L ỜI CẢM ƠN ứng dụng thiết kế công trình bảo vệ bờ sông La khu vực qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh ” đã được hoàn thành với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Ban giám
Tính chất cấp thiết của đề tài
Sạt lở bờ sông đang trở thành vấn đề nghiêm trọng tại nhiều quốc gia, gây thiệt hại cho kinh tế và đời sống của người dân ven sông, bao gồm mất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa và thậm chí là mất mạng Tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực Bắc Trung Bộ, hàng năm, chính phủ phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng vào các công trình bảo vệ bờ sông Tuy nhiên, công nghệ hiện tại chủ yếu dựa vào các giải pháp truyền thống như kè lát mái và kè mỏ hàn bằng đá, trong khi Tiêu chuẩn TCVN 8491-2010 chỉ hướng dẫn quy trình cho các công trình này.
Hiện nay, cần tổ chức đánh giá hiệu quả xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông, tập trung vào khía cạnh kỹ thuật cả đối với công trình đã hoàn thành và tiêu chuẩn kỹ thuật Dựa trên kết quả đánh giá, cần xem xét và đề xuất giải pháp ứng dụng vật liệu mới trong thiết kế và thi công, đặc biệt cho các khu vực có địa hình chật hẹp, địa chất mềm yếu và khó khăn trong thi công theo phương pháp truyền thống, đồng thời hạn chế diện tích mất đất.
Khu vực bờ tả Sông La, đoạn qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh
Hà Tĩnh hiện đang đối mặt với tình trạng xói lở bờ sông do biến đổi dòng chảy, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản của người dân và các công trình phúc lợi địa phương Việc xây dựng công trình kè chống sạt lở truyền thống sẽ yêu cầu di dời nhiều hộ dân sinh sống gần bờ sông, gây tốn kém và khó khăn trong tái định cư Do đó, cần nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ sông bằng vật liệu mới, nhằm giảm thiểu diện tích chiếm dụng đất, đáp ứng yêu cầu cấp thiết và mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao.
Trên đây là các lý do chính cho thấy sự cần thiết của đề tài nghiên cứu:
Phân tích và đánh giá hiện trạng cũng như hiệu quả của các công trình bảo vệ bờ sông tại khu vực xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh là rất cần thiết Việc ứng dụng thiết kế các công trình bảo vệ bờ sông sẽ giúp cải thiện tình hình xói lở và bảo vệ môi trường sống của cộng đồng địa phương.
Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài
+ Phân tích, đánh giá được hiệu quả của các công trình chống sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ đã xây dựng trong thời gian qua
Nghiên cứu các tiêu chuẩn thiết kế công trình bảo vệ bờ sông hiện hành để xác định những vấn đề chưa hợp lý Phát hiện ra rằng một số tiêu chuẩn cần được bổ sung và sửa chữa nhằm nâng cao hiệu quả và tính khả thi trong thực tiễn.
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá nguyên nhân sạt lở bờ sông La tại xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ và đề xuất các giải pháp bảo vệ hợp lý mà không cần giải phóng mặt bằng hay di dời dân cư ven sông Đồng thời, nghiên cứu cũng tiến hành tính toán thiết kế sơ bộ cho hệ thống cừ bản bê tông dự ứng lực, đánh dấu lần áp dụng đầu tiên của công nghệ này trong công trình bảo vệ bờ tại khu vực.
+ Giới thiệu một số loại vật liệu mới được sử dụng trong công trình bảo vệ bờ sông trên thế giới và tại Việt Nam
Nghiên cứu tập trung vào các công trình bảo vệ bờ được xây dựng tại khu vực Bắc Trung Bộ, đặc biệt là bờ tả sông La đoạn qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh.
Phương pháp nghiên cứu
Chúng tôi đã tiến hành thu thập và phân tích các tài liệu cùng báo cáo đánh giá hàng năm từ đơn vị quản lý, nhằm sơ bộ đánh giá mức độ xói lở bờ sông Qua đó, chúng tôi cũng đã xem xét các giải pháp công trình được đề xuất để phòng chống hiện tượng xói lở bờ sông và đánh giá hiệu quả của những biện pháp này.
Nghiên cứu hiện tượng xói lở bờ sông và các giải pháp phòng chống hiệu quả bằng vật liệu mới đã được thực nghiệm trong thực tế Bài viết ứng dụng lý thuyết mới về công trình chống sạt lở bờ sông, đồng thời sử dụng phần mềm Geo-Slope để tính toán ổn định trượt mái và phần mềm Plaxis để phân tích ứng suất và biến dạng của cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực.
Kết quả đạt được
Bài viết phân tích và đánh giá hiệu quả của các công trình chống sạt lở bờ sông tại khu vực Bắc Trung Bộ đã được xây dựng trong thời gian qua Đồng thời, bài viết cũng đề xuất giải pháp thiết kế cho công trình chống sạt lở bờ sông La tại xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh.
ĐẶC ĐIỂ M H Ệ TH Ố NG SÔNG VÀ TÌNH HÌNH S Ạ T L Ở B Ờ SÔNG KHU V Ự C B Ắ C TRUNG B Ộ
Đặc điểm hệ thống sông khu vực Bắc Trung Bộ
Khu vực Bắc Trung Bộ, bao gồm các tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế, có mật độ sông ngòi không lớn, với mỗi tỉnh sở hữu một hệ thống sông độc lập Tỉnh Thanh Hoá nổi bật với hệ thống sông Mã, trong khi Nghệ An và Hà Tĩnh chia sẻ hệ thống sông Cả Quảng Bình có các con sông Gianh và Nhật Lệ, Quảng Trị với sông Bến Hải, Cam Lộ và Thạch Hãn, và Thừa Thiên Huế nổi tiếng với sông Hương Đặc biệt, sông Mã và sông Cả không chỉ là hai hệ thống sông lớn của Bắc Trung Bộ mà còn của toàn quốc, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế của khu vực này.
Hình 1.1 Các hệ thống sông chính khu vực Bắc Trung Bộ
1.1.1 H ệ thống lưu vực sông Mã
1.1.1.1 Vị trí địa lý tự nhiên lưu vực và hệ thống sông
Toàn bộ lưu vực sông Mã nằm trong toạ độ địa lý:
- Từ 22 o 37’30” độ vĩ Bắc và 105 o 35’15”độ kinh Đông
- Từ 22 o 37’30” đến 20 o 37’30” độ vĩ Bắc.
Sông Mã có hai nguồn chính, nguồn thứ nhất từ phía Nam tỉnh Điện Biên (núi Tuần Giáo) chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua huyện Sông
Mã của tỉnh Sơn La chảy qua lãnh thổ Lào, với nguồn thứ hai bắt đầu từ sườn phía Bambusao Hai nguồn này hợp nhất tại tỉnh Sầm Nưa trước khi tiếp tục vào Thanh Hóa Tại đây, sông giữ hướng Tây Bắc - Đông Nam, hội lưu với sông Chu và đổ ra vịnh Bắc Bộ qua hai nhánh: nhánh phía Nam vẫn gọi là sông Mã và nhánh phía Bắc gọi là sông Lèn Cửa sông nằm tại Lạch Hới giữa huyện Hoằng Hóa và thị xã Sầm Sơn, cùng với Lạch Sung giữa huyện Hậu Lộc và Nga Sơn.
Sông Mã dài 512 km, với lưu vực rộng 28.400 km², trong đó phần ở Việt Nam chiếm 17.600 km² và có độ cao trung bình 762 m Sông có 39 phụ lưu lớn, bao gồm các chi lưu quan trọng như Nậm Lệ, Suối Vạn Mai, sông Luồng, sông Lò, sông Bưởi, sông Cầu Chày, sông Hoạt và sông Chu Lưới sông Mã phát triển theo dạng cành cây, phân bố đều trên hai bờ.
Hình 1.2 Lưu vực sông Mã (ảnh vệ tinh Google Earth)
Lưu vực sông Mã có địa hình đa dạng, với hướng dốc chính từ Tây Bắc đến Đông Nam Cao độ trong khu vực này thay đổi từ 2.000 m đến 1,0 m, cho thấy sự phong phú về hình thái địa lý Địa hình sông Mã có thể được phân chia thành ba dạng chính.
Địa hình núi cao chủ yếu nằm ở thượng nguồn các lưu vực sông, cụ thể là từ Bá Thước trở lên thượng nguồn sông Mã và từ Cửa Đạt trở lên thượng nguồn sông Chu, thuộc các tỉnh Lai Châu, Sơn La và Thanh Hoá Độ cao của địa hình này giảm dần theo hướng Bắc - Nam.
Địa hình gò đồi chủ yếu tập trung tại các huyện Thạch Thành, Cẩm Thuỷ, Ngọc Lạc, Triệu Sơn, Thọ Xuân của tỉnh Thanh Hoá và các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ thuộc tỉnh Hoà Bình Đặc điểm của địa hình này có độ cao dao động từ 150m đến 200m.
Địa hình đồng bằng và đồng bằng ven biển tại tỉnh Thanh Hoá có độ cao từ +20 đến +1.0m, được hình thành nhờ sự chia cắt của các sông suối Các vùng đồng bằng độc lập như Vĩnh Lộc (hạ du sông Bưởi), Nam sông Mã - Bắc sông Chu, Bắc sông Lèn, Nam sông Lèn, và khu hưởng lợi đặc biệt Nam sông Chu là những đặc điểm nổi bật của địa hình này.
