Nghiên cứu dự báo ổn định bờ sông hậu đoạn chảy qua tỉnh an giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN LÊ THẾ DIỄN NGHIÊN CỨU DỰ BÁO ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH AN GIANG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ THÍCH HỢP LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN LÊ THẾ DIỄN NGHIÊN CỨU DỰ BÁO ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH AN GIANG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ THÍCH HỢP Chuyên ngành: Mã số chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT 62520501 Phản biện độc lập: Phản biện độc lập: PGS.TS ĐỖ QUANG THIÊN PGS.TS VŨ VĂN NGHỊ Phản biện: Phản biện: Phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƯỜNG PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ TS PHAN CHU NAM Người hướng dẫn: PGS.TS TẠ ĐỨC THỊNH TS BÙI TRỌNG VINH LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Trần Lê Thế Diễn i TĨM TẮT LUẬN ÁN Mất ổn định bờ sơng vùng đồng sông Mê Kông xảy phức tạp đất yếu trầm tích Đệ Tứ Trong những năm gần đây, ổn định bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang xảy với cường độ quy mô ngày lớn Một số đoạn bờ sông Hậu bị trượt lở xói lở nghiêm trọng phường Bình Đức, phường Bình Khánh vào năm 2012, xã Mỹ Hội Đơng vào năm 2017, quốc lộ 91 mang tính chất quy luật lặp lặp lại qua năm 2010, 2019, 2020 Việc nghiên cứu cách khoa học hệ thống tượng trượt lở xói lở bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang đề xuất giải pháp bảo vệ bờ khả thi, hiệu nhằm giảm thiểu thiệt hại tượng trượt lở xói lở bờ gây xuất phát từ thực tiễn khách quan, có tính cấp thiết cao Chính thế, đề tài “Nghiên cứu dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp” lựa chọn để bảo vệ luận án tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất Để làm sáng tỏ vấn đề ổn định bờ sông Hậu, nghiên cứu sinh sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu, bao gồm: phương pháp tổng hợp hệ thống hóa tài liệu (thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu công bố Thế Giới Việt Nam); phương pháp địa chất (nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa chất Đệ Tứ, địa chất thủy văn, thành lập mặt cắt địa chất cơng trình, phân chia kiểu cấu trúc đất yếu khu vực hai bên bờ sông Hậu); phương pháp lý thuyết (sử dụng lý thuyết học đất, học chất lỏng nghiên cứu độ bền đất, ổn định mái dốc, động lực học dòng chảy); phương pháp thực nghiệm (khảo sát trường, khoan kiểm tra, lấy mẫu thí nghiệm phịng, thiết lập hệ thống quan trắc thí nghiệm trường); phương pháp mơ hình hóa (ứng dụng phần mềm GeoSlope/W, Mike, Plaxis, Auto Cad để phân tích, mơ q trình ổn định bờ sơng) Kết nghiên cứu luận án tóm tắt sau: - Cấu trúc đất bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang bao gồm hai kiểu (Kiểu I, Kiểu II) năm phụ kiểu (Phụ kiểu IA, IB, IC, IIA, IIB) Các kiểu cấu trúc ngun nhân gây ổn định bờ sơng Phụ kiểu cấu trúc IA gây ổn định bờ khu vực thành phố Châu Đốc, thành phố Long Xuyên Phụ kiểu cấu trúc IB gây ii ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, phường Bình Khánh Phụ kiểu cấu trúc IIA, IIB gây ổn định bờ cù lao sông Hậu - Kết nghiên cứu luận án xác định ba chế gây ổn định bờ sông: chế trượt lở, chế xói lở chế xói mịn Cơ chế trượt lở biểu rõ ràng khu vực bờ sơng xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, phường Bình Khánh Cơ chế xói lở, chế xói mịn minh chứng cho bờ sơng Hậu khu vực đầu cù lao Bình Thạnh cù lao Mỹ Hòa Hưng - Chế độ thủy động lực dòng chảy hình thái sơng Hậu đoạn qua tỉnh An Giang chịu ảnh hưởng lưu lượng vận tốc cực đại tiếp nhận lưu lượng nước từ sông Tiền qua sơng Vàm Nao Các khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, đầu cù lao Bình Thạnh, Mỹ Hòa Hưng chịu tác động trực tiếp thủy động lực dòng chảy hướng dòng chảy yếu tố gây ổn định bờ sơng Ngồi ra, hình thái sơng cong làm cho hướng dịng chảy tác động trực tiếp vào bờ sông gây ổn định khu vực xã Bình Mỹ Một số khu vực có xu hướng mở rộng lịng dẫn gây ổn định bờ sơng như: khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, Bình Khánh - Hoạt động kinh tế - xây dựng người thúc đẩy trình gây ổn định bờ sơng Hậu đoạn qua tỉnh An Giang Hoạt động xây dựng làm gia tăng tải trọng tác dụng lên hai bên bờ sông khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, Bình Khánh thúc đẩy trình trượt lở, gây ổn định bờ Việc khai thác cát không hợp lý số khu vực bờ phải cù lao Mỹ Hòa Hưng gây ổn định bờ sông cù lao Chế độ thủy động lực dịng chảy, sóng gió những đợt sóng tàu thuyền có chiều cao lớn 0,3m tác động trực tiếp lên bờ sông thúc đẩy q trình xói mịn, gây ổn định bờ sơng khu vực đầu cù lao Bình Thạnh, đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng - Kết nghiên cứu thành lập đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang dựa nguyên lý chồng chập lớp dữ liệu từ đồ phân vùng ổn định bờ sông theo nguyên nhân yếu tố ảnh hưởng Kết phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu chia thành vùng: vùng ổn định, vùng nguy ổn định vùng ổn định Vùng ổn định bao gồm: bờ sông Hậu đoạn chảy qua khu vực thành phố Châu Đốc, xã Bình Mỹ, cù lao Bình iii Thạnh, cù lao Mỹ Hịa Hưng Vùng ổn định gồm bờ sơng Hậu đoạn qua thị trấn An Châu, xã Bình Long - Tùy theo mức độ ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang, nghiên cứu sinh đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp Đối với vùng ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ kiến nghị sử dụng cọc xi măng đất để đông kết thấu kính cát, vùng nguy ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ làm mỏ hàn chỉnh trị hướng dịng chảy khơng cho tác động trực tiếp vào bờ Tại khu vực đầu cù lao Bình Thạnh, cù lao Mỹ Hịa Hưng sử dụng kè rọ đá để giảm, triệt tiêu lượng dịng chảy lượng sóng tác động trực tiếp vào bờ sông Tại khu vực cù lao Mỹ Hịa Hưng sử dụng cừ larsen để xử lý những đoạn bờ có cấu trúc phụ kiểu IA, cọc xi măng đất cho đoạn bờ có cấu trúc phụ kiểu IB Tuy nhiên, để bảo vệ bờ sông khu vực sông Hậu đoạn qua cù lao Mỹ Hịa Hưng cho khai thác cát, nạo vét khơi thơng dịng chảy khu vực cù lao An Thạnh Trung đầu cù lao Phó Ba - Vấn đề ổn định bờ sơng phức tạp, có nhiều yếu tố tác động gây ổn định bờ sơng Do đó, nghiên cứu ổn định bờ sông nghiên cứu riêng lẻ hướng mà cần nghiên cứu tổng hợp đa hướng, đa ngành - liên ngành theo hệ thống đánh giá tổng thể, xác q trình phá hủy, ổn định bờ Các kết nghiên cứu luận án sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu khác liên quan đến dự báo ổn định bờ sông nghiên cứu tiền khả thi giải pháp xử lý phòng chống trượt lở xói lở bờ sơng khu vực đồng sông Cửu Long vùng khác iv ABSTRACT Riverbank instability in the Mekong Delta has been happening very complicatedly on the soft ground of Quaternary sediments In recent years, the instability of the Hau riverbanks through An Giang province has been occurring with increasing intensity and scale Some landslide sections of the Hau riverbanks occurred seriously, such as Binh Duc Ward, Binh Khanh Ward in 2012, in My Hoi Dong Commune in 2017, at the Highway 91 in 2010 This phenomenon has been repeated in the years of 2019 and 2020 In order to minimize the severe damage caused by riverbank landslide, erosion and collapse in An Giang Province, the riverbank instability and riverbank protection have been studied scientifically and systematically Therefore, the thesis title "Research stability of Hau riverbanks in An Giang province and proposing appropriate protection solutions" was selected The research methods used in this thesis were literature review; geological structures, Quaternary geology, hydrogeology engineering geology in order to divide the soft ground types of the river banks; theoretical and experimental methods of soil mechanics; numerical models such as GeoSlope / W, Mike, Plaxis and Auto Cad to analyze and simulate the process of riverbank instability The results of the thesis can be summarized as following: - The soft ground structures on Hau riverbanks in the section flowing through An Giang province have been divided into main types (Type I, Type II) corresponding to subtypes (subtypes IA, IB, IC, IIA, IIB) These types of structures are the main cause of riverbank instability The IA structure was found in the destabilized areas such as Chau Doc City, Long Xuyen City The IB structure was found in the instable and landslide areas such as Binh My Commune, Binh Duc Ward, Binh Khanh Ward With the structure type IIA, IIB causing instability and erosion at the islets on Hau river in the study area - Three