Luận án tiến sĩ Kỹ thuật địa chất: 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

Để làm sáng tỏ vấn đề ổn định bờ sông Hậu, nghiên cứu sinh đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu, bao gồm: phương pháp tổng hợp và hệ thống hóa tài liệu thu thập, tổng hợp, phân t

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: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT

Mã số chuyên ngành: 62520501

Phản biện độc lập: PGS.TS ĐỖ QUANG THIÊN

Phản biện độc lập: PGS.TS VŨ VĂN NGHỊ

Phản biện: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ

Người hướng dẫn: PGS.TS TẠ ĐỨC THỊNH

TS BÙI TRỌNG VINH

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận án

Trần Lê Thế Diễn

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Mất ổn định bờ sông vùng đồng bằng sông Mê Kông đã và đang xảy ra rất phức tạp trên nền đất yếu trầm tích Đệ Tứ Trong những năm gần đây, mất ổn định bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang đã xảy ra với cường độ và quy mô ngày càng lớn Một số đoạn bờ sông Hậu đã bị trượt lở và xói lở nghiêm trọng tại phường Bình Đức, phường Bình Khánh vào năm 2012, tại xã Mỹ Hội Đông vào năm 2017, tại quốc lộ 91 mang tính chất quy luật lặp đi lặp lại qua các năm 2010, 2019, 2020 Việc nghiên cứu một cách khoa học và hệ thống về hiện tượng trượt lở và xói lở bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ khả thi, hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại do hiện tượng trượt lở và xói lở bờ gây ra là xuất phát từ thực tiễn khách quan, có tính cấp thiết

cao Chính vì thế, đề tài “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” được 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 đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu, bao gồm: phương pháp tổng hợp và hệ thống hóa tài liệu (thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu đã công bố trên Thế Giới và ở Việt Nam); phương pháp địa chất (nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa chất Đệ Tứ, địa chất thủy văn, thành lập các mặt cắt địa chất công trình, phân chia các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực hai bên

bờ sông Hậu); phương pháp lý thuyết (sử dụng lý thuyết cơ học đất, cơ học chất lỏng nghiên cứu độ bền của đất, ổn định mái dốc, động lực học dòng chảy); phương pháp thực nghiệm (khảo sát hiện trường, khoan kiểm tra, lấy mẫu thí nghiệm ở trong phòng, thiết lập hệ thống quan trắc và thí nghiệm hiện trường); phương pháp mô hình hóa (ứng dụng các phần mềm GeoSlope/W, Mike, Plaxis, Auto Cad để phân tích, mô phỏng quá trình mất ổn định bờ sông)

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể tóm tắt như sau:

- Cấu trúc nền đất bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang bao gồm hai kiểu (Kiểu

I, Kiểu II) và năm phụ kiểu (Phụ kiểu IA, IB, IC, IIA, IIB) Các kiểu cấu trúc này là nguyên nhân chính gây mất ổn định bờ sông Phụ kiểu cấu trúc IA gây mất ổn định

bờ khu vực thành phố Châu Đốc, thành phố Long Xuyên Phụ kiểu cấu trúc IB gây

mất ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, phường Bình Khánh Phụ kiểu cấu trúc IIA, IIB gây mất ổn định bờ ở các cù lao trên sông Hậu

- Kết quả nghiên cứu của luận án đã xác định được ba cơ chế gây mất ổn định bờ sông:

cơ chế trượt lở, cơ chế xói lở và cơ chế xói mòn Cơ chế trượt lở biểu hiện rõ ràng tại các khu vực bờ sông xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, phường Bình Khánh Cơ chế xói lở, cơ chế xói mòn minh chứng cho bờ sông Hậu khu vực đầu cù lao Bình Thạnh

và cù lao Mỹ Hòa Hưng

- Chế độ thủy động lực dòng chảy và hình thái sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang chịu ảnh hưởng của lưu lượng và vận tốc cực đại do tiếp nhận lưu lượng nước từ sông Tiền qua sông Vàm Nao Các khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, đầu cù lao Bình Thạnh, Mỹ Hòa Hưng chịu tác động trực tiếp của thủy động lực dòng chảy và hướng dòng chảy là yếu tố chính gây mất ổn định bờ sông Ngoài ra, hình thái sông cong làm cho hướng dòng chảy tác động trực tiếp vào bờ sông gây mất ổn định như ở khu vực xã Bình Mỹ Một số khu vực đang có xu hướng mở rộng lòng dẫn gây mất ổn định bờ sông như: khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, Bình Khánh

- Hoạt động kinh tế - xây dựng của con người đã thúc đẩy quá trình gây mất ổn định

bờ sông 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 quá trình trượt lở, gây mất ổn định bờ tại đây Việc khai thác cát không hợp lý một số khu vực như bờ phải cù lao Mỹ Hòa Hưng gây mất ổn định bờ sông tại cù lao này Chế độ thủy động lực dòng chảy, sóng do gió và những đợt sóng tàu thuyền có chiều cao lớn hơn 0,3m tác động trực tiếp lên bờ sông đã thúc đẩy quá trình xói mòn, gây mất ổn định bờ sông khu vực đầu cù lao Bình Thạnh, đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng

- Kết quả nghiên cứu đã thành lập được bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang dựa trên nguyên lý chồng chập các lớp dữ liệu từ các bản đồ phân vùng ổn định bờ sông theo nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng Kết quả phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu được chia thành 3 vùng: vùng mất ổn định, vùng nguy cơ mất ổn định và vùng ổn định Vùng mất ổn định bao gồm: bờ sông Hậu đoạn chảy qua khu vực thành phố Châu Đốc, xã Bình Mỹ, cù lao Bình

Thạnh, cù lao Mỹ Hòa Hưng Vùng ổn định gồm bờ sông 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

đã đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ thích hợp Đối với vùng mất ổn định bờ khu vực

xã Bình Mỹ kiến nghị sử dụng cọc xi măng đất để đông kết các thấu kính cát, đối với vùng nguy cơ mất ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ có thể làm mỏ hàn chỉnh trị hướng dòng chảy không cho tác động trực tiếp vào bờ Tại các khu vực đầu cù lao Bình Thạnh, cù lao Mỹ Hòa Hưng có thể sử dụng kè rọ đá để giảm, triệt tiêu năng lượng dòng chảy và năng lượng sóng tác động trực tiếp vào bờ sông Tại khu vực cù lao Mỹ Hòa Hưng có thể sử dụng cừ larsen để xử lý những đoạn bờ có cấu trúc nền phụ kiểu

IA, cọc xi măng đất cho đoạn bờ có cấu trúc nền phụ kiểu IB Tuy nhiên, để bảo vệ

bờ sông khu vực sông Hậu đoạn qua cù lao Mỹ Hòa Hưng cũng có thể cho khai thác cát, nạo vét khơi thông dòng chảy khu vực cù lao An Thạnh Trung hoặc đầu cù lao Phó Ba

- Vấn đề ổn định bờ sông rất phức tạp, có nhiều yếu tố tác động gây mất ổn định bờ sông Do đó, khi nghiên cứu ổn định bờ sông không thể nghiên cứu riêng lẻ một hướng mà cần nghiên cứu tổng hợp đa hướng, đa ngành - liên ngành theo một hệ thống thì mới đánh giá được tổng thể, chính xác quá trình phá hủy, mất ổn định bờ Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu khác liên quan đến dự báo ổn định bờ sông và nghiên cứu tiền khả thi các giải pháp xử lý phòng chống trượt lở và xói lở bờ sông trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long và các vùng khác

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 2 main types (Type I, Type II) corresponding

to 5 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

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 3 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

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

LỜI CÁM ƠN

Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

PGS TS Tạ Đức Thịnh, TS Bùi Trọng Vinh đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn và đồng hành cùng nghiên cứu sinh trong suốt thời gian thực hiện luận án,

GS TSKH Phạm Văn Tỵ, PGS TS Đậu Văn Ngọ, TS Nguyễn Bá Hoằng đã đóng góp

ý kiến và định hướng ban đầu cho nghiên cứu sinh lựa chọn hướng nghiên cứu thực hiện luận án,

PGS TS Nguyễn Việt Kỳ, TS Trần Anh Tú, TS Nguyễn Siêu Nhân cùng Quý thầy cô

Bộ môn Tài nguyên Trái đất và Môi trường, Khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu Khí, Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG TP Hồ Chí Minh đã đóng góp ý kiến để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án,

Các bạn học viên cao học, sinh viên, đồng nghiệp, các công ty đã giúp đỡ và đồng hành cùng nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện luận án

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xiv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xx

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xxii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của luận án 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 4