1.1.1.3 Đặc điểm địa chất Đoạn thượng nguồn dòng chính sông Mã, sông Chu, sông Bưởi là miền trầm tích lục nguyên, các dòng sông đều nằm trên vết đứt gãy sâu Lòng sông có thềm phủ dày 15÷ 20m, đá Mácma xuất lộ 2 bên bờ sông Đôi chỗ có xen kẹp đá vôi, lớp phong hoá mỏng, đoạn hạ du sông có nhiều bãi rộng Đá gốc nằm sâu Động đất trong lưu vực sông Mã theo phân vùng của Viện Vật l ý Địa Cầu năm 1986 đây là vùng động đất cấp VIII (theo thang độ MSK - 6M)
1.1.1.4 Đặc điểm thủy văn Ở hạ lưu sông Mã độ dốc nhỏ, lòng sông mở rộng nên nước chảy mạnh Nhưng vì phía trung và thượng lưu nước lũ ác liệt đ ã ảnh hưởng tới nước lũ ở hạ lưu khá rõ rệt Mùa lũ, nước dồn xuống rất mạnh, nước lên nhanh và thường gây ra lũ lụt Năm 1973 hạ lưu sông Mã đã xuất hiện lũ lịch sử và ở thượng lưu lũ tháng IX/1975 xuất hiện lũ lớn nhất chưa từng xảy ra Còn lũ đặc biệt lớn xảy ra cùng một thời gian ở hai sông Mã và Chu thì chưa thấy Sông Mã chủ yếu chảy giữa vùng rừng núi và trung du Phù sa sông Mã là nguồn chủ yếu tạo nên đồng bằng Thanh Hóa lớn thứ ba ở Việt Nam
1.1.2 H ệ thống lưu vực sông Cả
1.1.2.1.Vị trí địa lý tự nhiên lưu vực và hệ thống sông
Lưu vực sông Cả tọa lạc từ 18°15’ đến 20°10’30’’ vĩ độ Bắc và 103°45’20’’ đến 105°15’20’’ kinh độ Đông Khu vực này giáp ranh với sông Chu và sông Bạng ở phía Bắc, lưu vực sông Mê Kông ở phía Tây, lưu vực sông Gianh ở phía Nam, và lưu vực sông Bùng, sông Cấm cùng biển Đông ở phía Đông Tổng diện tích của lưu vực sông Cả là rất lớn.
Diện tích lưu vực sông Cả tại Việt Nam là 17.730 km², chiếm 65,2% tổng diện tích 27.200 km² Sông Cả có chiều dài chính là 531 km, trong đó đoạn chảy qua lãnh thổ Việt Nam dài 361 km.
Hình 1 3 Lưu vực sông Cả (ảnh vệ tinh Google Earth)
Sông Cả không có phân lưu và chỉ có 44 sông nhánh cấp I, với diện tích lưu vực từ 90 km² trở lên Trong số các sông nhánh lớn, sông Nậm là một trong những con sông đáng chú ý.
Mô, sông Hiếu, sông Giăng, sông La Các nhánh sông thường ngắn và dốc bắt nguồn từ các tâm mưa lớn nên nước lũ tập trung nhanh
Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái lưu vực sông Cả
Lưu vực sông DT lvực
(km 2 ) Độ cao b quân (m) Độ dốc bình quân (km)
Mật độ lưới sông (km/km 2 )
Lưu vực sông Cả có hướng phát triển từ Tây Bắc đến Đông Nam, dần dần nghiêng về phía biển Khu vực thượng nguồn của lưu vực này nằm trên lãnh thổ Lào, với độ cao trung bình vượt 1000 m.
Sông Cả bắt nguồn từ các dãy núi cao trên 2000m thuộc tỉnh Xiêng Khoảng, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và đổi hướng Tây - Đông khi cách biển 40 km, sau đó đổ ra biển tại Cửa Hội Lòng sông ổn định, ít bãi bồi, với chiều rộng ở thượng nguồn từ 50-60m, trung lưu từ 50-150m, và hạ du từ 200-300m, mở rộng dần về phía cửa biển Đoạn thượng nguồn trên đất Lào có độ dốc lớn, nhưng khi vào Việt Nam, độ dốc này giảm nhiều.
Hạ lưu sông Cả từ ngã ba Linh Cảm được gọi là sông Lam có 3 kiểu địa hình tiêu biểu:
- Địa hình các dãy núi và khối núi thấp địa luỹ - khối tảng trên các đá trầm tích và xâm nhập
- Kiểu đồng bằng bào mòn tích tụ dọc thung lũng địa hào
- Đồng bằng tích tụ rìa võng ven bờ ó nguồn gốc biển thuộc hai huyện Nghi Lộc và Nghi Xuân
Lưu vực sông Cả nằm trong hai đới kiến tạo chính: đới kiến tạo sông Cả và đới oằn võng Sầm Nưa, đồng thời còn có sự hiện diện của đới nâng Phu Hoạt.
- Phía Bắc vùng nghiên cứu thuộc đới nâng Phu Hoạt
- Từ Nghĩa Đàn trở xuống gần dòng chính sông Cả thuộc đới oằn vòng Sầm Nưa
- Phần tiếp theo còn lại thuộc đới kiến tạo sông Cả
Thực trạng và nguyên nhân sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ
Sông ngòi Bắc Trung Bộ có đặc điểm ngắn và dốc, với hầu hết các sông không có đê bao, ngoại trừ sông Mã và sông Cả Đồng bằng miền Bắc Trung Bộ nhỏ hẹp, dẫn đến lũ tập trung nhanh và lòng sông biến động mạnh Khu vực hai bên sông rất màu mỡ và thuận lợi cho canh tác nhờ có nước tưới, khiến dân cư thường lấn ra hai bên bờ để sinh sống và làm nông Tuy nhiên, khi xảy ra lũ lớn, đặc biệt là khi bờ sông bị sạt lở, các khu vực dân cư và canh tác sẽ bị đe dọa nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến kinh tế và xã hội của khu vực Bắc Trung Bộ.
Hơn 90% sông ngòi Bắc Trung bộ có chiều dài từ 10 đến 100 km và diện tích lưu vực nhỏ hơn 500 km², với độ dốc trung bình khoảng 2-2,5% Sông ngắn, dốc và hẹp, không có đoạn trung lưu, dẫn đến lũ lớn vào mùa mưa, với cường suất mực nước tăng tới 1m/giờ, đặc biệt tại sông Ngàn Sâu và Ngàn Phố Lũ quét tại đây có vận tốc dòng chảy lên tới 5-6m/s và chiều sâu ngập lụt đến 5-6m, gây ra thiệt hại nghiêm trọng, cuốn trôi mọi vật trên đường đi và làm sạt lở bờ sông Các trận lũ năm 1999, 2002, 2007, 2009, 2010, và 2013 đã tàn phá nhiều địa phương ven sông Hương, sông Bồ, sông Hiếu, sông Thạch Hãn, cũng như các tỉnh Hà Tĩnh và Quảng Bình.
Sạt lở bờ sông ở Bắc Trung bộ liên quan chặt chẽ đến chế độ khí tượng và thủy văn, với hiện tượng này gia tăng mạnh mẽ trong những năm có mưa lớn và dòng chảy lớn Khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất là nơi có lượng mưa và dòng chảy cao Điều này tạo nên sự khác biệt giữa sạt lở bờ các sông Bắc Trung bộ và hệ thống sông Bắc bộ, nơi mà sạt lở diễn ra liên tục cả trong mùa lũ lẫn mùa kiệt Tuy nhiên, với tần suất lũ lớn cao hơn ở Bắc Trung bộ, hiện tượng sạt lở bờ diễn ra thường xuyên và dữ dội hơn, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu gây ra thời tiết cực đoan, dẫn đến những trận lũ lớn và sạt lở nghiêm trọng.
So với khu vực Bắc Trung Bộ, các sông phía Nam như sông Hương, sông Thạch Hãn và sông Hiếu ở Thừa Thiên Huế và Quảng Trị có hiện tượng sạt lở bờ diễn ra mạnh mẽ hơn Diện tích sạt lở tại đây cũng rộng lớn hơn so với các sông ở phía Bắc thuộc các tỉnh Quảng Bình và Hà Tĩnh.
Sông Mã và sông Cả, thuộc các tỉnh Thanh Hóa và Nghệ An, có sự tương đồng với hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình do được bao bọc bởi đê Tại Bắc Trung Bộ, hiện tượng sạt lở bờ sông diễn ra mạnh mẽ hơn ở vùng hạ lưu và khu vực gần cửa sông so với thượng lưu Vùng hạ lưu, nơi tập trung đông dân cư, chịu ảnh hưởng nghiêm trọng hơn từ hiện tượng sạt lở này.
1.2 2 Nguyên nhân sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ
Điều kiện địa chất, đặc biệt là thành phần thạch học, ảnh hưởng lớn đến khả năng chống xói lở của đất đá, quyết định cường độ và tốc độ sạt lở cũng như hàm lượng phù sa trong sông Tại khu vực Bắc Trung Bộ, sạt lở bờ sông chủ yếu xảy ra ở vùng hạ lưu với đất sét phía trên và cát, đất hữu cơ phía dưới, nơi có khả năng chống xói lở yếu Ở lưu vực sông Thạch Hãn, sông Hương, sông Bồ, trầm tích lục nguyên chiếm ưu thế, dẫn đến việc dòng phù sa hạt mịn được tải ra biển, trong khi phù sa di đáy có khối lượng hạn chế, làm tăng nguy cơ xói sạt bờ sông và lòng sông Mặc dù các đặc điểm kiến trúc và vận động kiến tạo có ảnh hưởng đến sự phát triển sông trong thời gian dài, nhưng tác động trực tiếp đến quá trình sạt lở bờ sông trong những năm qua lại rất ít.
