Nghiên cứu nguyên nhân mất ổn định và đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ sông Đuống tỉnh Bắc Ninh

Bài viết Nghiên cứu nguyên nhân mất ổn định và đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ sông đuống tỉnh Bắc Ninh đề cập đến nguyên nhân gây mất ổn định và đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ sông Đuống một trong những công trình phòng chống thiên tai, lũ lụt của tỉnh Bắc Ninh. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt nội dung chi tiết.

NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN MẤT ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG ĐUỐNG TỈNH BẮC NINH KS Nguyễn Tiến Thương Cao học 17C2- ĐH Thuỷ Lợi TS Vũ Quốc Vương BM Vật liệu xây dựng - ĐH Thuỷ Lợi PGS TS Trịnh Minh Thụ BM Địa kỹ thuật - ĐH Thuỷ Lợi Tóm tắt: Bắc Ninh tỉnh nằm đồng châu thổ sông Hồng, vùng kinh tế trọng điểm, phía Bắc giáp thủ Hà Nội Hầu hết dân cư, diện tích đất tỉnh Bắc Ninh nằm vùng bảo vệ tuyến đê sông Cầu, sơng Đuống, sơng Thái Bình phần hạ lưu sơng Cà Lồ Do hệ thống đê điều Bắc Ninh có ý nghĩa chiến lược quan trọng, thực cơng trình chủ yếu để phòng chống thiên tai, lũ lụt, bảo vệ cho Hà Nội, Hưng Yên, Hải Dương, đời sống hàng nghìn gia đình, hàng trăm nhà máy, xí nghiệp, kho tàng, nhiều khu công nghiệp lớn: Tiên Sơn, Quế Võ, Bắc Thăng Long - Nội Bài, Với ý nghĩa quan trọng nên viết đề cập đến nguyên nhân gây ổn định đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sơng Đuống cơng trình phòng chống thiên tai, lũ lụt tỉnh Bắc Ninh Đặt vấn đề Những năm gần đây, tình hình thời tiết biến đổi bất thường, diễn biến dòng chảy sơng qua địa bàn tỉnh có biến đổi khó lường Bên cạnh xuất cơng trình sơng nhằm phục vụ sở hạ tầng ảnh hưởng lớn đến chế độ dòng chảy sơng Ngồi ra, số cơng trình bảo vệ bờ xây dựng lâu, công nghệ phương pháp tính tốn khơng phù hợp, việc tu, cải tạo chưa triệt để Sông Đuống chảy qua địa bàn tỉnh Bắc Ninh với hệ thống đê tả, hữu Đuống có chiều dài 42 km, 20 cơng trình bảo vệ bờ cống qua đê nhằm bảo vệ phần địa bàn Hà Nội tỉnh Bắc Ninh, Hưng Yên Hải Dương (87.568 có 78.111 đất nông nghiệp với 2,3 triệu dân) Với tổng lượng nước bình quân năm 31,6 tỷ m3/năm, lượng phù sa 2,8kg/m3, sơng Đuống có nguồn lợi lớn, tỉnh Bắc Ninh cụ thể: Cung cấp nước sinh hoạt, cơng, nơng nghiệp; Tuyến lũ, tiêu úng; Tuyến giao thông vận tải thuỷ chủ yếu; Nguồn cung cấp vật liệu xây dựng; Nguồn cung cấp phù sa cải tạo đất Tất nguồn lợi ích cho thấy vai trò quan trọng sơng Đuống q trình phát triển kinh tế, xã hội tỉnh Bắc Ninh, tỉnh thành có dòng sơng chảy qua Song song, tồn với lợi ích mà dòng sơng mang lại tai hoạ thiên tai mà mang đến cụ thể: Lịch xử cho thấy hệ thống đê sông Đuống yếu khu vực Hà Nội vòng 70 năm có 12 lần vỡ đê; Những tai hoạ trên, gây thiệt hại tổn thất lớn tính mạng tài sản nhân dân chưa đánh giá