KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 59 NGHIÊN CỨU ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG CẦU NGANG ĐOẠN QUA THỊ TRẤN CẦU NGANG, TỈNH TRÀ VINH Hoàng Đức Cường , Lê Văn Tuấn, Hoàng Thị Kim Anh , Lê Minh Phú, Trần Thị Chúc Linh Viện Kỹ thuật Biển Tóm tắt : Hệ thống cống Thâu Râu và cống Chà Và đưa vào vận hành đã làm thay đổi lớn chế độ thủy lực, thủy văn các sông nội vùng của huyện Cầu Ngang, Trà Vinh Khi cống vận hành, nó đã làm thay đổi mực nước, biến động dòng chảy so với khi chưa có cống, hệ quả là dẫn đến sạt lở bờ sông, biến động lòng dẫn ở khu vực nghiên cứu Hiện tượng sạt lở bờ tại sông Cầu Ngang trong thời gian dài đã gây ra biến động hình thái cắt ngang lòng sông và thiệt hại hệ thống cơ sở hạ tầng dân cư hiện hữu… Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu định hướng các giải pháp nhằm ổn định bờ sông chống sạt lở phục vụ phát triển kinh tế xã hội đoạn sông Cầu Ngang thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang, huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh Từ khóa: Cống Thâu Râu, cống Chà Và, sạt lở, sông Cầu Ngang, giải pháp Summary : The operation of the Thau Rau and Cha Va culvert system has altered the hydraulic and hydrological regime of the internal rivers in the Cau Ngang district, Tra Vinh province Firstly, it has changed the water level and flow, resulting the riverbank erosion and fluctuations in the study area The riverbank erosion has changed the riverbank and has destroyed the existing infrastructure system This article has shown the results of a study aimed at identifying solutions to stabilize the riverbank and prevent erosion, ultimately serving the social-economic development of the Cau Ngang river located within Cau Ngang town, Cau Ngang district, Tra Vinh province Keywords: The Thau Rau culvert, Cha Va culvert, erosion, Cau Ngang channel, solution 1 ĐẶT VẤN ĐỀ * Trà Vinh là tỉnh ven biển khu vực ĐBSCL đang chịu tác động mạnh của biến đổi khí hậu–nước biển dâng đến mọi mặt của hoạt động kinh tế, xã hội, môi trường và tự nhiên [1] Trong 10 năm gần đây, sạt lở bờ sông diễn ra rất nhanh và có xu thế tăng dần theo từng năm Hiện tượng này diễn ra quanh năm với mức độ ngày càng mở rộng và xuất hiện nhiều vị trí tiềm ẩn rủi ro nguy hiểm, đặc biệt những năm gần đây khi các cống điều tiết nội vùng được xây dựng khép kín và đi vào hoạt động phục vụ nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp Sạt Ngày nhận bài: 12/4/2023 Ngày thông qua phản biện: 18/5/2023 Ngày duyệt đăng: 05/6/2023 lở bờ sông trực tiếp đe dọa đến hệ thống cơ sở hạ tầng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống người dân và tiềm ẩn những tai họa khôn lường [2] Thực tế cho thấy, việc xác định đúng nguyên nhân gây ra sạt lở bờ sông và biến động lòng dẫn từ đó đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa Vấn đề sạt lở bờ sông, bờ biển khu vực ĐBSCL nói chung cũng như khu vực tỉnh Trà Vinh nói riêng đã có các nghiên cứu trong nước [1], [2], [4], [5], [8] chỉ ra được các nguyên nhân chính từ các nhân tố chủ quan và khách quan tuy nhiên vấn đề ảnh hưởng đến chế độ thủy lực các sông nội vùng do các cống thủy lợi điều tiết thì chưa có nhiều công trình nghiên c ứu KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 60 Bài viết đã phân tích tổng hợp các nguyên nhân chính nhằm cung cấp thêm cơ sở khoa học trọng việc định hướng các giải pháp bảo vệ bờ nhằm xây dựng công trình chống sạt lở, ngập úng và nâng cấp hạ tầng hiện hữu, phục vụ phát triển bền vững khu vực nghiên cứu Đây cũng là một trong các khu vực nghiên cứu có tính tương đồng cao với nhiều khu vực sông nội vùng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh và các tỉnh lân cận Hình 1: T ổ ng th ể s ạ t l ở sông C ầ u Ngang khu v ự c nghiên c ứ u ( ả nh Google Earth) 2 DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1 Dữ liệu nghiên cứu + Phạm vi nghiên cứu là khu vực sông Cầu Ngang đoạn qua chợ Cầu Ngang, thị trấn Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh, đây là tuyến sông nội vùng (trong hệ thống thủy lợi) Theo nghiên cứu [3] thì đoạn sông có bề rộng từ 20m đến 40m, lòng dẫn có xu hướng hạ thấp từ +0 34m xuống - 4 66m, bờ sông dao động từ +1 02 đến +2 65m Sông dạng uốn khúc, có đoạn cong gấp và có khu vực hợp lưu của ba nhánh, một nhánh hướng về Vinh Kim, nhánh hướng Thâu Râu và nhánh còn lại hướng về ấp Bờ Kinh 1 + Tài liệu địa hình, địa chất, thủy văn: sử dụng tài liệu khảo sát năm 2014, 2019, 2020 thuộc dự án “Di dân khẩn cấp vùng sạt lở thị trấn Cầu Ngang và xã Thuận Hòa, huyện Cầu Ngang” [3] + Số liệu thực đo, vận hành tại các cống Chà Và, Thâu Râu do Xí nghiệp thủy nông huyện Cầu Ngang cung cấp năm 2014, cập nhật 2022 Theo kết quả nghiên cứu trong [3], các dữ liệu đầu vào sử dụng để tính toán đề xuất giải pháp cho khu vực sông Cầu Ngang, thị trấn Cầu Ngang như sau: - M ực nướ c thi ế t k ế : + Mực nước cao thiết kế (P=2%): +1 00 m (hệ cao độ Hòn Dấu) + Mực nước thấp thiết kế (P=90%): 0 00 m (hệ cao độ Hòn Dấu) - Đị a ch ấ t công trình: l ớ p 1 là bùn sét dày t ừ 15m đế n 22m, l ớ p 2 là cát l ẫ n sét dày 2m, l ớ p 3 là sét l ẫ n b ụi, cát đến độ sâu 25m v ẫn chưa phát hi ện đáy lớ p 2 2 Phương pháp nghiên cứu KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 61 Nghiên cứu sử dụng tổng hợp các phương pháp bao gồm: (1) Tổng hợp, thống kê, phân tích, đánh giá: Dựa trên các kết quả của điều tra thực trạng của nhóm nghiên cứu năm 20 14, 2017, 2021 và 2023; (2) phương pháp phân tích ảnh viễn thám đánh giá diễn biến; (3) ứng dụng mô hình toán Mike 21C để tính toán mô phỏng chế độ dòng chảy điển hình nhằm làm rõ nguyên nhân gây sạt lở, cơ chế 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3 1 Hiện trạng sạt lở Tình hình sạt lở bờ sông Cầu Ngang đang diễn biến khá nhanh và có chiều hướng mở rộng dọc theo tuyến sông Theo [3] , kết quả đánh giá diễn biến lòng sông cho thấy, bề rộng sông tăng từ 15m đến 30m chỉ trong vòng 10 năm kể từ năm 2005 - 2015 Độ sâu lòng sông tăng từ - 2,0m lên đến - 5m trong giai đoạn này Hiện nay, nhiều công trình ngăn chặn, phòng chống hiện tượng này đã được thực hiện Một số khu vực có dấu hiệu sạt lở đã được UBND Huyện đầu tư hay người dân tự gia cố tạm thời bằng cừ dừa, cừ tràm hay bảo vệ bờ bằng thảm đá Tuy nhiên, sau một thời gian đưa vào sử dụng hầu như các hàng cừ dừa đã bị biến dạng, các thảm đá đã bị tuột xuống đáy sông và hư hỏng do nhiễm mặn (xem Bảng 1) Hình 2: Toàn c ả nh hi ệ n tr ạ ng s ạ t l ở b ờ sông C ầ u Ngang Hình 3: Khu v ự c Ch ợ C ầ u Ngang b ị ô nhi ễ m môi trư ờ ng nghiêm tr ọ ng Hình 4 : Hi ệ n tr ạ ng gi ả i pháp b ả o v ệ b ờ t ạ i b ờ sông C ầ u Ngang Dựa vào kết quả khảo sát địa hình các năm 2014 và 2019 [3], kết quả điều tra hiện trạng [7], bài báo đã tiến hành trích suất, so sánh đường bờ khu vực nghiên cứu từ năm 2011 đến năm 2019 (nguồn Google Earth) để đánh giá diễn biến lòng sông theo không gian và thời gian Kết quả phân tích cho thấy đoạn sông từ ngã ba chảy về hướng Bắc (hướng cống Chà Và) thuộc ấp bờ kinh 1 bờ sông ngày càng bị thu hẹp trung bình 0,5 - 0,8m/năm; đoạn còn lại chảy về hướng Cầu Ngang (hướng cống Thâu Râu) qua chợ Cầu Ngang thì bờ sông có xu hướng mở rộng trung bình 0,3 - 0,5m/năm (Hình 5) KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 62 Hình 5: Di ễ n bi ến đườ ng b ờ sông t ừ 2011 đế n 2019 3 2 Nguyên nhân M ột số nghiên cứu đã đánh giá tổng quan nguyên nhân sạt lở cho hệ thống sông nội vùng tỉnh Trà Vinh [5] và hệ thống sông Cổ Chiên, sông Hậu chảy qua tỉnh Trà Vinh [4] Nói chung, tại khu vực nghiên cứu, các tài liệu hiện rất ít, chủ yếu ở mức sơ khai, dưới dạng liệt kê và chưa phân tích đầy đủ có cơ sở khoa học S au quá trình đánh giá hiện trạng sạt lở, đo đạc chế độ thủy văn, tham vấn ý kiến chuyên gia, có rất nhiều nguyên nhân gây ra sạt lở bờ sông với mức độ khác nhau, nhưng trong bài báo này tác giả chỉ nêu ra ba nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng sạt lở bờ sông khu vực sông Cầu Ngang đoạn qua chợ Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh theo mức độ ảnh hưởng từ cao xuống thấp như sau: (1) V ậ n hành c ố ng th ủ y l ợ i n ộ i vùng (m ự c nướ c, dòng ch ả y) Sự vận hành cống thủy lợi nội vùng nhằm mục đích phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ các khu vực sản xuất nông nghiệp trong nội đồng tỉnh Trà Vinh, đặc biệt là cống Thâu Râu, Chà Và có ảnh hưởng rất lớn đến chế độ thủy lực, thủy văn sông Cầu Ngang, thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang Cụ thể hơn, sự điều tiết đóng, mở của các cống như cống Thâu Râu, Chà Và và thoát nước từ các ô ruộng, cánh đồng đã tạo chênh lệch cột nước, gia tăng vận tốc dòng chảy trong sông nội vùng làm biến động lòng dẫn và gây xói lở bờ Mặt khác, chính sự vận hành của hệ thống cống điều tiết đã tạo ra chênh lệch lớn giữa mực nước trong sông nội vùng với các sông lớn như sông Cổ Chiên chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều Biển Đông Điều này được minh chứng rõ rệt nhất qua số liệu thực đo tại cống Thâu Râu và cống Chà Và, chi tiết xem trong Bảng 2 Chênh lệch mực nước phí a trong và phía ngoài cống Chà Và dao động từ 0,05m đến 1,40m, cống Thâu Râu dao động từ 0,34m đến 1,01m KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 63 Hình 6: Hình ả nh mô ph ỏng trườ ng v ậ n t ố c t ạ i khu v ự c nghiên c ứu khi đóng mở c ống điề u ti ế t B ả ng 1: M ực nướ c l ớ n nh ấ t t ạ i các c ống điề u ti ết năm 2014 (nguồn Xí nghiệp Thủy nông Cầu Ngang) Hình 7: Bi ểu đồ đườ ng m ực nướ c phía trong và ngoài các c ống điề u ti ế t 2014 K ế t qu ả mô ph ỏ ng cho th ấy trườ ng v ậ n t ố c t ạ i khu v ực ngã ba tăng từ 5-30% tùy vào m ộ t s ố th ờ i điể m trong khi m ực nước trướ c và sau khi v ậ n hành c ống có xu hướ ng gi ảm biên độ 5-40% KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 64 Hình 8: Biểu đồ so sánh vận tốc dòng chảy tại ngã ba sông trước và sau khi có cống điều tiết Hình 9: Biểu đồ so sánh mực nước tại ngã ba sông trước và sau khi có cống điều tiết (2) Hình thái sông (h ợp lưu ngã ba sông, sông cong) Khu vực nghiên cứu mang hình thái sông điển hình của ĐBSCL, là khu vực hợp lưu của ba nhánh sông, bắc ngang sông là các cầu đường bộ Tại vị trí ngã ba sông hay khu vực gần các mố cầu xuất hiện các hố xói sâu có xu hướng biến đổi liên tục theo không gian và thời gian Các hố xói làm gia tăng vận tốc dòng chảy và thay đổi hướng dòng chảy, tạo ra các dòng xoáy Vị trí dòng xoáy càng gần bờ càng tăng nguy cơ sạt lở cho vùng bờ Xoáy nước được ghi nhận lại bằng hình ảnh thực tế Xem chi tiết Hình 10 Ngoài ra c ó thể nhận thấy khu vực nghiên cứu có 2 đoạn khúc sông cong (Hình 5), đoạn 1 thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang có tỷ số độ cong L/L’=1,21, đoạn 2 thuộc địa phận ấp Bờ Kinh 1 có tỷ số độ cong L/L’=1,47, theo phân tích của Dave Rosgen [11] từ việc khảo sát của 100 con sông điển hình, cho thấy đối với những con sông trên nền đất sét và bùn, có tỷ 000 000 000 000 000 000 000 000 001 001 001 1 256 511 766 1021 1276 1531 1786 2041 2296 2551 2806 3061 3316 3571 3826 4081 Vận tốc (m/s) Thời gian So sánh vận tốc trước và sau khi có vận hành cống Trước khi có VH cống -002 -002 -001 -001 000 001 001 002 002 003 1 121 241 361 481 601 721 841 961 1081 1201 1321 1441 1561 1681 1801 1921 2041 2161 2281 2401 2521 2641 2761 2881 3001 3121 3241 3361 3481 3601 3721 3841 3961 4081 Cao trình mực nước (m) Thời gian So sánh Mực nước trước và sau khi có vận hành cống Trước khi có VH cống KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 65 số độ cong giữa chiều dài uốn khúc của sông trên chiều dài giữa 2 đầu sông L/L’>1,2 đều có xu hướng xói bên bờ lõm và bồi bên bờ lồi Đây cũng chính là một trong nhữn g nguyên nhân chính gây ra hiện tượng sạt lở bờ khu vực nghiên cứu (KVNC), điều này hoàn toàn phù hợp với thực tế và kết quả khảo sát hiện trường Hình 10: H ố xói xu ấ t hi ệ n t ạ i khu v ự c ngã ba sông và thông s ố hình thái hai đoạ n sông cong Hình 11: K ế t qu ả mô ph ỏng trườ ng v ậ n t ố c t ạ i ngã ba sông C ầu ngang trướ c và sau khi l ấ p h ố xói ngày 13/6/2018 lúc 8:00 PM và 14/6/2018 lúc 8h00 AM (3) Giao thông th ủ y Do nằm gần chợ Cầu Ngang nên hoạt động giao thông thủy trong khu vực khá tập nập Các phương tiện như sà lan, thuyền tạo ra các KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 66 sóng tàu Khu vực sạt lở còn là vị trí quay đầu của các phương tiện lưu thông Theo [3] , năm 202 3 trong thời gian khảo sát, xà lan quay đầu trung bình 2 lần/ngày, có khi một ngày lên đến 3- 4 lượt Sóng tàu và các xoáy nước tạo ra từ sà lan và chân vịt càng làm gia tăng các ảnh hưởng bất lợi của chế thủy lực đến bùn cát tại chỗ, lâu dài sẽ gây xói lở nghiêm trọng đường bờ Hình 12: Xà lan di chuy ển quay đầ u t ạ i khu v ự c ngã ba sông C ầ u Ngang 3 3 Đề xuất giải pháp 3 3 1 Xây dựng tiêu chí lựa chọn giải pháp, kết cấu [8], [9], [10] Nghiên cứu, đề xuất giải pháp mới khắc phục các vấn đề sạt lở đang tồn tại của những công trình hiện hữu (Bảng 3) , góp phần ngăn chặn tối đa hiện tượng sạt lở bờ, tạo không gian sinh hoạt chung và mở ra tương lai mới người dân sinh sống dọc hai bên bờ sông là việc làm rất cấp thiết và phù hợp với định hướng phát triển bền vững khu vưc Cầu Ngang nói riêng và tỉnh Trà Vinh nói chung Trên cơ sở kế thừa kinh nghiệm của các nhà khoa học trong nước, đánh giá hiện trạng sạt lở của khu vực nghiên cứu, tham vấn của các nhà quản lý và chuyên gia các lĩnh vực liên quan, bài báo đề xuất 4 nhóm tiêu chí chính và 13 tiêu chí cơ bản để lựa chọn, đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông phù hợp cho khu vực nghiên cứu B ả ng 2: T ổ ng h ợp các tiêu chí đánh giá lự a ch ọ n gi ả i pháp b ả o v ệ b ờ STT Tiêu chí Tiêu chí c ụ th ể 1 K ỹ thu ậ t - Phù h ợ p v ớ i các quy ho ạ ch, chi ế n lư ợ c phát tri ể n vùng và đ ị a phương - Không gây tác đ ộ ng đ ố i v ớ i khu v ự c lân c ậ n - Thích ứ ng v ớ i ng ậ p úng, lún s ụ t, nư ớ c sông dâng theo xu th ế bi ế n đ ổ i khí h ậ u - Tu ổ i th ọ công trình phù h ợ p - Thi công đơn gi ả n, th ờ i gian thi công ng ắ n - T ậ n d ụ ng v ậ t li ệ u t ạ i ch ỗ , có kh ả năng tái s ử d ụ ng 2 Kinh t ế - Chi phí xây d ự ng th ấ p - Gia tăng giá tr ị c ủ a đ ấ t, gia tăng cơ h ộ i đ ầ u tư cho các ngành ngh ề khác 3 Xã h ộ i - T ạ o ra công vi ệ c, sinh k ế c ủ a ngư ờ i dân; - Gi ả i phóng m ặ t b ằ ng di dân, tái đ ị nh cư; - T ạ o không gian m ớ i ph ụ c v ụ c ộ ng đ ồ ng 4 Môi trư ờ ng - Đ ả m b ả o v ề c ả nh quan môi trư ờ ng t ự nhiên - Không tác đ ộ ng x ấ u t ớ i khu v ự c lân c ậ n (ch ế đ ộ th ủ y đ ộ ng l ự c, v ậ n chuy ể n bùn cát, di ễ n bi ế n hình thái,…) KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 67 Sau quá trình đánh giá hiện trạng sạt lở bờ sông kết hợp với các cơ sở khoa học đã thu thập, bài báo đề xuất hệ thống giải pháp (công trình, phi công trình) cho khu vực bờ sông Cầu Ngang như sau: (1) Gi ải pháp công trình định hướ ng cho nh ữ ng khu v ực đông dân cư, có vai trò kinh tế - chính tr ị quan tr ọ ng (2) Gi ả i pháp phi công trình áp d ụ ng cho các khu v ự c h ẻo lánh, không có ngườ i/nhà c ử a ven b ờ nhưng vẫ n c ầ n gi ữ đấ t Tất cả các khu vực cần bảo vệ đều phải kết hợp hài hòa hai nhóm giải pháp nhằm tạo sự đồng bộ cho toàn bộ khu vực Tuy nhiên, theo nhu cầu và nguồn chi phí đầu tư để có thứ tự ưu tiên phù hợp 3 3 2 Giải pháp phi công trình Để giải pháp đạt hiệu quả tối ưu cần thiết phải có sự chỉ đạo kịp thời, thống nhất của các Phòng ban thuộc huyện Cầu Ngang có liên quan kết hợp với các sở chuyên ngành của tỉnh Trà Vinh để thực hiện đồng loạt nhiều nhóm giải pháp về cơ chế chính sách, tài chính, quan trắc, cảnh báo sớm, sự tham gia của cộng đồng với 3 mục tiêu cụ thể như sau: (1) Xác định, ban hành phạm vi hành lang trên bờ sông dao động từ 15m đến 20m để giảm tải cho bờ sông, tạo cảnh quan mới, không gian sinh hoạt chung cho người dân; (2) Tăng cường gắn các biển cảnh báo tại các khu vực sạt lở (ngã ba sông) để cảnh báo người dân, cũng như các phương tiện tàu bè, xà lan Đề xuất cắm biển cảnh báo phạm vi cách bờ sông tối thiểu 10m vào phía bờ (3) Thường xuyên cập nhật phạm vi sạt lở mới, hiểu rõ các quy luật của dòng chảy, đánh giá xu hướng sạt lở trong tương lai để chủ động ứng phó 3 3 3 Giải pháp công trình Định hướng bảo vệ những khu vực đông dân cư có vai trò kinh tế - xã hội quan trọng, tuyến và kết cấu (tạm thời và lâu dài) được đề xuất phù hợp với hiện trạng và định hướng quy hoạch chung của khu vực thị trấn Cầu Ngang Tại khu vực nghiên cứu, đề xuất phương án tuyến công trình tương đối trơn thuận, cơ bản bám sát cơ sở hạ tầng, có thu hẹp hơn tại một số vị trí để hạn chế tối đa diện tích đền bù giải tỏa và kết nối hài hòa với các hệ thống hạ tầng khác đang hiện hữu (điện chiếu sáng, tuyến đường, thoát nước…) Để khắc phục sạt lở bờ sông Cầu Ngang thuộc thị trấn Cầu Ngang, cần xây dựng công trình xử lý khẩn cấp tương ứng theo mức độ sạt lở khác nhau Căn cứ theo thực tế khu vực nghiên cứu, bài báo kiến nghị hai giai pháp kết cấu công trình tương ứng với mức độ kiên cố và tuổi thọ công trình khác nhau như sau: a) Giải pháp tạm thời: Để đảm bảo chống sạt lở, giảm thiểu thiệt hại cần tiến hành ngay các giải pháp cấp bách với chi phí thấp, tận dụng vật liệu địa phương, thi công nhanh Hiện nay có nhiều giải pháp kết cấu rất đa dạng, chi phí thấp, ứng dụng công nghệ mới và vật liệu mới như đề cập [1], [2], [8], [12], tùy theo điều kiện mà có thể có sự kết hợp của hai phươn g án Tại khu vực nghiên cứu, bài viết đề xuất bổ sung hai phương án kết cấu mới bao gồm: + Phương án 1 (GPT1) bao gồm cừ dừa đóng dọc bờ để ổn định, ngăn chặn sạt lở bờ sông và bố trí thảm đá để ổn định mái, chân kè Hiện nay, giải pháp được ứng dụng nhiều trên địa bàn huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh và đang phát huy hiệu quả tốt đối với những khu vực sạt lở do sóng tàu thuyền gây ra; + Phương án 2 (GPT2) bao gồm các túi vải ĐKT bơm cát xếp chồng tạo mái, phía trên phủ 1 lớp đất trung bình 10cm và trên cùn g là cấu kiện thảm phủ bề mặt, chân kè dùng rọ đá (2x1x0,5)m chặn chân được gia