Báo cáo chuyên đề sói lở, bồi lằng lòng sông (Bản tiếng việt)

Một trong những thảm họa thiên nhiên ở thành phố HCM là sạt lở bờ sông ở bán đảo Thanh Đa trên sông Sài Gòn. Để bảo vệ cơ sở hạ tầng dọc theo bờ sông, công trình bảo vệ bờ sông tại đoạn nhà thờ Lasan Mai Thôn đã được xây dựng. Tuy nhiên, do điều kiện thủy văn, thủy lực và hình thái sông tại đoạn sông cong nhất này, xói lở lòng sông đã xảy ra nhanh chóng tại bờ lõm, đe dọa sự mất ổn định của công trình bảo vệ bờ đã xây dựng. Dựa trên số liệu đo đạc địa hình năm 1998, 2003 và 2007; số liệu thủy văn đo đạc trong mùa khô và mùa mưa năm 2007; số liệu địa chất, sự thay đổi của đáy lòng sông đoạn này đã được phân tích và phần mềm Geoslope đã được sử dụng để đánh giá ổn định của bờ sông. Cuối cùng, phương pháp thích hợp để ổn định lòng sông và công trình bảo vệ bờ cho đoạn sông này đã được đề xuất sau khi xem xét các giải pháp khác nhau từ kinh nghiệm đã trải qua trong quá khứ. Các từ khóa: sông cong, vận tốc cho phép, hình thái sông, công trình bảo vệ bờ sông

Trang 1

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NỘI



XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG LÒNG SÔNG, NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP THÍCH HỢP ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG, CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG TẠI ĐOẠN NHÀ THỜ LASAN MAI THÔN – BÁN ĐẢO THANH

ĐA-TP.HCM

Giáo viên hướng dẫn : lam thi lan huong ma

Nhóm thực hiện:

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 - 2009

Trang 2

XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG LÒNG SÔNG, NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP THÍCH HỢP ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG, CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG TẠI ĐOẠN NHÀ THỜ LASAN MAI THÔN – BÁN ĐẢO THANH

ĐA- TP.HCM

TÓM TẮT

Một trong những thảm họa thiên nhiên ở thành phố HCM là sạt lở bờ sông ở bán đảo Thanh

Đa trên sông Sài Gòn Để bảo vệ cơ sở hạ tầng dọc theo bờ sông, công trình bảo vệ bờ sông tại đoạn nhà thờ Lasan Mai Thôn đã được xây dựng Tuy nhiên, do điều kiện thủy văn, thủy lực và hình thái sông tại đoạn sông cong nhất này, xói lở lòng sông đã xảy ra nhanh chóng tại bờ lõm, đe dọa sự mất ổn định của công trình bảo vệ bờ đã xây dựng Dựa trên số liệu đo đạc địa hình năm 1998, 2003 và 2007; số liệu thủy văn đo đạc trong mùa khô và mùa mưa năm 2007; số liệu địa chất, sự thay đổi của đáy lòng sông đoạn này đã được phân tích và phần mềm Geoslope đã được sử dụng để đánh giá ổn định của bờ sông Cuối cùng, phương pháp thích hợp để ổn định lòng sông và công trình bảo vệ bờ cho đoạn sông này đã được đề xuất sau khi xem xét các giải pháp khác nhau từ kinh nghiệm đã trải qua trong quá khứ

Các từ khóa: sông cong, vận tốc cho phép, hình thái sông, công trình bảo vệ bờ sông

1. GIỚI THIỆU

Được tạo ra từ sông Sài Gòn, bán đảo Thanh Đa (Hình 1) nằm ở quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh Trong những năm gần đây, khu vực này đã và đang phải đối diện với vấn đề sạt lở bờ sông, đã gây ra những tổn thất nặng nề cho nhân dân và các tổ chức cơ quan dọc theo bờ sông Một số hình ảnh về sạt lở bờ sông tại bán đảo Thanh Đa được trình bày trong Hình 2 Một trong những thảm họa tồi tệ nhất xảy ra tại đoạn nhà thờ Lasan Mai Thôn năm 1992, làm hai căn nhà hai tầng bị xụp xuống sông và 5 người thiệt mạng Từ đó đến nay, hàng chục vụ sạt lở bờ ở các khu vực khác nhau (Hình 3) và thiệt hại thì không thể tính được Vì vậy, một công trình bảo vệ bờ sông đã được xây dựng ở đoạn nhà thờ Lasan Mai Thôn Tuy nhiên, đây là một đoạn sông cong nhất và đáy lòng sông chưa được bảo vệ hoàn toàn, đã là mối đe dọa do xói lở theo thời gian ở khu vực bờ lõm sông cong Dự án này nghiên cứu sự thay đổi địa hình đáy sông, các điều kiện thủy văn và địa chất tại khu vực để tìm biện pháp phù hợp tăng cường ổn định cho công trình bảo vệ đã xây dựng