Điều kiện địa hình và địa mạo ở Bắc Trung Bộ có mối quan hệ chặt chẽ với quá trình hình thành và phát triển của các lưu vực sông Các yếu tố trắc lượng và hình thái địa hình ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động xói bồi của sông suối Với đặc điểm sông ngắn, dốc và lưu vực hẹp, cùng với sự hiện diện của núi đồi gần kề đồng bằng thấp, khu vực này thường xuyên phải đối mặt với lũ cường suất cao và lũ quét trong mùa mưa bão, gây ra sạt lở bờ sông và lòng sông nghiêm trọng.
Hình dạng, chiều cao bờ, và bề rộng sông, cùng với sự phân bố của các bãi cát - sỏi ngầm và nổi, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định xu thế xói - bồi và cường độ sạt lở bờ sông.
Chế độ khí tượng khu vực miền Trung thường chịu ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh, dẫn đến mưa lớn do bị các khối núi chặn Lượng mưa chủ yếu tập trung trong 4 tháng từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm tới 70-90% tổng lượng mưa hàng năm.
Do ảnh hưởng của địa chất và địa hình, sông ngòi trong vùng nghiên cứu có đặc điểm ngắn, lưu vực hẹp và dốc, được chia thành hai phần thượng lưu và hạ lưu với các thông số hình học và chế độ thủy văn khác biệt Thượng lưu sông rất dốc với độ dốc lên tới 35 - 60 m/km, thung lũng hẹp, và thường xảy ra lũ đột ngột, đặc biệt là lũ quét với dòng chảy mạnh có vận tốc vượt quá 4 - 6 m/s.
Ở hạ lưu, lòng sông mở rộng và uốn khúc với độ dốc rất thấp (0,00 02) và vận tốc mùa lũ thường dưới 1 - 3 m/s Sự tương phản giữa địa hình đồi núi và đồng bằng cùng chế độ mưa bão theo mùa đã ảnh hưởng lớn đến các đặc trưng thủy văn như mực nước, vận tốc dòng chảy, lưu lượng và hàm lượng phù sa, dẫn đến gia tăng sạt lở Trong mùa khô, mực nước, vận tốc và lưu lượng sông từ Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế rất thấp, với độ sâu lòng sông thường dưới 1m, có nơi chỉ còn 10 - 25 cm Ngược lại, vào mùa lũ, mực nước sông dâng cao đột ngột từ 4 - 5 đến 7 - 9 m so với mùa khô, đặc biệt ở vùng chuyển tiếp đồi núi - đồng bằng, khiến nhiều trận lũ lịch sử vượt mức báo động III, có khi lên tới 3 - 4 m trong vùng đồng bằng, gây ra hiện tượng sạt lở mạnh mẽ.
Vận tốc dòng chảy mùa lũ thông thường tăng cao, đạt 1 - 4 m/s, đôi khi
Với vận tốc dòng chảy từ 4-6 m/s, toàn bộ đất mềm và cấu trúc bờ, đáy sông có nguy cơ bị xói lở, bao gồm cả đá phong hóa như ở bờ đá gốc nứt nẻ tại chùa Thiên Mụ Điều này giải thích lý do tại sao hiện tượng “sa bồi - thủy phá” thường xảy ra ở đồng bằng duyên hải miền Trung trong mùa mưa lũ, đặc biệt là trong những trận lũ lịch sử.
Đặc điểm nhập lưu và phân lưu trên hệ thống sông Bắc Trung Bộ ảnh hưởng lớn đến quá trình xói lòng sông Trong mùa lũ, do sự không đồng đều về lượng mưa giữa các lưu vực, dòng chảy lũ ở các sông có sự khác biệt rõ rệt Sự chênh lệch về lưu lượng dòng lũ này dẫn đến biến động trong trường vận tốc và hướng dòng chảy, gây ra xói lở lòng sông cục bộ với cường độ mạnh tại các vị trí nhập lưu và phân lưu.
Đốt phá rừng đầu nguồn và canh tác nông nghiệp vô tổ chức trên đất dốc là những nguyên nhân chính làm giảm độ che phủ rừng hữu hiệu ở các lưu vực thượng nguồn của nhiều sông lớn Sự suy giảm này dẫn đến khả năng điều tiết dòng chảy kém, khiến nước lũ về nhanh và mạnh hơn, gây ra tình trạng xói lở bờ sông ngày càng nghiêm trọng.
- Xây dựng các công trình không phù hợp gây cản trở, co hẹp dòng chảy:
Việc xây dựng các công trình ở Bắc Trung bộ không chỉ mang lại những lợi ích tích cực mà còn gây ra tác động tiêu cực, làm gia tăng quá trình xói lở bờ sông Những công trình này trở thành vật cản dòng chảy, dẫn đến tình trạng xói lở cục bộ tại nhiều đoạn sông và cầu bắc ngang qua khu vực.
Kết luận chương
Sạt lở bờ sông ở Bắc Trung Bộ thường liên quan đến điều kiện khí tượng và thủy văn, với hiện tượng này gia tăng trong những năm có mưa lớn và dòng chảy mạnh Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng cực đoan, tình hình sạt lở bờ sông, đặc biệt là bờ tả sông La qua xã Trường Sơn, trở nên phức tạp hơn, đe dọa trực tiếp đến tính mạng và tài sản của người dân hai bên bờ Mặc dù đã có nhiều công trình bảo vệ bờ sông được đầu tư, nhưng chủ yếu vẫn mang tính cục bộ Để nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ, cần đánh giá các công trình đã xây dựng và tìm ra giải pháp chống sạt lở bền vững, nhằm ổn định đời sống và tài sản của người dân.
HIỆ N TR Ạ NG CÔNG TRÌNH - PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆ U
Hiện trạng công trình bảo vệ bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ
2.1.1 Đặc điểm chung Để chống sạt lở, bảo vệ bờ sông, trong nhiều thập kỷ qua Nhà nước ta đã quan tâm đầu tư nhiều kinh phí cho việc xây dựng các công trình chống sạt lở bờ sông Khác với ở khu vực Bắc Bộ do hệ thống đê điều luôn bị uy hiếp bởi sạt lở bờ, mức độ yêu cầu phòng chống lũ cao, mang tính lãnh thổ rộng, bảo vệ một khu vực còn là bảo vệ đê và chống lũ cho cả đồng bằng nên công trình bảo vệ bờ được xây dựng có hệ thống và liên tục trong nhiều năm Ở Bắc Trung Bộ công trình bảo vệ bờ mới chỉ được xây dựng ở những khu vực thật cấp bách, liên quan nhiều tới dân sinh kinh tế Ở đó công trình chỉ mang tính bảo vệ cục bộ, khu vực cần bảo vệ chưa thành liên tuyến
Hệ thống sông ở Bắc Trung Bộ chủ yếu gồm các sông ngắn, dốc và hẹp, với tốc độ tập trung và truyền lũ nhanh Chỉ có sông Mã và sông Cả là tương đối dài, trong khi các sông khác không có đoạn chuyển tiếp trung du như ở Bắc Bộ Đoạn sông đồng bằng ngắn và hẹp, chịu ảnh hưởng triều mạnh, với dòng chảy phân chia thành hai mùa: mùa lũ và mùa kiệt, có chế độ dòng chảy rất khác biệt Ngoại trừ sông Mã và sông Cả, các sông ở Bắc Trung Bộ không có hệ thống đê lớn để bảo vệ, dẫn đến mùa lũ có phạm vi ảnh hưởng rộng và tác động mạnh, thường gây ngập lụt trên diện rộng Do lòng sông hẹp, việc sử dụng mỏ hàn để bảo vệ bờ ít phổ biến, thay vào đó chủ yếu là công trình lát mái gia cố bờ.
2.1.2 Các d ạng công trình bảo vệ bờ sông
Theo điều tra hiện trạng, hệ thống sông Bắc Trung bộ có nhiều công trình bảo vệ bờ sông chống sạt lở, bao gồm mỏ hàn cứng, mỏ hàn cọc, kè gia cố bờ và đập hướng dòng Trong đó, kè gia cố bờ là loại công trình phổ biến và chiếm tỷ lệ lớn nhất Mỏ hàn, mặc dù là công trình chủ động, nhưng được áp dụng với tỷ lệ thấp hơn, đặc biệt là ở phía Nam, nơi mà việc áp dụng càng giảm dần Đập hướng dòng cũng đã được thử nghiệm nhưng chưa phổ biến rộng rãi.
Mỏ hàn là công trình chủ động, giúp giảm thiểu tác động của dòng chảy vào bờ, từ đó hạn chế sạt lở Ngoài chức năng bảo vệ bờ, mỏ hàn còn có vai trò chỉnh trị lòng dẫn như lái dòng, đẩy dòng và chỉnh luồng Hiệu quả của mỏ hàn phụ thuộc vào chiều dài, khoảng cách và góc đặt của nó Việc thiết kế mỏ hàn cần tính toán kỹ lưỡng để tránh những tác động tiêu cực như xói mòn ở bờ đối diện hay gia tăng xói sạt hạ lưu Mỏ hàn thường được sử dụng ở những đoạn sông rộng, bờ lõm, nơi có dòng chảy mạnh hoặc khu dân cư đông đúc Các loại mỏ hàn đã được áp dụng bao gồm mỏ hàn ngắn.
Mỏ hàn ngắn là công trình thiết kế để giảm tác động của dòng chảy vào mái bờ mà không làm cho dòng chảy di chuyển ra xa Chiều dài của mỏ hàn ngắn thường từ 10m đến 20m và có cấu tạo đặc, nên còn được gọi là mố nhỏ Hệ thống mỏ hàn ngắn đã được áp dụng nhiều trước những năm 90 do khó khăn về kinh phí và vật liệu thi công Tuy nhiên, hiện nay, loại mỏ này ít được sử dụng vì hiệu quả không cao và dễ bị xuống cấp, sạt lở.
