PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, HIỆU QUẢ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG; ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG LA KHU VỰC XÃ TRƯỜNG SƠN, HUYỆN ĐỨC THỌ, TỈNH HÀ TĨNH

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

HỒ DUY PHIỆT

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG, HIỆU QUẢ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG; ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG LA KHU VỰC XÃ TRƯỜNG

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 hiệu, các thầy giáo, cô giáo trong khoa

Kỹ thuật sông và quản lý thiên nhiên - Trường Đại học Thuỷ lợi cùng các bạn

bè và đồng nghiệp

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn

Bá Quỳ, thầy giáo GS.TS Ngô Trí Viềng, người hướng dẫn khoa học đã rất tận tình, không kể thời gian, hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã góp những ý kiến quý báu, tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Chi cục Quản lý đê điều và PCLB Hà Tĩnh, Công ty cổ phần tư vấn và xây dựng công trình Miền Trung (Hà Tĩnh), các cơ quan đơn vị đã giúp đỡ tác giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu đề tài

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả được trình bày luận văn này

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

L ỜI CAM ĐOAN

Đề tài luận văn cao học:“Phân tích, đánh giá hiện trạng, hiệu quả

La khu vực qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh ” được

Trường Đại học Thuỷ lợi giao cho học viên Hồ Duy Phiệt, được sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ và GS.TS Ngô Trí Viềng luận văn đã hoàn thành

Tôi xin cam đoan với Khoa Công trình và Phòng Đào tạo trường Đại học Thuỷ lợi đề tài nghiên cứu này là công trình của cá nhân tôi./

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

M ỤC LỤC

M Ở ĐẦU ……… 1

1 Tính chất cấp thiết của đề tài ……… 1

2 Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài ……… 2

3 Phương pháp nghiên cứu ……… 3

4 Kết quả đạt được ……… 3

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SÔNG VÀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG KHU V ỰC BẮC TRUNG BỘ ……… 4

1.1 Đặc điểm hệ thống sông khu vực Bắc Trung Bộ ……… 4

1.1.1 Hệ thống lưu vực sông Mã ……… 4

1.1.2 Hệ thống lưu vực sông Cả ……… 7

1.1.3 Hệ thống sông tỉnh Quảng Bình ……… 9

1.1.4 Hệ thống sông tỉnh Quảng Trị ……… 11

1.1.5 Hệ thống sông tỉnh Thừa Thiên Huế ……… 12

1.2 Thực trạng và nguyên nhân sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ ………… 14

1.2.1 Tình hình chung ……… 14

1.2.2 Nguyên nhân sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ ……… 16

1.3 Kết luận chương ……… 19

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH - PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QU Ả KỸ THUẬT CỦA CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG KHU VỰC B ẮC TRUNG BỘ ……… 20

2.1 Hiện trạng công trình bảo vệ bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ ……… 20

2.1.1 Đặc điểm chung ……… 20

2.1.2 Các dạng công trình bảo vệ bờ sông ……… 20

2.1.3 Kết cấu công trình bảo vệ bờ sông ……… 24

2.1.4 Vật liệu và cấu kiện trong công trình bảo vệ bờ sông ……… 29

2.1.5 Một số vấn đề về tiêu chuẩn thiết kế công trình bảo vệ bờ sông ………… 31

2.2 Phân tích đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các công trình bảo vệ bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ ……… 35

2.2.1 Quan điểm đánh giá hiệu quả kỹ thuật ……… 35

2.2.2 Phân tích đánh giá hiệu quả của các công trình gia cố bảo vệ bờ ………… 36

2.2.3 Phân tích đánh giá hiệu quả của các công trình mỏ hàn và đập thuận dòng 42

2.2.4 Đánh giá hiệu quả cụm công trình bảo vệ bờ sông Lam khu vực hạ lưu cầu Bến Thủy (làng Đỏ), tỉnh Nghệ An……… 43

2.3 Kết luận chương……… 47

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH LÒNG SÔNG KHU V ỰC NGHIÊN CỨU……… 49

3.1 Đặc điểm diễn biễn lòng dẫn sông La đoạn qua xã Trường Sơn……… 49

3.2 Đặc điểm địa chất bờ sông khu vực nghiên cứu……… 50

3.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo ……… 50

3.2.2 Địa tầng và đặc tính cơ lý của các lớp đất đá ……… 50

3.2.3 Các hiện tượng địa chất động lực công trình………

3.2.4 Kết luận ………

52

53

3.3 Phân tích nguyên nhân gây sạt lờ bờ sông La đoạn qua xã Trường Sơn…… 53

3.3.1 Nguyên nhân khách quan……… 53

3.3.2 Nguyên nhân chủ quan……… 54

3.4 Tính toán lưu lượng tạo lòng và mực nước thiết kế đoạn sông La qua xã Trường Sơn……… 55

3.4.1 Phương pháp xác định……… 55

3.4.2 Kết quả tính toán……… 56

3.5 Tính toán chỉ tiêu ổn định lòng sông khu vực nghiên cứu……… 57

3.6 Kết luận chương……… 59

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KHOA HỌC-CÔNG NGHỆ NH ẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG LA…… 60

4.1 Tổng quát các giải pháp công trình bảo vệ bờ trên thế giới……… 60

4.1.1 Trồng cỏ kết hợp với kè bê tông có khoang rỗng……… 61

4.1.2 Thảm cỏ, thảm cây nhân tạo……… 61

4.1.3 Rồng đá bó cành cây……… 62

4.1.4 Kè lát mái bảo vệ bờ……… 63

4.1.5 Đập mỏ hàn……… 64

4.2 Giới thiệu một số vật liệu mới được dùng trong giải pháp kè lát mái bảo vệ bờ……… 64

4.2.1.Cấu kiện bê tông rời không có liên kết……… 65

4.2.2 Bảo vệ bờ bằng cấu kiện bê tông có liên kết……… 66

4.2.3 Bảo vê bờ bằng cấu kiện bê tông có liên kết cáp……… 67

4.2.4 Thảm đá rọ thép……… 68

4.2.5 Cấu kiện bê tông liên kết mảng bằng vải địa kỹ thuật……… 69

4.2.6 Kết cấu bảo vệ bờ bằng cọc ván, cọc bê tông dự ứng lực……… 70

4.3 Đề xuất, thiết kế sơ bộ công trình bảo vệ bờ sông La, khu vực xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, Hà Tĩnh……… 72

4.3.1 Thực trạng xói lở bờ sông khu vực xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh……… 72

4.3.2 Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp……… 72

4.3.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ……… 74

4.3.4 Phân tích, đánh giá lựa chọn công trình bảo vệ bờ cho khu vực………… 76

4.3.5 Thiết kế sơ bộ cừ bản BTCT dự ứng lực cho công trình kè bảo vệ bờ tả sông La đoạn qua xã Trường Sơn……… 78

4.4 Kết luận chương……… 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 91

PHỤ LỤC……… 92

DANH M ỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các hệ thống sông chính khu vực Bắc Trung Bộ 4

Hình 1.2 Lưu vực sông Mã ……… 5

Hình 1.3 Lưu vực sông Cả 7

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống sông tỉnh Quảng Bình ……… 10

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống sông tỉnh Quảng Trị ……… 11

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống sông tỉnh Thừa Thiên Huế……… 12

Hình 2.1 Kè Làng Đỏ bờ tả sông Lam – Nghệ An……… 23

Hình 2.2 Kè Sơn Thịnh bờ hữu sông Ngàn Phố - Hà Tĩnh……… 23

Hình 2.3 Kè bờ tả sông Lý Hoà, tỉnh Quảng Bình……… 23

Hình 2.4 Kè bờ tả sông Cam Lộ, tỉnh Quảng Trị……… 23

Hình 2.5 Rồng hộ chân kè Làng Đỏ - bờ tả sông Lam – Nghệ An……… 26

Hình 2.6 Chân kè Đức Quang - bờ hữu sông Lam - Hà Tĩnh……… 27

Hình 2.7 Chân kè có cọc BTCT hỗ trợ……… 27

Hình 2.8 Đoạn 2 kè bờ tả sông Hiếu khu vực thị xã Đông Hà - Quảng Trị sử dụng chân kè bằng tường bản chống bê tông……… 28