Trang 3

Hình 1 Thành phố Hồ Chí Minh và bán đảo Thanh Đa

Biệt thự Lý Hoàng, 2004 Nhà kho tang vật công an Bình Thạnh, 2002

Hình 2 Một số hình ảnh xói lở bờ sông

Khu vực nghiên cứu

Trang 4

Hình 3 Các vị trí sạt lở bờ sơng tại khu vực bán đảo Thanh Đa- Tp.HCM

2. TÀI LIỆU CƠ BẢN

2.1 Tài liệu địa hình

Khu vực dự án nằm ở bờ lõm của đoạn sơng cong bán đảo Thanh Đa trên sơng Sài Gòn Tài liệu địa hình cho thấy mợt hớ xói sâu với mái bờ rất dớc hiện diện tại chân của bờ kè đã xây dựng Tài liệu địa hình lịch sử cũng chứng minh rằng khu vực đã bị sạt lở do mất ởn định bờ

Sớ liệu địa hình tham khảo như sau:

- Bản đờ địa hình tỷ lệ 1/200, khảo sát năm 1998

- Địa hình tỷ lệ 1/5000, khảo sát năm 2003 và các mặt cắt ngang khảo sát tháng 4 năm

2007 bởi Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam (SIWRR)- cuới mùa khơ với hệ thớng định vị DGPS [3] Vị trí các mặt cắt ngang thể hiện trên Hình 4

-1 MC 2

MC 3

MC 4

MC 5

6

MC 7 MC 8

9

11

MC 10

MC 12 MC MC

16

M C 17

MC 18

MC 19 M C 20

21 1

16

21

SƠ HỌA VỊ TRÍ MẶT C ẮT

13

-Hình 4 Vị trí các mặt cắt ngang khảo sát

Khu vực nghiên cứu:

đoạn Nhà thờ

La san Mai Thơn Vị trí sạt lở bờ sơng

Trang 5

- Địa hình tỷ lệ 1/1000 và các mặt cắt ngang khảo sát năm 2007 bởi Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam với hệ thống định vị DGPS [3]

2.2 Tài liệu địa chất

Tài liệu địa chất từ các nguồn khác nhau cho thấy mặt cắt địa chất của khu vực gồm 3 lớp đất chủ yếu Từ mặt đất trở xuống, lớp thứ nhất là lớp đất đắp, dày từ 0 đến 1 m, bao gồm cát, gạch đá và đất mềm Lớp thứ hai là lớp bùn sét, dày từ 20 đến 23 m – lớp đất mềm yếu đến sét dẻo chảy với hạt bụi, có trọng lượng 1.5 T/m3 và có màu xám xanh, xám đen Lớp này có độ ẩm trung bình 70% đến 100%, giới hạn dẻo vào khoảng 34 đến 38%, giới hạn chảy khoảng 70% và chỉ số dẻo khoảng 33% Giá trị lực cố kết không thoát nước (Su) từ 13 đến 18 (KN/m2) Phía dưới lớp bùn sét là lớp thứ 3 Đây là lớp cát hạt mịn lỏng đến chặt, trọng lượng tự nhiên vào khoảng 18kN/m3, thí nghiệm xuyên (SPT -N) có giá trị từ 15 đến 30

2.3 Tài liệu khí tượng [4]

2.3.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 27oC với giá trị trung bình tháng khác biệt khoảng 2 đến 3oC

- Nhiệt độ cao nhất là 40oC (vào năm 1912),

- Nhiệt độ thấp nhất 13.8oC (vào năm 1937)

- Chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm vào khoảng 8 đến 10oC Ban ngày, nhiệt độ từ