cố cừ tràm mật độ 25 cây/m 2 Ngoài ra, cần tiến hành lấp một phần hố xói đến cao trình phù hợp tại vị trí giao của ba nhánh sông và bố trí tuyến kè tạm dọc theo vị trí sạt lở hoặc có xu thế sạt lở KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 68 Tiến hành đánh giá cho thấy, cả hai giải pháp đều có kết cấu ổn định và phù hợp với những khu vực sạt lở sông nội vùng, đây là các giải pháp xanh, thân thiện với môi trường và phát triển hệ sinh thái Giải pháp đề xuất đảm bảo ngăn chặn tạm thời hiện tượng sạt lở bờ sông nội vùng, đồng thời không gây ra tác động bất lợi cho khu vực lân cận, suất đầu tư của cả hai giải pháp đều thấp hơn 9 000 000 đồng/1m, quá trình thi công đơn giản, thời gian thi công ngắn, tận dụng vật liệu tại chỗ, có khả năng tái sử dụng Tuy nhiên tuổi thọ công trình tương đối thấp chỉ khoảng 2 - 4 năm Phương án này ưu tiên sử dụng cho giai đoạn cấp bách khi chưa có nguồn vốn đầu tư lâu dài Hình 13: K ế t c ấ u các phương án t ạ m th ờ i GPT1 và GPT2 b) Phương án lâu dài có giải pháp tuyến tương tự như phương án tạm thời, nhưng kết cấu kiên cố, bền vững hơn Với mục tiêu đã đề ra, bài báo đề xuất hai giải pháp kè kiên cố cho khu vực bờ sông Cầu Ngang đó là kè dạng tường góc trên nền cọc bê tông ly tâm UST (GP1) và kè dạng tường đứng cừ ván SW500B (GP2) Giải pháp kè kiên cố được đề xuất gồm 3 phần chính: đỉnh kè, thân kè và chân kè Tuy nhiên, mỗi dạng kè sẽ có những cấu tạo khác nhau Hình 14: K ế t c ấu các phương án lâu dài GP1 và GP2 - Gi ải pháp kè tườ ng góc trên n ề n c ọ c bê tông ly tâm UST (GP1): (1) K ế t c ấu đỉ nh kè: D ạ ng tườ ng góc BTCT M250 có cao trình +1,80 m, trên n ề n c ọ c bê tông ly tâm D400 chi ề u dài 22m đóng 3m/1 cọ c Phía trong là hành lang kè r ộ ng 2,5m, k ế t h ợ p h ệ th ống thoát nướ c (2) K ế t c ấ u thân kè: D ạ ng mái nghiêng v ớ i mái d ố c m=2 Tr ả i th ảm đá (5x2x0,3)m, phía dướ i là bao t ả i cát, v ải địa ngăn cách (3) Kế t c ấ u chân kè: Tr ả i th ảm đá (5x2x0,3)m, vải đị a k ỹ thu ật đế n h ế t ph ạm vi cung trượt và đế n v ị trí mái tho ả i m>3 thì d ừ ng l ạ i - Gi ả i pháp kè d ạng tường đứ ng c ừ ván SW500B (GP2): (1) K ế t c ấu đỉ nh kè: cao trình KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 69 +1,80 m Phía trong là hành lang kè r ộ ng 2,5m và khuôn viên cây xanh r ộ ng 2 5m (2) K ế t c ấ u thân kè: d ạ ng mái nghiêng v ớ i mái d ố c m=2 Phía trên là bê tông đá (1x2)cm dày 15cm, phía dưới là đá dăm, vải đị a k ỹ thu ậ t (3) K ế t c ấ u chân kè: s ử d ụ ng h ệ th ố ng c ừ ván SW500B, chi ề u dài 10m neo bên trong là c ọ c bê tông ly tâm ứ ng su ất trướ c, D400, chi ều dài 22m, bướ c neo 3m Phía trong h ệ th ố ng t ầ ng l ọ c thoát nướ c Phía ngoài tr ả i th ảm đá (5x2x0,3)m, vả i đị a k ỹ thu ật đế n h ế t ph ạm vi cung trượt và đế n v ị trí mái tho ả i m>3 thì d ừ ng l ạ i H ai kết cấu kè kiên cố được đề xuất bảo vệ bờ tốt, tuổi thọ công trình lớn (khoảng 30 năm), hoàn toàn phù hợp với các quy hoạch, chiến lược phát triển của thị trấn Cầu Ngang là trở thành trung tâm kinh tế, xã hội của huyện và tạo ra không gian mới phục vụ cộng đồng, nâng tầm cảnh quan khu vực…Tuy nhiên mỗi giải pháp sẽ có suất đầu tư khác nhau phù thuộc vào vật liệu sử dụng chính Chính vì vậy, bài báo đã tiến hành so sánh suất đầu tư của từng giải pháp để lựa chọn ra giải pháp tối ưu B ả ng 3: T ổ ng h ợ p su ất đầu tư giải pháp đề xu ấ t TT Hạng mục Suất đầu tư (đ/m dài) 1 Giải pháp kè kiên cố dạng tường góc trên nền cọc bê tông ly tâm UST (GP1) 55 000 000 2 Giải pháp kè kiên cố dạng tường đứng cừ ván SW500B (GP2) 80 000 000 Hình 15: Hình ả nh gi ải pháp đượ c áp d ụ ng th ự c t ế và k ế t qu ả tính toán ổn định trượ t t ổ ng th ể 4 KẾT LUẬN Biến đổi lòng dẫn, sạt lở bờ sông luôn là vấn đề bức xúc ở các địa phương, đối với khu vực ngã ba hợp lưu lại càng phức tạp hơn Khu vực sông Cầu Ngang thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang, huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh có những biến động phức tạp do ảnh hưởng của dòng chảy đến ba nhánh sông Bài báo đã trình bày hiện trạng, phân tích xu hướng diễn biến lòng dẫn, đánh giá nguyên nhân gây ra sạt lở bờ sông từ đó đề xuất ra các giải pháp, hình thức kết cấu phù hợp, bảo vệ chống xói lở bờ sông, tôn tạo cảnh quan đảm bảo ổn định đời sống nhân dân trong khu vực nghiên cứu KHOA HỌC CÔNG NGHỆ T ẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 70 Giải pháp kết cấu đề xuất dựa trên cơ sở khoa học về điều kiện tự nhiên, hiện trạng sạt lở và nhu cầu khai thác không gian, phát triển kinh tế xã hội trong tương lai Tuy nhiên, do số liệu còn hạn chế, thiếu tính kết nối liên tục, vì vậy, kiến nghị địa phương tiếp tục đầu tư hệ thống quan trắc, giám sát thường xuyên hiện tượng sạt lở, sử dụng nguồn vốn đầu tư công để xây dựng có trọng tâm các đoạn sạt lở cấp bách, đoạn sạt lở nhẹ với kết cấu phù hợp theo lộ trình trung hạn để ứng phó với hiện tượng sạt lở đang tiếp tục diễn ra trong tương lai Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được hỗ trợ thực hiện trong khuôn khổ của đề tài cấp tỉnh Trà Vinh “Rà soát, đánh giá hiện trạng, xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp phòng chống sạt lở bờ sông (nội vùng), bờ biển tỉnh Trà Vinh giai đoạn 2021 – 2030, tầm nhìn đến 2050” do TS Lê Văn Tuấn làm chủ nhiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguy ễ n Th ị B ả y (2021), Nghiên c ứu xác định nguyên nhân, cơ ch ế và đề xu ấ t các gi ả i pháp kh ả thi v ề k ỹ thu ậ t, hi ệ u qu ả v ề kinh t ế nh ằ m h ạ n ch ế xói l ở , b ồ i l ắ ng cho h ệ th ố ng sông Đồ ng b ằ ng sông C ử u Long , Báo cáo T ổ ng k ết Đề tài c ấp nhà nước, Trường Đạ i h ọ c Bách khoa, Đạ i h ọ c Qu ố c gia Thành ph ố H ồ Chí Minh [2] Vi ệ n Khoa h ọ c Th ủ y l ợ i mi ề n Nam (2017), Th ự c tr ạ ng xói l ở , b ồ i l ắ ng và công trình ch ố ng xói l ở trên h ệ th ố ng sông, kênh r ạ ch, b ờ bi ển ĐBSCL và định hướ ng b ả o v ệ , ổn đị nh lâu dài , http://www siwrr org vn [3] Lê Văn Tuấ n và nnk (2014), (2019), (2020), Di dân kh ẩ n c ấ p vùng s ạ t