Hình 2.9 Cấu tạo rồng đá……… 30

Hình 2.10 Cấu tạo rọ đá……… 30

Hình 2.11 Một số cấu kiến BT đúc sẵn lát mái kè ……… 31

Hình 2.12 Vị trí kè Làng Đỏ……… 44

Hình 2.13 Hiện trạng kè Làng Đỏ T4/2012 ……… 46

Hình 3.1 Hình ảnh khu vực nghiên cứu……… 49

Hình 3.2 Sơ đồ mặt cắt tính toán chỉ tiêu ổn định……… 58

Hình 4.1: Tổng quan về các giải pháp bảo vệ bờ ……… 60

Hình 4.2: Dùng cỏ bảo vệ mái bờ sông ở Hà Lan……… 61

Hình 4.3: Thảm cỏ liên kết bằng vải địa kỹ thuật INCOMAT……… 62

Hình 4.4: Đập mỏ hàn bảo vệ bờ……… 64

Hình 4.5: Hiện tượng dòng chảy, xói bồi lòng khi xây dựng đập mỏ hàn bảo vệ bờ……… 64

Hình 4.6: Các dạng cấu kiện bê tông sử dụng phổ biến trên thế giới……… 65

Hình 4.7: Công trình kè bảo vệ bờ trên sông Meghna – Dhonagoda của Banladesh bằng cấu kiện bê tông rời không có liên kết……… 66

Hình 4.8: Cấu kiện bê tông liên kết dạng khớp nối……… 67

Hình 4.9: Cấu kiện bê tông sử dụng liên kết cáp thép Terrafix……… 67

Hình 4.10: Sử dụng thảm bê tông bảo vệ mái và đáy kênh hạ lưu cống……… 68

Hình 4.11: Sử dụng mảng nhồi bê tông bảo vệ bờ sông tại Kaohsiung, Đài

Loan,giai đoạn thi công và sau khi thi công mảng nhồi bê tông ……… 70

Hình 4.12: Cừ bản BTCT dự ứng lực……… 71

Hình 4.13: Sử dụng cọc bán bê tông DUL bảo vệ bờ sông……… 71

Hình 4.14 Sơ đồ tính toán chiều dài cọc……… 82

Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý phương pháp tính hệ số ổn định theo cung trượt tròn……… 83

Hình 4.16: Mặt cắt ngang SW400A……… 85

Hình 4.17: Thi công hạ cọc ván……… 86

Hình 4.18: Sơ đồ ép cọc……… 87

Hình 4.19: Đổ bê tông xà mũ cọc……… 87

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái lưu vực sông Cả 8

Bảng 3.1: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất ……… 52

Bảng 3.2 Kết quả tính toán chỉ tiêu ổn định lòng sông theo chiều ngang…… 58

Bảng 4.1: Các thông số địa kỹ thuật dùng trong tính toán ổn định và biến dạng kè……… 79

Bảng 4.2: Thông số kết cấu của bê tông và bê tông dự ứng lực ……… 79

Bảng 4.3: Kết quả tính nội lực, chuyển vị và biến dạng ……… 83

Bảng 4.4: Kết quả tính ổn định trượt tổng thể ……… 84

Bảng 4.5: Kết quả tính ứng suất đất nền ……… 85

Bảng 4.6: Bố trí cừ trong kết cấu kè ……… 85

M Ở ĐẦU

Cùng với lũ lụt, bão lốc; sạt lở bờ sông đang là vấn đề bức xúc của nhiều nước trên thế giới Sạt lở bờ sông gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như gây mất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy hoại toàn bộ một khu dân cư, đô thị

Ở Việt Nam nói chung và khu vực Bắc Trung Bộ nói riêng, để đối phó với hiện tượng sạt lở bờ sông, hàng năm đã phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông trên khắp cả nước Bên cạnh đó về công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình chống sạt lở bờ sông hiện nay vẫn chủ yếu dựa vào giải pháp truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển như kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bêtông đơn giản Ngay cả Tiêu chuẩn TCVN 8491-2010: Công trình thuỷ lợi, thiết kế công trình bảo vệ bờ sông chống lũ cũng chỉ mới hướng dẫn qui trình cho các loại công trình truyền thống như trên

Vấn đề đặt ra hiện nay là cần tổ chức đánh giá lại hiệu quả của việc xây dựng các công trình này trước tiên về mặt kỹ thuật (cả về các công trình đã xây dựng và tiêu chuẩn kỹ thuật) Từ đó xem xét đề xuất giải pháp ứng dụng các loại vật liệu mới trong thiết kế, thi công công trình bảo vệ bờ sông nhất là đối với các khu vực có địa hình chật hẹp, địa chất mềm yếu, khó khăn trong thi công theo phương pháp thông thường; các khu vực cần hạn chế diện tích mất đất

Khu vực bờ tả Sông La, đoạn qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh

Hà Tĩnh là khu vực dân cư sinh sống ổn định sát bên hai bên bờ sông Hiện nay do biến đổi dòng chảy nên khu vực này bị xói lở gây ảnh hưởng đến tính mạng, tài sản của nhân dân và các công trình phúc lợi địa phương bên bờ sông Với đặc điểm là dân cư sinh sống sát vùng bị sạt lở nên phương án xây

dựng công trình kè chống sạt lở truyền thống, chiếm nhiều diện tích sẽ dân đến phải di dời các hộ dân sinh sống sát bờ sông, gây tốn kém và khó khăn trong công tác tái định cư Từ đó đặt ra yêu cầu cần nghiên cứu xây dựng công trình bảo vệ bờ sông qua đoạn này với các loại vật liệu mới, phạm vi chiếm dụng đất ít, đây là vấn đề cấp thiết, có tính ứng dụng cao, có thể đem lại hiệu quả lớn về kinh tế, kỹ thuật

Trên đây là các lý do chính cho thấy sự cần thiết của đề tài nghiên cứu:

“Phân tích, đánh giá hiện trạng, hiệu quả công trình bảo vệ bờ sông; ứng dụng thiết kế công trình bảo vệ bờ sông La khu vực qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh ”

2 Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài:

- Mục đích:

sông khu vực Bắc Trung Bộ đã xây dựng trong thời gian qua

+ Nghiên cứu một số vấn đề về tiêu chuẩn thiết kế công trình bảo vệ bờ sông hiện hành Phát hiện một số vấn đề chưa hợp lý trong tiêu chuẩn cần được bổ sung sửa chữa

+ Nghiên cứu đánh giá nguyên nhân gây sạt lở bờ sông La đoạn qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ và đề xuất giải pháp bảo vệ hợp lý không phải giải phóng mặt bằng, di dời các hộ dân ven sông Tính toán thiết kế sơ bộ cừ bản bê tông dự ứng lực áp dụng lần đầu tiên cho công trình bảo vệ bờ tại khu vực này

+ 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

vực Bắc Trung Bộ và bờ tả sông La đoạn qua xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ tỉnh Hà Tĩnh

3 Phương pháp nghiên cứu:

hằng năm của đơn vị quản lý chúng ta sơ bộ đánh giá được mức độ xói lở bờ

- Về lý thuyết: Kế thừa các kết quả nghiên cứu, đánh giá về hiện tượng xói lở bờ sông và các giải pháp phòng chống bằng các loại vật liệu mới đã được thực nghiệm trong thực tế Ứng dụng lý thuyết mới về công trình chống sạt lở bờ sông và sử dụng các phần mềm tính toán (Sử dụng phần mềm Geo-Slope để tính ổn định trượt mái và phần mềm Plaxis để tính toán ứng suất và biến dạng của cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực)

4 Kết quả đạt được

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; đưa ra giải pháp thiết kế công trình chống sạt lở bờ sông La khu vực xã Trường Sơn, huyện Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SÔNG VÀ

1.1 Đặc điểm hệ thống sông khu vực Bắc Trung Bộ

Khu vực Bắc Trung Bộ gồm các tỉnh: Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế có mật độ sông ngòi không lớn Phần lớn mỗi tỉnh có một hệ thống sông độc lập Tỉnh Thanh Hoá có hệ thống sông Mã, tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh có hệ thống sông Cả, tỉnh Quảng Bình có sông Gianh, sông Nhật Lệ, tỉnh Quảng Trị có sông Bến Hải, sông Cam Lộ, sông Thạch Hãn, tỉnh Thừa Thiên Huế có hệ thống sông Hương Trong đó hai

hệ thống sông sông Mã (Thanh Hoá), sông Cả (Nghệ An - Hà Tĩnh) là hai hệ thống sông lớn không chỉ của Bắc Trung Bộ mà còn của cả nước Các con sông này có ý nghĩa quan trọng đối với phát triển kinh tế của các tỉnh Bắc Trung Bộ

