Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp công trình bảo vệ bờ sông thủy triều vùng bán đảo cà mau, áp dụng cho đoạn bờ hữu của sông gành hào

1 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các thành tựu khoa học nước liên quan đến vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Các thành tựu nước 1.1.2 Các thành tựu nước 11 1.2 Giới thiệu chung giải pháp bảo vệ bờ sông, bờ biển ĐBSCL 12 1.2.1 Nhóm giải pháp phi cơng trình 12 1.2.2 Nhóm giải pháp cơng trình 13 1.2.3 Một số nhận xét, đánh giá 19 1.3 Thực trạng xói lở bờ sơng thủy triều vùng BĐCM 20 1.3.1 Thực trạng xói lở 20 1.3.2 Phân loại xói lở bờ hệ thống sơng rạch BĐCM 22 1.3.3 Nhận xét xói lở bờ hệ thống sơng rạch BĐCM 23 1.4 Định hướng giải pháp kỹ thuật phịng chống xói lở bờ sơng thủy triều vùng BĐCM 24 1.4.1 Một số vấn đề cần xem xét cơng tác bảo vệ bờ chống xói sông vùng triều 24 1.4.2 Kiến nghị chủ trương định hướng giải pháp kỹ thuật chống xói lở bảo vệ bờ sơng vùng triều 25 1.5 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG THỦY TRIỀU VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU 27 2.1 Phân tích ảnh hưởng điều kiện tự nhiên đến xói lở bờ sơng thủy triều vùng BĐCM 27 2.1.1 Ảnh hưởng địa hình, địa mạo khu vực 27 2.1.2 Ảnh hưởng điều kiện địa chất khu vực 30 2.1.3 Ảnh hưởng điều kiện thủy văn, thủy lực sông kênh khu vực 33 2.2 Xác định nguyên nhân, yếu tố ảnh hưởng tới sạt lở bờ sông thủy triều vùng BĐCM 37 2.2.1 Nguyên nhân tượng xói lở bờ sơng thủy triều 37 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới xói lở bờ sông thủy triều vùng BĐCM 39 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng dòng chảy thủy triều tác động đến bờ sông vùng BĐCM 39 2.3.1 Cơ chế xói lở bờ sơng thủy triều 39 2.3.2 Đặc điểm trình xói lở bờ sơng 40 2.3.3 Ứng dụng mơ hình Mike nghiên cứu dự báo xói lở bờ sơng thủy triều vùng BĐCM cho số khu vực trọng điểm 41 2.4 Đề xuất lựa chọn giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sông thủy triều 54 2.4.1 Nguyên lý chung bảo vệ bờ sông 54 2.4.2 Tổng hợp giải pháp phịng chống xói lở bờ 54 2.4.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông thủy triều vùng BĐCM 55 2.5 Kết luận chương 62 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ HỮU CỬA SÔNG GÀNH HÀO TỈNH CÀ MAU 63 3.1 Diễn biến xói lở cửa sơng Gành Hào 63 3.1.1 Diễn biến đường bờ cửa sông Gành Hào 63 3.1.2 Sạt lở bờ sông, bờ biển Gành Hào 66 3.1.3 Nguyên nhân gây sạt lở bờ cửa sông Gành Hào 68 3.2 Nghiên cứu phương án thiết kế cơng trình bảo vệ bờ hữu cửa sơng Gành Hào 69 3.2.1 Các thông số kỹ thuật 69 3.2.2 Các phương án thiết kế cơng trình 69 3.2.3 Phân tích lựa chọn phương án 74 3.3 Đề xuất giải pháp kết cấu kè bảo vệ bờ hữu cửa sông