hết Trong tương lai với phát triển nhanh chóng khu cơng nghiệp, phát triển cấu nông nghiệp bền vững, nuôi trồng thuỷ sản việc phát triển giao thơng thuỷ góp phần đẩy mạnh giao lưu, thông thương vùng , miền nước, tác động không nhỏ đến hệ thống sơng ngun nhân dẫn đến xói lở mái bờ sơng, gây biến hình lòng dẫn 107 sông Đuống diễn phức tạp, mãnh liệt quy luật tất yếu khơng thể tránh khỏi Chính vậy, để khai thác tổng hợp nguồn nước có hiệu quả, bền vững, nhằm giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn đời sống nhân dân tỉnh vùng lân cận phần Thủ Đô Hà Nội, việc: Nghiên cứu nguyên nhân gây ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Đuống tỉnh Bắc Ninh, với hệ thống kè sông Đuống cấp thiết Hiện trạng xói lở bờ khu vực sơng Đuống qua địa bàn tỉnh Bắc Ninh Trên tồn tuyến sơng Đuống tượng xói lở bờ diễn phổ biến có tới 20 điểm sạt lở, diễn với quy mô, tốc độ diễn biến hàng năm lớn, đã, gây thiệt hại người của, nỗi xúc người dân cấp quyền địa phương Hiện nay, diện tích đất nơng nghiệp bị thu hẹp dần nhường chỗ cho công nghiệp, dịch vụ, hạ tầng giao thơng, việc tận dụng triệt để diện tích đất ngồi bãi để thâm canh áp dụng tiến khoa học nông nghiệp vào sản xuất tăng suất, sản lượng trồng có giá thành cao hướng phát triển nơng nghiệp địa phương ven sơng Tỉnh Nhưng với tốc độ sạt lở mạnh diện tích đất bãi ngày bị thu hẹp, năm diện tích đất bãi bị sạt lở hàng trăm ha, khơng có biện pháp cơng trình bảo vệ bờ nguy diện tích đất sản xuất nơng nghiệp ngồi bãi dến 10 năm tới điều dự báo trước Diễn biến đường bờ sông Đuống qua địa bàn tỉnh Bắc ninh nhiều năm trôi, nhiều diện tích canh tác, khu dân cư đe doạ đến cơng trình di tích lịch sử văn hố tỉnh Qua nghiên cứu tài liệu quản lý, tài liệu lịch sử phân tích ảnh viễn thám nhiều năm kết hợp với đợt khảo sát đo đạc thực tế, điều tra lấy ý kiến người dân khu vực ven sông cho phép đánh giá, mơ tả tương đối xác thực trạng xói lở bồi lắng lòng dẫn sơng Đuống Dưới vài hình ảnh điểm sạt lở sông Đuống uy hiếp đe doạ trực tiếp đến an tồn đê, tính mạng tài sản nhân dõn: ảnh 1: Cung trượt K22+260 đến K22+280 đê Tả Đuống vết nứt rộng 15 đến 20 cm, nằm sát chân đê đe doạ trực tiếp đến an toàn đê ỏnh giỏ nguyờn nhõn mt n định giải pháp bảo vệ bờ hệ thống sông Đuống tỉnh Bắc Ninh 3.1 Nguyên nhân nhân tố ảnh hưởng đến xói lở bờ sơng Đuống: ảnh 2: Đoạn từ K32+490 đến K32+650 đê Tả Đuống mái kè bị xói lở mạnh, tạo hàm ếch, nhiều chỗ xói lở vào mái kè từ 2-3m, mái thẳng ®øng (KÌ Chi §èng) Có nhiều ngun nhân gây xói lở bờ sơng, viết phân tích ngun nhân sạt lở bờ sông theo quan hệ nhân Q trình xói lở bờ mơ theo sơ đồ sau sơ đồ hình 1: 108 Hình 1: Sơ đồ q trình xói lở bờ sơng Các nhân tố làm giảm lực giữ cho khối đất bờ sông, tức làm giảm khối lượng tầng phản áp cho đỉnh bờ Ngun nhân vận tốc dòng chảy gần bờ khu vực sạt lở có