Mỏ hàn dài là công trình hiệu quả trong việc đẩy dòng chảy ra xa bờ, giúp hạn chế tình trạng sạt lở Thông thường, mỏ hàn dài có chiều dài từ 30m đến 50m và được cấu tạo đặc với khối đá hộc hoặc lõi đất bọc đá hộc Loại công trình này thường được áp dụng ở những khu vực bờ bị xói lở nghiêm trọng, đặc biệt là tại các bờ lõm của sông cong, nhằm ngăn chặn sự xói lở sâu vào trong.
Bộ ít sử dụng mỏ hàn trong các sông Bắc Trung Bộ do chúng thường hẹp, ngoại trừ sông Mã và sông Cả Việc sử dụng mỏ hàn dài có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến bờ đối diện.
2.1.2.2 Đập hướng dòng (Diversion dam) Đập hướng dòng là giải pháp không mới trên thế giới, nhưng ở Việt Nam lại ít được áp dụng Cho đến nay tại khu vực mới chỉ áp dụng ở bờ hữu sô ng Lam khu vực thượng lưu cầu đường sắt Yên Xuân, Nghệ An Chưa thấy rõ được hiệu quả của loại công trình này
2.1.2.3 Kè gia cố bờ (Revetment)
Kè gia cố bờ là công trình sử dụng vật liệu hoặc cấu kiện để chống xói, bảo vệ mái bờ và tăng cường sức kháng trước dòng chảy Đây là công trình bị động, không can thiệp vào dòng chảy mà chỉ ổn định bờ khi đủ sức chống lại các tác động của nó Kè gia cố bờ được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, với ba loại phổ biến tại Việt Nam, trong đó có kè mái nghiêng.
Kè mái nghiêng là một dạng kè gia cố bờ, được thiết kế với mái nghiêng và được bảo vệ bằng các vật liệu chống xói Loại kè này phổ biến trên các sông ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, thường được gọi là kè lát mái.
Trong những năm gần đây, giải pháp kè lát mái gia cố bờ đã được ưu tiên sử dụng hơn so với mỏ hàn Nhiều hệ thống kè lát mái gia cố bờ liên hoàn đã được xây dựng dọc theo các tuyến bờ sông dài hàng km Tại Bắc Trung Bộ, nổi bật có các công trình như kè sông Mã ở thành phố Thanh Hóa, kè sông Cả tại thành phố Vinh, Nghệ An, kè sông La ở Đức Thọ, Hà Tĩnh, kè trên sông Nhật Lệ tại thành phố Đồng Hới, Quảng Bình, kè sông Hiếu ở Đông Hà, Quảng Trị, và kè sông Hương tại thành phố Huế, Thừa Thiên Huế Những công trình này là những ví dụ tiêu biểu cho kè lát mái gia cố bờ.
Hình 2.1 Kè Làng Đỏ bờ tả sông Lam –
Nghệ An Hình 2.2 Kè Sơn Thịnh bờ hữu sông
Hình 2.3 Kè bờ tả sông Lý Hoà, tỉnh Quảng Bình
Hình 2.4 Kè bờ tả sông Cam Lộ, tỉnh Quảng Trị b Kè tường đứng :
Kè tường đứng là giải pháp gia cố bờ được sử dụng cho các đoạn sông miền núi với lưu tốc dòng chảy lớn và bờ dốc đứng, thường áp dụng ở những khu vực quan trọng như biên giới, khu dân cư, đô thị, và gần các công trình văn hóa, lịch sử Loại kè này giúp bảo vệ đất và giữ bờ hiệu quả trong các không gian xây dựng hạn chế Kè hỗn hợp tường đứng kết hợp mái nghiêng cũng được áp dụng tại những khu vực tương tự, giúp tăng cường sự ổn định cho công trình khi bờ sông cao và khó sử dụng kết cấu đơn thuần Một số ví dụ tiêu biểu bao gồm kè bờ hữu sông Mã tại thành phố Thanh Hóa, kè sông Trí ở thị trấn Kỳ Anh (Hà Tĩnh), và kè bờ tả sông Hiếu tại thành phố Đông Hà, Quảng Trị.
2.1.3 Kết cấu công trình bảo vệ bờ sông
2.1.3.1 Kết cấu mỏ hàn a Mỏ hàn đặc
Mỏ hàn được chia thành hai loại chính: mỏ hàn có lõi đất bọc đá hộc lát khan, thường xuất hiện nhiều ở Bắc Bộ và ít gặp ở Bắc Trung Bộ; và mỏ hàn toàn bộ bằng đá hộc đổ, điển hình như mỏ hàn Thung Dung, Phú Văn, Quản Xa trên sông Chu, và mỏ hàn Hưng Long trên sông Cả, Nghệ An Loại thứ hai thường là mỏ hàn ngắn Ngoài ra, còn có mỏ hàn cọc và mỏ hàn hỗn hợp, loại này thường gặp ở Bắc Bộ nhưng hiếm ở Bắc Trung Bộ.
- Mỏ hàn cọc có kết cấu là các cọc bê tông cốt thép ( BTCT ) đơn, đóng thành hàng xuống mái bờ và lòng sông Cọc BTCT có kích thước 30 30, 40
Khoảng cách giữa các cọc được tính toán kỹ lưỡng dựa trên yêu cầu và khả năng cho nước xuyên qua của mỏ hàn, tùy thuộc vào tính toán kết cấu và chiều dài cọc.
Mỏ hàn cọc được cấu tạo từ các cọc bê tông cốt thép, với tấm chắn bằng bê tông cốt thép ở phần trên, liên kết các cọc lại với nhau Thiết kế này không chỉ tăng cường độ ổn định cho hàng cọc mà còn nâng cao hiệu quả gây bồi của mỏ hàn.
Phân tích đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các công trình bảo vệ bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ
2.2.1 Quan điểm đánh giá hiệu quả kỹ thuật
Hiệu quả kỹ thuật của công trình bảo vệ bờ sông được đánh giá qua sự an toàn của đối tượng bảo vệ trước các yếu tố trong phạm vi chỉ tiêu thiết kế và sự ổn định lòng dẫn khu vực công trình Những công trình bị phá hoại do tác động ngoài phạm vi chỉ tiêu thiết kế vẫn được xem là có hiệu quả.
2.2.1.1 Về kè gia cố mái:
- Kè ổn định khi đạt các tiêu chuẩn: Chân kè không bị xói, mái kè không bị sạt lở; thượng lưu và hạ lưu kè không bị xói
- Kè kém ổn định khi : Đỉnh kè, chân kè và mái kè bị hư hỏng cục bộ; thượng và hạ lưu kè xuất hiện xói lở
Kè được xem là xung yếu khi chân và mái kè bị xói lở nghiêm trọng, đồng thời hiện tượng xói lở ở thượng và hạ lưu diễn ra nhanh chóng, cả về chiều dài, chiều rộng và chiều sâu.
2.2.1.2 Về công trình mỏ hàn, đập hướng dòng:
Công trình được coi là ổn định và hiệu quả khi toàn bộ chiều dài của nó, đặc biệt là phần mũi và gốc, không gặp phải hư hỏng hay lún sụt lớn Nó có khả năng đẩy dòng chảy hoặc hướng dòng ra xa bờ, đồng thời không gây xói lở cho bờ thượng, hạ lưu và giữa các mỏ.
- Công trình được xếp vào loại kém ổn định khi có lún sụt cục bộ nhưng không chuyển vị.
Công trình hư hỏng toàn bộ không còn hiệu quả, không có khả năng điều hướng dòng chảy ra xa bờ, dẫn đến tình trạng xói lở bờ thượng, hạ lưu và giữa các mỏ.
2.2.2 Phân tích đánh giá hiệu quả của các công trình gia cố bảo vệ bờ
Công trình gia cố bờ là giải pháp thụ động nhằm tăng cường khả năng chống đỡ của lòng dẫn mà không làm thay đổi kết cấu dòng chảy, giúp duy trì tốc độ và hướng chảy ổn định.
Công trình gia cố bờ có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các bờ sông khỏi sự xâm thực do dòng chảy, sóng và nước ngầm, đồng thời ngăn chặn các tác nhân phá hoại khác Việc này không chỉ giúp duy trì sự ổn định cho bờ sông mà còn đảm bảo an toàn cho các mục tiêu bảo vệ liên quan.
Công trình gia cố bờ được áp dụng độc lập tại những khu vực không làm thu hẹp lòng sông, nhằm duy trì thế sông hiện tại hoặc trong những trường hợp cần thận trọng do chưa hiểu rõ quy luật của đoạn sông Giải pháp này cho phép ứng phó nhanh chóng và hiệu quả Bên cạnh đó, nó còn đóng vai trò hỗ trợ, kết hợp với các loại công trình khác để nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ sông.
Cấu tạo gia cố bờ thường có 3 phần:
- Phần ngầm: Phần công trình dưới mực nước kiệt, bảo vệ chân bờ.
Phần ngập là khu vực của công trình nằm trong giới hạn dao động của mực nước, bao gồm từ mực nước kiệt đến mực nước lũ, cộng thêm chiều cao sóng leo a và độ tăng cao an toàn δ.
- Phần không ngập: Phần công trình trên mực nước lũ, chống phá hoại của mưa, gió và các hoạt động của con người
Kè gia cố bờ bao gồm ba bộ phận chính, tương ứng với ba khu vực được bảo vệ: chân kè (lăng thể tựa), thân kè và đỉnh kè.
Việc đánh giá hiệu quả của công trình gia cố bờ cần được xem xét từ góc độ ổn định của chính công trình, bao gồm ba bộ phận tương ứng.
Chân kè đóng vai trò quan trọng như nền tảng của công trình, quyết định sự ổn định và độ bền của toàn bộ công trình Tình trạng hiệu quả hay hư hỏng của công trình đều bắt nguồn từ bộ phận này.
