền đáy

Áp lực thấm:

Quá trình thấm xảy ra trong đáy sông nếu đất ven sông có khả năng thấm và nước có thể chảy giữa sông và đất nền

Vận tốc thấm chảy theo hướng vuông góc với con sông, được tính theo công thức:

Nếu Fs dương → lực hướng thẳng lên trên

2.2.2 Cơ chế chuyển động của hạt

2.2.2.1 Lắng chìm

Trong điều kiện không dính kết các hạt bùn cát riêng lẻ có vận tốc lắng đọng

là ωs (độ thô thủy lực) ωs phụ thuộc chặt chẽ với nồng độ bùn cát Khi nồng độ bùn cát tăng trong khoảng từ 100 – 1000 mg/l thì ωs tăng theo Nhưng khi nồng độ bùn cát lớn hơn 1000 mg/l thì ωs giảm ngược với sự tăng nồng độ do ảnh hưởng cản trở lắng chìm Độ thô thủy lực trong hai trường hợp trên có thể biểu diễn bằng:

ωs,m = kCm đối với C < 1000mg/l

ωs,m = ωs(1 – C)γ đối với C > 1000mg/l

Với:

ωs,m : độ thô thủy lực của các cụm trong hỗn hợp chất lỏng – bùn cát

ωs : độ thô thủy lực của các cụm riêng lẻ

Trong tự nhiên nơi độ sâu nước lớn sẽ có tình trạng nồng độ bùn cát tăng dần

về phía đáy Độ thô thủy lực giảm do nồng độ tăng lên Vì vậy, độ thô thủy lực sẽ