3 Mục tiêu nghiên cứu của luận án 4

4 Nội dung nghiên cứu chính của luận án 4

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của luận án 4

5.1 Cách tiếp cận nghiên cứu 4

5.2 Phương pháp nghiên cứu 5

6 Các luận điểm bảo vệ 6

7 Điểm mới của luận án 7

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 7

8.1 Ý nghĩa khoa học 7

8.2 Ý nghĩa thực tiễn 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG 8

1.1 Tổng quan nghiên cứu ổn định bờ sông 9

1.1.1 Nghiên cứu ổn định bờ sông trên thế giới 9

1.1.2 Nghiên cứu ổn định bờ sông ở Việt Nam và hệ thống sông Cửu Long 13

1.2 Phương pháp luận nghiên cứu ổn định bờ sông 18

1.2.1 Khung phương pháp luận 18

1.2.2 Phương pháp phân chia cấu trúc nền 22

1.2.2.1 Khái niệm cấu trúc nền 22

1.2.2.2 Nguyên tắc phân chia cấu trúc nền bờ sông Hậu 23

1.2.2.3 Cơ sở dữ liệu phục vụ phân chia cấu trúc nền bờ sông Hậu 23

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu ổn định mái dốc 24

1.2.4 Phương pháp nghiên cứu sóng 29

1.2.5 Phương pháp nghiên cứu thủy động lực dòng chảy 32

1.2.5.1 Cơ sở lý thuyết 32

1.2.5.2 Thiết lập mô hình toán 35

1.2.6 Phương pháp thành lập bản đồ 48

1.2.6.1 Phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng trượt lở, xói lở 48

1.2.6.2 Phương pháp thành lập bản đồ phân vùng ổn định 48

1.2.6.3 Phương pháp thành lập bản đồ phân vùng dự báo ổn định 49

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN

VÀ HOẠT ĐỘNG KINH TẾ - XÂY DỰNG VÙNG NGHIÊN CỨU 51

2.1 Đặc điểm môi trường tự nhiên 51

2.1.1 Vị trí địa lý 51

2.1.2 Khí hậu và thủy văn 52

2.1.2.1 Khí hậu 52

2.1.2.2 Thủy văn 52

2.1.3 Địa hình, địa mạo, tân kiến tạo 53

2.1.3.1 Địa hình 53

2.1.3.2 Địa mạo 54

2.1.3.3 Tân kiến tạo 54

2.1.4 Địa chất 56

2.1.5 Địa chất thủy văn 57

2.1.6 Địa chất công trình 58

2.1.6.1 Trầm tích Đệ Tứ 58

2.1.6.2 Địa chất động lực công trình 59

2.1.6.3 Tính chất cơ lý của các lớp đất nền 59

2.2 Đặc điểm cấu trúc nền đất bờ sông Hậu 61

2.2.1 Đoạn bờ tại thành phố Châu Đốc 62

2.2.2 Đoạn bờ tại xã Bình Long, huyện Châu Phú 62

2.2.3 Đoạn bờ tại xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú 67

2.2.4 Đoạn bờ từ sông Vàm Nao đến cù lao Mỹ Hòa Hưng 67

2.2.5 Đoạn bờ tại cù lao Mỹ Hòa Hưng 67

2.2.6 Đoạn bờ tại phường Mỹ Quý đến phà Vàm Cống 68

2.3 Đặc điểm hình thái sông Hậu 74

2.3.1 Hệ thống các cù lao trên sông 75

2.3.2 Mức độ thu hẹp và mở rộng lòng dẫn theo chiều ngang 76

2.3.3 Mức độ mở rộng lòng dẫn theo quan hệ giữa độ rộng và độ sâu 77

2.3.4 Độ cong theo mặt cắt dọc 78

2.4 Đặc điểm thủy động lực sông Hậu 80

2.4.1 Vận tốc và hướng dòng chảy 80

2.4.1.1 Đoạn sông từ thành phố Châu Đốc đến ngã 3 sông Vàm Nao 81

2.4.1.2 Đoạn sông từ ngã 3 sông Vàm Nao đến phà Vàm Cống 82

2.4.2 Lượng bùn cát 83

2.5 Đặc điểm hoạt động kinh tế - xây dựng trên sông Hậu 83

2.5.1 Giao thông thủy 83

2.5.2 Khai thác cát 86

2.5.3 Xây dựng công trình 86

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU 88

3.1 Ảnh hưởng của cấu trúc nền đất yếu bờ sông 88

3.1.1 Ảnh hưởng của phụ kiểu IA 88

3.1.1.1 Khu vực thành phố Châu Đốc 88

3.1.1.2 Khu vực thành phố Long Xuyên 89

3.1.2 Ảnh hưởng của phụ kiểu IB 90

3.1.2.1 Đoạn bờ tại xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú 90

3.1.2.2 Đoạn bờ tại P.Bình Đức, Bình Khánh, thành phố Long Xuyên 93

3.1.3 Ảnh hưởng của phụ kiểu IC 96

3.1.4 Ảnh hưởng của phụ kiểu IIA 98

3.1.5 Ảnh hưởng phụ kiểu IIB 98

3.2 Ảnh hưởng thủy động lực dòng chảy - hình thái sông 101

3.2.1 Ảnh hưởng của tương quan xói lở - bồi tụ bờ sông 101

3.2.1.1 Khu vực xã Bình Mỹ 102

3.2.1.2 Khu vực cù lao Bình Thạnh 103

3.2.1.3 Khu vực cù lao Mỹ Hòa Hưng 104

3.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố thủy động lực dòng chảy - hình thái 105

3.2.2.1 Khu vực thị trấn An Châu, huyện Châu Thành 105

3.2.2.2 Khu vực xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú 106

3.2.2.3 Khu vực cù lao Bình Thạnh 107

3.2.2.4 Khu vực cù lao Mỹ Hòa Hưng và thành phố Long Xuyên 108

3.3 Ảnh hưởng của hoạt động kinh tế - xây dựng 109

3.3.1 Giao thông đường thủy 109

3.3.2 Khai thác cát 114

3.3.1.1 Khai thác cát bên nhánh phải cù lao Mỹ Hòa Hưng 114

3.3.1.2 Khai thác cát bên nhánh trái cù lao Mỹ Hòa Hưng 115

3.3.3 Xây dựng công trình ven sông 118

3.2.2.1 Đoạn qua xã Bình Mỹ 118

3.2.2.2 Đoạn qua phường Bình Đức 119

CHƯƠNG 4 PHÂN VÙNG DỰ BÁO ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU

VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ THÍCH HỢP 121

4.1 Hiện trạng mất ổn định bờ sông Hậu 121

4.2 Thành lập bản đồ phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo yếu tố ảnh hưởng 123

4.2.1 Cấu trúc nền đất yếu bờ sông là nguyên nhân chính gây mất ổn định 123

4.2.2 Theo yếu tố ảnh hưởng của hình thái sông 125

4.2.3 Theo yếu tố ảnh hưởng của thủy động lực dòng chảy 126

4.2.4 Theo yếu tố ảnh hưởng của hoạt động kinh tế - xây dựng 128

4.3 Thành lập bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu 130

4.3.1 Cơ sở và nguyên tắc thành lập bản đồ 130

4.3.2 Bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu 130

4.3.2 Bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu các khu vực trọng điểm 131 4.3.2.1 Khu vực bờ sông thành phố Châu Đốc 131

4.3.2.2 Khu vực bờ sông xã Bình Mỹ 133

4.3.2.3 Khu vực bờ sông cù lao Bình Thạnh 134

4.3.2.4 Khu vực bờ sông cù lao Mỹ Hòa Hưng và thành phố Long Xuyên 136

4.4 Đề xuất các giải pháp bảo vệ hợp lý bờ sông Hậu 140

4.4.1 Tổng quan các giải pháp bảo vệ bờ sông 140

4.4.2 Các công trình bảo vệ bờ sông đã triển khai 141

4.4.3 Đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ sông Hậu 143

4.4.3.1 Nguyên tắc chung 143

4.4.3.2 Giải pháp cọc xi m ng đất 149

4.4.3.3 Giải pháp cọc cừ Larsen 151

4.4.3.4 Giải pháp rọ đá 153

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 154

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 158

TÀI LIỆU THAM KHẢO 160

PHỤ LỤC 166

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình I: Trượt lở bờ sông Hậu trên Quốc lộ 91, X.Bình Mỹ, H Châu Phú 2

Hình II: Trượt lở bờ sông Hậu tại phường Bình Đức, Tp Long Xuyên 2

Hình III Diễn biến đường bờ sông Hậu qua các năm 1993, 2011, 2016, 2021 3

Hình 1.1 Mặt cắt ngang địa hình thung lũng sông 8

Hình 1.2 Các cơ chế gây mất ổn định bờ sông 19

Hình 1.3 Các cơ chế gây mất ổn định bờ sông 20

Hình 1.4 Mái dốc và mặt trượt tiềm năng 24

Hình 1.5 Phân tích ổn định bằng phương pháp phân mảnh mặt trượt 25

Hình 1.6 Lát cắt điển hình bài toán 26

Hình 1.7 Xác định bán kính cung trượt trong Geoslope/W 29

Hình 1.8 Xác định mặt trượt tiềm năng trong Geoslope/W 29

Hình 1.9 Mô hình thí nghiệm Jettest theo Hanson 2002 29

Hình 1.10 Các mẫu chế bị trước khi thí nghiệm 30

Hình 1.11 Sơ đồ quan trắc sóng 31

Hình 1.12 Quan trắc sóng tàu thuyền tại cù lao Mỹ Hòa Hưng và Bình Thạnh 31

Hình 1.13 Lưới tính phi cấu trúc và vùng tính chi tiết 35

Hình 1.14 Hệ số nhám Manning cho toàn vùng tính 38

Hình 1.15 Thiết lập điều kiện biên cho mô hình 38

Hình 1.16 Điều kiện biên cho mô hình – Mùa kiệt 39

Hình 1.17 Điều kiện biên cho mô hình – Mùa lũ 39

Hình 1.18 Kiểm định mực nước tại Bình Khánh vào tháng 04 năm 2010 43

Hình 1.19 Kiểm định mực nước tại Bình Khánh vào tháng 10 năm 2010 44

Hình 1.20 Kiểm định mực nước tại Châu Đốc vào tháng 04 năm 2010 45

Hình 1.21 Kiểm định mực nước tại Châu Đốc vào tháng 10 năm 2010 45

Hình 1.22 Kiểm định mực nước tại Vàm Nao vào tháng 04 năm 2010 45

Hình 1.23 Kiểm định mực nước tại Vàm Nao vào tháng 10 năm 2010 46

Hình 1.24 So sánh lưu lượng bùn cát qua mặt cắt tại Bình Mỹ, huyện Châu Phú 46

Hình 1.25 Nguyên tắc chồng chập các lớp bản đồ 50

Hình 2.1 Bản đồ hành chính và hệ thống sông chính thuộc tỉnh An Giang 51

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc kiến tạo Đệ tứ vùng đồng bằng Nam Bộ 56