Chân kè bằng đá đổ đơn thuần (riprap) là một trong những loại được áp dụng phổ biến cho các công trình bảo vệ bờ sông ở Bắc Trung Bộ Loại chân kè này không có cấu trúc cơ bản, chủ yếu sử dụng đá tự nhiên để tạo thành lớp bảo vệ Việc sử dụng chân kè bằng đá giúp ngăn chặn xói mòn và bảo vệ bờ sông hiệu quả.
Trước năm 1990, loại chân kè này thường được sử dụng do hạn chế về kinh phí, tư duy thiết kế và điều kiện thi công Chân kè được đổ đá thủ công với kích thước nhỏ, không có cơ sở vững chắc, dẫn đến khó khăn trong việc đảm bảo thiết kế và kiểm tra hoàn công, dễ bị xói trôi và sạt lở Nhiều công trình áp dụng loại chân kè này đã hư hỏng và hiện không còn được sử dụng Để khắc phục nhược điểm của chân kè đá đổ đơn thuần, loại chân kè mới đã bổ sung thêm lớp rồng dọc liên tục trên mái ngoài khối đá đổ và lớp rồng ngang chặn dưới chân, với một số đoạn có mái dốc chân bờ sông thoải hơn có thể thả trực tiếp rồng lên mái đất.
Cấu kiện rồng vỏ thép hoặc vỏ tre lõi đá hộc giúp ổn định chân kè một cách hiệu quả Hiệu quả của kết cấu này đã được chứng minh qua công trình kè Làng Đỏ trên sông Lam.
Việc thả rồng dưới nước gặp nhiều khó khăn trong việc kiểm soát chất lượng, dẫn đến hiện tượng các rồng không được xếp liên tục và chồng lấn lên nhau Một số khu vực có lòng dẫn phức tạp và sông bị xói sâu, gây ra sự biến dạng của hệ thống rồng hoặc làm cho chúng rơi xuống hố xói, mất khả năng hỗ trợ Tại những vị trí có mái bờ thoải, việc thả rồng trực tiếp trên mái đất có thể dẫn đến biến dạng và sụt lún, làm lộ ra những khu vực không được bảo vệ Những biến động này khiến chân kè mất ổn định, kéo theo hư hỏng phần mái kè phía trên Mặc dù chân kè này có những ưu điểm nhất định, nhưng vẫn cần cải tiến và bổ sung để khắc phục các hạn chế.
Kết luận chương
Nghiên cứu đánh giá các công trình bảo vệ bờ cho thấy một số công trình có hiệu quả tốt, như kết cấu chân kè bằng đá đổ khối lớn kết hợp rồng đá và rọ đá Hiệu quả của các công trình này phụ thuộc vào việc lựa chọn hình thức bảo vệ chân kè phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất và chế độ dòng chảy Một số công trình không phù hợp, như kết cấu chân kè bằng ống buy kết hợp đá đổ hộ chân cho sông miền núi và chân kè có cọc BTCT, cần được xem xét lại Để nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ sông trong các khu vực có địa hình phức tạp, cần kết hợp giải pháp truyền thống với vật liệu mới đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, phù hợp với điều kiện địa phương.
PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊ NH LÒNG SÔNG
Sông La có chiều dài 13,4km từ ngã ba Linh Cảm đến ngã ba Chợ Tràng, với diện tích lưu vực 3.210 km2, sông được tạo bởi 2 nhánh lớn:
- Sông Ngàn Sâu: Bắt nguồn từ dãy núi Giăng Màn trên đỉnh Trường Sơn có đỉnh cao 1.047 m, sông chảy theo hướng Nam Bắc, qua địa phận huyện
Hương Khê là nơi sông Ngàn Phố nhập vào, tạo thành dòng chính sông La, sau đó đổ vào sông Cả tại ngã ba Chợ Tràng Dòng chính sông Ngàn Sâu dài 135 km với diện tích lưu vực tại Linh Cảm đạt 2.060 km², độ cao bình quân là 362 m và độ dốc bình quân 2,82‰ Khu vực này có lượng mưa hàng năm lớn, dao động từ 2.200 đến 2.400 mm, với một số dòng chảy năm đạt 65,4 l/s - km² Sông Ngàn Sâu còn có một số nhánh lớn như sông Tiêm và sông Rào.
Nổ, sông Ngàn Trươi có thể xây dựng các hồ chứa lợi dụng tổng hợp.
Sông Ngàn Phố, có nguồn gốc từ dãy núi Bà Nu cao 1.136 m thuộc Trường Sơn Bắc, dài 70 km với diện tích lưu vực 1.060 km2 và độ cao bình quân 331 m, có độ dốc bình quân 2,52‰ Sông chảy qua khu vực có lượng mưa lớn, với lòng sông dốc và ngắn, có dòng chảy năm cao đạt 64 l/s - km2 Tuy nhiên, những trận lũ lớn đã gây ra tình trạng xói lở nghiêm trọng ở hạ du, ảnh hưởng đến cư dân ven sông Sông Ngàn Phố còn có nhiều phụ lưu lớn như sông Nước Sốt, Khe Tre, và sông Con, tạo điều kiện cho việc xây dựng hồ chứa.
Hình 3.1 Hình ảnh khu vực nghiên cứu
Đoạn sông nghiên cứu dài khoảng 1km thuộc xã Trường Sơn có hình dạng cong và chưa được gia cố bảo vệ bờ Đối diện là tuyến đê La Giang (đê cấp II) với hệ thống kè lát mái và mỏ hàn bảo vệ Trong những năm gần đây, sự thay đổi của dòng chảy và lòng dẫn đã gây ra sạt lở tại bờ tả sông La, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống của người dân ven sông Trường Sơn, nơi họ đã sinh sống lâu đời.
3.2 Đặc điểm địa chất bờ sông khu vực nghiên cứu
3.2 1 Đặc điểm địa hình, địa mạo
Bờ tả sông La, cách trạm thủy văn Linh Cảm khoảng 1 km hạ lưu, nằm trong địa phận xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh, là khu vực có dân cư sinh sống lâu đời ven sông Nhiều đoạn nhà dân được xây dựng sát mép sông, trong khi địa hình khu vực này không bằng phẳng.
- Điều kiện địa mạo khu vực xây dựng tuyến tồn tại chủ yếu ở 3 dạng sau:
+ Dạng bào mòn xâm thực tập trung tại các sườn núi, đỉnh núi trong khu vực
+ Dạng lắng đọng trầm tích tập trung ở các thung lũng núi, ruộng vườn và hai bên bờ các sông suối.
+ Dạng vừa lắng đọng trầm tích, vừa bào mòn xâm thực tập trung ở khu vực có địa hình tương đối bằng phẳng: mép sông, ruộng vườn
3.2.2 Địa tầng và đặc tính cơ lý của các lớp đất đá
Dựa trên tài liệu địa chất thu thập từ các lỗ khoan khảo sát tại hiện trường và tài liệu đo vẽ Địa chất công trình, cùng với các số liệu phân tích trong phòng thí nghiệm, khu vực xây dựng được phân chia thành các lớp đất đá theo thứ tự từ trên xuống Tài liệu này được thực hiện bởi Công ty Cổ phần tư vấn và xây dựng công trình Miền Trung.
Lớp 1 của đất có thành phần chủ yếu là á sét nhẹ, với màu xám và xám nâu, chứa nhiều rễ cây, mùn thực vật, cùng với sạn sỏi Đây là lớp đất bề mặt thường gặp trong các mặt cắt ngang, có độ dày từ 0,30 đến 4,00m Đã thực hiện thí nghiệm trên 5 mẫu, và các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này được trình bày trong bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm.
Lớp 2 bao gồm đất sét và á sét nặng, có màu xám và xám nâu, xen kẽ với các lớp đất hữu cơ Trạng thái của lớp này dao động từ dẻo mềm đến dẻo chảy, với độ dày từ 2.00 đến 4.50m Lớp 2a thường xuất hiện trong hầu hết các mặt cắt ngang, và đã tiến hành thí nghiệm 6 mẫu để xác định các chỉ tiêu cơ lý, được tổng hợp trong bảng kết quả thí nghiệm.
Lớp 3 bao gồm đất á cát với màu sắc xám xanh và xám trắng, có kết cấu từ chặt vừa đến chặt Lớp đất này phân bố rộng rãi dọc theo đoạn tuyến, xuất hiện ở tất cả các lỗ khoan khảo sát, và được ghi nhận ở độ sâu từ 1.80 mét trở xuống.
6.50m; Đã thí nghiệm 7 mẫu Các chỉ tiêu cơ lý của lớp được trình bày trong bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý các lớp đất
Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, có thể thấy rằng:
- Lớp đất đắp thuộc loại đất có sức chịu tải tốt, tính biến dạng trung bình, tính thấm nước yếu.
- Lớp 1: thuộc loại đất có sức chịu tải khá, tính biến dạng trung bình, tính thấm nước yếu
- Lớp 2: thuộc loại đất có cường độ chịu tải yếu, tính biến dạng trung bình đến mạnh, tính thấm nước yếu.
- Lớp 3: có cường độ chịu tải khá, tính biến dạng nhỏ, tính thấm nước vừa.
Lớp đất 2 là loại đất sét và á sét nặng, có màu xám và xám nâu, đôi chỗ chứa hữu cơ, với trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy, thể hiện tính chất yếu Sự ổn định nền của tuyến kè chủ yếu phụ thuộc vào chiều dày, sự phân bố và các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này.