33 đến 35oC trong khi ban đêm nhiệt độ hạ xuống còn từ 22 đến 24oC

2.3.2 Mưa

Lượng mưa trung bình năm ở Tp HCM tại trạm Tân Sơn Nhất The khoảng 1930 mm Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11 với số ngày mưa lớn hơn 20 ngày mỗi tháng trong giai đoạn từ tháng 6 đến tháng 10 Thời gian mưa từ 30 đến 180 phút

2.3.3 Độ ẩm

Độ ẩm trung bình thay đổi từ 70% trong mùa khô đến 85% trong mùa mưa

- Độ ẩm trung bình năm là 78%,

- Độ ẩm lớn nhất là 99%,

- Độ ẩm thấp nhất là 24%

2.3.4 Bốc hơi

Giá trị bốc hơi trung bình năm là 1300 mm trong khi bốc hơi trung bình tháng vào khoảng 130-160 mm và trong mùa mưa là 70 -90 mm

2.3.5 Nắng

Mỗi ngày có khoảnng 7 đến 8 giờ nắng và trung bình 2600 giờ nắng mỗi năm

2.4 Thủy văn [3]

2.4.1 Triều

Sông Sài Gòn bị ảnh hưởng bởi chế độ bán nhật triều biển đông Biên độ triều cao vào khoảng 3.5 đến 4 m Hai giai đoạn triều cường và triều kém hàng tháng và hàng ngày Thủy triều ghi nhận được ở trạm Phú An, vào khoảng 10 km phía hạ du của khu vực nghiên cứu có thể tóm tắt như sau:

- Mực nước cao nhất (100 year): +1.54 m,

- Mực nước thấp nhất (100 year): -2.47 m,

- Mực nước trung bình năm: + 0.05 m,

- Mực nước trung bình tháng nhỏ nhất : -0.22 m

Trang 6

Giá trị mực nước lớn nhất và thấp nhất không khác biệt nhiều trong mùa mưa cũng như mùa khô

2.4.2 Lưu lượng và vận tốc

Trong khu vực không có số liệu về vận tốc và lưu lượng ngoài trừ số liệu đo đạc năm 2007 của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam trong năm 2007 như sau:

+ Lưu lượng đo 24 lần trong ngày tại 2 mặt cắt (xem Hình 5) đã được khảo sát bởi SIWRR với hai chu kỳ (bằng máy ADCP – và vận tốc có thể trích ra từ máy ADCP):

Hình 5 Vị trí mặt cắt đo lưu lượng

- Vận tốc dòng chảy đo đạc từ 19 đến 22 tháng 4 năm 2007 đại diện cho mùa kiệt trong giai đoạn triều Mặt cắt vận tốc phía thượng lưu vào lúc 17 và 23 giờ được thể hiện trên Hình 6 và Hình 7 tương ứng

-Hình 6 Mặt cắt vận tốc lúc 17 giờ ngày

19/04/2007 Hình 7 Mặt cắt vận tốc lúc 23 giờ ngày 19/04/2007

Vị trí đó lưu lượng và vận tốc trên sông Sài Gòn, khu vực nhà thờ Lasan Mai thôn

Trang 7

Hình 8 Lưu lượng hàng giờ tại mặt cắt thượng lư, từ 19-22/04/2007

- Vận tốc dòng chảy từ 17 đến 20 tháng 10 năm 2007 đại diện cho mùa lũ, triều cường và xả lũ từ hồ Dầu Tiếng với lưu lượng 200 m3/s Một mặt cắt phân bố lưu tốc tại mặt cắt thượng lưu lúc 12 và 19 giờ của ngày 17/10/2007 thể hiện trên Hình 11

-Hình 9 Mặt cắt phân bố vận tốc lúc 12 giờ

ngày 17/10/2007

Hình 10 Mặt cắt phân bố vận tốc lúc 19 giờ

ngày 17/10/2007

Hình 11 Lưu lượng giờ tại mặt cắt thượng lưu từ 17-20/10/2007

2.4.3 Bùn cát đáy lòng sông

Trang 8

Bùn cát đáy lòng sông được lấy mẫu và phân tích thành phần hạt

Vị trí lấy mẫu thể hiện trên Hình 16 Có 2 loại mẫu khác nhau, loại một là bùn sét với đường kính trung bình (D50) vào khoảng 0.002 đến 0.006 mm thường xuất hiện tại mái bờ sông Loại mẫu khác là cát hạt mịn với D50 vào khoảng 0.10 to 0.40 mm, thường xuất hiện ở đáy sông

3. XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN

+ Nguyên nhân xói lở bờ sông ở bán đảo Thanh Đa đã được xác định một cách định tính như sau [2], [6]:

- Vận tốc dòng nước (bao gồm dòng chảy lũ, dòng chảy thủy triều và dòng chảy xoắn ở khu vực đoạn sông cong vượt quá vận tốc giới hạn cho phép của đất mái bờ sông khu vực bán đảo Thanh Đa,

- San lấp nhân tạo ở bờ sông làm gia tải quá mức ở bờ sông,

- Sóng tàu đập vào bờ sông,

- Khai thác cát tạo nên độ dốc vượt quá độ dốc ổn định của bờ sông v.v ,

+ Các điều kiện xói đáy sông là vận tốc dòng chảy vượt quá vận tốc giới hạn cho phép và sức tải cát của lòng sông tại khu vực nghiên cứu vượt quá lượng bùn cát thực tế Tuy nhiên, do thiếu tài liệu về sức tải cát, điều kiện thứ hai không được đề cập Do đó, vận tốc trung bình dòng chảy và vận tốc xói cho phép của vật liệu đáy sông được tính toán so sánh để xem xét khả năng xói lở do dòng chảy gây ra

Vận tốc xói cho phép của vật liệu bờ sông (Vo) được tính toán dựa vào biểu đồ của ASCE Task Committee (1967) ( Hình 12) và có hiệu chỉnh với chiều sâu nước của Mehrota (1983) [7] cho thấy Vo vào khoảng 1.5 m/s đối với lớp bùn sét và khoảng 0.35 m/s đối với cát mịn

Hình 12 Vận tốc tới hạn của bùn cát đáy là một hàm số của đường kính hạt trung bình (theo

ASCE Task Committee, 1967)

Hình 13 chấm các điểm vận tốc và vận tốc không xói cho phép trên cùng một hình vẽ cho thấy cả hai giai đoạn khảo sát vận tốc dòng chảy, vận tốc trung bình và vận tốc lớn nhất (Vmean

and Vmax) của dòng chảy vượt quá vận tốc không xói cho phép Vo Tính toán giá trị (Vmean –

Vo) /Vo, số liệu thống kê cho thấy trong cả hai giai đoạn khảo sát (Vmean – Vo) /Vo vào khoảng 50% đến 70% với tần suất là 85% Điều này thể hiện khả năng bị xói lở của bờ sông là khá cao trong cả mùa khô và mùa mưa

Trang 9

Hình13 Vận tốc dòng chảy và vận tốc không xói cho phép của đáy lòng sông, tháng 04/2007

Bởi vì dòng chảy lũ xả từ hồ Dầu Tiếng xuống là không cao so với lưu lượng dòng chảy lớn nhất (200 m3/sso với lưu lượng lớn nhất là 2000 m3/s), ảnh hưởng của lũ là không lớn trong mùa lũ Hơn nữa, hồ Dầu Tiếng chưa từng xả lũ lớn hơn 200 m3/s từ khi vận hành đến nay, do đó dòng chảy lũ không đóng vai trò lớn trong quá trình sạt lở bờ sông Điều đó nghĩa là dòng chảy thủy triều là dòng chảy chính tạo ra xói lở bờ sông trong khu vực nghiên cứu Tất nhiên, vận tốc dòng chảy trung bình ở đây tỷ lệ thuận với dòng chảy xoắn trong đoạn sông cong – là nguyên nhân chính của việc xói lở bờ lõm sông cong và bồi lắng ở bờ lồi Hơn nữa, sức tải cát của dòng chảy cũng tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình với số mũ bậc cao hơn

3 [8]

4. BIẾN ĐỔI HÌNH THÁI SÔNG

4.1 Trên mặt bằng

Chồng các bản đồ đã có các năm 2003 và 2007 với cùng hệ tọa độ cho thấy hố xói cục bộ chỉ di chuyển vào phía bờ lõm, mà không di chuyển ngược hay xuôi Lấy đường đồng mức -20 m của các bản đồ thấy rằng tốc độ di chuyển vào khoảng 5m/năm và diện tích vùng xói lở ngày càng hẹp hơn