Hình 2.3 Địa tầng bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 61

Hình 2.4 Địa tầng bờ sông Hậu khu vực cù lao đoạn qua tỉnh An Giang 61

Hình 2.5 Sông Hậu đoạn qua thành phố Châu Đốc 62

Hình 2.6 Sông Hậu đoạn qua xã Bình Long, huyện Châu Phú 62

Hình 2.7 MC địa chất công trình nền đất yếu bờ sông Hậu Tp Châu Đốc 63

Hình 2.8 MC địa chất công trình nền đất yếu bờ sông Hậu Tp Long Xuyên 64

Hình 2.9 MC địa chất công trình nền đất yếu bờ sông Hậu P Bình Đức,

P Bình Khánh, Tp Long Xuyên và đoạn qua xã Bình Mỹ huyện Châu Phú 65

Hình 2.10 MC địa chất công trình nền đất yếu bờ sông Hậu H Châu Phú

và Tp Long Xuyênđến cầu Vàm Cống 66

Hình 2.11 Sông Hậu đoạn từ kênh Cây Dương đến phà Năng Gù 67

Hình 2.12 Sông Hậu đoạn từ sông Vàm Nao đến đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng 67

Hình 2.13 Sông hậu đoạn qua cù lao Mỹ Hòa Hưng 67

Hình 2.14 Bản đồ phân vùng cấu trúc nền bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 74

Hình 2.15 Hình thái sông Hậu đoạn từ biên giới Campuchia đến phà Vàm Cống 75

Hình 2.16 Bản đồ đặc điểm hình thái sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 79

Hình 2.17 Vị trí tính toán, mô phỏng đặc điểm thủy động lực dòng chảy 81

Hình 2.18 Hướng và tốc độ dòng chảy mùa lũ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 82

Hình 2.19 Giao thông đường thủy trên sông Hậu 85

Hình 2.20 Đặc trưng sóng tại cù lao Mỹ Hòa Hưng 85

Hình 2.21 Hoạt động khai thác cát trên sông Hậu 86

Hình 2.22 Bản đồ hoạt động kinh tế - xây dựng trên sông Hậu qua tỉnh An Giang 87

Hình 3.1 Mặt cắt ngang sông đoạn kè sông Hậu qua thành phố Châu Đốc 89

Hình 3.2 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu đoạn qua thành phố Châu Đốc 89

Hình 3.3 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu đoạn qua Tp Châu Đốc

có xét đến xói mòn thấu kính cát 89

Hình 3.4 Mặt cắt ngang sông đoạn kè sông Hậu qua Tp Long Xuyên 90

Hình 3.5 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu đoạn qua Tp Long Xuyên 90

Hình 3.6 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu đoạn qua Tp Long Xuyên

có xét đến xói mòn thấu kính cát 90

Hình 3.7 Khoan kiểm tra địa tầng bờ sông Hậu tại khu vực trượt lở xã Bình Mỹ huyện Châu Phú 91

Hình 3.8 Mặt cắt ngang sông đoạn sông Hậu qua xã Bình Mỹ huyện Châu Phú 91

Hình 3.9 Thấu kính cát hạt mịn đến hạt trung trong lớp bùn cát pha bờ sông Hậu

tại vị trí trượt lở xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú 92

Hình 3.10 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu, X Bình Mỹ, H.Châu Phú 93

Hình 3.11 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu xã Bình Mỹ, có xét đến

xói mòn các thấu kính cát 93

Hình 3.12 Vị trí trượt lở phường Bình Đức, Tp.Long Xuyên năm 2012 93

Hình 3.13 Khoan kiểm tra địa tầng bờ sông Hậu P Bình Đức, Tp.Long Xuyên 93

Hình 3.14 Thấu kính cát hạt mịn đến hạt trung trong lớp bùn cát pha bờ sông Hậu

tại vị trí trượt lở phường Bình Đức, thành phố Long Xuyên 94

Hình 3.15 Mặt cắt ngang sông đoạn sông Hậu qua phường Bình Đức, phường Bình Khánh, thành phố Long Xuyên 94

Hình 3.16 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu P Bình Đức, Tp Long Xuyên 95

Hình 3.17 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu, phường Bình Đức,

có xét đến xói mòn các thấu kính cát 95

Hình 3.18 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu P.Bình Khánh, Tp.Long Xuyên 96

Hình 3.20 Cơ chế trượt lở bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang 96

Hình 3.21 Khoan kiểm tra địa tầng bờ sông Hậu đoạn qua huyện Châu Phú

và huyện Châu Thành, tỉnh An Giang 97

Hình 3.22 Mô hình phân tích ổn định bờ sông Hậu đoạn qua phà Mương Ranh,

huyện Châu Thành 97

Hình 3.23 Địa tầng đất nền bờ sông các cù lao mới thành tạo thuộc sông Hậu

đoạn chảy qua tỉnh An Giang 98

Hình 3.24 Khoan kiểm tra địa tầng đất nền bờ sông Hậu cù lao Mỹ Hòa Hưng 99

Hình 3.25 Khoan kiểm tra địa tầng đất nền bờ sông Hậu cù lao Bình Thạnh 99

Hình 3.26 Thí nghiệm trương nở - co ngót mẫu đất cù lao Mỹ Hòa Hưng 100

Hình 3.27 Biểu đồ trương nở - co ngót thể tích mẫu đất tại cù lao Mỹ Hòa Hưng 100

Hình 3.28 Vị trí lắp đặt thiết bị quan trắc đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng 100

Hình 3.29 Hướng và vận tốc dòng chảy đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng vào mùa kiệt 100

Hình 3.30 Hướng và vận tốc dòng chảy đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng vào mùa lũ 100

Hình 3.31 Vị trí lắp đặt thiết bị quan trắc nhánh phải cù lao Bình Thạnh 101

Hình 3.32 Hướng và vận tốc dòng chảy nhánh phải cù lao Bình Thạnh mùa kiệt 101

Hình 3.33 Hướng và vận tốc dòng chảy nhánh phải cù lao Bình Thạnh mùa lũ 101

Hình 3.34 Cơ chế xói lở bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 101

Hình 3.35 Tốc độ biến đổi địa hình đáy sông đoạn qua xã Bình Mỹ vào mùa kiệt 102

Hình 3.36 Tốc độ biến đổi địa hình đáy sông đoạn qua xã Bình Mỹ vào mùa lũ 102

Hình 3.37 Tốc độ biến đổi địa hình đáy sông đầu cù lao Bình Thạnh vào mùa lũ 103

Hình 3.38 Tốc độ biến đổi địa hình đáy sông đầu cù lao Bình Thạnh vào mùa kiệt 103 Hình 3.39 Tốc độ biến đổi địa hình tại khu vực Mỹ Hòa Hưng vào mùa kiệt 104

Hình 3.40 Tốc độ biến đổi địa hình tại khu vực Mỹ Hòa Hưng vào mùa lũ 104

Hình 3.41 Hướng dòng chảy và vận tốc qua thị trấn An Châu vào mùa kiệt 106

Hình 3.42 Hướng dòng chảy và vận tốc qua thị trấn An Châu vào mùa kiệt

không có nhận lưu lượng từ sông Vàm Nao 106

Hình 3.43 Hướng dòng chảy và vận tốc qua thị trấn An Châu vào mùa lũ 106

Hình 3.44 Hướng dòng chảy và vận tốc qua thị trấn An Châu vào mùa lũ

không có nhận lưu lượng từ sông Vàm Nao 106

Hình 3.45 Trường phân bố vận tốc và hướng dòng chảy qua xã Bình Mỹ 107

Hình 3.46 Trường phân bố vận tốc và hướng dòng chảy qua cù lao Bình Thạnh 107

Hình 3.47 Hướng và vận tốc dòng chảy nhánh trái cù lao Bình Thạnh mùa kiệt 107

Hình 3.48 Hướng và vận tốc dòng chảy nhánh trái cù lao Bình Thạnh mùa lũ 107

Hình 3.49 Hướng và vận tốc dòng chảy nhánh phải cù lao Bình Thạnh mùa kiệt 108

Hình 3.50 Hướng và vận tốc dòng chảy nhánh phải cù lao Bình Thạnh mùa lũ 108

Hình 3.51 Trường phân bố vận tốc và hướng dòng chảy cù lao Mỹ Hòa Hưng 108

Hình 3.52 Hướng và vận tốc dòng chảy mùa kiệt cù lao Mỹ Hòa Hưng 109

Hình 3.53 Hướng và vận tốc dòng chảy mùa lũ cù lao Mỹ Hòa Hưng 109

Hình 3.54 Đặc trưng sóng tàu thuyền đo được tại cù lao Mỹ Hòa Hưng 110

Hình 3.55 Mối quan hệ giữa ứng suất cắt và chiều cao sóng 110

Hình 3.56 Mối quan hệ sức kháng cắt bề mặt (τc) với độ ẩm 111

Hình 3.57 Kết quả phân tích độ ẩm bề mặt cù lao Bình Thạnh, Mỹ Hòa Hưng 111

Hình 3.58 Mối tương quan giữa ứng suất cắt của sóng tàu thuyền và

sức kháng cắt bề mặt của đất tại cù lao Mỹ Hòa Hưng và Bình Thạnh 112

Hình 3.59 Mối tương quan tốc độ xói bề mặt, chiều cao sóng, độ ẩm khác nhau 113

Hình 3.60 Cơ chế gây xói mòn bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 113