Bảng 3.1: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Chỉ tiêu Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
Ch ỉ số d ẻo WN 8.6 17.3 5.6 Độ s ệ t B 0.42 0.67 0.30 Độ ẩ m t ự nhiên We (%) 19.9 39.25 20.83 Dung tr ọ ng ướ t γw (T/m 3) 1.83 1.69 1.85 Dung tr ọ ng khô γ c (T/m 3) 1.52 1.22 1.53
Lực dính Ctb (KG/cm2) 0.10 0.14 0.09
Góc ma sát trong ϕtb (độ ) 16 0 56’ 8 0 20’ 11 0 54’
Mô đun t ổng bi ế n d ạ ng E, KG/cm2 56 40 110
3.2.3 Các hiện tượng địa chất động lực công trình
Vào mùa mưa lũ, nước từ thượng nguồn và các khu vực lân cận chảy về khu vực địa hình thấp, gây ra xói mòn và hình thành các mương xói, rãnh xói Đất đá hai bên sông trở nên bở rời và mềm yếu, kết hợp với nước sông dâng cao và chảy xiết, dẫn đến hiện tượng sạt lở bờ sông.
Theo quy trình “Công trình trong vùng có động đất 22TCN –221-95” thì khu vực xây dựng xây dựng có động đất cấp 6 (Theo khung chia MSK -
64) Ngoài ra không có hiện tượng địa chất động lực công trình nào ảnh hưởng đến công trình xây dựng
Kết quả khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng, kết hợp với đánh giá điều kiện địa chất công trình, cho thấy kè bờ Tả sông La tại xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh có những đặc điểm nổi bật.
- Địa hình khu vực xây dựng công trình có độ dốc trung bình;
Địa chất thủy văn đóng vai trò quan trọng trong thi công và sử dụng công trình, với nước ngầm xuất hiện cách mặt đất tự nhiên khoảng 2 đến 3 mét.
Địa chất công trình động lực là yếu tố quan trọng cần xem xét trong thiết kế và thi công công trình, đặc biệt trong khu vực có khả năng hình thành rãnh xói và mương xói trong mùa mưa lũ Việc chú ý đến quá trình này giúp đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình.
- Điều kiện địa tầng: Trong khu vực xây dựng hầu như đều xuất hiện các lớp đất yếu nên khi thiết kế cần chú ý
3.3 Phân tích nguyên nhân gây sạt lờ bờ sông La đoạn qua xã Trường Sơn:
Qua việc phân tích địa hình dòng chảy của sông La và điều kiện địa chất công trình, hiện tượng trượt lở bờ sông ở khu vực này phát sinh và phát triển do một số nguyên nhân chủ yếu.
Yếu tố thế sông đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các hiện tượng xói lở Khúc sông cong với dòng chủ lưu gần bờ tạo ra các dòng chảy cục bộ và dòng chảy vòng, làm tăng nguy cơ sạt lở Hệ thống đê La Giang kiên cố hóa bờ hữu sông La cũng góp phần làm dòng chảy tập trung vào khu vực này, dẫn đến hiện tượng xói lở nghiêm trọng hơn.
Ự C NGHIÊN C Ứ U
Đặc điểm diễn biễn lòng dẫn sông La đoạn qua xã Trường Sơn
Sông La có chiều dài 13,4km từ ngã ba Linh Cảm đến ngã ba Chợ Tràng, với diện tích lưu vực 3.210 km2, sông được tạo bởi 2 nhánh lớn:
- Sông Ngàn Sâu: Bắt nguồn từ dãy núi Giăng Màn trên đỉnh Trường Sơn có đỉnh cao 1.047 m, sông chảy theo hướng Nam Bắc, qua địa phận huyện
Hương Khê là nơi sông Ngàn Phố tiếp nhận nước, hình thành nên dòng chính sông La và cuối cùng chảy vào sông Cả tại ngã ba Chợ Tràng Sông Ngàn Sâu có chiều dài 135 km, với diện tích lưu vực tại Linh Cảm đạt 2.060 km2, độ cao trung bình 362 m và độ dốc trung bình 2,82‰ Khu vực này nhận lượng mưa hàng năm lớn, dao động từ 2.200 đến 2.400 mm, với một số dòng chảy năm đạt tới 65,4 l/s - km2 Sông Ngàn Sâu còn có nhiều nhánh lớn như sông Tiêm và sông Rào.
Nổ, sông Ngàn Trươi có thể xây dựng các hồ chứa lợi dụng tổng hợp.
Sông Ngàn Phố, bắt nguồn từ dãy núi Bà Nu cao 1.136 m thuộc Trường Sơn Bắc, dài 70 km với diện tích lưu vực 1.060 km2 và độ cao bình quân 331 m, có độ dốc trung bình 2,52‰ Sông chảy qua vùng có lượng mưa lớn, với lòng sông dốc và ngắn, đạt lưu lượng dòng chảy năm lên tới 64 l/s - km2 Tuy nhiên, những trận lũ lớn đã gây xói lở nghiêm trọng ở hạ du, ảnh hưởng đến các khu dân cư ven sông Các phụ lưu lớn như sông Nước Sốt, Khe Tre và sông Con có tiềm năng xây dựng hồ chứa.
Hình 3.1 Hình ảnh khu vực nghiên cứu
Đoạn sông nghiên cứu dài khoảng 1km tại xã Trường Sơn có hình dạng cong và chưa được gia cố bảo vệ bờ Đối diện là tuyến đê La Giang cấp II với hệ thống kè lát mái và mỏ hàn bảo vệ Trong những năm gần đây, diễn biến dòng chảy và lòng dẫn đã gây ra tình trạng sạt lở bờ tả sông La, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của cư dân lâu năm sinh sống ven sông.
Đặc điểm địa chất bờ sông khu vực nghiên cứu
3.2 1 Đặc điểm địa hình, địa mạo
Bờ tả sông La, cách trạm thủy văn Linh Cảm khoảng 1 km về phía hạ lưu, thuộc xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh, là khu vực có dân cư sinh sống lâu đời ven sông Nhiều hộ dân xây dựng nhà sát mép sông, trong khi địa hình khu vực này không bằng phẳng.
- Điều kiện địa mạo khu vực xây dựng tuyến tồn tại chủ yếu ở 3 dạng sau:
+ Dạng bào mòn xâm thực tập trung tại các sườn núi, đỉnh núi trong khu vực
+ Dạng lắng đọng trầm tích tập trung ở các thung lũng núi, ruộng vườn và hai bên bờ các sông suối.
+ Dạng vừa lắng đọng trầm tích, vừa bào mòn xâm thực tập trung ở khu vực có địa hình tương đối bằng phẳng: mép sông, ruộng vườn
3.2.2 Địa tầng và đặc tính cơ lý của các lớp đất đá
Dựa trên tài liệu địa chất từ các lỗ khoan khảo sát và dữ liệu đo vẽ Địa chất công trình, kết hợp với kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm, đất đá tại khu vực xây dựng được phân chia thành các lớp theo thứ tự từ trên xuống Tài liệu này được thực hiện bởi Công ty Cổ phần tư vấn và xây dựng công trình Miền Trung.
Lớp 1 của đất bao gồm thành phần á sét nhẹ với màu sắc xám và xám nâu, chứa nhiều rễ cây, mùn thực vật, cùng với sạn sỏi Đây là lớp đất bề mặt thường gặp trong các mặt cắt ngang, có độ dày từ 0,30 đến 4,00m Đã tiến hành thí nghiệm trên 5 mẫu, và các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này được tổng hợp trong bảng kết quả thí nghiệm.
Lớp 2 bao gồm đất sét và á sét nặng, có màu xám và xám nâu, xen kẽ với các lớp đất hữu cơ, với trạng thái từ dẻo mềm đến dẻo chảy Lớp 2a thường gặp trong các mặt cắt ngang, có độ dày từ 2.00 đến 4.50m Đã thực hiện thí nghiệm trên 6 mẫu, và các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này được trình bày trong bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm.
Lớp 3 bao gồm đất á cát với màu sắc chủ yếu là xám xanh và xám trắng, có kết cấu từ chặt vừa đến chặt Lớp đất này phân bố rộng rãi dọc theo đoạn tuyến và được phát hiện ở tất cả các lỗ khoan khảo sát, với độ sâu khoan vào lớp này đạt từ 1.80 mét.
6.50m; Đã thí nghiệm 7 mẫu Các chỉ tiêu cơ lý của lớp được trình bày trong bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý các lớp đất
Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình, có thể thấy rằng:
- Lớp đất đắp thuộc loại đất có sức chịu tải tốt, tính biến dạng trung bình, tính thấm nước yếu.
- Lớp 1: thuộc loại đất có sức chịu tải khá, tính biến dạng trung bình, tính thấm nước yếu
- Lớp 2: thuộc loại đất có cường độ chịu tải yếu, tính biến dạng trung bình đến mạnh, tính thấm nước yếu.
- Lớp 3: có cường độ chịu tải khá, tính biến dạng nhỏ, tính thấm nước vừa.
Lớp đất 2 được xác định là loại đất sét và á sét nặng, có màu xám và xám nâu, đôi chỗ chứa hữu cơ Với trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy, lớp đất này được coi là yếu Sự ổn định nền của tuyến kè chủ yếu phụ thuộc vào độ dày, sự phân bố và các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 2.
Bảng 3.1: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Chỉ tiêu Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
Ch ỉ số d ẻo WN 8.6 17.3 5.6 Độ s ệ t B 0.42 0.67 0.30 Độ ẩ m t ự nhiên We (%) 19.9 39.25 20.83 Dung tr ọ ng ướ t γw (T/m 3) 1.83 1.69 1.85 Dung tr ọ ng khô γ c (T/m 3) 1.52 1.22 1.53
Lực dính Ctb (KG/cm2) 0.10 0.14 0.09
Góc ma sát trong ϕtb (độ ) 16 0 56’ 8 0 20’ 11 0 54’
Mô đun t ổng bi ế n d ạ ng E, KG/cm2 56 40 110
3.2.3 Các hiện tượng địa chất động lực công trình
Vào mùa mưa lũ, nước từ thượng nguồn và các khu vực lân cận chảy về các vùng địa hình thấp, dẫn đến hiện tượng xói mòn và hình thành các mương xói - rãnh xói Đất đá hai bên sông trở nên bở rời, mềm yếu, kết hợp với nước sông dâng cao và chảy xiết, gây ra sạt lở bờ sông.