l ở th ị tr ấ n C ầ u Ngang và xã Thu ậ n Hòa, huy ệ n C ầ u Ngang , h ồ sơ dự án đầu tư, thiế t k ế b ả n v ẽ thi công [4] Tr ầ n Bá Ho ằ ng & nnk (2022), Đánh giá, dự báo ch ế độ dòng ch ảy (lưu lượ ng, m ực nướ c, ch ấ t lượng nướ c) và di ễ n bi ế n b ồ i xói tuy ế n sông c ổ chiên và sông h ậ u t ỉnh trà vinh, đề tài c ấ p t ỉ nh [5] Hu ỳnh Văn Hiệ p, Hu ỳ nh H ữ u Trí, Ph ạ m Quang Sơn, Nguy ễ n Thành Công, Ngô Gia Truy ề n (2022), Nghiên c ứ u nguyên nhân s ạ t l ở b ờ sông: trườ ng h ợ p nghiên c ứ u t ỉ nh Trà Vinh , t ạ p chí khí tương thủy văn, số 741 [6] Nguy ễn Đình Vượ ng (2014), Nghiên c ứu đề xu ấ t gi ả i pháp khoa h ọ c công ngh ệ v ề h ạ t ầ ng cơ sở th ủ y l ợ i nh ằ m ph ụ c v ụ tái cơ cấ u ngành nông nghi ệ p t ỉ nh Trà Vinh [7] Lê Văn Tuấ n & nnk (2023), Báo cáo k ế t qu ả điề u tra hi ệ n tr ạng sạt lở b ờ sông, bờ biển tỉnh Trà Vinh [8] Tr ầ n Bá Ho ằ ng (2016), Nghiên c ứ u gi ả i pháp, công ngh ệ ch ố ng s ạ t l ở b ờ sông trên đị a bàn t ỉ nh B ạ c Liêu và t ỉ nh Cà Mau [9] Lương Phương Hậ u, Tr ần Đình Hợ i (2004), Độ ng l ự c h ọ c dòng sông và ch ỉ nh tr ị sông, Nhà xu ấ t b ả n Nông nghi ệ p, Hà N ộ i [10] Lương Phương Hậ u (2010), Nghiên c ứ u các gi ả i pháp KH-CN cho h ệ th ố ng công trình ch ỉ nh tr ị sông trên các đoạ n tr ọng điểm vùng Đồ ng b ằ ng B ắ c B ộ và Nam B ộ , Đề tài c ấp Nhà nướ c KC 08 14/06 -10 [11] Rosgen, D ,(1996), Applied river Morphology, Woldland Hydology, Pagosa Springs, CO [12] Nguy ễ n Phú Qu ỳ nh (2021), Nghiên c ứ u s ử d ụ ng ph ế th ả i, ph ụ ph ẩ m t ừ rơm, rạ , tr ấ u, thân cây để ch ế t ạ o v ậ t li ệ u nh ẹ , c ấ u ki ệ n b ả o v ệ sông r ạ ch thân thi ệ n v ới môi trườ ng t ại ĐBSCL
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG CẦU NGANG ĐOẠN QUA THỊ TRẤN CẦU NGANG, TỈNH TRÀ VINH Hoàng Đức Cường, Lê Văn Tuấn, Hoàng Thị Kim Anh, Lê Minh Phú, Trần Thị Chúc Linh Viện Kỹ thuật Biển Tóm tắt: Hệ thống cống Thâu Râu cống Chà Và đưa vào vận hành làm thay đổi lớn chế độ thủy lực, thủy văn sông nội vùng huyện Cầu Ngang, Trà Vinh Khi cống vận hành, làm thay đổi mực nước, biến động dòng chảy so với chưa có cống, hệ dẫn đến sạt lở bờ sơng, biến động lịng dẫn khu vực nghiên cứu Hiện tượng sạt lở bờ sông Cầu Ngang thời gian dài gây biến động hình thái cắt ngang lịng sơng thiệt hại hệ thống sở hạ tầng dân cư hữu….Bài báo trình bày kết nghiên cứu định hướng giải pháp nhằm ổn định bờ sông chống sạt lở phục vụ phát triển kinh tế xã hội đoạn sông Cầu Ngang thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang, huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh Từ khóa: Cống Thâu Râu, cống Chà Và, sạt lở, sông Cầu Ngang, giải pháp Summary: The operation of the Thau Rau and Cha Va culvert system has altered the hydraulic and hydrological regime of the internal rivers in the Cau Ngang district, Tra Vinh province Firstly, it has changed the water level and flow, resulting the riverbank erosion and fluctuations in the study area The riverbank erosion has changed the riverbank and has destroyed the existing infrastructure system This article has shown the results of a study aimed at identifying solutions to stabilize the riverbank and prevent erosion, ultimately serving the social-economic development of the Cau Ngang river located within Cau Ngang town, Cau Ngang district, Tra Vinh province Keywords: The Thau Rau culvert, Cha Va culvert, erosion, Cau Ngang channel, solution ĐẶT VẤN ĐỀ * Trà Vinh tỉnh ven biển khu vực ĐBSCL chịu tác động mạnh biến đổi khí hậu–nước biển dâng đến mặt hoạt động kinh tế, xã hội, môi trường tự nhiên [1] Trong 10 năm gần đây, sạt lở bờ sông diễn nhanh có xu tăng dần theo năm Hiện tượng diễn quanh năm với mức độ ngày mở rộng xuất nhiều vị trí tiềm ẩn rủi ro nguy hiểm, đặc biệt năm gần cống điều tiết nội vùng xây dựng khép kín vào hoạt động phục vụ nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp Sạt Ngày nhận bài: 12/4/2023 Ngày thông qua phản biện: 18/5/2023 Ngày duyệt đăng: 05/6/2023 lở bờ sông trực tiếp đe dọa đến hệ thống sở hạ tầng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sống người dân tiềm ẩn tai họa khôn lường [2] Thực tế cho thấy, việc xác định nguyên nhân gây sạt lở bờ sông biến động lịng dẫn từ đề xuất giải pháp bảo vệ bờ vấn đề cấp thiết có ý nghĩa Vấn đề sạt lở bờ sơng, bờ biển khu vực ĐBSCL nói chung khu vực tỉnh Trà Vinh nói riêng có nghiên cứu nước [1], [2], [4], [5], [8] nguyên nhân từ nhân tố chủ quan khách quan nhiên vấn đề ảnh hưởng đến chế độ thủy lực sông nội vùng cống thủy lợi điều tiết chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 59 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Bài viết phân tích tổng hợp nguyên nhân nhằm cung cấp thêm sở khoa học trọng việc định hướng giải pháp bảo vệ bờ nhằm xây dựng cơng trình chống sạt lở, ngập úng nâng cấp hạ tầng hữu, phục vụ phát triển bền vững khu vực nghiên cứu Đây khu vực nghiên cứu có tính tương đồng cao với nhiều khu vực sông nội vùng địa bàn tỉnh Trà Vinh tỉnh lân cận Hình 1: Tổng thể sạt lở sơng Cầu Ngang khu vực nghiên cứu (ảnh Google Earth) DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Dữ liệu nghiên cứu + Phạm vi nghiên cứu khu vực sông Cầu Ngang đoạn qua chợ Cầu Ngang, thị trấn Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh, tuyến sông nội vùng (trong hệ thống thủy lợi) Theo nghiên cứu [3] đoạn sơng có bề rộng từ 20m đến 40m, lịng dẫn có xu hướng hạ thấp từ +0.34m xuống -4.66m, bờ sông dao động từ +1.02 đến +2.65m Sông dạng uốn khúc, có đoạn cong gấp có khu vực hợp lưu ba nhánh, nhánh hướng Vinh Kim, nhánh hướng Thâu Râu nhánh lại hướng ấp Bờ Kinh + Tài liệu địa hình, địa chất, thủy văn: sử dụng tài liệu khảo sát năm 2014, 2019, 2020 thuộc dự án “Di dân khẩn cấp vùng sạt lở thị trấn Cầu Ngang xã Thuận Hòa, huyện Cầu Ngang” [3] 60 + Số liệu thực đo, vận hành cống Chà Và, Thâu Râu Xí nghiệp thủy nơng huyện Cầu Ngang cung cấp năm 2014, cập nhật 2022 Theo kết nghiên cứu [3], liệu đầu vào sử dụng để tính tốn đề xuất giải pháp cho khu vực sơng Cầu Ngang, thị