Hình 1.1 Các hệ thống sông chính khu vực Bắc Trung Bộ

1.1.1 Hệ 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:

là sông Mã, nhánh phía Bắc gọi là sông Lèn) ở Lạch Hới (cửa Hới) nằm giữa huyện Hoằng Hóa và thị xã Sầm Sơn cùng Lạch Sung (cửa Sung) nằm giữa huyện Hậu Lộc và Nga Sơn

Sông Mã có chiều dài dòng chính 512 km, chiều rộng bình quân lưu vực 42km, diện tích lưu vực rộng 28.400 km², phần ở Việt Nam rộng 17.600 km², cao trung bình 762 m Sông Mã có 39 phụ lưu lớn và 2 phân lưu Các phụ lưu phát triển đều trên lưu vực Lưới sông Mã phát triển theo dạng cành cây phân bố đều trên 2 bờ tả và hữu Các chi lưu quan trọng của sông Mã là: Nậm Lệ, Suối Vạn Mai, sông Luồng, sông Lò, sông Bưởi, sông Cầu Chày, sông Hoạt, sông Chu

Hình 1.2 Lưu vực sông Mã (ảnh vệ tinh Google Earth)

1.1.1.2 Đặc điểm địa hình

Lưu vực sông Mã nên địa hình trên lưu vực rất đa dạng Hướng dốc chính của địa hình theo hướng Tây Bắc- Đông Nam Cao độ biến đổi từ 2.000

m đến 1,0 m Có thể chia địa hình sông Mã thành 3 dạng chính:

sông: Phía sông Mã từ Bá Thước trở lên thượng nguồn, phía sông Chu từ Cửa Đạt trở lên thượng nguồn thuộc các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Thanh Hoá Độ cao giảm theo hướng Bắc Nam

huyện Thạch Thành, Cẩm Thuỷ, Ngọc Lạc, Triệu Sơn, Thọ Xuân thuộc tỉnh Thanh Hoá, Tân Lạc, Lạc Sơn, Yên Thuỷ (tỉnh Hoà Bình) Dạng địa hình này

có cao độ từ 150m đến 20m

trọn vẹn trong tỉnh Thanh Hoá có cao độ từ +20 ÷ +1.0m Do sự chia cắt của các sông suối mà tạo nên các vùng đồng bằng có tính độc lập như Vĩnh Lộc (hạ du sông Bưởi); Nam sông Mã - Bắc sông Chu, Bắc sông Lèn, Nam sông Lèn và đặc biệt khu hưởng lợi Nam sông Chu

Động đất trong lưu vực sông Mã theo phân vùng của Viện Vật lý 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 đã 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

45’ 20’’

giáp lưu vực sông Mê Kông, phía Nam giáp lưu vực sông Gianh, phái đông giáp lưu vực sông Bùng, sông Cấm và biển Đông Diện tích toàn bộ lưu vực là

lưu vực Chiều dài dòng chính sông Cả là 531 km, đoạn chảy trên lãnh thổ Việt Nam là 361 km

Hình 1 3 Lưu vực sông Cả (ảnh vệ tinh Google Earth)

Sông Cả không có phân lưu mà chỉ có 44 sông nhánh cấp I (diện tích

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)

Chiều rộng b.q (km)

Mật độ lưới sông (km/km 2 )

Hệ số đối xứng

Hệ số hình dạng

Dòng chính sông Cả được bắt nguồn từ các dãy núi cao thuộc tỉnh Xiêng Khoảng có độ cao trên 2000m và chạy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam cho tới

vị trí cách biển 40 km thì chuyển theo hướng Tây - Đông rồi đổ ra biển tại Cửa Hội Lòng chính sông Cả ổn định, ít bãi bồi; chiều rộng đoạn sông ở thượng nguồn từ 50-60m, phần trung lưu 50-150m, phần hạ du 200-300m và càng mở rộng ra phía cửa biển.Phần thượng nguồn trên đất Lào có độ dốc lòng sông lớn, khi đến Việt Nam thì độ dốc giảm nhiều

Hạ lưu sông Cả từ ngã ba Linh Cảm được gọi là sông Lam có 3 kiểu địa hình tiêu biểu:

trầm tích và xâm nhập

- Đồng bằng tích tụ rìa võng ven bờ ó nguồn gốc biển thuộc hai huyện Nghi Lộc và Nghi Xuân

1.1.2.3 Đặc điểm địa chất

Toàn bộ lưu vực sông Cả thuộc 2 đới kiến tạo chính là đới kiến tạo sông Cả và đới oằn võng Sầm Nưa, ngoài ra còn có đới nâng Phu Hoạt

- Phía Bắc vùng nghiên cứu thuộc đới nâng Phu Hoạt

Sầm Nưa

Phương cấu tạo của các đới kiến tạo nhìn chung đều phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, có một phần nhỏ chuyển hướng Đông Bắc - Tây Nam (dưới Nghĩa Đàn)

1.1.2.4 Đặc điểm thuỷ văn

Sự hoạt động mạnh của gió mùa Tây Nam và gió Tín Phong đã gây ra

đã gây ra những trận mưa lớn vào đầu mùa mưa và hình thành lũ, thường gọi

là lũ tiểu mãn như trận lũ tháng 5/1989 và 5/1943 Có những năm mưa tiểu mãn muộn hơn xuất hiện vào tháng 6 gây ra những trận lũ sớm (tháng 6/1958)

Từ tháng 7 trở đi, khi mà hoạt động của các hình thế thời tiết mạnh lên, nhất là sự xuất hiện của các trận bão lớn ở biển Đông đổ vào miền Bắc làm ảnh hưởng tới lưu vực sông Cả gây mưa lớn và đã sinh ra lũ đầu mùa khá lớn, nhất là vùng thượng nguồn sông Cả, sông Hiếu như các trận lũ tháng 7/1963; 7/1971 Sang tháng 9 hoặc tháng 10 do hoạt động mạnh lên của các hình thể thời tiết gây mưa, nhất là bão, áp thấp, không khí lạnh, đã gây ra các trận mưa có cường độ và lượng mưa lớn xảy ra trên diện rộng tạo ra những con lũ rất lớn như lũ tháng 9/1978; tháng 10/1988

1.1.3 Hệ thống sông tỉnh Quảng Bình

Quảng Bình có hệ thống sông suối khá lớn với mật độ 0,8 - 1,1 km/km2 Có năm sông chính tính từ Bắc vào Nam là: sông Ròn, sông Gianh, sông Dinh sông Lý Hoà và sông Nhật Lệ

Hình 1 4 Sơ đồ hệ thống sông tỉnh Quảng Bình

1.1.3.1 Sông Gianh

Sông Gianh còn gọi là sông Linh Giang là một con sông chảy trên địa

dãy Trường Sơn, chảy dọc phía Nam dãy Hoành Sơn qua địa phận các huyện

trung bình 360 m, độ dốc trung bình 19,2%, Mùa lũ từ tháng 9 đến tháng 11, chiếm khoảng 60-75% lượng dòng chảy hàng năm Dòng cát bùn khoảng 1,93x105 tấn/năm, ứng với độ đục trung bình năm 192g/m và hệ số xâm thực

168 tấn/km năm

1.1.3 2 Sông Nhật Lệ

Sông Nhật Lệ chảy qua địa phận tỉnh Quảng Bình, bắt nguồn từ núi U

Bò, Co Roi (Trường Sơn) chảy ra Biển Đông tại cửa Nhật Lệ

Sông có chiều dài 85 km với hai nhánh chính: sông Long Đại (hay Đại Giang) dài 77km bắt nguồn từ Cuội - góc Tây - Nam tỉnh Quảng Bình, chảy ngược về hướng Đông Bắc, chảy qua huyện Quảng Ninh ngang qua Phong Lộc thì đổi hướng chính Bắc và sông Kiến Giang dài 58 km, bắt nguồn từ chân núi