Theo quy trình “Công trình trong vùng có động đất 22TCN –221-95” thì khu vực xây dựng xây dựng có động đất cấp 6 (Theo khung chia MSK -
64) Ngoài ra không có hiện tượng địa chất động lực công trình nào ảnh hưởng đến công trình xây dựng
Kết quả khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng, kết hợp với đánh giá điều kiện địa chất công trình, cho thấy kè bờ Tả sông La đoạn qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh có những đặc điểm nổi bật về cấu trúc và tính chất đất.
- Địa hình khu vực xây dựng công trình có độ dốc trung bình;
Địa chất thuỷ văn đóng vai trò quan trọng trong thi công và sử dụng công trình, với nước ngầm trong đất thường nằm ở độ sâu khoảng 2 đến 3 mét so với mặt đất tự nhiên.
Trong lĩnh vực địa chất công trình động lực, cần lưu ý rằng trong khu vực xây dựng có thể xảy ra hiện tượng hình thành các rãnh xói và mương xói, đặc biệt là trong mùa mưa lũ Do đó, việc thiết kế và thi công công trình cần xem xét kỹ lưỡng quá trình này để đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình.
- Điều kiện địa tầng: Trong khu vực xây dựng hầu như đều xuất hiện các lớp đất yếu nên khi thiết kế cần chú ý.
Phân tích nguyên nhân gây sạt lờ bờ sông La đoạn qua xã Trường Sơn
Phân tích đặc điểm địa hình dòng chảy sông La và điều kiện địa chất công trình cho thấy hiện tượng trượt lở bờ sông ở khu vực này phát sinh và phát triển chủ yếu do một số nguyên nhân chính.
Yếu tố thế sông đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các hiện tượng xói lở Khúc sông cong với dòng chủ lưu đi sát bờ tạo ra các dòng chảy cục bộ và dòng chảy vòng, làm tăng khả năng sạt lở Bên cạnh đó, hệ thống đê La Giang kiên cố hóa bờ hữu sông La càng làm cho dòng chảy bị thúc thẳng vào khu vực này, dẫn đến hiện tượng xói lở nghiêm trọng hơn.
Đất bờ sông là lớp đất mềm yếu, dễ bị xói mòn do tác động của dòng chảy Khi nước chảy mạnh, đất cát thường bị trượt mái dốc và sạt lở, dẫn đến tình trạng xói lở nghiêm trọng.
Yếu tố khí hậu đóng vai trò quan trọng trong quá trình sạt lở bờ Gió lớn có thể làm tăng dòng chảy vào bờ, tạo ra sóng lớn và dẫn đến sạt lở nhanh chóng Ngoài ra, vào đầu mùa mưa, khi đất bờ đang khô mà gặp mưa, hiện tượng đất bị bão hòa cũng là nguyên nhân chính gây ra sạt lở.
Áp lực thủy tĩnh trong mùa lũ gây ra hiện tượng đẩy nổi cho đất đá, làm giảm trọng lượng giữ yên các khối đất đá phía trên Khi đất đá mất điểm tựa, chúng bắt đầu dịch chuyển, dẫn đến trượt lở ở phần dưới Hơn nữa, trạng thái đẩy nổi cũng làm giảm ứng suất pháp tại mặt trượt, làm suy yếu sức chống cắt của đất đá và tăng nguy cơ xảy ra trượt.
Áp lực thủy động do nước mưa và nước mặt thấm xuống đất tạo ra dòng thấm trong đất đá Sự vận động này gây ra áp lực thủy động, ảnh hưởng đến biến đổi trạng thái ứng suất của đất đá ở bờ và dẫn đến biến dạng thấm.
Các hoạt động xây dựng như nhà cửa, kho hàng và bến bãi gần mép bờ có thể làm tăng tải trọng trên nền đất yếu Điều này tạo ra áp lực, dẫn đến hiện tượng nén lún và ép trồi khối đất bờ, gây mất ổn định cho mái bờ sông và tăng nguy cơ sạt lở.
Khai thác cát và vật liệu bờ sông không theo quy hoạch làm thay đổi hướng dòng chảy, gây bất lợi cho ổn định lòng dẫn Hoạt động khai thác cát trái phép, đặc biệt là việc đào sâu lòng sông và bãi bồi, tạo ra hàm ếch và làm sạt lở đất tại khu vực khai thác Hậu quả của việc này không chỉ ảnh hưởng đến khu vực đào mà còn có thể làm thay đổi dòng chảy, dẫn đến tình trạng sạt lở bất thường, ngay cả tại những nơi đã có kè bảo vệ.
- Ảnh hưởng của các mố, trụ cầu giao thông làm thay đổi, cản trở dòng chảy.
Các cây mọc dọc bờ và mép sông đóng vai trò quan trọng trong việc chắn sóng và ổn định bờ sông, giúp ngăn chặn hiện tượng phá hoại, chết hoặc cuốn trôi Để đánh giá mức độ ổn định của lòng sông, luận văn cần xem xét các chỉ tiêu ổn định lòng sông trong khu vực nghiên cứu.
Tính toán lưu lượng tạo lòng và mực nước thiết kế đoạn sông La qua xã Trường Sơn
La qua xã Trường Sơn
Theo TCVN 8419:2010, để thiết kế công trình bảo vệ bờ sông chống lũ, cần xác định lưu lượng tạo lòng theo phương pháp Ma-ca-ve-ép Tuy nhiên, do trạm Linh Cảm chỉ đo mực nước mà không có số liệu lưu lượng và độ ngậm cát, việc áp dụng phương pháp này gặp khó khăn Do đó, để tính toán lưu lượng tạo lòng, chúng tôi sử dụng phương pháp kinh nghiệm và khảo sát cao trình bãi già tại vị trí xây dựng công trình.
Tiêu chuẩn TCVN 8419:2010 quy định thiết kế công trình bảo vệ bờ sông nhằm chống lũ, trong đó cao trình đỉnh chân kè phải cao hơn mực nước kiệt tương ứng với tần suất 95% Độ gia thăng được xác định là 0,5m để đảm bảo hiệu quả trong việc bảo vệ công trình thủy lợi.
3.4.2.1 Mực nước tạo lòng và lưu lượng tạo lòng:
Kết quả khảo sát thực địa và tham khảo các công trình lân cận cho thấy, khu vực dự kiến thiết kế công trình có cao trình đỉnh bãi già đạt +3,50m, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong xây dựng.
Tại vị trí xác định cao độ bãi già, chúng tôi đã tiến hành đo đạc mặt cắt ngang lòng sông, theo phụ lục kèm theo Kết quả cho thấy bề rộng sông tại mực nước tạo lòng +3,5m là 401m, và diện tích mặt cắt ngang tương ứng với H TL = 3,5m được tính toán là F = 2.771 m² (thông tin chi tiết có trong phụ lục 3.1).
- Xác định mực nước trung bình ứng với mực nước tạo lòng:
- Sau khi xác định được H TB, áp dụng công thức tính lưu lượng chảy qua một mặt cắt theo Maninh ta có: Q TL 1 Htb 2/3 J 1/ 2 F
+ n: độ nhám thủy lực, với sông La xác định n = 0,025.
+ H TB : độ sâu cột nước trung bình ứng với mực nước tạo lòng tại mặt cắt
+ J: độ dốc thủy lực, đo đạc được tại đoạn sông nghiên cứu J = 0,00015 + F: diện tích mặt cắt ngang ứng với mực nước tạo lòng
- Thay số vào công thức trên ta được:
Dựa trên chuỗi tài liệu mực nước kiệt 28 năm (1982 - 2010) tại trạm thủy văn Linh Cảm, cách công trình khoảng 1km, mực nước kiệt ứng với tần suất P = 95% được xác định là -0,5m Với độ
Cao trình đỉnh chân kè = MNTC + 0,5 m = - 0,5 + 0,5 = +0,0 m.
Tính toán chỉ tiêu ổn định lòng sông khu vực nghiên cứu
Lòng sông có ổn định hay không phụ thuộc vào sự tương tác giữa dòng nước và chất tạo lòng sông cùng bãi bờ Dòng chảy mạnh kết hợp với bùn cát mịn sẽ dẫn đến lòng sông không ổn định, trong khi dòng chảy lặng với cát thô sẽ tạo ra sự ổn định hơn Để đánh giá mức độ ổn định lòng dẫn, tác giả đã sử dụng tài liệu địa hình và thủy văn, áp dụng các chỉ tiêu ổn định ngang sông của Altunin Kết quả tính toán cho thấy
Chỉ tiêu ổn định theo chiều ngang sông được xác định dựa trên công thức của Antunin từ LB Nga Antunin đã sử dụng dữ liệu đo đạc nhiều năm tại các sông ở vùng Trung Á để phát triển chỉ tiêu này.
Trong đó: Q là lưu lượng tạo lòng
B, J: chiều rộng và độ dốc tương ứng với lưu lượng tạo lòng.
Để so sánh chỉ tiêu ổn định của khu vực nghiên cứu, chúng ta tiến hành tính toán và so sánh mặt cắt của khu vực này với các mặt cắt lân cận, theo sơ đồ được trình bày dưới đây.