Gành Hào 75 3.3.1 Đoạn sông L1 L2 75 3.3.2 Đoạn cửa sông ven biển L3 78 3.4 Đánh giá hiệu giải pháp cơng trình đề xuất 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHẦN PHỤ LỤC 88 THỐNG KÊ HÌNH VẼ Hình 0-1: Bản đồ vùng BĐCM Hình 1-1: Trồng chống sóng, chống xói, gây bồi bảo vệ bờ ĐBSCL 13 Hình 1-2: Một số hình thức bảo vệ bờ phên liếp, cọc, cừ gỗ ĐBSCL 14 Hình 1-3: Một số cơng trình bán kiên cố hệ thống sông Cửu Long 15 Hình 1-4: Một số cơng trình kiên cố hệ thống sông Cửu Long 16 Hình 1-5: Cơng trình gia cố bờ trực tiếp 16 Hình 1-6: Xây dựng gia cố đê biển 18 Hình 1-7: Sạt lở Đất Mũi, tỉnh Cà Mau 21 Hình 1-8: Sóng đánh sạt lở bờ kè biển Nhà Mát - Tp.Bạc Liêu 21 Hình 2-1: Bản đồ địa hình khu vực bán đảo Cà Mau 28 Hình 2-2: Vết tích cịn lại vụ sạt lở chợ Vàm Đầm xã Đất Mới 30 Hình 2-3: Bản đồ mạng lưới sơng ngòi khu vực ĐBSCL 33 Hình 2-4: Các thành phần thủy lực điểm hệ toạ độ trực giao lưới vuông, hệ toạ độ Đề Các 43 Hình 2-5: Sự liên tục chuyển động bùn cát ô lưới 45 Hình 2-6: Sự ảnh hưởng tới hướng chuyển động bùn cát đáy 45 Hình 2-7: Sơ đồ khu vực Năm Căn vị trí đo thủy văn 47 Hình 2-8: Lịng dẫn mặt sau năm (2007-2010) khu vực Năm Căn 48 Hình 2-9: Diễn biến mặt cắt ngang vị trí ngã ba sơng Cái Nai, Xẻo Thùng vị trí giao sông Cái Nai với sông Cửa Lớn 49 Hình 2-10: Sơ họa khu vực chợ Tân Tiến trạm đo thủy văn 49 Hình 2-11 Lịng dẫn mặt sau năm (2008-2011) khu vực chợ Tân Tiến - sông Đầm Chim 50 Hình 2-12: Diễn biến lòng dẫn mặt cắt ngang sau năm (2008-2011) hai tâm xói khúc sơng cong - khu vực chợ Tân Tiến 50 Hình 2-13: Sơng Đốc trạm đo lưu lượng, mực nước 50 Hình 2-14: Lịng dẫn mặt sau năm (2008-2011) khu vực cửa Sông Đốc 51 Hình 2-15: Diễn biến xói bồi mặt cắt đọan mở rộng cửa sông Đốc, giai đọan 2007-2010 51 Hình 2-16: Vị trí mặt cắt so sánh vẽ quy hoạch phòng chống sạt lở khu vực cửa Gành Hào 52 Hình 2-17: Lịng dẫn mặt sau năm (2007-2010) khu vực cửa Gành Hào 52 Hình 2-18: Diễn biến xói bồi MC1 cửa Gành Hào, giai đọan 2007-2010 53 Hình 2-19: Diễn biến xói bồi MC2 cửa Gành Hào, giai đọan 2007-2010 53 Hình 2-20: Diễn biến xói bồi MC3 cửa Gành Hào, giai đọan 2007-2010 53 Hình 2-21: Sơ đồ tổng quát giải pháp phòng chống sạt lở bờ 55 Hình 2-22: Kết cấu kè bảo vệ bờ khu vực đông dân cư, thị trấn 56 Hình 2-23: Phối cảnh quy hoạch cơng trình kè chống xói lở 57 Hình 2-24: Dạng cơng trình bảo vệ trước tác động dịng chảy 58 Hình 2-25: Phạm vi bảo vệ bờ nguyên nhân sóng tàu 59 Hình 2-26: Bảo vệ mái bờ lịng sơng thảm đá 60 Hình 2-27: Giải pháp thảm bê tơng FS bảo vệ bờ 61 Hình 2-28: Giải pháp xây dựng kè kết cấu tơi rời linh hoạt 61 Hình 2-29: Giải pháp thảm bê tông tự chèn P.