1001 chảy qua huyện Lệ Thủy, gặp nhau ở ngã ba Trần Xá - Trung Quán

1.1.3.3 Sông Dinh

Sông Dinh bắt nguồn từ dãy Trường Sơn, hợp lưu ở khu vực thị trấn

Về mùa lũ, nước sông đục ngầu và dữ dội Tuy nhiên, hầu như quanh năm nước trong, hiền hòa và khá đẹp Tốc độ dòng chảy chậm do bị ngăn đập, dòng sông lững thững uốn quanh những rừng cao su xanh ngắt

1.1.3.4 Sông Roòn

Sông Roòn, ở huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình Sông bắt nguồn từ núi Động Mưa ở lũy Hoành Sơn chảy xuống phía Đông Nam đến xã mới Quảng Châu rồi chuyển theo hướng Đông qua thị trấn Ba Đồn trên quốc lộ 1A ra cửa Cảnh Dương hay cửa Roòn nằm giữa hai xã Cảnh Dương và Quảng Phú, huyện Quảng Trạch

1.1.3.5 Sông Lý Hoà

Sông Lý Hòa dài 22 km, chiều dài lưu vực 16km, chiều rộng lưu vực

Sông có lưu lượng thấp về mùa khô, nước mặn xâm nhập sâu vào nội địa Về mùa mưa, sông có lưu lượng lớn, dòng chảy mạnh

1.1.4 Hệ thống sông tỉnh Quảng Trị

Tỉnh Quảng Trị có 2 hệ thống sông chính là sông Bến Hải và sông Thạch Hãn

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống sông tỉnh Quảng Trị

1.1.4.1 Sông Bến Hải

Sông Bến Hải, phát nguyên từ góc Tây-Bắc tỉnh Quảng Trị, chảy về hướng Đông, ngang qua Trung Lương, đổ ra biển ở cửa Tùng Sông có tổng chiều dài chừng 100 km, nơi rộng nhất khoảng 200 m, là ranh giới giữa hai huyện Vĩnh Linh và Gio Linh thuộc tỉnh Quảng Trị

1.1.4.2 Sông Th ạch Hãn

Sông Thạch Hãn là con sông lớn nhất tỉnh Quảng Trị Sông có chiều

hay Bồ Điền) rồi đổ ra biển qua Cửa Việt (Sông Cam lộ chảy từ biên giới

Sông Thạch Hãn chảy qua phía Tây Nam thị xã Quảng Trị (thị xã được hình thành từ làng Thạch Hãn) Từ khi công trình thủy lợi Nam Thạch Hãn hoàn

đoạn có thể lội bộ qua sông; mùa lũ thì nước dâng cao ngập toàn thị xã do bờ

Sông Thạch Hãn có lưu lượng dòng chảy trung bình năm khoảng 130

1.1.5 Hệ thống sông tỉnh Thừa Thiên Huế

Tỉnh Thừa Thiên Huế có duy nhất một hệ thống sông chính là sông Hương

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống sông tỉnh Thừa Thiên Huế

1.1.5 1 Vị trí địa lý

Lưu vực sông Hương nằm trong tỉnh Thừa Thiên Huế Phía Tây Bắc giáp lưu vực sông Ô Lâu, Phía Tây Nam giáp Cộng hoà dân chủ Nhân dân Lào, Phía Đông Nam là dãy núi cao Bạch Mã, Phía Đông Bắc giáp biển Đông

sông nhánh cấp II, 3 nhánh cấp III và 1 phân lưu (Đại Giang) Trong đó riêng sông Hương có 8 nhánh cấp I, 16 nhánh cấp II, 3 nhánh cấp III và 8 phân lưu, không kể những sông suối có độ dài nhỏ hơn 10km, trong đó có các nhánh

Sông Hương xuất phát từ dãy núi cao 900 m ở sườn phía Đông của dãy Trường Sơn thuộc huyện Nam Đông, lưu vực sông Hương có chiều dài 63,5

km, độ rộng bình quân 44,6 km, độ cao trung bình 330 m, độ dốc bình quân 28,5% Sông Hương có chiều dài 104 km, hệ số uốn khúc 1,65 với mật độ

suất lớn Phần đồng bằng sông Hương có hệ thống sông rạch dày đặc

1.1.5 2 Đặc điểm địa hình

Địa hình lưu vực sông Hương tương đối phức tạp và đa dạng Những dạng địa hình chính: Vùng núi và núi cao, cồn cát và cồn cát ven biển, đồng bằng trũng thấp và hệ đầm phá

- Địa hình vùng núi và núi cao: Dạng địa hình này chiếm hầu hết đất

đai huyện A Lưới, Nam Đông, 1/2 huyện Phong Điền và 2/3 huyện Phú Lộc tổng diện tích mặt bằng dạng địa hình này là 370.000 ha

- Địa hình vùng đồng bằng: Đồng bằng ở Thừa Thiên - Huế là thung

lũng các sông suối trong tỉnh mà điển hình là vùng đồng bằng sông Hương

cắt thành 3 vùng đồng bằng: Đồng bằng sông Hương, đồng bằng sông Bù Lu

(Phú Lộc) và đồng bằng vùng Lăng Cô với cao độ phổ biến ở +1,0 đến +1,5

m Tuy nhiên vẫn có những rốn trũng như khu Văn Đình cao độ từ 0,5 đến 0,1m

Địa hình vùng đầm phá: Đây là dạng địa hình đặc biệt của Thừa

- Cầu Hai thực chất là sự lưu thông giữa cửa sông Ô Lâu, sông Hương và hệ thống sông nhỏ phía hữu sông Hương như sông Nông, Phú Bài, sông Truồi Phá này được thông với biển bằng hai cửa Thuận An và Tư Hiền Cửa Thuận

An và cửa Tư Hiền từ trước đến nay không ổn định và nhất là những năm lũ

gần đây thường bị đổi cửa ở Tư Hiền

1.1.5.3 Đặc điểm thủy văn

Lượng dòng chảy năm sinh ra trên đất Thừa Thiên - Huế rất lớn nhưng dòng chảy này phân bố không đều theo không gian và thời gian nên trong mùa khô thường thiếu nguồn để sử dụng Ngược lại, mùa mưa lại quá dư thừa gây úng ngập Theo chỉ tiêu trị số “vượt trung bình” tại các trạm đã đo đạc được cho thấy:

tháng, bắt đầu tháng I đến đầu tháng IX

đến tháng XII (4 tháng) Giữa tháng IV, V có lũ tiểu mãn do sự chuyển tiếp giữa các tiểu phong gió mùa và hội tụ gây ra Thông thường lũ tiểu mãn ở đây

là nguồn cấp nước tốt cho vụ hè thu nhưng cũng có năm lũ tiểu mãn gây ngập lụt lớn

Do chiều dài lưu vực ngắn, địa hình lòng sông và lưu vực dốc nên thời

gian truyền đỉnh lũ của sông Hương rất ngắn

1.2 Thực trạng và nguyên nhân sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ

1.2.1 Tình hình chung

Sông ngòi Bắc Trung Bộ có đặc điểm ngắn, dốc Trừ các sông thuộc Bắc Khu Bốn cũ là sông Mã và sông Cả (Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh) có