mechanisms of the riverbank instability discovered in the study area are riverbank erosion, riverbank collapse and riverbank landslide The landslide v mechanism demonstrates the areas of riverbank instability such as: Binh My commune, Binh Duc ward, Binh Khanh ward Collapse mechanism, erosion mechanism for Hau river bank appeared at the tip of Binh Thanh isle and My Hoa Hung isle - The morphology of Hau river which flows through An Giang province has been influenced from Tien river through Vam Nao river caused high velocity The areas of Binh My commune, Binh Duc ward, Binh Thanh islet, My Hoa Hung were directly affected by hydrodynamic flow The flow direction was the main factor causing the instability of the riverbanks In addition, river flows impact directly on the riverbanks because of the curvature causing instability like Binh My commune Some areas tend to expand the riverbank causing instability of riverbanks such as: Binh My commune, Binh Duc ward, Binh Khanh - Economic - construction activities have accelerated the process of destabilizing the Hau riverbanks in An Giang province The load on both sides of the riverbanks in Binh My commune, Binh Duc ward, Binh Khanh province reduces the stability of the riverbanks, promotes landslide and destabilizes the Hau riverbanks Sand mining in some areas on the right bank of My Hoa Hung isle, causing instability of the Hau riverbank, which passes through My Hoa Hung isle The hydrodynamic conditions such as river currents, wind waves and vessel waves height greater than 0,3m have impacted on the riverbank directly and severely, promoting erosion and destabilizing riverbank at the tip of the isle Binh Thanh and My Hoa Hung isle - A zoning map for predicting stability of the Hau riverbanks in An Giang province also was established This map was based on the principle of superposition of data layers from the stable and unstable zoning maps Factors affecting the stability of the Hau riverbanks were divided into main regions: region of instability, region of instability risk and region of stability Unstable areas in Chau Doc city, Binh My commune, Binh Thanh islet, My Hoa Hung islet and stable areas in An Chau town, Binh Long commune have been discovered - Appropriate proposed solutions for riverbank protection have been chosen and vi designed Soil cement piles to cohesive sand traps can be used for the unstable riverbanks in Binh My Commune A groyne to adjust the flow direction can be applied in Binh My commune Gabions to reduce or eliminate the impact of flow and wave energy can be used in Binh Thanh isle and My Hoa Hung isle In My Hoa Hung isle, it is possible to use larsen piles for areas with geological structure of type IA, soil cement piles of areas with geological structure of type IB to protect the riverbanks Around My Hoa Hung islet, sand mining can be carried out to clear the flow of An Thanh Trung isle, or at the beginning of Pho Ba isle - River bank stability study is a complicated research direction There are many influencing factors causing the instability of the riverbank Therefore, when studying riverbank stability, it is not possible to study a single direction, but it is necessary to research multidisciplinary - interdisciplinary to assess the overall process of destruction, causing instability of riverbanks These research results can be used as a reference for the study feasibility and effective solutions for protecting riverbanks in the Mekong Delta and other regions vii LỜI CÁM ƠN Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: PGS TS Tạ Đức Thịnh, TS Bùi Trọng Vinh hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn đồng hành nghiên cứu sinh suốt thời gian thực luận án, GS TSKH Phạm Văn Tỵ, PGS TS Đậu Văn Ngọ, TS Nguyễn Bá Hoằng đóng góp ý kiến định hướng ban đầu cho nghiên cứu sinh lựa chọn hướng nghiên cứu thực luận án, PGS TS Nguyễn Việt Kỳ, TS Trần Anh Tú, TS Nguyễn Siêu Nhân Quý thầy cô Bộ môn Tài nguyên Trái đất Mơi trường, Khoa Kỹ thuật Địa chất Dầu Khí, Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG TP Hồ Chí Minh đóng góp ý kiến để nghiên cứu sinh hồn thành luận án, Các bạn học viên cao học, sinh viên, đồng nghiệp, công ty giúp đỡ đồng hành nghiên cứu sinh suốt trình thực luận án viii