Hình 3.61 Vị trí giả định khai thác cát bên nhánh phải cù lao Mỹ Hòa Hưng 114

Hình 3.62 Cao độ địa hình hiện trạng tại khu vực P.Bình Đức, Tp Long Xuyên 114

Hình 3.63 Hướng dòng chảy tại khu vực Bình Đức ảnh hưởng của khai thác cát 114

Hình 3.64 Cao độ địa hình khu vực phường Bình Đức ảnh hưởng khai thác cát 115

Hình 3.65 Vị trí giả định khai thác cát bên nhánh trái cù lao Mỹ Hòa Hưng 115

Hình 3.66 Vận tốc và hướng dòng chảy mùa kiệt phía cù lao An Thạnh Trung 116

Hình 3.67 Vận tốc và hướng dòng chảy mùa lũ phía cù lao An Thạnh Trung 116

Hình 3.68 Trường vận tốc và hướng dòng chảy sau khi khai thác cát 116

Hình 3.69 Cao độ địa hình thay đổi sau khi khai thác cát 117

Hình 3.70 Kết quả mực nước thay đổi sau khi khai thác cát 117

Hình 3.71 Hệ số ổn định bờ sông đoạn qua xã Bình Mỹ chưa có gia tải 119

Hình 3.72 Hệ số ổn định bờ sông đoạn qua xã Bình Mỹ khi có gia tải 119

Hình 3.73 Hệ số ổn định bờ sông đoạn qua phường Bình Đức chưa có gia tải 119

Hình 3.74 Hệ số ổn định bờ sông đoạn qua phường Bình Đức khi có gia tải 119

Hình 4.1 Xói mòn tại cù lao Bình Thạnh 121

Hình 4.2 Xói mòn tại cù lao Mỹ Hòa Hưng 121

Hình 4.3 Trượt lở tại xã Bình Mỹ 121

Hình 4.4 Bản đồ hiện trạng trượt lở, xói lở bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 122

Hình 4.5 Bản đồ phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo cấu trúc nền đất yếu 124

Hình 4.6 Bản đồ phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo hình thái sông 126

Hình 4.7 Bản đồ phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo thủy động lực dòng chảy 128

Hình 4.8 Bản đồ phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo hoạt động KT-XD 129

Hình 4.9 Bản đồ dự báo phân vùng ổn định bờ sông Hậu qua tỉnh An Giang 131

Hình 4.10 Bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông HậuTp Châu Đốc 132

Hình 4.11 Bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu xã Bình Mỹ 134

Hình 4.12 Bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu cù lao Bình Thạnh 135

Hình 4.13 Bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu cù lao Mỹ Hòa Hưng

và thành phố Long Xuyên 139

Hình 4.14 Tổng hợp các giải pháp bảo vệ bờ sông 140

Hình 4.15 Kè rọ đá xử lý trượt lở bờ sông trên Quốc lộ 91 xã Bình Mỹ năm 2010 143

Hình 4.16 Trượt lở bờ sông trên Quốc lộ 91 xã Bình Mỹ năm 2019, 2020 143

Hình 4.18 Kết quả phân tích chuyển vị 149

Hình 4.19 Kết quả phân tích ổn định sau khi gia cố cọc đất - xi măng 150

Hình 4.20 Phương án giải pháp công trình bằng hệ cọc xi măng đất 150

Hình 4.21 Kết quả phân tích chuyển vị 151

Hình 4.22 Kết quả phân tích ổn định sau khi gia cố hệ cọc đất - xi măng 151

Hình 4.23 Phương án giải pháp công trình bằng cừ Larsen 152

Hình 4.24 Kết quả phân tích chuyển vị và độ ổn định 152

Hình 4.25 Biểu đồ chuyển vị cọc 153

Hình 4.26 Biểu đồ lực cắt cọc cừ Larsen 153

Hình 4.27 Giải pháp bằng rọ đá cho khu vực xói mòn, xói lở 153

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Vị trí quan trắc sóng tại cù lao Mỹ Hòa Hưng và cù lao Bình Thạnh 31Bảng 1.2 Thông tin lưới tính và các biên 36Bảng 1.3 Các thông số đầu vào cho mô hình thủy lực 37Bảng 1.4 Các giá trị đầu vào cho mô hình vận chuyển bùn cát 40Bảng 1.5 Thông số đầu vào cho mô hình vận chuyển bùn 41Bảng 1.6 Kịch bản mô phỏng và thông số tính toán 41Bảng 1.7 Thông số kiểm định mô hình 42Bảng 1.8 Vị trí kiểm định mực nước mô phỏng so với trạm quan trắc quốc gia 43Bảng 1.9 Tính toán hệ số NASH tại các vị trí kiểm định 47Bảng 1.10 Cơ sở phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo các yếu tố ảnh hưởng 49Bảng 2.1 Mực nước tại các trạm đo trong tháng năm 2010 52Bảng 2.2 Lưu lượng bình quân các mặt cắt trong mùa kiệt năm 2010 53Bảng 2.3 Địa chất N - Q đồng bằng Nam Bộ và khu vực tỉnh An Giang 56Bảng 2.4 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất nền khu vực tỉnh An Giang 60Bảng 2.5 Bảng thuyết minh, mô tả các Kiểu/Phụ kiểu cấu trúc nền bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang 69Bảng 2.6 Hệ thống cù lao trên dòng sông Hậu chảy qua tỉnh An Giang 75Bảng 2.7 Hệ số thu hẹp và hệ số mở rộng đoạn sông đơn 76Bảng 2.8 Hệ số quan hệ độ rộng và độ sâu trên mặt cắt ngang sông Hậu 77Bảng 2.9 Hệ số độ cong sông Hậu 78Bảng 2.10 Vị trí mô phỏng và vận tốc dòng chảy 80Bảng 2.11 Kết quả phân tích mẫu bùn cát mùa lũ sông Hậu 83Bảng 2.12 Bảng thống kê giao thông thủy qua cù lao Bình Thạnh, Mỹ Hòa Hưng 84Bảng 2.13 Phân bố tần suất xuất hiện đặc trưng sóng theo chiều cao 85Bảng 3.1 Đặc trưng cơ lý các lớp đất vị trí trượt lở bờ sông Hậu, xã Bình Mỹ 92Bảng 3.2 Đặc trưng cơ lý các lớp đất vị trí trượt lở bờ sông Hậu, P Bình Đức 95Bảng 3.3 Kết quả phân tích thành phần hạt và độ ẩm 99Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tốc độ bồi xói đáy trung bình một số khu vực 105Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm τc và Kd theo thí nghiệm Jettest 110Bảng 4.1 Bảng thống kê vị trí mất ổn định bờ sông Hậu 121

Bảng 4.2 Phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo cấu trúc nền đất yếu 123Bảng 4.3 Phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo thủy động lực dòng chảy 127Bảng 4.4 Phân vùng ổn định bờ sông Hậu theo hoạt động kinh tế - xây dựng 128Bảng 4.5 Tọa độ dự báo ổn định đoạn bờ sông Hậu thành phố Châu Đốc 131Bảng 4.6 Bảng phân tích yếu tố ảnh hưởng đến bờ sông Hậu thành phố Châu Đốc 132Bảng 4.7 Tọa độ dự báo ổn định đoạn bờ sông Hậu xã Bình Mỹ 133Bảng 4.8 Bảng phân tích yếu tố ảnh hưởng đến bờ sông Hậu xã Bình Mỹ 133Bảng 4.9 Tọa độ dự báo ổn định đoạn bờ sông Hậu cù lao Bình Thạnh 134Bảng 4.10 Bảng phân tích yếu tố ảnh hưởng đến bờ sông Hậu cù lao Bình Thạnh 135Bảng 4.11 Tọa độ dự báo ổn định đoạn bờ sông Hậu cù lao Mỹ Hòa Hưng 136Bảng 4.12 Bảng phân tích yếu tố ảnh hưởng bờ sông Hậu cù lao Mỹ Hòa Hưng 136Bảng 4.13 Tọa độ dự báo ổn định đoạn bờ sông Hậu phường Bình Đức,

phường Bình Khánh, thành phố Long Xuyên 137Bảng 4.14 Bảng phân tích yếu tố ảnh hưởng đến bờ sông Hậu phường Bình Đức, phường Bình Khánh, thành phố Long Xuyên 137Bảng 4.15 Tọa độ dự báo ổn định đoạn bờ sông Hậu thành phố Long Xuyên 138Bảng 4.16 Bảng phân tích yếu tố ảnh hưởng bờ sông Hậu qua Tp Long Xuyên 138Bảng 4.17 Bảng phân tích các giải pháp công trình đã được sử dụng bảo vệ

bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang 142Bảng 4.18 Bảng tổng hợp đề xuất các giải pháp công trình bảo vệ bờ sông Hậu một số khu vực nghiên cứu 144