đê bao bọc, còn lại các sông khác của Bắc Trung bộ đều không có đê bao Đồng bằng miền Bắc Trung bộ nhỏ hẹp Do vậy, lũ tập trung nhanh và biến động lòng sông cũng rất mạnh Khu vực hai bên sông rất màu mỡ, canh tác thuận lợi vì có nước tưới, vì thế dân cư thường tràn, lấn ra hai bên bờ sông để canh tác và sinh sống Khi có lũ lớn đặc biệt khi bờ sông bị sạt lở các khu vực dân cư và khu canh tác bị đe doạ nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới dân 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

nguồn từ sườn Đông Trường Sơn khá lớn khoảng 2-2,5% và đổ vào hạ lưu là đồng bằng nhỏ hẹp Do sông ngắn, dốc, lưu vực hẹp và hầu như không có đoạn trung lưu mà trực tiếp chảy từ thượng lưu vào hạ lưu và cửa sông nên vào mùa mưa lũ thường gây ra lũ lớn với cường suất cao Ở nhiều nơi cường suất mực nước tăng tới 1m/giờ, cá biệt trong những năm gần đây có những nơi như sông Ngàn Sâu, Ngàn Phố (Hà Tĩnh) mực nước lên rất nhanh đến hàng m/giờ Với đặc điểm hình thế như trên sông ngòi Bắc Trung bộ rất dễ xuất hiện lũ quét Lũ quét có vận tốc dòng chảy tới 5 - 6m/s và chiều sâu ngập lụt tới 5 - 6m Tác hại lớn nhất của lũ ống, lũ quét là cuốn trôi tất cả những gì

có trên đường đi của nó và gây sạt lở bờ sông nghiêm trọng Điển hình tại trận

lũ năm 1999, 2002, 2007,2009, 2010, 2013 một số địa phương nằm ở ven

Sơn), sông Hiếu, sông Thạch Hãn, ven các sông thuộc tỉnh Hà Tĩnh, Quảng Bình bị tàn phá nặng nề

Sạt lở bờ sông các sông Bắc Trung bộ gắn liền với chế độ khí tượng và thuỷ văn Năm nào có mưa lớn dòng chảy lớn thì năm đó sạt lở bờ diễn ra mạnh hơn Khu vực nào có mưa lớn và dòng chảy lớn thì khu đó bị sạt lở

mạnh Đó là đặc điểm khác biệt giữa sạt lở bờ các sông Bắc Trung bộ với các sông của hệ thống sông Bắc bộ Sạt lở bờ ở hệ thống sông Bắc bộ diễn ra liên tục trong mùa lũ và cả mùa kiệt, cả những năm lũ lớn và những năm lũ nhỏ Tuy nhiên, do tần suất hiện các năm lũ lớn ở Bắc Trung bộ lớn hơn và thường xuyên hơn do đó sạt lở bờ cũng diễn ra thường xuyên liên tiếp và dữ dội

ảnh hưởng của hiện tượng Biến đổi khí hậu dẫn đến thời tiết diễn biến một cách cực đoan, bất thường thường gây ra những trận lũ rất lớn gây sạt lở bờ sông nghiêm trọng

So sánh trên toàn khu vực Bắc Trung bộ thì các sông thuộc khu vực phía nam là sông Hương, sông Thạch Hãn, sông Hiếu thuộc các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng Trị sạt lở bờ diễn ra mạnh hơn và không gian sạt lở rộng lớn hơn các sông phía Bắc thuộc các tỉnh Quảng Bình Hà Tĩnh Sạt lở bờ

các sông thuộc hệ thống sông Hồng sông Thái Bình vì các sông này có đê bao bọc

Ở Bắc Trung Bộ trong một con sông sạt lở bờ ở vùng hạ lưu và khu vực gần cửa sông diễn ra mạnh hơn ở vùng thượng lưu Vùng hạ lưu thường là nơi tập trung dân cư đông đúc nên ảnh hưởng của sạt lở cũng lớn và nghiêm trọng hơn

1.2.2 Nguyên nhân sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ

1.2 2.1 Nguyên nhân nội sinh

- Điều kiện địa chất: Trong điều kiện địa chất thành phần thạch học, khả

năng chống xói lở của đất đá có vai trò quyết định đến cường độ, tốc độ sạt lở cũng như hàm lượng và thành phần phù sa tải vào sông suối Sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ xảy ra chủ yếu vùng hạ lưu được cấu tạo từ đất loại sét

ở phía trên và cát, đất hữu cơ ở phía dưới có khả năng chống xói lở yếu nhất (cát, đất hữu cơ đã bị xói lở khi vận tốc dòng chảy trên 0,3 - 0,4 m/s) Ở lưu vực sông Thạch Hãn, sông Hương, sông Bồ trầm tích lục nguyên chiếm ưu thế nên dòng phù sa hạt mịn được sông tải ra biển, phù sa di đáy có khối lượng hạn chế và do đó quá trình xói sạt bờ sông, lòng sông rất dễ xảy ra

Đặc điểm kiến trúc - kiến tạo, vận động tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại,

tác động trực tiếp và rõ rệt đến quá trình sạt lở bờ sông trong những năm qua

- Điều kiện địa hình - địa mạo: Về phương diện địa mạo, quá trình hình

thành, phát triển các lưu vực sông khu vực Bắc Trung Bộ có quan hệ chặt chẽ với nguồn gốc và lịch sử phát triển chung của lãnh thổ trong quá khứ, hiện tại

và tương lai Song các yếu tố trắc lượng - hình thái của địa hình mới có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động xói - bồi của sông suối Thật vậy, do sông ngắn, dốc, lưu vực hẹp, núi đồi nằm kề sát ngay đồng bằng thấp và thoải, đồng thời

bị cồn - đụn cát chắn ngang dòng chảy nên vào mùa mưa bão ở vùng hạ lưu các sông Bắc Trung Bộ thường xảy ra lũ cường suất cao, lũ quét, đặc biệt gây sạt lở bờ sông, lòng sông với cường độ cao

Ngoài đặc điểm địa hình chung của lãnh thổ, hình dạng, chiều cao bờ, bề rộng sông, nhất là sự phân bố các bãi cát - sỏi ngầm, nổi giữa sông cũng có vai trò rất lớn, quyết định xu thế xói - bồi cũng như cường độ sạt lở bờ sông dọc theo lòng dẫn

1.2.2.2 Nguyên nhân ngoại sinh

- Chế độ khí tượng khu vực: Bão, áp thấp nhiệt đới kết hợp với không

khí lạnh khi đổ bộ vào miền Trung bị các khối núi hứng chặn thường gây mưa cường độ lớn Tuy vậy, lượng mưa chủ yếu lại rơi vào 4 tháng từ tháng IX đến tháng XII và chiếm tới 70 - 90% lượng mưa năm

- Chế độ thủy văn:

Như đã nói ở trên, do sự chi phối của địa chất và địa hình, sông ngòi vùng nghiên cứu đại bộ phận ngắn, lưu vực hẹp và dốc nên có thể đặc trưng bằng 2 bộ phận thượng lưu và hạ lưu với các thông số hình học, chế độ thủy văn tương phản rõ rệt Thượng lưu sông rất dốc, độ dốc tới 35 - 60 m/km, thung lũng hẹp,

lũ về đột ngột, nhất là lũ quét với dòng chảy xiết có vận tốc vượt quá 4 - 6 m/s

Ngược lại ở hạ lưu lòng sông mở rộng, uốn khúc quanh co, độ dốc rất thấp

độ mưa bão theo mùa đã chi phối và gây biến động lớn các đặc trưng thủy văn chủ yếu như: mực nước, vận tốc dòng chảy, lưu lượng và hàm lượng phù sa của sông và làm gia tăng sạt lở Vào mùa khô mực nước, vận tốc, lưu lượng và hàm lượng phù sa của sông được tải đi trên các sông từ Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế rất thấp Độ sâu lòng sông phổ biến dưới 1m, nhiều đoạn sông chỉ còn là lạch cạn có nơi chỉ còn 10-25 cm (sông Hiếu) Nhưng vào mùa lũ mực nước trong tất cả các sông đều dâng cao đột ngột với biên độ từ 4-5 đến 7-9 m,so với mùa khô, ở vùng chuyển tiếp đồi núi - đồng bằng, trong đó phần lớn các trận

lũ lịch sử mực nước lũ đều vượt xa báo động III, có khi tới 3 - 4 m ở ngay trong vùng đồng bằng Đó là nguyên nhân xảy ra quá trình sạt lở mạnh mẽ

Vận tốc dòng chảy mùa lũ thông thường tăng cao, đạt 1-4 m/s, đôi khi

đều có thể bị xói lở, thậm chí cả đá phong hóa, nứt nẻ như bờ đá gốc nứt nẻ ở chùa Thiên Mụ Do vậy, không có gì ngạc nhiên khi nạn “sa bồi - thủy phá” thường chỉ xẩy ra ở đồng bằng duyên hải miền Trung trong mùa mưa lũ, nhất