trấn Cầu Ngang sau: - Mực nước thiết kế: + Mực nước cao thiết kế (P=2%): +1.00 m (hệ cao độ Hòn Dấu) + Mực nước thấp thiết kế (P=90%): 0.00 m (hệ cao độ Hòn Dấu) - Địa chất cơng trình: lớp bùn sét dày từ 15m đến 22m, lớp cát lẫn sét dày 2m, lớp sét lẫn bụi, cát đến độ sâu 25m chưa phát đáy lớp 2.2 Phương pháp nghiên cứu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 KHOA HỌC Nghiên cứu sử dụng tổng hợp phương pháp bao gồm: (1) Tổng hợp, thống kê, phân tích, đánh giá: Dựa kết điều tra thực trạng nhóm nghiên cứu năm 2014, 2017, 2021 2023; (2) phương pháp phân tích ảnh viễn thám đánh giá diễn biến; (3) ứng dụng mơ hình tốn Mike 21C để tính tốn mơ chế độ dịng chảy điển hình nhằm làm rõ nguyên nhân gây sạt lở, chế KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Hiện trạng sạt lở Tình hình sạt lở bờ sơng Cầu Ngang diễn biến nhanh có chiều hướng mở rộng Hình 2: Tồn cảnh trạng sạt lở bờ sơng Cầu Ngang CƠNG NGHỆ dọc theo tuyến sơng Theo [3], kết đánh giá diễn biến lịng sơng cho thấy, bề rộng sông tăng từ 15m đến 30m vòng 10 năm kể từ năm 2005-2015 Độ sâu lịng sơng tăng từ -2,0m lên đến -5m giai đoạn Hiện nay, nhiều cơng trình ngăn chặn, phịng chống tượng thực Một số khu vực có dấu hiệu sạt lở UBND Huyện đầu tư hay người dân tự gia cố tạm thời cừ dừa, cừ tràm hay bảo vệ bờ thảm đá Tuy nhiên, sau thời gian đưa vào sử dụng hàng cừ dừa bị biến dạng, thảm đá bị tuột xuống đáy sông hư hỏng nhiễm mặn (xem Bảng 1) Hình 3: Khu vực Chợ Cầu Ngang bị nhiễm mơi trường nghiêm trọng Hình 4: Hiện trạng giải pháp bảo vệ bờ bờ sông Cầu Ngang Dựa vào kết khảo sát địa hình năm 2014 2019 [3], kết điều tra trạng [7], báo tiến hành trích suất, so sánh đường bờ khu vực nghiên cứu từ năm 2011 đến năm 2019 (nguồn Google Earth) để đánh giá diễn biến lòng sông theo không gian thời gian Kết phân tích cho thấy đoạn sơng từ ngã ba chảy hướng Bắc (hướng cống Chà Và) thuộc ấp bờ kinh bờ sơng ngày bị thu hẹp trung bình 0,5-0,8m/năm; đoạn lại chảy hướng Cầu Ngang (hướng cống Thâu Râu) qua chợ Cầu Ngang bờ sơng có xu hướng mở rộng trung bình 0,30,5m/năm (Hình 5) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 61 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 5: Diễn biến đường bờ sông từ 2011 đến 2019 3.2 Nguyên nhân Một số nghiên cứu đánh giá tổng quan nguyên nhân sạt lở cho hệ thống sông nội vùng tỉnh Trà Vinh [5] hệ thống sông Cổ Chiên, sơng Hậu chảy qua tỉnh Trà Vinh [4] Nói chung, khu vực nghiên cứu, tài liệu ít, chủ yếu mức sơ khai, dạng liệt kê chưa phân tích đầy đủ có sở khoa học Sau trình đánh giá trạng sạt lở, đo đạc chế độ thủy văn, tham vấn ý kiến chuyên gia, có nhiều nguyên nhân gây sạt lở bờ sông với mức độ khác nhau, báo tác giả nêu ba nguyên nhân chủ yếu gây tượng sạt lở bờ sông khu vực sông Cầu Ngang đoạn qua chợ Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh theo mức độ ảnh hưởng từ cao xuống thấp sau: (1) Vận hành cống thủy lợi nội vùng (mực nước, dòng chảy) Sự vận hành cống thủy lợi nội vùng nhằm mục 62 đích phát triển kinh tế - xã hội bảo vệ khu vực sản xuất nông nghiệp nội đồng tỉnh Trà Vinh, đặc biệt cống Thâu Râu, Chà Và có ảnh hưởng lớn đến chế độ thủy lực, thủy văn sông Cầu Ngang, thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang Cụ thể hơn, điều tiết đóng, mở cống cống Thâu Râu, Chà Và nước từ ruộng, cánh đồng tạo chênh lệch cột nước, gia tăng vận tốc dịng chảy sơng nội vùng làm biến động lịng dẫn gây xói lở bờ Mặt khác, vận hành hệ thống cống điều tiết tạo chênh lệch lớn mực nước sông nội vùng với sông lớn sông Cổ Chiên chịu ảnh hưởng mạnh thủy triều Biển Đông Điều minh chứng rõ rệt qua số liệu thực đo cống Thâu Râu cống Chà Và, chi tiết xem Bảng Chênh lệch mực nước phía phía ngồi cống Chà Và dao động từ 0,05m đến 1,40m, cống Thâu Râu dao động từ 0,34m đến 1,01m TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 6: Hình ảnh mơ trường vận tốc khu vực nghiên cứu đóng mở cống điều tiết Bảng 1: Mực nước lớn cống điều tiết năm 2014 (nguồn Xí nghiệp Thủy nơng Cầu Ngang) Hình 7: Biểu đồ đường mực nước phía ngồi cống điều tiết 2014 Kết mô cho thấy trường vận tốc khu vực ngã ba tăng từ 5-30% tùy vào số thời điểm mực nước trước sau vận hành cống có xu hướng giảm biên độ 5-40% TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 63 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ So sánh vận tốc trước sau có vận hành cống Trước có VH cống 001 001 Vận tốc (m/s) 001 000 000 000 000 000 000 000 4081 3826 3571 3316 3061 2806 2551 2296 2041 1786 1531 1276 1021 766 511 256 000 Thời gian Hình 8: Biểu đồ so sánh vận tốc dịng chảy ngã ba sơng trước sau có cống điều tiết Cao trình mực nước (m) So sánh Mực nước trước sau có vận hành cống 003 Trước có VH cống 002 002 001 001 000 -001 -001 -002 121 241 361 481 601 721 841 961 1081 1201 1321 1441 1561 1681 1801 1921 2041 2161 2281 2401 2521 2641 2761 2881 3001 3121 3241 3361 3481 3601 3721 3841 3961 4081 -002 Thời gian Hình 9: Biểu đồ so sánh mực nước ngã ba sông trước sau có cống điều tiết (2) Hình thái sơng (hợp lưu ngã ba sông, sông cong) Khu vực nghiên cứu mang hình thái sơng điển hình ĐBSCL, khu vực hợp lưu ba nhánh sông, bắc ngang sông cầu đường Tại vị trí ngã ba sông hay khu vực gần mố cầu xuất hố xói sâu có xu hướng biến đổi liên tục theo khơng gian thời gian Các hố xói làm gia tăng vận tốc dòng chảy thay đổi hướng dịng chảy, tạo dịng xốy Vị trí dịng xốy gần bờ tăng 64 nguy sạt lở cho vùng bờ Xoáy nước ghi nhận lại hình ảnh thực tế Xem chi tiết Hình 10 Ngồi nhận thấy khu vực nghiên cứu có đoạn khúc sơng cong (Hình 5), đoạn thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang có tỷ số độ cong L/L’=1,21, đoạn thuộc địa phận ấp Bờ Kinh có tỷ số độ cong L/L’=1,47, theo phân tích Dave Rosgen [11] từ việc khảo sát 100 sơng điển hình, cho thấy sơng đất sét bùn, có tỷ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 KHOA HỌC số độ cong chiều dài uốn khúc sông chiều dài đầu sơng L/L’>1,2 có xu hướng xói bên bờ lõm bồi bên bờ lồi Đây CƠNG NGHỆ ngun nhân gây tượng sạt lở bờ khu vực nghiên cứu (KVNC), điều hoàn toàn phù hợp với thực tế kết khảo sát trường Hình 10: Hố xói xuất khu vực ngã ba sơng thơng số hình thái hai đoạn sơng cong Hình 11: Kết mô trường vận tốc ngã ba sơng Cầu ngang trước sau lấp hố xói ngày 13/6/2018 lúc 8:00 PM 14/6/2018 lúc 8h00 AM (3) Giao thông thủy Do nằm gần chợ Cầu Ngang nên hoạt động giao thông thủy khu vực tập nập Các phương tiện sà lan, thuyền tạo TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 65 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ sóng tàu Khu vực sạt lở cịn vị trí quay đầu phương tiện lưu thông Theo [3], năm 2023 thời gian khảo sát, xà lan quay đầu trung bình lần/ngày, có ngày lên đến 3-4 lượt Sóng tàu xốy nước tạo từ sà lan chân vịt làm gia tăng ảnh hưởng bất lợi chế thủy lực đến bùn cát chỗ, lâu dài gây xói lở nghiêm trọng đường bờ Hình 12: Xà lan di chuyển quay đầu khu vực ngã ba sông Cầu Ngang 3.3 Đề xuất giải pháp 3.3.1 Xây dựng tiêu chí lựa chọn giải pháp, kết cấu [8], [9], [10] Nghiên cứu, đề xuất giải pháp khắc phục vấn đề sạt lở tồn công trình hữu (Bảng 3), góp phần ngăn chặn tối đa tượng sạt lở bờ, tạo không gian sinh hoạt chung mở tương lai người dân sinh sống dọc hai bên bờ sông việc làm cấp thiết phù hợp với định hướng phát triển bền vững khu vưc Cầu Ngang nói riêng tỉnh Trà Vinh nói chung Trên sở kế thừa kinh nghiệm nhà khoa học nước, đánh giá trạng sạt lở khu vực nghiên cứu, tham vấn nhà quản lý chuyên gia lĩnh vực liên quan, báo đề xuất nhóm tiêu chí 13 tiêu chí để lựa chọn, đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông phù hợp cho khu vực nghiên cứu Bảng 2: Tổng hợp tiêu chí đánh giá lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ STT Tiêu chí Tiêu chí cụ thể Kỹ thuật - Phù hợp với quy hoạch, chiến lược phát triển vùng địa phương - Không gây tác động khu vực lân cận - Thích ứng với ngập úng, lún sụt, nước sơng dâng theo xu biến đổi khí hậu - Tuổi thọ cơng trình phù hợp - Thi cơng đơn giản, thời gian thi công ngắn - Tận dụng vật liệu chỗ, có khả tái sử dụng Kinh tế - Chi phí xây dựng thấp - Gia tăng giá trị đất, gia tăng hội đầu tư cho ngành nghề khác - Tạo công việc, sinh kế người dân; Xã hội - Giải phóng mặt di dân, tái định cư; - Tạo không gian phục vụ cộng đồng - Đảm bảo cảnh quan môi trường tự nhiên 66 Môi trường - Không tác động xấu tới khu vực lân cận (chế độ thủy động lực, vận chuyển bùn cát, diễn biến hình thái,…) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 KHOA HỌC Sau q trình đánh giá trạng sạt lở bờ sơng kết hợp với sở khoa học thu thập, báo đề xuất hệ thống giải pháp (công trình, phi cơng trình) cho khu vực bờ sơng Cầu Ngang sau: (1) Giải pháp cơng trình định hướng cho khu vực đơng dân cư, có vai trị kinh tế - trị quan trọng (2) Giải pháp phi cơng trình áp dụng cho khu vực hẻo lánh, khơng có người/nhà cửa ven bờ cần giữ đất Tất khu vực cần bảo vệ phải kết hợp hài hịa hai nhóm giải pháp nhằm tạo đồng cho toàn khu vực Tuy nhiên, theo nhu cầu nguồn chi phí đầu tư để có thứ tự ưu tiên phù hợp 3.3.2 Giải pháp phi cơng trình Để giải pháp đạt hiệu tối ưu cần thiết phải có đạo kịp thời, thống Phòng ban thuộc huyện Cầu Ngang có liên quan kết hợp với sở chuyên ngành tỉnh Trà Vinh để thực đồng loạt nhiều nhóm giải pháp chế sách, tài chính, quan trắc, cảnh báo sớm, tham gia cộng đồng với mục tiêu cụ thể sau: (1) Xác định, ban hành phạm vi hành lang bờ sông dao động từ 15m đến 20m để giảm tải cho bờ sông, tạo cảnh quan mới, không gian sinh hoạt chung cho người dân; (2) Tăng cường gắn biển cảnh báo khu vực sạt lở (ngã ba sông) để cảnh báo người dân, phương tiện tàu bè, xà lan Đề xuất cắm biển cảnh báo phạm vi cách bờ sông tối thiểu 10m vào phía bờ (3) Thường xuyên cập nhật phạm vi sạt lở mới, hiểu rõ quy luật dòng chảy, đánh giá xu hướng sạt lở tương lai để chủ động ứng phó CƠNG NGHỆ hoạch chung khu vực thị trấn Cầu Ngang Tại khu vực nghiên cứu, đề xuất phương án tuyến cơng trình tương đối trơn thuận, bám sát sở hạ tầng, có thu hẹp số vị trí để hạn chế tối đa diện tích đền bù giải tỏa kết nối hài hòa với hệ thống hạ tầng khác hữu (điện chiếu sáng, tuyến đường, thoát nước…) Để khắc phục sạt lở bờ sông Cầu Ngang thuộc thị trấn Cầu Ngang, cần xây dựng cơng trình xử lý khẩn cấp tương ứng theo mức độ sạt lở khác Căn theo thực tế khu vực nghiên cứu, báo kiến nghị hai giai pháp kết cấu cơng trình tương ứng với mức độ kiên cố tuổi thọ cơng trình khác sau: a) Giải pháp tạm thời: Để đảm bảo chống sạt lở, giảm thiểu thiệt hại cần tiến hành giải pháp cấp bách với chi phí thấp, tận dụng vật liệu địa phương, thi công nhanh Hiện có nhiều giải pháp kết cấu đa dạng, chi phí thấp, ứng dụng cơng nghệ vật liệu đề cập [1], [2], [8], [12], tùy theo điều kiện mà có kết hợp hai phương án Tại khu vực nghiên cứu, viết đề xuất bổ sung hai phương án kết cấu bao gồm: + Phương án (GPT1) bao gồm cừ dừa đóng dọc bờ để ổn định, ngăn chặn sạt lở bờ sơng bố trí thảm đá để ổn định mái, chân kè Hiện nay, giải pháp ứng dụng nhiều địa bàn huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh phát huy hiệu tốt khu vực sạt lở sóng tàu thuyền gây ra; 3.3.3 Giải pháp cơng trình + Phương án (GPT2) bao gồm túi vải ĐKT bơm cát xếp chồng tạo mái, phía phủ lớp đất trung bình 10cm cấu kiện thảm phủ bề mặt, chân kè dùng rọ đá (2x1x0,5)m chặn chân gia cố cừ tràm mật độ 25 cây/m2 Định hướng bảo vệ khu vực đông dân cư có vai trị kinh tế - xã hội quan trọng, tuyến kết cấu (tạm thời lâu dài) đề xuất phù hợp với trạng định hướng quy Ngoài ra, cần tiến hành lấp phần hố xói đến cao trình phù hợp vị trí giao ba nhánh sơng bố trí tuyến kè tạm dọc theo vị trí sạt lở có xu sạt lở TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 67 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tiến hành đánh giá cho thấy, hai giải pháp có kết cấu ổn định phù hợp với khu vực sạt lở sông nội vùng, giải pháp xanh, thân thiện với môi trường phát triển hệ sinh thái Giải pháp đề xuất đảm bảo ngăn chặn tạm thời tượng sạt lở bờ sông nội vùng, đồng thời không gây tác động bất lợi cho khu vực lân cận, suất đầu tư hai giải pháp