Hmax : Mực nước lớn nhất

Hmin : Mực nước nhỏ nhất

Qmax : Lưu lượng lớn nhất

Qmin : Lưu lượng nhỏ nhất

Qth : Lưu lượng bình quân

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Tỉnh An Giang nằm ở vị trí đầu nguồn của hệ thống sông Mê Kông chảy vào lãnh thổ Việt Nam, là nơi có ba con sông lớn chảy qua gồm: sông Tiền, sông Hậu, sông Vàm Nao Sông Hậu có hướng dòng chảy song song với sông Tiền từ biên giới Việt Nam - Campuchia xuôi về hạ lưu đổ ra biển Đông qua cửa Trần Đề và cửa Định An tỉnh Sóc Trăng Sông Vàm Nao nối từ sông Tiền với sông Hậu, chảy qua các huyện Chợ Mới, Phú Tân, Châu Phú tỉnh An Giang

Sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang dài gần 100km mang lại cho con người nhiều nguồn lợi về thủy sản, vật liệu xây dựng; làm tuyến thoát lũ, tuyến giao thông thủy từ thượng lưu về hạ lưu phục vụ cuộc sống của con người tại các cụm dân cư, các điểm du lịch, các khu công nghiệp, cầu, bến cảng… dọc hai bên bờ sông Tuy nhiên, sông Hậu cũng gây ra nhiều bất lợi như: lũ lụt, trượt lở, xói lở bờ sông, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, kinh tế, xã hội của người dân sống ven sông

Hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông Hậu trên địa bàn tỉnh An Giang diễn ra trong những năm gần đây với quy mô ngày càng lớn và cường độ ngày càng mạnh Đoạn sông Hậu qua xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú mất ổn định và xảy ra hiện tượng trượt lở mang tính quy luật, lặp đi lặp lại qua các năm 2010, 2019, 2020 (hình I) Đoạn sông Hậu chảy qua phường Bình Đức, phường Bình Khánh, thành phố Long Xuyên xảy ra trượt lở nặng vào năm 2012 (hình II) Theo thống kê, dọc bờ sông Hậu có 21 đoạn trượt lở, xói lở với tổng chiều dài là 61.720m chiếm gần 66,3% độ dài sông Hậu Trong số này, khu vực sông Hậu đoạn dưới ngã ba sông Vàm Nao do đón nhận thêm lượng nước từ sông Tiền qua sông Vàm Nao có cao trình đáy sông sâu, độ rộng lòng sông lớn, trong lòng sông

có nhiều cù lao, nhiều mỏ cát lớn, bờ sông bị trượt, xói lở nghiêm trọng và có tính hệ thống cao với khu vực thành phố Long Xuyên là trọng điểm

Trong những năm gần đây, hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông Hậu diễn ra phức tạp hơn

do hoạt động kinh tế - xây dựng của con người gia tăng Việc xây dựng các công trình ven sông làm gia tăng tải trọng tác dụng lên bờ sông, hoạt động giao thông thủy gây ra

sóng tác động trực tiếp vào đường bờ, việc khai thác tận thu cát tràn lan dọc sông Hậu làm cho hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn

Hình I: Trượt lở bờ sông Hậu trên Quốc lộ

91, ấp Bình Tân, xã Bình Mỹ, H Châu Phú

Hình II: Trượt lở bờ sông Hậu tại phường Bình Đức, Tp Long Xuyên Các kết quả nghiên cứu thông qua sử dụng ảnh viễn thám Landsat 5 năm 1993, 2011 và Landsat 8 năm 2016, Landsat 9 năm 2021 cho thấy diễn biến đường bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang trong giai đoạn từ năm 1993 đến năm 2021 rất phức tạp được thể hiện trong hình III, cụ thể như sau:

- Khu vực xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú: Đường bờ xâm thực mạnh từ năm 1993 đến

2011, tốc độ xâm thực khá lớn khoảng 3,5m/năm đến 8,5m/năm, kéo dài khoảng 2.300m Đây cũng là khu vực đã xảy ra hiện tượng trượt bờ sông Hậu, lặp lại nhiều lần qua các năm 2010, 2019, 2020;

- Khu vực xã Châu Phong, thành phố Châu Đốc: Đoạn xâm thực nằm ngay bờ trái sông Hậu, kéo dài từ kênh Xáng Tân An đến gần khu vực ngã 3 sông Châu Đốc với tổng chiều dài khoảng 6.400m Tốc độ xâm thực bờ trung bình từ 1,5m đến 5,0m/năm trong giai đoạn từ 1993 đến 2011 Bờ phải sông Hậu ở xã Đa Phước hiện đang bồi tụ mạnh với tốc độ từ 1,0m đến 8,0m/năm;

- Khu vực sông Hậu đoạn qua cù lao Bình Thạnh: Đường bờ xâm thực mạnh tại khu vực đầu cù lao từ năm 1993 đến 2016 với tốc độ trung bình khoảng 22,0m/năm;

- Khu vực sông Hậu đi qua cù lao Mỹ Hòa Hưng: Đường bờ sông tại địa phận xã Mỹ Hòa Hưng có tổng chiều dài 5.000m, gồm 3.600m cù lao Mỹ Hòa Hưng, 400m cù lao Phó Ba, 1.000m cù lao An Thạnh Trung Quá trình bồi lấp lòng mạnh tại nhánh sông nhỏ phía cù lao An Thạnh Trung, tốc độ bồi tụ bình quân từ năm 1993 đến 2016 là

22,0m/năm Tuy nhiên, khu vực đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng hiện tượng xâm thực bờ bình quân từ 10,0m/năm đến 30,0m/năm Đoạn bờ phải sông Hậu từ phường Bình Đức, phường Bình Khánh, đến phường Mỹ Bình với tốc độ xâm thực bình quân khoảng 2,0m/năm Phía đuôi cù lao Mỹ Hòa Hưng (giữa cù lao Phó Ba và cù lao Mỹ Hòa Hưng), quá trình bồi tụ cũng đang diễn ra nhưng với tốc độ yếu hơn tạo thành các bãi cát ngầm đang có xu thế bồi lấn dần ra phía sông và về phía đuôi cù lao Cù lao Phó Ba trong giai đoạn 1993 - 2011 đã bị xói gần 1.200m, trong khi bồi tụ là 80m

ở phần đuôi cù lao

Hình III Diễn biến đường bờ sông Hậu đoạn qua xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, cù lao Mỹ Hòa Hưng qua các năm 1993, 2011, 2016, 2021 – Nguồn ảnh Lansat 5,8,9 Trong những năm gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu về ổn định bờ sông Hậu Tuy nhiên, chưa có công trình nào đưa ra kết quả mang tính toàn diện trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự thay đổi mạnh mẽ về điều kiện tự nhiên dưới tác động của hoạt động kinh tế-xây dựng của con người [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]

Do vậy, việc nghiên cứu một cách khoa học và hệ thống về hiện tượng trượt lở, xói lở

bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ phù hợp, hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại do hiện tượng trượt lở, xói lở bờ gây ra là xuất phát từ

thực tiễn khách quan, có tính cấp thiết cao Chính vì thế, đề tài “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” được lựa chọn để bảo vệ luận án tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

- Đối tượng nghiên cứu của luận án là vấn đề ổn định bờ sông Hậu và các giải pháp bảo vệ bờ

- Phạm vi nghiên cứu của luận án là bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang, không gian phân bố cấu trúc nền đất bờ sông 200m theo chiều ngang, chiều sâu nghiên cứu

là 60m

3 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

- Làm sáng tỏ nguyên nhân, phạm vi phân bố, quy luật phát sinh, phát triển sự mất ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang

- Dự báo được diễn biến quá trình mất ổn định và thành lập được bản đồ phân vùng dự bảo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang

- Đề xuất được các giải pháp phòng chống, bảo vệ bờ thích hợp phục vụ phát triển kinh

tế - xã hội và bảo vệ môi trường bền vững khu vực nghiên cứu

4 Nội dung nghiên cứu chính của luận án

Nội dung nghiên cứu chính của luận án bao gồm:

- Nghiên cứu tổng quan vấn đề ổn định bờ sông;

- Nghiên cứu đặc điểm môi trường địa chất bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang;

- Phân tích đánh giá các nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng đến ổn định bờ sông Hậu;

- Phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của luận án

5.1 Cách tiếp cận nghiên cứu

Luận án sử dụng cách tiếp cận nghiên cứu như sau:

- Cách tiếp cận hệ thống: Xem xét mục tiêu, nội dung nghiên cứu của đề tài theo một

hệ thống logic, nhất quán Cụ thể, vấn đề nghiên cứu được tiếp cận theo trình tự sau:

sự mất ổn định bờ sông Hậu là do các quá trình trượt lở, xói lở bờ gây ra mà hiện

tượng trượt lở, xói lở bờ sông là kết quả tác động tương hỗ của cấu trúc nền bờ sông, hoạt động của dòng sông và hoạt động kinh tế - xây dựng của con người hai bên bờ sông và trên sông Vì vậy, để làm sáng tỏ vấn đề ổn định bờ sông phải đánh giá, làm sáng tỏ tác động qua lại của nguyên nhân chính là cấu trúc nền bờ sông dưới tác động trực tiếp của yếu tố ảnh hưởng: thủy động lực dòng chảy, hình thái sông gây mất ổn định bờ và được thúc đẩy bởi các yếu tố nhân sinh: khai thác cát, xây dựng công trình, giao thông thủy gây ra sóng tàu thuyền đến quá trình mất ổn định bờ sông Từ đó, thành lập được bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông và đề xuất, thiết kế giải pháp bảo vệ bờ thích hợp,

- Cách tiếp cận kế thừa: Sử dụng các kết quả nghiên cứu về ổn định bờ sông đã có trên thế giới và ở Việt Nam; tham khảo ý kiến các chuyên gia, nhà khoa học để phân tích, đánh giá ổn định bờ sông theo quan điểm địa chất công trình,

- Cách tiếp cận lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết cơ học đất, cơ học chất lỏng, thủy động lực dòng chảy và các lý thuyết liên quan để đánh giá định lượng vấn đề trượt lở, xói

lở gây mất ổn định bờ sông,

- Cách tiếp cận thực nghiệm: Tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm ở hiện trường và trong phòng để xác định các yế tố nguyên nhân và yếu tố thúc đẩy quá trình mất ổn định bờ sông,

- Cách tiếp cận hiện đại: Ứng dụng các thành tựu khoa học và công nghệ mới vào giải quyết các vấn đề đặt ra của đề tài, sử dụng các mô hình toán, mô hình vật lý mô phỏng dòng chảy sông, tác động qua lại giữa các yếu tố gây mất ổn định bờ

5.2 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp tổng hợp và hệ thống hóa tài liệu: Thu thập, tổng hợp, đánh giá các tài liệu đã công bố trên thế giới và ở Việt Nam, tổng hợp hơn 200 tài liệu hố khoan địa chất có trong khu vực nghiên cứu và tham khảo hơn 100 tài liệu liên quan đến đề tài luận án,

- Phương pháp địa chất: Nghiên cứu các tài liệu cấu trúc địa chất, địa chất Đệ tứ, địa chất thủy văn… khu vực nghiên cứu từ nguồn tài liệu đã công bố và từ các tài liệu nghiên cứu bổ sung để thành lập các mặt cắt địa chất công trình, phân chia các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực hai bên bờ sông Hậu,

- Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu các lý thuyết cơ học đất, có học chất lỏng liên quan đến độ bền của đất, ổn định mái dốc, động lực học dòng chảy,

- Phương pháp thực nghiệm: Điều tra khảo sát, lấy mẫu ở thực địa, thí nghiệm mẫu ở trong phòng, thiết lập hệ thống quan trắc và thí nghiệm hiện trường,

- Phương pháp mô hình hóa: Ứng dụng các mô hình toán, các phần mềm (MIKE, GeoSlope/W) để phân tích, mô phỏng quá trình mất ổn định bờ sông,

- Phương pháp thống kê: Xử lý số liệu để tìm giá trị đặc trưng của các kết quả thí nghiệm, mô phỏng, lập các hàm tương quan …,

- Phương pháp tổ hợp địa lý: Ứng dụng ảnh viễn thám, GIS, Mapinfor để thành lập các bản đồ

6 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Mất ổn định bờ sông Hậu là do kết quả tương tác giữa cấu trúc nền đất

bờ sông, hoạt động của dòng sông và hoạt động kinh tế-xây dựng của con người ở trên sông và hai bên bờ sông, trong đó cấu trúc nền đất bờ sông gồm 2 kiểu (I, II) và 5 phụ kiểu (IA, IB, IC, IIA, IIB) là nguyên nhân chính gây mất ổn định bờ

Luận điểm 2: Cơ chế gây mất ổn định bờ sông Hậu bao gồm trượt lở, xói lở, xói mòn

đất nền bờ sông, trong đó, hai phụ kiểu cấu trúc nền IA, IB chứa các thấu kính cát đóng vai trò quyết định gây ra quá trình trượt lở, xói lở bờ

Luận điểm 3: Theo mức độ ổn định, bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang được

phân chia thành 3 vùng: ổn định, nguy cơ mất ổn định và mất ổn định làm cơ sở quan trọng để lựa chọn các giải pháp bảo vệ bờ thích hợp

7 Điểm mới của luận án

- Lần đầu tiên nghiên cứu một cách khoa học và hệ thống về nguyên nhân và các yếu

tổ ảnh hưởng, phạm vi phân bố, quy luật phát sinh, phát triển quá trình gây mất ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang theo quan điểm địa chất công trình,

- Lần đầu tiên phân chia và đánh giá được ảnh hưởng của các kiểu cấu trúc nền đất yếu đến ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang,

- Thành lập được bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh

An Giang theo quan điểm địa chất công trình, làm cơ sở khoa học đề xuất giải pháp bảo vệ bờ hiệu quả, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bền vững vùng nghiên cứu

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Làm căn cứ đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ thích hợp, góp phần làm giảm thiệt hại

do mất ổn định bờ sông Hậu gây ra,

- Làm căn cứ định hướng quy hoạch xây dựng các khu dân cư, kinh tế, công nghiệp, góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường bền vững vùng nghiên cứu,

- Làm tài liệu tham khảo tốt cho các nghiên cứu ổn định bờ sông trong vùng đồng bằng sông Cửu Long và các vùng khác có điều kiện tự nhiên tương tự

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU

ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG

Sông được hình thành từ kết quả hoạt động của quá trình xói mòn đất (quá trình địa chất ngoại sinh) Hoạt động xói mòn đất tạo ra các rãnh xói, có nước chảy khi mưa, dần dần hình thành hệ thống mương xói và dòng chảy tạm thời, cạn nước vào mùa kiệt, đầy nước vào mùa lũ Quá trình hình thành mương xói diễn ra từ từ theo thời gian, dẫn tới hình thành các con sông, suối trên mặt đất Do đó, có thể khái quát: sông được hình thành từ dòng nước tự nhiên, có lưu lượng lớn thường xuyên chảy, có nguồn cung chủ yếu từ các con suối hay các con sông nhỏ hơn hoặc từ các hồ nước Ngoài ra, sông còn được hình thành do quá trình hoạt động kiến tạo của vỏ trái đất (Rejuvenated river)

Theo mặt cắt ngang, địa hình thung lũng sông được giới hạn bởi hai đường phân thủy

mà từ đó nước đổ về gồm lòng sông, bãi bồi và thềm sông (hình 1.1)

Hình 1.1 Mặt cắt ngang địa hình thung lũng sông [11]

Hoạt động của dòng sông chủ yếu gồm các quá trình: xâm thực, vận chuyển và tích tụ bùn cát Hoạt động của dòng sông và cấu trúc nền địa chất nơi dòng sông hình thành cũng như tác động qua lại giữa chúng với nhau là các yếu tố quyết định đến sự ổn định của bờ sông Vì vậy, đánh giá vấn đề ổn định bờ sông để từ đó đưa ra các giải pháp phòng chống, bảo vệ bờ thích hợp, hiệu quả thì phải hiểu rõ hoạt động của dòng sông, cấu trúc nền địa chất dòng sông cũng như tác động của hoạt động kinh tế - xây dựng của con người ở trên sông và hai bên bờ sông

1.1 Tổng quan nghiên cứu ổn định bờ sông

1.1.1 Nghiên cứu ổn định bờ sông trên thế giới

Từ thời cổ đại, các nước như Ai Cập, Ấn Độ, Trung Quốc, …, đã xây dựng các công trình thủy lợi với mục đích phòng lũ, tưới tiêu, vận tải đường thủy, điển hình là các công trình đập kiểm soát mực nước các sông Tigris và Euphrates Ở châu Âu, việc đắp đê, gia

cố bờ sông, nạo vét dòng chảy, xây dựng cầu vượt sông, xây dựng đập với mục đích phòng chống lũ lụt, bảo vệ các khu dân cư, vùng đất canh tác nông nghiệp, phục vụ vận tải đường thủy cũng được triển khai từ rất sớm và phát triển dần qua các thời kỳ lịch sử Trong những năm gần đây có nhiều công trình nghiên cứu về ổn định bờ sông trên thế giới, một vài công trình tiêu biểu như sau:

- Sahameddin Mahmoudi Kurdistani và nnk, “Nghiên cứu về bảo vệ bờ sông do sóng tàu thuyền kết hợp dòng chảy” (2019) [12] Nghiên cứu đề xuất một phương trình mới để tính toán các thông số bảo vệ đường bờ dưới tác động tổng hợp của sóng tàu thuyền và dòng chảy Kết quả nghiên cứu cho thấy, không chỉ chiều cao sóng lớn nhất và độ dốc bờ sông mà còn cả độ sâu mực nước, vận tốc dòng chảy, chiều dài sóng, độ xiên sóng và chu kỳ sóng là những thông số quan trọng để dự báo và thiết

kế các biện pháp bảo vệ bờ thích hợp

- Kukulak và nnk, “Nghiên cứu về trượt đất ở bờ sông phía tây Podhale, Ba Lan” (2016) [13] Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, trượt lở ở bờ sông là do thành phần thạch học không đồng nhất, mức độ cố kết của đất không đồng đều và liên quan đến mức độ thấm của nước vào trầm tích đường bờ; hoặc do thiếu nguồn cung cấp phù sa quan trọng cho sông