1.2.2.3 Nguyên nhân nhân sinh

- Đốt phá rừng đầu nguồn, canh tác đất nông nghiệp vô tổ chức trên đất dốc: Đây là nhân tố làm giảm độ che phủ rừng hữu hiệu ở các lưu vực thượng

nguồn của nhiều sông lớn Độ che phủ rừng hữu hiệu ở thượng nguồn các

sông lớn giảm làm cho khả năng điều tiết dòng chảy kém, nước lũ về nhanh hơn, mạnh hơn, gây xói lở bờ sông ngày càng nghiêm trọng hơn

- Xây dựng các công trình không phù hợp gây cản trở, co hẹp dòng chảy:

Việc xây dựng các công trình, bên cạnh những tác động tích cực, cũng gián tiếp hoặc trực tiếp làm gia tăng quá trình xói lở bờ sông, là những vật cản dòng chảy, gây xói lở, cục bộ ở nhiều đoạn sông đường và cầu bắc ngang qua

ở Bắc Trung bộ

- Tụ cư và khai thác kinh tế ven sông: Dọc hai bên bờ sông và ngay cả trên

các bãi nổi giữa sông vùng hạ lưu các sông từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế là những nơi nhân dân tràn ra lập làng, trồng trọt, be bờ nuôi tôm, đồng thời thị trấn, thị tứ mọc lên ngày càng nhiều Nhà cửa, vườn tược càng dày đặc càng cản trở dòng chảy, trong đó có tác động làm đổi hướng dòng chảy, gây xói lở, kể cả làm chuyển dòng một đoạn sông

- Khai thác cát sỏi đáy sông, đất ở bờ sông làm vật liệu xây dựng: Ngoài

tác động của dòng chảy với vận tốc lớn, bờ sông sạt lở còn do dân tự phát khai thác cát sỏi đáy sông và đất ở bờ sông phục vụ xây dựng đã làm gia tăng xói sạt lở bờ ở Bắc Trung Bộ

Sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ thường gắn liền với chế độ khí tượng và thuỷ văn Năm nào có mưa lớn dòng chảy lớn thì năm đó sạt lở bờ diễn ra mạnh hơn Khu vực nào có mưa lớn và dòng chảy lớn thì khu vực đó

bị sạt lở mạnh Với đặc điểm đó, trong tình hình biến đổi khí hậu ngày càng cực đoan hiện nay thì diễn biến sạt lở bờ sông khu vực Bắc Trung Bộ nói chung và bờ tả sông La đoạn qua xã Trường Sơn nói riêng ngày càng phức tạp, xuất hiện nhiều điểm sạt lở nguy hiểm uy hiếp trực tiếp đến tính mạng và tài sản của nhân dân sinh sống hai bên bờ sông Hiện nay để xử lý sạt lở, chúng ta đã đầu tư nhiều công trình bảo vệ bờ sông nhưng chủ yếu còn mang tính cục bộ Để phát huy hơn nữa các giải pháp bảo vệ bờ hợp lý, hạn chế các giải pháp không phát huy hiệu quả, cần đánh giá được hiệu quả của các công trình bảo vệ bờ sông đã xây dựng từ đó có giải pháp chống sạt lở bờ sông hợp

bờ sông

CHƯƠNG 2

2.1 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 trừ hai sông Mã và sông Cả tương đối

dài, còn các sông ở Bắc Trung Bộ thường ngắn, dốc, chiều rộng lòng chính

hẹp nên tốc độ tập trung và truyền lũ rất nhanh Sông ở Bắc Trung Bộ chỉ có 2 vùng là miền núi và hạ du mà không có đoạn chuyển tiếp trung du như sông Bắc Bộ Đoạn sông đồng bằng rất ngắn và hẹp và chịu ảnh hưởng triều mạnh Dòng chảy cũng được chia thành hai mùa: mùa lũ và mùa kiệt, chế độ dòng chảy hai mùa khác nhau rất nhiều Ở các tỉnh Bắc Trung Bộ trừ hai hệ thống sông Mã và sông Cả, các sông ở Bắc Trung Bộ không có hệ thống đê lớn (đê cấp III trở lên) hai bên bờ sông để bảo vệ nên vào mùa lũ, phạm vi ảnh hưởng của lũ rất lớn và tác động rất mãnh liệt, thường gây ra ngập lụt trên diện rộng Ngoài ra do lòng sông hẹp nên ở Bắc Trung Bộ ít sử dụng mỏ hàn để bảo vệ bờ,

mà chủ yếu là dạng công trình lát mái gia cố bờ

2.1.2 Các d ạng công trình bảo vệ bờ sông

Theo kết quả điều tra hiện trạng, thu thập tài liệu cho thấy, trên hệ thống sông Bắc Trung bộ có nhiều loại công trình bảo vệ bờ sông chống sạt lở như mỏ hàn cứng, mỏ hàn cọc, kè gia cố bờ, đập hướng dòng Trong đó, kè gia cố bờ là loại công trình bị động được sử dụng phổ biến, chiếm tỷ lệ lớn trong các công trình bảo vệ bờ sông Mỏ hàn là loại công trình chủ động được áp dụng nhưng với tỷ lệ ít hơn, càng vào phía Nam việc áp dụng càng giảm dần Đập hướng dòng cũng đã được áp dụng song chỉ ở mức độ thử nghiệm chưa phổ biến rộng

2.1.2 1 Mỏ hàn (Groyne)

Mỏ hàn là dạng công trình chủ động Nó có tác dụng đấy chủ lưu ra xa

bờ, giảm thiểu tối đa công phá của dòng chảy vào bờ nên hạn chế tối đa sạt lở

bờ Mỏ hàn còn có chức năng chỉnh trị lòng dẫn như lái dòng, đẩy dòng, chỉnh luồng nên nó là dạng công trình chỉnh trị đa chức năng mà bảo vệ bờ chỉ là một nhiêm vụ Mặc dù có ưu thế là giải pháp công trình chủ động nhưng hiệu quả của mỏ hàn phụ thuộc nhiều vào chiều dài mỏ hàn, bố trí khoảng cách giữa các mỏ hàn và góc đặt của mỏ hàn Do mỏ hàn tác động trực tiếp vào dòng chảy làm thay đổi kết cấu dòng chảy nên đòi hỏi tính toán thiết kế rất chu đáo mới đảm bảo phát huy được hiệu quả, hạn chế những phát sinh bất lợi do chính bản thân mỏ hàn gây ra như tác động tới bờ đối diện, gia tăng xói sạt ở hạ lưu đoạn khôi phục Mỏ hàn thường được áp dụng ở những đoạn sông có chiều rộng lớn, , ở bờ lõm những đoạn sông cong đang bị xói, nơi dòng chảy có lưu tốc lớn ép sát chân đê hoặc khu dân cư đông đúc Các loại mỏ hàn đã được áp dụng bao gồm:

a Mỏ hàn ngắn:

chảy vào mái bờ mà không đẩy được dòng chảy ra xa bờ Chiều dài mỏ hàn ngắn chỉ từ 10m ÷ 20m và có cấu tạo đặc, nên còn được gọi là mố nhỏ Ví dụ như hệ thống mỏ hàn ngắn ở trên sông Mã, sông Cả, sông Gianh, sông Kiến Giang Loại mỏ hàn ngắn được áp dụng nhiều vào trước những năm 90 vì

giai đoạn này có khó khăn về kinh phí và điều kiện vật liệu, thi công Hiện nay, hầu như không được áp dụng vì hiệu quả của mỏ hàn ngắn không cao, dễ xuống cấp, sạt sụt

b Mỏ hàn dài:

hạn chế sạt lở Mỏ hàn dài thường có chiều dài từ 30m ÷ 50 m Mỏ hàn dài thường có cấu tạo đặc, có thể là khối đá hộc hoặc có lõi là đất, ngoài bọc đá hộc Loại công trình này thường được áp dụng khi vùng bờ bị xói quá dài, các bờ lõm sông cong đang bị xói lõm sâu vào trong cần đẩy dòng chảy ra xa Ở Bắc Trung

Bộ hầu như không sử dụng loại mỏ hàn này vì các sông Bắc Trung Bộ hẹp (trừ sông Mã, sông Cả), mỏ hàn dài dễ có tác động bất lợi tới 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

rõ được hiệu quả của loại công trình này

phá của dòng chảy Kè gia cố bờ được ứng dụng rộng rãi trên khắp cả nước, đặc biệt là ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ Trên thế giới loại kè gia cố bờ rất đa dạng Ở Việt Nam cho đến nay chỉ có 3 loại kè gia cố bờ được xây dựng phổ biến là:

a Kè mái nghiêng:

Kè mái nghiêng là loại kè gia cố bờ mà bờ được tạo mái nghiêng và được phủ các vật liệu chống xói bảo vệ bờ Kè mái nghiêng sử dụng nhiều nhất trên các sông Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ và còn được gọi là kè lát mái

Trong những năm gần đây, hầu như giải pháp mỏ hàn ít được áp dụng

mà kè lát mái gia cố bờ được áp dụng nhiều hơn Nhiều hệ thống kè lát mái gia

cố bờ liên hoàn trên một tuyến bờ sông dài hàng km đã được đầu tư xây dựng

Ở Bắc Trung Bộ có kè sông Mã khu vực thành phố Thanh Hóa, kè sông Cả khu vực thành phố Vinh, Nghệ An, kè sông La khu vực Đức Thọ, Hà Tĩnh, kè trên sông Nhật Lệ khu vực thành phố Đồng Hới,Quảng Bình, kè trên sông Hiếu khu vực thành phố Đông Hà, Quảng Trị, kè trên sông Hương khu vực thành phố Huế, Thừa Thiên Huế Đó là những kè lát mái gia cố bờ điển hình

Là dạng kè gia cố bờ mà mái bờ được giữ bằng tường đứng Kè tường đứng thường được áp dụng ở những đoạn sông miền núi có lưu tốc dòng chảy lớn, bờ dốc đứng, cao, phạm vi xây dựng công trình hẹp không cho phép sử dụng mái nghiêng, bảo vệ những vùng trọng điểm mà yêu cầu giữ bờ, giữ đất tối đa như khu vực biên giới, khu vực qua khu dân cư, đô thị, đường giao thông, công trình văn hoá, lịch sử

c Kè hỗn hợp tường đứng kết hợp mái nghiêng:

giới, khu dân cư, khu đô thị, sát đường giao thông bị hạn chế về phạm vi xây dựng nhưng bờ sông cao khó sử dụng kết cấu tường đứng đơn thuần hoặc vẫn còn

điển hình như kè bờ hữu sông Mã đoạn qua thành phố Thanh Hóa, kè sông Trí đoạn qua thị trấn Kỳ Anh (Hà Tĩnh), kè bờ tả sông Hiếu, 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

thường là mỏ hàn dài xuất hiện nhiều ở Bắc Bộ, khu vực Bắc Trung Bộ ít gặp

Văn, Quản Xa trên sông Chu, Quí Lộc, Yên Tôn, Vĩnh Thành, Vĩnh Khang trên sông Mã Thanh Hoá, mỏ hàn Hưng Long trên sông Cả, Nghệ An, mỏ hàn Tùng Ảnh trên sông La, mỏ hàn trên sông Gianh, Quảng Bình Loại này thường là mỏ hàn ngắn

b Mỏ hàn cọc và mỏ hàn hỗn hợp: Loại mỏ hàn thường gặp ở Bắc Bộ,

tại khu vực Bắc Trung Bộ hiếm gặp

thành hàng xuống mái bờ và lòng sông Cọc BTCT có kích thước 30 30, 40

40, tùy theo tính toán kết cấu và chiều dài cọc Khoảng cách giữa các cọc được tính toán chi tiết theo các yêu cầu và khả năng cho nuớc xuyên qua của

mỏ hàn

- Mỏ hàn cọc còn có kết cấu là các cọc BTCT như trên, nhưng ở phần trên của hàng cọc còn có thêm tấm chắn bằng bê tông cốt thép liên kết giữa các cọc với nhau để tăng cường ổn định cho hàng cọc và tăng hiệu quả gây bồi của mỏ hàn

2.1.3.3 Kết cấu kè gia cố bờ

a Kết cấu kè mái nghiêng:

Kể từ ngày hòa bình lập lại ở Miền Bắc (1954) kết cấu công trình bảo

vệ bờ sông nói chung và kết cấu kè gia cố bờ nói riêng, trong đó có kè mái nghiêng đã có nhiều bổ sung cải tiến theo xu hướng ngày càng gia tăng độ ổn định bền vững của bản thân kè, còn chức năng bảo vệ bờ của công trình vẫn giữ nguyên như trước đây không cải thiện được hơn vì là dạng công trình bị động Trong công trình kè mái nghiêng thành phần quan trọng nhất là: chân

kè và mái kè Kết cấu của hai thành phần này như sau:

* Chân kè mái nghiêng: Kết cấu chân kè mái nghiêng trên sông Bắc

Trung Bộ có các dạng chính :

- Chân kè bằng đá đổ đơn thuần (riprap) kích thước nhỏ, không có cơ :

Đây là loại chân kè đơn giản nhất, được cấu tạo bằng đá hộc đổ đơn thuần với kích thước nhỏ, được đổ trực tiếp bằng phương pháp thủ công Loại chân kè này thường thấy ở những công trình trên sông nhỏ Hiện nay ít thấy trong các công trình khu vực nghiên cứu

- Chân kè bằng đá đổ tạo mái và thả rồng hộ chân:

Loại chân kè này thường được sử dụng ở những đoạn sông lớn, xói sâu

và được sử dụng phổ biến ở Bắc Trung Bộ hiện nay Chân kè được đổ đá tạo mái nghiêng, thường có mái m = 2 ; 2,5 tùy theo mái bờ và tính toán ổn định Sau đó rồng φ = 60 cm được phủ lên trên Rồng được thả từ phần mái đất tự

cùng là một hàng rồng ngang, sau đó đến rồng dọc

Hình 2.5 Rồng hộ chân kè Làng Đỏ - bờ tả sông Lam – Nghệ An

- Chân kè bằng đá đổ khối lớn kết hợp rồng đá, rọ đá, có cơ rộng :

Đá được đổ từ dưới lên đến đỉnh chân bờ theo mái thiết kế, sau đó xếp rọ

đá hỗ trợ đỉnh khối đá đổ chân kè tạo một cơ rộng 2-3m Trong giải pháp này có thể sử dụng rồng phủ ngoài, cũng có thể thả rồng rồi thả đá đổ lên trên hoặc thâm chí bỏ luôn rồng

450 500

134 1347

2431

Hình 2.6 Chân kè Đức Quang - bờ hữu sông Lam - Hà Tĩnh

- Chân kè bằng ống Buy kết hợp đá đổ hộ chân:

chân kè bảo vệ bờ biển nhưng cũng được ứng dụng cho công trình bảo vệ bờ sông ở những đoạn bờ sông thấp, lòng sông nông Một số công trình đã ứng dụng ống Buy để chống xói, ổn định công trình

Chân kè tường đứng thường có cấu tạo bằng Bêtông, bêtông cốt thép hoặc đá xây có kết hợp các giải pháp tăng cường hộ chân bên ngoài như đá

đổ, rồng, rọ đá Hiện mới chỉ thấy loại chân kè này ứng dụng ở đoạn 2 - kè bờ

tả sông Hiếu khu vực thị xã Đông Hà - Quảng Trị

Hình 2.8 Đoạn 2 kè bờ tả sông Hiếu khu vực thị xã Đông Hà - Quảng Trị

sử dụng chân kè bằng tường bản chống bê tông

*Thân kè mái nghiêng :

đơn Bờ sạt lở sau khi được tạo mái (m = 1,5 ÷ 2 ÷ 2,5) được trải lớp dăm lót

là đá 1x2 làm tầng lọc và là lớp đệm, sau đó trên mặt được lát đá hộc thường

là đá rời lát khan

kiện bảo vệ mái, được lát khan hoặc chít mạch và được đặt trong khung ô đá xây hoặc khung ô bê tông Đây là loại hình phổ biến trong các kè bảo vệ bờ sông

ở Bắc Trung Bộ Mái kè thường chọn với độ dốc m = 1,5 ÷ 3,0 Thông thường m=2,0 Trường hợp chiều cao phần mái nghiêng lớn hơn 6 ÷ 7m thì được bố trí thêm một cơ kè để tăng cường ổn định