giá trị lớn, trì thời gian dài Trên tổng thể đoạn sông Đuống qua địa bàn tỉnh thấy vị chí có vận tốc dòng chảy tập trung lớn thường là: + Tại đoạn sông có mặt cắt co hẹp đột ngột: Tại đoạn sơng do, cấu tạo lòng sơng tác động cơng trình gây co hẹp mặt cắt đột ngột, làm tăng vận tốc dòng chảy dễ gây xói lở, lòng bờ sơng + Tại đoạn sơng phân lạch không ổn định: Do tỉ lệ phân lưu thay đổi, lạch thay đổi giai đoạn phát triển, suy vong, lạch có lưu lượng đơn vị tăng bị xói gây sạt lở Những đoạn sơng khơng kèm theo hố xói cục + Tại đoạn sơng cong: tác động dòng chảy vòng mà ngun nhân dòng chảy qua đoạn sơng cong gây lực qn tính li tâm, tác dụng lực quán tính li tâm, mặt nước hình thành độ dốc ngang, dòng chảy mặt hướng phía bờ lõm, gây xói lở, ngược lại dòng chảy đáy hướng sang phía bờ lồi gây bồi lắng đáy Dòng áp lực bào xói lòng dẫn, tạo hối xói cục bộ, giống hố xói đầu mỏ hàn Hố xói cục sâu, ép sát bờ lõm gây ổn định học cho đất bờ, trường hợp lớp đất yếu lớp đất Bờ lõm xói lở nên cong thêm Yếu tố quan trọng xói lở đoạn sơng là: Góc xơ dòng chủ lưu vào bờ lõm, kết cấu đất bờ đáy sơng, độ sâu vị trí hố xói cục Hình 2: Cơ chế tác động dòng chủ lưu vào bờ sông cong Những đoạn bao gồm vị trí: Kè Tri Phương, kè Cảnh Hưng, kè Nghĩa Chỉ, kè Chi Đống, kè Hồ, Kè Thị Thôn, kè Ngăm Mạc, Kè Đức Tái, kè Đào Viên, Kiều Lương Trên sở tài liệu khoan địa chất thu thập đoạn sông Đuống qua địa bàn tỉnh Bắc Ninh cho thấy tính chất lý thấp lớp đất bờ sơng, trị số góc ma sát  , lực dính C, lớp đất nhỏ khả kháng trượt khối đất bờ yếu Chỉ tiêu lý trình bày bảng 1: 109 Bảng 1: Bảng trị số đặc trưng lý mặt cắt K32+452 đê tả Đuống Địa điểm Bờ tả sông Đuống K32+452 Đặc trưng lý Góc ma sát  Lực dính C Đơn vị Lớp 1a độ 15043’ Kg/cm2 0.3 Như vậy, qua đánh giá phân tích nêu hai ngun nhân gây xói lở bờ sơng Đuống nói chung khu vực kè Chi Đống nói riêng dòng chảy địa chất lòng, bờ sông 3.2 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ đoạn sông Đuống tỉnh Bắc Ninh: Trên sở, nguyên nhân chế phá hoại, bờ sông, cơng trình bảo vệ bờ, chúng tơi nhận thấy, tượng sạt lở bờ sông gây phá Lớp 6008’ 0.150 Lớp 3052’ 0.110 Lớp 15038’ 0.248 Lớp 15032’ 0.242 hoại cơng trình đe doạ đến an toàn đê điều nguyên nhân tự nhiên có nguyên nhân người gây Vấn đề giảm nhẹ thiên tai lũ lụt, giảm nhẹ thiệt hại xói lở bờ gây đoạn sơng Đuống qua tỉnh Bắc ninh trước chưa trọng mức, chưa có quy hoạch giải pháp cụ thể Thông qua nghiên cứu, tác giả mạnh dạn đề xuất đưa giải pháp nhằm giảm nhẹ thiên hại xói lở bờ sơng Đuống gây theo sơ đồ hình đây: Hình 3: Sơ đồ giải pháp giảm nhẹ thiệt hại xói lở bờ tác giả đề xuất Từ sơ đồ có nhiều giải pháp phòng chống sạt lở bờ sông, xong viết đề cập tới giải pháp chống sạt lở bờ sông dạng bị động, nghĩa gia cố trực tiếp bờ sông, nghĩa gia cố trực tiếp bờ sông, tạo cho bờ sông khả