- Larissa Laderoute và nnk, “Nghiên cứu xói lở bờ do sóng tàu ở hạ lưu sông Shuswap, British Columbia” (2013) [14] Kết quả nghiên cứu cho thấy, sóng do giao thông thuyền là nguyên nhân chính gây xói mòn bờ sông bên cạnh các nguyên nhân khác như dòng chảy, hình thái sông

- Tổ chức giám sát lũ lụt Ấn Độ, “Nghiên cứu biên soạn sổ tay công trình phòng chống

lũ, chống xói lở và đập chắn sóng” (2012) [15] Sổ tay trình bày chi tiết về nguyên

nhân gây mất ổn định bờ, thiết kế công trình phù hợp với vật liệu xây dựng, phân tích

ưu điểm và hạn chế của giải pháp công trình Các công trình được đề cập đến bao gồm: đê ngăn lũ, kè bảo vệ bờ, mỏ hàn ngăn xói lở, và hệ thống thoát nước Ngoài ra,

sổ tay còn đề cập đến trình tự thực hiện phương pháp xây dựng, ước tính chi phí các công trình giám sát lũ

- Tổ chức Tư vấn phát triển và kỹ thuật chuyên nghiệp Úc, “Nghiên cứu đánh giá tác động của sóng tàu thuyền đến xói lở bờ sông Tweed, Úc” (2012) [16] Nghiên cứu chỉ ra rằng, sự gia tăng đáng kể số lượng tàu thuyền phục vụ nhu cầu giải trí đã tạo ra năng lượng sóng lớn và thường xuyên hơn sóng do gió, dẫn đến xói mòn đường bờ nhanh hơn Do đó, cần đánh giá tác động của tàu thuyền để xác định các biện pháp hạn chế, giảm xói mòn bờ sông, cân bằng giữa việc phát triển kinh tế khu vực và bảo

vệ bờ sông

- Kohji Uno và nnk, “Nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích của sóng tàu thuyền

ở khu vực biển Omaehama thuộc phía Bắc vịnh Osaka, Nhật Bản”, (2011) [17] Tác giả áp dụng các phân tích thống kê và quan sát thực địa bằng cách thiết lập các bẫy trầm tích trên đường bờ, xác định khối lượng trầm tích khi triều lên và xuống, quan sát thực địa các thông số: chiều cao sóng, vận tốc sóng, thời gian di chuyển của thuyền Kết quả nghiên cứu cho thấy, sóng tàu thuyền có tác động đáng kể đến việc vận chuyển trầm tích trong khu vực nghiên cứu

- Tim Gourlay “Nghiên cứu về xói lở bờ khu vực cửa sông Swan dưới tác động của sóng do tàu và sóng do gió” (2011) [18] Các dữ liệu sóng được thu thập như độ cao sóng, chu kỳ, năng lượng tập trung và năng lượng lan truyền được đánh giá, thảo luận dựa trên thước đo về xói lở Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị chiều cao sóng lớn nhất, chu kỳ sóng và năng lượng lan truyền là các đại lượng hữu ích để đánh giá so sánh ảnh hưởng của sóng tàu thuyền và sóng do gió đến xói lở bờ khu vực cửa sông

- Stephen E Darby và nnk, “Nghiên cứu vai trò của độ nhám trong mô hình vật lý dự báo xói mòn thủy động lực với đường bờ hạt mịn” (2010) [19] Kết quả nghiên cứu

mô hình đã ước tính được tỷ lệ xói mòn bờ hằng năm, mô phỏng xói lở bờ không cần đến hiệu chuẩn

- Lynn M Highland và nnk, “Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá nguy cơ và cách tiếp giảm thiểu tác hại của trượt lở đất” (2008) [20] Nội dung nghiên cứu tập trung vào hiện tượng dịch chuyển của đất đá trên sườn dốc như: sụp đổ, lở, trượt, dịch chuyển khối, dòng chảy (hóa lỏng)

- Michael Kosiw và nnk, “Nghiên cứu giải pháp chống xói lở đường bờ ở sông Gull, Canada” (2008) [21] Dựa vào kết quả nghiên cứu, tác giả đưa ra các giải pháp công trình chống xói lở bờ sông cho khu vực nghiên cứu bao gồm: tường chắn, kè đá, rọ

đá, thảm bê tông hoặc cọc gỗ, thảm cỏ, hệ thống tường chắn thân thiện với môi trường,

kè mềm sinh thái

- Massimo Rinaldi và nnk, “Nghiên cứu mô phỏng thủy động lực học và xói lở bờ ở khúc cua sông Cecina, Ý” (2008) [22] Kết quả mô phỏng đã xác định được mức độ phá hủy bờ sau khi lũ đạt đỉnh mạnh hơn so với trong đỉnh lũ Các tác giả đã đưa ra

2 cơ chế giải thích: 1) thứ nhất, khi dòng chảy gia tăng về lưu lượng, nơi có vận tốc dòng chảy lớn nhất thường ở xa khúc cua sông nên giảm ứng suất cắt vào đường bờ gây xói mòn, 2) thứ hai, giai đoạn phá hủy đường bờ được kích hoạt bởi sự kết hợp của áp lực nước lỗ rỗng và áp lực thủy tĩnh xảy ra trong giai đoạn nước rút hoặc thay đổi dòng chảy lúc triều lên và xuống

- Stephen T Maynord và nnk, “Nghiên cứu xói lở do sóng tàu thuyền ở sông Kenai, Alaska” (2008) [23] Kết quả chỉ ra rằng, tác động của sóng tàu thuyền đến xói lở bờ sông là thứ yếu so với tác động của dòng chảy theo mùa Để giảm năng lượng sóng tàu thuyền ở các khu vực có tần suất giao thông lớn cần giảm tần suất thuyền và di chuyển cách xa bờ

- Mohamed F.M Yossef và nnk, “Nghiên cứu phương pháp mới trong mô hình hình thái sông Rhine, Hà Lan” (2008) [24] Tác giả sử dụng các công cụ mới như chia miền, mô phỏng chức năng bồi tụ - xói lở của sông bằng mô hình 3D Kết quả nghiên cứu cho thấy, các công cụ mới giúp tính toán nhanh hơn và xây dựng được kịch bản nạo vét hằng năm, đảm bảo lưu thông các luồng tàu

- Matti Kummu và nnk, “Nghiên cứu đánh giá thay đổi đường bờ của sông Mekong bằng phương pháp viễn thám tại khu vực Viêng Chăn - Nong Khai” (2007) [25] Tác

giả sử dụng ảnh hàng không và bản đồ thực địa các năm 1961, 1992 kết hợp với ảnh SPOT5 các năm 2004, 2005 để đánh giá thay đổi đường bờ giai đoạn 1961-1992 và 1992-2005, xác định tốc độ bồi tụ, xói lở hai bên bờ sông và các cù lao

- G Macfarlane và nnk, “Nghiên cứu phát triển các tiêu chí đánh giá sóng tàu thuyền lưu vực sông Noosa và Brisbane ở Đông Nam Queensland, Úc” (2004) [26] Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi áp dụng các thông số như năng lượng sóng, chu kỳ sóng thay vì chỉ áp dụng chiều cao sóng sẽ cho những đánh giá xói mòn tốt hơn và giúp các nhà quản lý kiểm soát lưu lượng tàu và các tác động môi trường liên quan

- J.A McConchie và nnk, “Nghiên cứu sóng tàu thuyền làm xói lở bờ sông Waikato, New Zealand” (2003) [27] Kết quả nghiên cứu cho thấy, tàu thuyền tạo ra sóng có biên độ, năng lượng gấp từ 2 đến hơn 100 lần so với sóng do gió Các thảm thực vật làm gián đoạn và hạn chế sóng tàu thuyền tác động đến đường bờ Với tốc độ thuyền nhanh 50km/h tạo ra sóng lớn hơn và năng lượng sóng cao hơn so với tốc độ thuyền 10km/h Các yếu tố đặc trưng đường bờ ở từng khu vực, từng vị trí khác nhau sẽ có ảnh hưởng do sóng khác nhau Do đó, cần có những nghiên cứu cụ thể để đưa ra các

dự báo xói lở ở các địa điểm cụ thể trên lưu vực sông

- H.R.A Jagers, “Nghiên cứu mô hình hóa sự thay đổi theo trình tự của sông phân nhánh tại sông Jamuna, Bangladesh”, (2003) [28] Tác giả đã mô hình hóa tổng quát toàn bộ sông từ thượng nguồn đến hạ lưu với các thông số đặc trưng như thủy động lực học, hình thái sông và địa hình đáy sông Mô hình sông phân nhánh mô phỏng các vấn đề liên quan đến đặc điểm đáy sông, dòng chảy, hình thành cù lao, vận chuyển

và lắng đọng trầm tích, hệ thống các kênh rạch Kết quả mô hình được quan sát trực quan và đối chiếu thực tế ở sông Jamuna