thấp 9.000.000 đồng/1m, q trình thi cơng đơn giản, thời gian thi cơng ngắn, tận dụng vật liệu chỗ, có khả tái sử dụng Tuy nhiên tuổi thọ cơng trình tương đối thấp khoảng 2-4 năm Phương án ưu tiên sử dụng cho giai đoạn cấp bách chưa có nguồn vốn đầu tư lâu dài Hình 13: Kết cấu phương án tạm thời GPT1 GPT2 b) Phương án lâu dài có giải pháp tuyến tương tự phương án tạm thời, kết cấu kiên cố, bền vững Với mục tiêu đề ra, báo đề xuất hai giải pháp kè kiên cố cho khu vực bờ sơng Cầu Ngang kè dạng tường góc cọc bê tơng ly tâm UST (GP1) kè dạng tường đứng cừ ván SW500B (GP2) Giải pháp kè kiên cố đề xuất gồm phần chính: đỉnh kè, thân kè chân kè Tuy nhiên, dạng kè có cấu tạo khác Hình 14: Kết cấu phương án lâu dài GP1 GP2 - Giải pháp kè tường góc cọc bê tông ly tâm UST (GP1): (1) Kết cấu đỉnh kè: Dạng tường góc BTCT M250 có cao trình +1,80 m, cọc bê tơng ly tâm D400 chiều dài 22m đóng 3m/1 cọc Phía hành lang kè rộng 2,5m, kết hợp hệ thống thoát nước (2) Kết cấu thân kè: Dạng mái nghiêng với mái 68 dốc m=2 Trải thảm đá (5x2x0,3)m, phía bao tải cát, vải địa ngăn cách (3) Kết cấu chân kè: Trải thảm đá (5x2x0,3)m, vải địa kỹ thuật đến hết phạm vi cung trượt đến vị trí mái thoải m>3 dừng lại - Giải pháp kè dạng tường đứng cừ ván SW500B (GP2): (1) Kết cấu đỉnh kè: cao trình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 KHOA HỌC +1,80 m Phía hành lang kè rộng 2,5m khuôn viên xanh rộng 2.5m (2) Kết cấu thân kè: dạng mái nghiêng với mái dốc m=2 Phía bê tơng đá (1x2)cm dày 15cm, phía đá dăm, vải địa kỹ thuật (3) Kết cấu chân kè: sử dụng hệ thống cừ ván SW500B, chiều dài 10m neo bên cọc bê tông ly tâm ứng suất trước, D400, chiều dài 22m, bước neo 3m Phía hệ thống tầng lọc nước Phía trải thảm đá (5x2x0,3)m, vải địa kỹ thuật đến hết phạm vi cung trượt đến vị trí mái thoải m>3 dừng lại CƠNG NGHỆ Hai kết cấu kè kiên cố đề xuất bảo vệ bờ tốt, tuổi thọ cơng trình lớn (khoảng 30 năm), hồn tồn phù hợp với quy hoạch, chiến lược phát triển thị trấn Cầu Ngang trở thành trung tâm kinh tế, xã hội huyện tạo không gian phục vụ cộng đồng, nâng tầm cảnh quan khu vực…Tuy nhiên giải pháp có suất đầu tư khác phù thuộc vào vật liệu sử dụng Chính vậy, báo tiến hành so sánh suất đầu tư giải pháp để lựa chọn giải pháp tối ưu Bảng 3: Tổng hợp suất đầu tư giải pháp đề xuất Suất đầu tư TT Hạng mục Giải pháp kè kiên cố dạng tường góc cọc bê tơng ly tâm UST (GP1) 55.000.000 Giải pháp kè kiên cố dạng tường đứng cừ ván SW500B (GP2) 80.000.000 (đ/m dài) Hình 15: Hình ảnh giải pháp áp dụng thực tế kết tính tốn ổn định trượt tổng thể KẾT LUẬN Biến đổi lịng dẫn, sạt lở bờ sơng vấn đề xúc địa phương, khu vực ngã ba hợp lưu lại phức tạp Khu vực sông Cầu Ngang thuộc địa phận thị trấn Cầu Ngang, huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh có biến động phức tạp ảnh hưởng dịng chảy đến ba nhánh sơng Bài báo trình bày trạng, phân tích xu hướng diễn biến lòng dẫn, đánh giá nguyên nhân gây sạt lở bờ sơng từ đề xuất giải pháp, hình thức kết cấu phù hợp, bảo vệ chống xói lở bờ sông, tôn tạo cảnh quan đảm bảo ổn định đời sống nhân dân khu vực nghiên cứu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 69 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Giải pháp kết cấu đề xuất dựa sở khoa học điều kiện tự nhiên, trạng sạt lở nhu cầu khai thác không gian, phát triển kinh tế xã hội tương lai Tuy nhiên, số liệu cịn hạn chế, thiếu tính kết nối liên tục, vậy, kiến nghị địa phương tiếp tục đầu tư hệ thống quan trắc, giám sát thường xuyên tượng sạt lở, sử dụng nguồn vốn đầu tư công để xây dựng có trọng tâm đoạn sạt lở cấp bách, đoạn sạt lở nhẹ với kết cấu phù hợp theo lộ trình trung hạn để ứng phó với tượng sạt lở tiếp tục diễn tương lai Lời cảm ơn: Nghiên cứu hỗ trợ thực khuôn khổ đề tài cấp tỉnh Trà Vinh “Rà soát, đánh giá trạng, xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp phòng chống sạt lở bờ sông (nội vùng), bờ biển tỉnh Trà Vinh giai đoạn 2021 – 2030, tầm nhìn đến 2050” TS Lê Văn Tuấn làm chủ nhiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Bảy (2021), Nghiên cứu xác định nguyên nhân, chế đề xuất giải pháp khả thi kỹ thuật, hiệu kinh tế nhằm hạn chế xói lở, bồi lắng cho hệ thống sơng Đồng sông Cửu Long, Báo cáo Tổng kết Đề tài cấp nhà nước, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam (2017), Thực trạng xói lở, bồi lắng cơng trình chống xói lở hệ thống sông, kênh rạch, bờ biển ĐBSCL định hướng bảo vệ, ổn định lâu dài, http://www.siwrr.org.vn [3] Lê Văn Tuấn nnk (2014), (2019), (2020), Di dân khẩn cấp vùng sạt lở thị trấn Cầu Ngang xã Thuận Hòa, huyện Cầu Ngang, hồ sơ dự án đầu tư, thiết kế vẽ thi công [4] Trần Bá Hoằng & nnk (2022), Đánh giá, dự báo chế độ dòng chảy (lưu lượng, mực nước, chất lượng nước) diễn biến bồi xói tuyến sơng cổ chiên sơng hậu tỉnh trà vinh, đề tài cấp tỉnh [5] Huỳnh Văn Hiệp, Huỳnh Hữu Trí, Phạm Quang Sơn, Nguyễn Thành Cơng, Ngô Gia Truyền (2022), Nghiên cứu nguyên nhân sạt lở bờ sông: trường hợp nghiên cứu tỉnh Trà Vinh, tạp chí khí tương thủy văn, số 741 [6] Nguyễn Đình Vượng (2014), Nghiên cứu đề xuất giải pháp khoa học công nghệ hạ tầng sở thủy lợi nhằm phục vụ tái cấu ngành nông nghiệp tỉnh Trà Vinh [7] Lê Văn Tuấn & nnk (2023), Báo cáo kết điều tra trạng sạt lở bờ sông, bờ biển tỉnh Trà Vinh [8] Trần Bá Hoằng (2016), Nghiên cứu giải pháp, công nghệ chống sạt lở bờ sông địa bàn tỉnh Bạc Liêu tỉnh Cà Mau [9] Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2004), Động lực học dịng sơng chỉnh trị sơng, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [10] Lương Phương Hậu (2010), Nghiên cứu giải pháp KH-CN cho hệ thống công trình chỉnh trị sơng đoạn trọng điểm vùng Đồng Bắc Bộ Nam Bộ, Đề tài cấp Nhà nước KC.08.14/06 -10 [11] Rosgen, D.,(1996), Applied river Morphology, Woldland Hydology, Pagosa Springs, CO [12] Nguyễn Phú Quỳnh (2021), Nghiên cứu sử dụng phế thải, phụ phẩm từ rơm, rạ, trấu, thân để chế tạo vật liệu nhẹ, cấu kiện bảo vệ sông rạch thân thiện với môi trường ĐBSCL [1] 70 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023