chống đỡ tốt chịu tác động tác nhân bất lợi từ bên ngồi Trên tồn chiều dài sơng chiều rộng sơng trung bình nhỏ, lại phải đảm bảo cho giao thơng thuỷ nên việc bố trí tường hướng dòng mỏ hàn khơng khả thi Chính vậy, viết tập trung vào nghiên 110 cứu giải pháp kết cấu kè hộ bờ Việc chọn giải pháp chống sạt lở bờ sông dạng bị động để sâu nghiên cứu với lý do: - Kinh phí thấp phù hợp với điều kiện địa phương, kỹ thuật đơn giản - Đúc kết nhiều kinh nghiệm từ cơng trình xây dựng từ trước - Quản lý thuận tiện, đơn giản 3.3.Ứng dụng kết nghiên cứu để đề xuất thiết kế kè Chi Đống từ K31+840 đến K32+650 thuộc đê tả Đuống huyện Tiên Du: Vị trí cơng trình, gần đê, mái kè mái đê, phía sau kè khu dân cư, khu cơng nghiệp Tân Chi, giải pháp đưa dạng kè lát mái hộ chân Do tình trạng hố xói diễn biến khó lường, tổng thể chiều dài kè lòng sơng xuất hố xói sâu, nên việc lựa chọn kết cấu cho đảm bảo ổn định lòng sơng, kinh tế vấn đề cần đặt Tính tốn ổn định tổng thể đến ổn định cơng trình với: Trường hợp tính tốn bất lợi mực nước sơng rút nhanh từ mực nước lớn xuống cao trình mực nước kiệt Trong viết tính cho ba mặt cắt C2, C6, C15 với mặt cắt trạng mặt cắt có biện pháp cơng trình Sử dụng phương pháp tính ổn định tổng thể theo phương pháp xét đến ổn định cung trượt trụ tròn phần mềm GEOSLOPE để tìm tâm cung trượt nguy hiểm Phương pháp Bishop, giả thiết tâm cung trượt, giả thiết cung trượt có dạng trụ tròn, chia lăng thể trượt thành dải nhỏ, xác định thành phần lực gây trượt chống trượt để tính cân lực Từ cơng trình cấp III xác định được: - Lưu lượng, mực nước lớn thiết kế P = 0,5%; kiểm tra P = 0,1%; Hình 4: Tính tốn với mặt cắt kè trạng Qua tính tốn mặt cắt trạng mái bờ sơng bị ổn định chưa có biện pháp cơng trình điều thể thực tế, - Tần suất lưu lượng lớn để thiết kế chặn dòng: 5%; - Hệ số an toàn ổn định nhỏ mái kè (Cơng trình thứ yếu, cấp III) [Kcp]: - Trường hợp bản: [K] = 1,3; Trường hợp đặc biệt: [K] = 1,1; - Hệ số tin cậy: Kn = 1,2 Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,0 Các tiêu tính tốn lấy tiêu lý đất phòng thí nghiệm trọng lượng riêng đất, góc ma sát trong, lực dính C, hệ số thấm đất trình bày bảng Chỉ tiêu lý đá thả rời theo bảng Bảng 2: Bảng trị số đặc trưng lý đá thả rời Địa điểm Đặc trưng lý Góc ma sát  Tại vị trí kè Lực dính C Dung trọng Đơn vị Đá thả rời độ 30000’ Kg/cm2 0,0 T/m3 2,3 Đối với dạng kết cấu hộ chân chúng tơi tính tốn với hai trường hợp, kết ổn định nêu rõ phụ lục, thể kết mặt cắt, ba phương án kết cấu hộ chân nêu thể hình 4; hình Hình 5: Tính toán với mặt cắt kè lát mái hộ chân rồng đá lưới thép kết hợp lăng thể đá hộc cụ thể bờ sơng bị xói lở Với phương án kết cấu dạng xây dựng kè lát mái rồng hộ chân cho kết hệ số ổn định tương đối nhỏ 111 so với hai phương án lại, phản ánh sát thực tế qua nhiều năm theo dõi phương án kết cấu bị phá