- Lee W Abramson và nnk, “Nghiên cứu ổn định mái dốc và các giải pháp đảm bảo

ổn định mái dốc” (2002) [29] Các tác giả đã sử dụng kết quả thống kê với các thông

số đầu vào như: địa hình, tính chất vật liệu, ứng suất cắt, mực nước ngầm và địa chấn… để đánh giá ổn định mái dốc và đề xuất các giải pháp ổn định mái dốc như:

dở tải, thoát nước, gia cường, tường chắn, …

- R R.W Hemphill và nnk, “Bảo vệ bờ sông và kênh đào” (1989) [30] Kết quả nghiên cứu trình bày các phương pháp bảo vệ bờ dựa trên những đánh giá tổng quan của tác giả về quá trình phá hủy đường bờ, bao gồm: phương pháp tự nhiên như sử dụng thảm

cỏ, gỗ hoặc vật liệu từ gỗ, các phương pháp nhân tạo như kè mềm, kè bê tông

Nhận xét: Phân tích các công trình nghiên cứu về ổn định bờ sông trên thế giới từ năm

1989 đến 2019 nêu trên cho thấy, các công trình chủ yếu tập trung vào các vấn đề: trượt

lở bờ sông và giải pháp bảo vệ, xói lở bờ sông do sóng tự nhiên và sóng tàu thuyền, sử dụng mô hình vật lý mô phỏng thủy động lực học và xói lở bờ, sử dụng ảnh viễn thám

dự báo thay đổi đường bờ Chưa có công trình nào nghiên cứu sâu về: cấu trúc nền đường bờ sông, ảnh hưởng của cấu trúc nền đất đến ổn định bờ sông, mối tương tác giữa đất nền đường bờ với chế độ thủy động lực dòng chảy và ảnh hưởng của hoạt động kinh tế-xây dựng của con người đến ổn định bờ sông

1.1.2 Nghiên cứu ổn định bờ sông ở Việt Nam và hệ thống sông Cửu Long

Ở Việt Nam, nghiên cứu ổn định bờ sông đã được triển khai từ trước năm 1945, nhưng phát triển mạnh mẽ từ sau năm 1954, đặc biệt là từ sau năm 1975 Các nghiên cứu ổn định bờ sông gắn liền với các nghiên cứu về chế độ thủy động lực dòng chảy, hình thái sông, ảnh hưởng của địa mạo - tân kiến tạo và ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và

kỹ thuật

Các nghiên cứu về động lực học dòng chảy và vận chuyển bùn cát được bắt đầu từ những năm 1960 với các công trình phòng chống lũ lụt, giao thông thủy, chống bồi lắng, lấy nước tưới ruộng… chủ yếu trên các sông ở miền Bắc Từ năm 1970 đến nay, các nghiên cứu về động lực học dòng chảy, chỉnh trị sông được triển khai bởi các nhà khoa học Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Như Khuê, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Tất Đắc, Lê Mạnh Hùng, Hoàng Văn Huân, Lưu Công Đào, Nguyễn Viết Phổ

Các nghiên cứu về hình thái sông được các nhà khoa học của Viện Thiết kế Thủy lợi, Viện Thiết kế Giao thông Vận tải, Trường Đại học Xây dựng được thực hiện từ những năm 1982 trong quá trình nghiên cứu chỉnh trị sông phục vụ công tác bảo vệ đê, đảm bảo thoát lũ tốt, ổn định luồng lạch giao thông thủy và đề xuất giải pháp chống bồi lấp cho cảng Hà Nội trên sông Hồng Từ năm 1980, Lê Ngọc Bích, Hà Quang Hải đã sơ bộ

nghiên cứu ảnh hưởng của địa mạo - tân kiến tạo đến hình thái, sự hình thành hệ thống sông Cửu Long [1]

Các nghiên cứu của Lê Ngọc Bích về biến động hình thái, biến đổi lòng dẫn hệ thống sông Cửu Long đã phân tích khá rõ về mối tương quan giữa hình thái sông, biến đổi lòng dẫn và hiện tượng sạt lở bờ sông cũng như các đoạn sông phân lạch Các kết quả nghiên cứu này làm tiền đề cho các nghiên cứu sâu về tương quan bồi tụ - xói lở lòng sông Tiền, sông Hậu của nhóm tác giả Hà Quang Hải, Trần Tuấn Tú, … từ năm 2009 đến năm 2011 [4] Ngoài ra, trong những năm gần đây với sự phát triển của công nghệ ảnh viễn thám - GIS, các nhóm nghiên cứu Hà Quang Hải, Lâm Đạo Nguyên đã ứng dụng nghiên cứu tương quan xói lở - bồi tụ, sự dịch chuyển các cù lao trên sông Các tác giả Lê Mạnh Hùng, Hoàng Văn Huân, Đinh Công Sản, Trần Bá Hoằng, … đã kế thừa và nghiên cứu về diễn biến hình thái và chỉnh trị tại một số khu vực trọng điểm trên

hệ thống sông Cửu Long và một số sông khác ở Miền Nam trong giai đoạn từ năm 1995 đến 2017 [2] [3] [7] [31] [6] [5] Trong những năm 1995-2001, nhóm tác giả Phạm văn

Tỵ, Đậu Văn Ngọ, Nguyễn Bá Hoằng, Huỳnh Ngọc Sang [32] Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của môi trường địa chất đến ổn định bờ hạ lưu sông Đồng Nai, sông Sài Gòn Các nghiên cứu xây dựng, phát triển và ứng dụng mô hình một chiều tính toán thủy lực VRSAP của Nguyễn Như Khuê, SAL của Nguyễn Tất Đắc được nghiên cứu từ những năm 1980 Sau này các mô hình MK4 của Lê Song Giang, mô hình ECOMSED của Phạm Sỹ Hoàn, Lê Đình Mầu đã phát triển tính toán thủy lực và vận tải chất lơ lửng trong kênh hở, ven biển cửa sông Cửu Long Bên cạnh việc ứng dụng các mô hình thủy lực 3D, MIKE để nghiên cứu thủy động lực dòng sông, tương quan bồi tụ - xói lở hệ thống sông Cửu Long cũng được các nhóm nghiên cứu ứng dụng triển khai Trong giai đoạn từ 2009 đến nay, nhóm nghiên cứu Bùi Trọng Vinh, Huỳnh Trung Tín, Trần Lê Thế Diễn đã ứng dụng các phần mềm Mike, Flow 3D, River 2D, MeEPASoL, Slope/W trong các nghiên cứu ổn định bờ vùng cửa sông Thị Vải - Cần Giờ, Gò Công Đông - Tiền Giang, sông Hậu qua tỉnh An Giang và sử dụng mô hình vật lý để kiểm tra nghiên cứu vùng cửa sông Thị Vải – Cần Giờ [33]

Các nghiên cứu về ổn định bờ hệ thống sông Cửu Long nói chung, sông Hậu nói riêng

có thể thống kê như sau:

- Lê Ngọc Bích và nnk (1995 – 1998), “Điều tra biến đổi lòng dẫn hệ thống sông Cửu Long, hạ du sông Đồng Nai - Sài Gòn và định hướng các giải pháp kỹ thuật phòng chống sạt lở, giảm nhẹ thiên tai trên sông Cửu Long” [1] Kết quả nghiên cứu đã điều tra, phân tích, đánh giá diễn biến các mặt cắt ngang, mặt cắt dọc một số đoạn sông điển hình và đề xuất các giải pháp giảm nhẹ sạt lở cho hai hệ thống sông,

- Lê Mạnh Hùng và nnk (1999 – 2001), “Nghiên cứu dự báo xói lở bờ sông Cửu Long” [2] Các tác giả đã hệ thống hóa, chỉnh lý các số liệu địa hình, hiện trạng một số khu vực và đưa ra được hiện trạng vị trí, phạm vi, tốc độ xói lở tại thời điểm năm 2001, đồng thời, nêu ra một số quan hệ hình thái cho các đoạn sông ổn định, định hướng giải pháp kỹ thuật nhằm phòng chống xói lở và giảm nhẹ thiên tai cho từng vùng xói

lở trọng điểm trên sông Cửu Long,

- Lê Mạnh Hùng và nnk (2001 – 2004), “Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng lòng dẫn

và đề xuất các biện pháp phòng chống cho hệ thống sông của đồng bằng sông Cửu Long” [3] Các tác giả đã xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu chế độ thủy văn ở các trạm sông chính, đánh giá tổng thể và phân tích nguyên nhân gây xói lở, bồi tụ và đề xuất các giải pháp giảm nhẹ thiệt hại do xói lở bờ gây ra,

- Bùi Đạt Trâm và nnk (1996 – 2003), “Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn và sạt lở đất bờ sông Tiền, sông Hậu, Vàm Nao và kênh Vàm Xáng” [8] Nghiên cứu đã bước đầu làm sáng tỏ diễn biến lòng dẫn, sạt lở bờ sông khu vực tỉnh An Giang,

- Hoàng Văn Huân và nnk (1998 – 2003), “Điều tra biến đổi lòng dẫn hệ thống sông Cửu Long, hạ du sông Đồng Nai - Sài Gòn và định hướng các giải pháp kỹ thuật phòng chống sạt lở, giảm nhẹ thiên tai trên sông Cửu Long” [7] Các tác giả đã tiếp tục phát triển và bổ sung phân tích, đánh giá diễn biến các mặt cắt ngang, mặt cắt dọc một số đoạn sông điển hình cho các nghiên cứu trước; khảo sát, đánh giá và dự báo tình hình sạt bờ sông Tiền trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp; ứng dụng mô hình thủy động lực học để tính toán dự báo xói lở, bồi tụ lòng dẫn và nghiên cứu đề xuất các giải pháp khắc phục,

- Lương Phương Hậu và nnk (2006 – 2010), “Nghiên cứu các giải pháp khoa học công