Sau khi được tạo mái, mái bờ được trải tầng lọc ngược là lớp đá dăm + vải lọc Geotextile, bên trên là lớp đá lát Đá được lát với nhiều dạng khác nhau như: lát khan, chít mạch và được đặt trong khung ô bê tông hoặc trong khung ô đá xây Khung ô đá xây hoặc khung ô bê tông (5x5) m hoặc (10x10) m đã giữ cho các

mảng đá lát nằm trong khung ô ổn định, hạn chế sạt sụt Đó là ưu việt của loại kết cấu này Mái kè bằng đá lát khan trong khung ô như vậy được sử dụng nhiều nhất trong các công trình làm từ 1995 trở lại đây

Trong thời gian gần đây có nhiều nơi người ta đã thay vật liệu đá bằng cấu kiện bảo vệ mái Đó thường là tấm bê tông đúc sẵn hoặc mảng bê tông đổ sẵn trên mái Cấu kiện này cũng được đặt trong khung ô mà thường là khung ô bê tông Lát mái bằng cấu kiện tấm bê tông đúc sẵn hoặc mảng bê tông ít được sử dụng, chủ yếu dùng ở những nơi có yêu cầu thẩm mỹ cao

kín mái kè (chỉ lát đến mực nước tạo lòng), phần phía trên bố trí trồng cỏ chống xói

b Kết cấu kè tường đứng

Kè tường đứng thường được áp dụng ở những đoạn sông, bờ dốc đứng không có không gian sử dụng mái nghiêng và bảo vệ khu vực trọng yếu như khu đô thị, khu cửa khẩu biên giới, đền, chùa cần mỹ quan kiến trúc … Kết cấu kè thường có thân kè bằng bêtông cốt thép có bản chống hoặc đá xây Chân kè tường đứng có kết cấu chắc chắn để bảo đảm giữ ổn định cho toàn bộ công trình Nó thường có kết cấu là cọc BTCT Vì vậy giá thành xây dựng công trình tường đứng thường khá cao Ở một số nơi, do kinh phí hạn hẹp đã

sử dụng kè tường đứng có kết cấu bằng rọ đá xếp (gabion)

c Kết cấu kè tường đứng kết hợp mái nghiêng

Dạng kè tường đứng kết hợp mái nghiêng được áp dụng trong trường hợp chiều cao của bờ lớn không thể sử dụng mái nghiêng hoặc tường đứng toàn bộ Việc kết hợp giữa tường đứng với mái nghiêng vừa đảm bảo tính ổn định vừa giảm giá thành xây dựng đồng thời tăng tính thẩm mỹ cho công trình Thông thường phần mái nghiêng được bố trí phía dưới, phần tường đứng được bố trí phía trên Kết cấu của phần mái nghiêng cũng giống như kết cấu của kè mái nghiêng thông thường Kết cấu của phần tường đứng cũng giống như kết cấu của kè tường đứng thông thường Ví dụ kè bờ tả sông Gianh (Quảng Bình), kè bờ tả sông Hiếu (Quảng Trị)

2.1.4 Vật liệu và cấu kiện trong công trình bảo vệ bờ sông

2.1.4.1 Vật liệu

Vật liệu dựng trong cụng trỡnh bảo vệ bờ sụng chống lũ ở Bắc Bộ và Bắc trung Bộ hầu hết là cỏc vật liệu thụng thường cú tớnh bền vững cao

rồng, rọ, đỏ lỏt và xõy mỏi kố, khung ụ, đỉnh kố, làm tầng lọc Tiếp đến là bờtụng, bờtụng cốt thộp tường, cọc, chõn kố, tấm bản bờtụng trong mỏ hàn cọc

cú tấm bản, tường thõn kố, tấm lỏt mỏi kố đường đỉnh kố Vật liệu thộp được

sử dụng chủ yếu là thộp làm rồng, rọ đỏ, thộp chịu lực trong cấu kiện bờtụng cốt thộp Vải địa kỹ thuật (Geotextile) được dựng thay tầng lọc ngược truyền thống Ưu điểm chủ yếu của Geotextile là đó cụng nghệ húa được việc sản xuất tầng lọc ngược Hiện nay cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ hầu như ớt sử dụng vật liệu cành cõy, bú tre, rồng tre để bảo vệ bờ mà cỏch đõy 40 năm hay sử dụng

2.1.4.2.Cấu kiện

Cấu kiện cụng trỡnh bảo vệ bờ là cỏc thành phần được gia cụng cho phự hợp với từng bộ phận của cụng trỡnh để bảo đảm đỳng và tốt chức năng nhiệm

vụ của từng bộ phận:

a Cấu kiện dựng trong chõn kố

Cấu kiện chõn kố chủ yếu được sử dụng là rồng thộp hoặc rồng tre, đường kớnh phổ biến φ = 60cm và rọ đỏ kớch thước 2x1x0,5m, Ngoài ra cũn

sử dụng cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện vuụng

Chi tiết mắt lưới cắt ngang rồng

Chi tiết vỏ rồng

chi tiết mắt rọ

Hỡnh 2.9 Cấu tạo rồng đỏ Hỡnh 2.10 Cấu tạo rọ đỏ

- Cấu kiện dựng trong thõn kố

Cấu kiện chủ yếu dựng trong thõn kố là tấm bờ tụng đỳc sẵn với nhiều hỡnh thức khỏc nhau Ngoài ra cũn cú thanh bờ tụng tạo khung ụ trồng cỏ

Tấm bêtông dị hình có gờ Tấm bêtông lục lăng

Tấm bêtông vuông có móc thép ở

4 góc

Tấm bêtông âm dương

Hình 2.11 Một số cấu kiến BT đúc sẵn lát mái kè

2.1.5 Một số vấn đề về tiêu chuẩn thiết kế công trình bảo vệ bờ sông

Trước năm 1991, việc tư vấn xây dựng công trình bảo vệ bờ sông chủ

sông của các tác giả từ Trường Đại học Thủy lợi, trường Đại học Xây dựng, chưa có Tiêu chuẩn, qui phạm riêng cho loại công trình này và một số tài liệu nước ngoài Đây cũng là hạn chế đến hiệu quả phòng chống sạt lở, bảo vệ bờ sông trong giai đoạn này

Để có cơ sở cho các nhà kỹ thuật thiết kế các công trình bảo vệ bờ sông chống lũ, năm 1991, Bộ Thuỷ lợi đã ban hành Tiêu chuẩn nghành 14TCN 84-91: “Công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ Qui trình thiết kế” Tiêu chuẩn được soạn thảo bởi các nhà khoa học hàng đầu, có kinh nghiệm và uy tín của

của Liên Xô (cũ), Trung Quốc và các nghiên cứu đã có cùng kinh nghiệm thực

tế của các cơ quan nghiên cứu, cơ quan thiết kế, cơ quan quản lý trong lĩnh vực

được yêu cầu thực tế Từ lúc ban hành Tiêu chuẩn đến nay, hàng nghìn công trình lớn nhỏ đã được thiết kế, xây dựng theo Tiêu chuần này đã phát huy tác

Đến năm 2010, Tiêu chuẩn nghành 14TCN 84-91 được chuyển đổi thành Tiêu chuẩn Việt Nam “TCVN 8419:2010 – Công trình thủy lợi: Thiết kế Công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ” với phần lớn các nội dung cơ bản của tiêu chuẩn 14TCN có lược bớt mốt số nội dung không còn phù hợp

đề cập đầy đủ các yêu cầu về khảo sát địa hình, địa chất, thuỷ văn phục vụ thiết kế, qui định chi tiết các bước thiết kế, các bước tính toán, thiết kế chi tiết cho 3 loại hình công trình phổ biến ở Việt Nam: Kè lát mái (gồm kè lát mái

công thức tính toán rõ ràng, đầy đủ Ngoài ra các Phụ lục còn hỗ trợ lựa chọn thông số công trình và các ví dụ minh hoạ, thuận lợi cho người thiết kế khi

lượng sản phẩm thiết kế

nội dung của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8419:2010 đã và đang bộc lộ một số hạn chế sau:

- Thi ếu qui định về Qui hoạch chỉnh trị

vào sông ngòi, nhằm đạt mục đích hưng lợi, trừ hại Trong đó bảo vệ bờ sông chống sạt lở là một trong những nhiệm vụ quan trọng của chỉnh trị sông Có