4.2 Trên mặt cắt ngang

4.2.1 Giai đoạn 1998 - 04/2007

So sánh tất cả các mặt cắt ngang thể hiện trên hình 14, nó chỉ ra rằng xu thế di chuyển của hố xói cục bộ vào phía bờ lõm của sông và có những nhận xét như sau:

Trang 10

1 MC 2

MC 3

MC 4

MC 5

6

MC 7 MC 8

9

11

MC 10

MC 12 MC MC

16

M C 17

MC 18

MC 19 M C 20

21 1

16

21

SƠ HỌA VỊ TRÍ MẶT C ẮT

13

Hình 14 Các mặt cắt ngang khảo sát

- Cao trình đáy sâu nhất của hớ xói hầu như khơng thay đởi,

- Trong vòng 9 năm, chiều rợng lấn vào bờ của hớ xói từ 5 đến 30 m,

- Chiều sâu xói trong 9 năm từ 0 đến 5 m

Những ví dụ điển hình về sự thay đởi của đáy sơng trình bày trên các Hình 23, 24 và 25 cho các mặt cắt ngang 6, 11 (trung tâm hớ xói) và 13 tương ứng

4.2.1 Giai đoạn 04/2007-11/2007

Cùng áp dụng phương pháp như trên để xem xét sự thay đởi đáy sơng trong mùa lũ 2007 Bản đờ địa hình tháng 4 và tháng 11 năm 2007 được chờng lên nhau để so sánh Sự thay đởi hình thái sơng cũng giớng như ở đoạn sơng cong, nghĩa là xói lở ở bờ lõm đoạn sơng cong và bời lắng ở bên bờ lời Kết quả chi tiết thể hiện trên Bảng 1 cho các mặt cắt ngang khác nhau Mợt sớ nhận định được tóm tắt như sau

Bảng 1 Tính toán thể tích xói bời trong mùa lũ (từ tháng 4 đến tháng 11 năm 2007) tại đoạn

sơng nhà thờ La San Mai Thơn

Mặt cắt

cách các mặt cắt (m)

Thể tích (m3) Xói (bờ

Trang 11

Mặt cắt Diện tích (m

cách các mặt cắt (m)

Thể tích (m3) Xói (bờ

lõm)

Bồi lắng (bờ

36, 167.54 115, 416.77

Cân bằng (Bồi lắng –Xói lở) (m3) trong mùa lũ 2007 79, 249.24

- Cao trình đáy hố xói hầu như không đổi

- Chiều sâu xói tại bờ lõm và chiều dày bồi ở bờ lồi gần như bằng nhau, từ 0 đến 2 m

- Tổng thể tích bồi là 115,417 m3 trong khi tổng thể tích xói là 36,167 m3 Điều này cho thấy khoảng 80,000 m3 bùn cát được giữ lại tại đoạn sông này trong mùa lũ

5. PHƯƠNG PHÁP THÍCH HỢP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BỜ SÔNG

5.1 Phân tích ổn định mái dốc

5.1.1 Phương pháp tính toán

Phân tích tính ổn định của mái dốc sử dụng chương trình SLOPE/W với phương pháp Bishop đã được sử dụng rộng rãi cho cho hầu hết các công trình bảo vệ mái dốc

5.1.2 Số liệu tính toán và kết quả tính

Số liệu địa chất sử dụng kết quả khảo sát địa kỹ thuật như đã trình bày trong mục 2.2 Tính toán ổn định mái dốc được thiết lập cho tất cả các mặt cắt ở thượng và hạ lưu hố xói cho đến vị trí có hệ số ổn định lớn hơn 1.15 (theo tiêu chuẩn tính toán hiện hành) Một mặt cắt điển hình được mô tả trên Hình 15 với hệ số ổn định là 0.98 Kết quả của các mặt cắt khác cho thấy từ mặt cắt 9 đến 15 (vào khoảng 325 m), hệ số ổn định nhỏ hơn 1, do đó cần thiết phải gia cố công trình kè đã xây dựng khỏi bị xụp đổ

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	10,36 MB