hoại Kết tính tốn thể bảng Như vậy, phương án kết cấu lát mái, rồng lăng thể đá hộc hộ chân ổn định Bảng 3: Bảng kết tính tốn ổn định kè Tên kè Chi Đống M/c tính tốn ( C2) ( C6) ( C15) Hiện trạng 1.065 0.913 1.008 Dạng kết cấu 1.292 1.212 1.287 Kết luận Trên sở tài liệu khảo sát, thu thập điều tra thực địa, kết hợp với lý thuyết, tham khảo tài liệu chun ngành chỉnh trị dòng sơng chúng tơi nghiên cứu, phân tích vấn đề liên quan đến đoạn sông Đuống qua địa bàn tỉnh Bắc Ninh: Xác định nguyên nhân, nhân tố ảnh hưởng chế tượng sạt lở bờ đưa sơ tổng hợp ngun nhân xói lở bờ, tính tốn vận tốc khởi dộng bùn cát sơng Đuống Phân tích nguyên nhân ổn định công Dạng kết cấu 1.333 1.303 1.395 Dạng kết cấu 1.328 1.319 1.353 trình bảo vệ bờ ổn định dạng kết cấu bảo vệ mái Trên sở thực tế đánh giá tác động dòng chảy, dòng thấm, địa chất đến cơng trình bảo vệ bờ sơng Đuống Từ xác định xác ngun nhân gây xói lở bờ sơng Đuống dòng chảy cấu tạo địa chất yếu lòng sơng Trên sở xác định ngun nhân gây xói lở bờ sơng, nhóm tác giả phân tích đề xuất giải pháp bảo vệ bờ cho đoạn sông Đuống qua địa bàn tỉnh Bắc Ninh Abstract: RESEARCH ON INSTABILITIES OF BANKS DUONG RIVER IN BAC NINH PROVINCE, AND PROPOSE THE CONSTRUCTION SOLUTIONS Bac Ninh province is located at the Red River Delta, which is a focal economic zone, Bac Ninh province is adjacent to Hanoi, the capital of Vietnam Almost all the population and area of Bac Ninh province in the protection area of the dikes of Cau river, Duong river, Thai Binh river and one part of the downstream of Ca Lo river That why the dike system of Bac Ninh province is considered as an important and strategic function, that can prevent the natural calamities, floods and protect for Hanoi, Hung Yen, Hai Duong, for livelihood of thousands of householders, hundreds of factories and enterprises, stocks, big industrial zones such as: Tien Son, Que Vo, Bac Thang Long-Noi Bai etc With the important function like that, this article mentions about the causes of instabilities and propose the solutions for the protecting the shore of Duong river, which is one of the construction of Bac Ninh province for preventing the calamities and floods 112 ... chất lòng, bờ sông 3.2 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ đoạn sông Đuống tỉnh Bắc Ninh: Trên sở, nguyên nhân chế phá hoại, bờ sông, cơng trình bảo vệ bờ, chúng tơi nhận thấy, tượng sạt lở bờ sông gây... toàn đời sống nhân dân tỉnh vùng lân cận phần Thủ Đô Hà Nội, việc: Nghiên cứu nguyên nhân gây ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Đuống tỉnh Bắc Ninh, với hệ thống kè sông Đuống cấp thiết... chúng tơi nghiên cứu, phân tích vấn đề liên quan đến đoạn sông Đuống qua địa bàn tỉnh Bắc Ninh: Xác định nguyên nhân, nhân tố ảnh hưởng chế tượng sạt lở bờ đưa sơ tổng hợp ngun nhân xói lở bờ, tính