Hình 3.2 Sơ đồ mặt cắt tính toán chỉ tiêu ổn định
- Áp dụng công thức Antunin ta có kết quả như sau:
Bảng 3.2 Kết quả tính toán chỉ tiêu ổn định lòng sông theo chiều ngang
TT Tên mặt cắt Chiều rộng lòng sông B (m) Độ dốc thuỷ lực J Lưu lượng tạo lòng Q Hệ số ổn định ϕb Ghi chú
Kết quả tính toán cho thấy lòng sông tại khu vực cầu Thọ Tường và cầu Linh Cảm có hệ số ϕ b nhỏ nhất, điều này đồng nghĩa với việc độ ổn định bờ sông tại đây cao hơn Theo Giáo trình Động lực học sông ngòi, hệ số ϕ b nhỏ hơn thì bờ sông càng ổn định Các vị trí cầu Thọ Tường và cầu Linh Cảm đã được khảo sát kỹ lưỡng và hiện vẫn ổn định, không có hiện tượng xói lở Hệ số ϕ b của đoạn sông nghiên cứu là 0,98, lớn hơn so với cầu Linh Cảm (0,514) và cầu Thọ Tường (0,747), cho thấy độ ổn định bờ sông về chiều ngang tại khu vực nghiên cứu thấp Kết hợp với hiện trạng, có thể thấy lòng sông tại khu vực này không ổn định về chiều ngang, dòng chảy mạnh gây xói lở bờ, ảnh hưởng đến nhiều điểm trong khu dân cư.
Kết luận chương
Qua phân tích các yếu tố địa hình, địa chất và dòng chảy tại khu vực bờ tả sông La đoạn qua xã Trường Sơn, nhận thấy tình trạng xói lở diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt là ở bờ tả do bờ hữu đã có hệ thống kè bảo vệ Hiện tượng xói lở đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống, tính mạng và tài sản của cư dân hai bên bờ sông Mặc dù chính quyền và người dân xã Trường Sơn đã áp dụng nhiều biện pháp như đóng cọc tre, dựng phên và đắp đất để hạn chế tình trạng này, nhưng vẫn không đạt hiệu quả, khiến tình hình xói lở ngày càng nghiêm trọng hơn Do đó, cần nghiên cứu và đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ sông hợp lý, nhằm chống xói lở triệt để và đảm bảo an toàn cho cuộc sống của người dân trong khu vực.
ĐỀ XU Ấ T CÁC GI Ả I PHÁP KHOA H Ọ C-CÔNG NGH Ệ
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHOA HỌC – CÔNG NGHỆ NHẰM
NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG LA
4.1 T ổ ng quát các gi ả i pháp công trình b ả o v ệ b ờ trên th ế gi ớ i
Trên toàn cầu và tại Việt Nam, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra các giải pháp hiệu quả để bảo vệ bờ Những giải pháp này được tóm tắt trong bảng 4.1 dưới đây.
Hình 4.1: Tổng quan về các giải pháp bảo vệ bờ
Trong bài luận văn này, chúng tôi sẽ tập trung vào một số dạng kết cấu bảo vệ bờ tiên tiến, được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu.
4.1.1 Trồng cỏ kết hợp với kè bê tông có khoang rỗng
Cỏ thường được trồng trên mặt hoặc mái kè ở những khu vực không bị ngập nước thường xuyên, giúp cây phát triển tốt Để nâng cao khả năng chống xói và sóng của mái cỏ, có thể kết hợp trồng cỏ trong các khoang rỗng của cấu kiện bê tông Giải pháp này được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới, vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa đáp ứng tiêu chí về môi trường và cảnh quan.
Các kết cấu bê tông có khoang rỗng để trồng cỏ thường rất đa dạng, v í dụ như khối betomat, armoflex,
4.1 2 Thảm cỏ, thảm cây nhân tạo
Tại những khu vực có dòng chảy hoặc sóng mạnh, vượt quá khả năng chịu đựng của cỏ tự nhiên, hoặc ở những nơi có điều kiện tự nhiên không thuận lợi cho sự phát triển của cỏ, việc sử dụng thảm cỏ nhân tạo là một giải pháp thay thế hiệu quả.
Hình 4.2: Dùng cỏ bảo vệ mái bờ sông ở Hà Lan
Thảm cỏ nhân tạo được cấu tạo từ các sợi polyme hoặc thảm lưới polyester, với nhiều dạng và kết cấu khác nhau đang được ứng dụng hiện nay.
Thảm hở có cấu trúc hở và độ dày khác nhau, giúp gia tăng khả năng chống xói lở và trượt của mái dốc, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cỏ trên bề mặt mái.
Thảm hỗn hợp nhựa đường và đá dăm là giải pháp hiệu quả cho việc trồng cỏ, với thiết kế các khoảng hở cho phép nước thấm qua, tạo điều kiện thuận lợi cho cỏ tự nhiên phát triển Mặc dù có trọng lượng nặng hơn so với thảm thông thường, nhưng kết cấu này lại cho thấy khả năng chống chịu tốt trước sóng và dòng chảy.
Thảm gia cường là loại vật liệu có khả năng chịu kéo cao, thường được sử dụng cho mái dốc đứng và bề mặt mái phẳng Sản phẩm này được cấu tạo từ lưới polyester hoặc vải địa kỹ thuật bền chắc, được gia cường theo chiều dọc để tăng cường độ bền và hiệu quả sử dụng.
- Thảm cho cỏ tự nhiên mọc xuyên qua: Là loại có khe hở, mặt dưới phẳng, bên trên đặt các tấm thảm cỏ tự nhiên
Hình 4.3: Thảm cỏ liên kết bằng vải địa kỹ thuật INCOMAT
4.1 3 Rồng đá bó cành cây
Bảo vệ bờ bằng rồng đá bó cành cây, rồng rào tre tươi có đường kính ỉ80ữỉ100cm là giải phỏp cổ truyền:
- Chiều dày lớp bảo vệ 80cm đủ để che chắn dòng chảy.
- Lớp cành cây tre tươi có độ bền tương đối tốt ở dưới nước có tác dụng làm giảm tốc độ dòng chảy gây bồi lắng, chống mất đất
- Lõi đá tăng trọng lượng con rồng ổn định trên nền mái
- Chiều dài rồng 10m mềm uốn được theo địa hình mái sông dưới nước
Hiện nay, rồng đá bó cành cây và rồng rào tre tươi đã được cải tiến với vỏ rồng làm từ nứa đan hoặc lưới thép, chủ yếu sử dụng đá hộc Tuy nhiên, việc thả từng con rồng xuống nước dẫn đến độ chính xác không cao, tạo ra khe hở lớn giữa các con rồng, làm giảm khả năng che chắn dòng chảy và chống trôi cho vật liệu nền Điều này cũng khiến giá thành công trình trở nên cao hơn.
4.1.4 Kè lát mái bảo vệ bờ Đây là giải pháp công nghệ dùng các loại vật liệu bền vững làm lớp áo phủ phía ngoài, giữ cho đất bờ không bị xói trôi, bảo vệ trực tiếp mái lở
Căn cứ vào vị trí của công trình và điều kiện thi công, công trình kè lát mái có thể phân thành 3 tầng:
Công trình dưới mực nước kiệt chủ yếu nhằm bảo vệ đáy sông và chân bờ, thường xuyên bị ngập nước và phải thi công dưới nước Do tác động của dòng nước, khu vực này dễ bị xói lở nghiêm trọng và hư hỏng, vì vậy cần thiết phải thiết kế công trình để thích ứng với sự biến đổi của lòng sông.
Công trình tầng giữa là phần xây dựng nằm giữa mực nước kiệt và mực nước lũ, thường xuyên chịu ảnh hưởng của ngập úng và khô hạn Đặc điểm này khiến cho vật liệu xây dựng dễ bị mục nát, do đó cần lựa chọn các vật liệu có khả năng chống mục nát cao Ngoài ra, công trình tầng giữa có thể tận dụng mùa kiệt để thi công trên nền khô, giúp nâng cao hiệu quả xây dựng.
Công trình trên mực nước lũ chỉ tiếp xúc với nước một cách hạn chế, chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nước mưa và nước ngầm thấm qua Do đó, điều kiện thi công thường khô ráo, và vật liệu sử dụng cần phải có khả năng chống ải và mục để đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình.
Do yêu cầu và điều kiện khác nhau của các tầng, kết cấu và vật liệu của các phần công trình cũng cần được điều chỉnh tương ứng Công trình kè đóng vai trò như một "áo giáp" bảo vệ bờ khỏi xói mòn, hoạt động thụ động để chống đỡ dòng nước Ngược lại, đập mỏ hàn có tác dụng bảo vệ tích cực hơn, giúp đẩy dòng chảy ra xa bờ hoặc chuyển hướng dòng chính sang bờ đối diện, đồng thời tạo ra bồi giữa hai đập.
4.1.5 Đập mỏ hàn Đập mỏ hàn là một loại công trình một đầu nối liền với bờ sông và một đầu thì nhô ra ở lòng sông Trên bình diện nó liền với bờ sông giống như hình chữ di (J- Trung Quốc) Đập mỏ hàn có tác dụng hướng dòng nước chảy cách xa b ờ, bảo vệ bờ chống xói lở, kiểm soát dòng chảy,… Đập mỏ hàn có thể phân thành 3 loại: đập hướng lên, đập hướng xuống và đập thẳng góc (ngược dòng, xuôi dòng, thẳng góc) (xem hình vẽ 4.4)
Hình 4 4: Đập mỏ hàn bảo vệ bờ
Hình 4.5: Hiện tượng dòng chảy, xói bồi lòng khi xây dựng đập mỏ hàn bảo vệ bờ
4.2 Giới thiệu một số vật liệu mới được dùng trong giải pháp kè lát mái bảo vệ bờ