Đ.TAC 62 Hình 3-1: Diễn biến đường bờ khu vực cửa Gành Hào 65 Hình 3-2: Sạt lở bờ sơng khu vực cửa sông ven biển Gành Hào 67 Hình 3-3: Mặt cắt ngang kè điển hình đoạn L3 - PA1 71 Hình 3-4: Sơ đồ vị trí đoạn kè PA1 71 Hình 3-5: Phương án kết cấu cơng trình kè BTCT dự ứng lực 76 Hình 3-6: Phương án kết cấu kè tường chống 77 Hình 3-7: Kết cấu lát mát kè - cấu kiện 7775 77 Hình 3-8: Các loại cấu kiện tơi rời linh hoạt tự điều chỉnh 79 Hình 3-9: Mặt cắt ngang kè đoạn L3A&B – PA1 80 Hình 3-10: Mặt cắt ngang kè đoạn L3A&B – PA2 80 Hình 3-11: Stabiplage chống sóng, gây bồi bảo vệ bờ cơng trình kè Lộc An, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tầu 81 THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Đặc trưng mực nước sông Gành Hào - Cà Mau 34 Bảng 2-2: Đặc trưng mực nước trạm Năm Căn, sông Cửa Lớn 36 Bảng 2-3: Phạm vi bảo vệ mái bờ sông chịu tác động chủ yếu sóng tàu 60 Bảng 3-1: Thời gian tác động sóng theo hướng Đông Đông Bắc với Hs = 0,8m T=6s 63 Bảng 3-2: Thống kê đoạn kè bờ hữu cửa sông Gành Hào - PA1 70 Bảng 3-3: Thống kê đoạn kè bờ hữu cửa sông Gành Hào - PA2 72 CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL: Đồng sông Cửu Long BĐCM: Bán đảo Cà Mau BTCT: Bê tông cốt thép KHCN: Khoa học công nghệ KHTL: Khoa học thủy lợi Tp: Thành phố LỜI MỞ ĐẦU Bán đảo Cà Mau, vùng đất cực Nam Tổ quốc, rộng 1,6 triệu (trong gần triệu Đồng sông Cửu Long), gồm thành phố Cần Thơ, tỉnh Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau phần tỉnh Kiên Giang Đây vùng đất có nhiều tiềm để phát triển kinh tế vùng Nam với đặc điểm sông rạch chằng chịt có nhiều cửa sơng thơng biển Do nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa chịu ảnh hưởng trực tiếp biến đổi khí hậu nước biển dâng nên bờ biển, cửa sông chịu ảnh hưởng mạnh yếu tố: sóng, gió, bão, dịng chảy,… nguyên nhân gây ảnh hưởng tác động mạnh mẽ đến biến đổi đường bờ biển, cửa sơng tạo nơi bồi, nơi xói lở có đoạn bị xói lở mạnh tập trung nhiều cửa sơng lớn [2] Hình 0-1: Bản đồ vùng BĐCM (Nguồn Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam) Sơng thủy triều sơng khơng có nguồn từ lưu vực mà nguồn chủ yếu thủy triều Ở đồng sơng Cửu Long khu vực bán đảo Cà Mau tồn nhiều sông thủy triều như: sông Gành Hào, sông Bồ Đề, sơng Ơng Đốc, sơng Cái Lớn, sơng Cái Bé, sơng Bảy Háp,… sơng có nối liền với qua kênh rạch Nguồn sông chủ yếu thủy triều dòng chảy từ lưu vực thượng nguồn Các sông thủy triều Nam đa phần tập trung vùng bán đảo Cà Mau [1] Q trình xói bồi biến hình lịng sơng sạt lở mái bờ sông tác động dịng chảy ngược xi thủy triều, điều kiện dịng chảy cục bộ, sóng gió, sóng thuyền bè tác động người với điều kiện địa chất, địa hình cụ thể sông thủy triều phức tạp Hiện tượng sạt lở bờ sông, kênh rạch vùng bán đảo Cà Mau xảy hàng trăm điểm xói lở, phạm vi xói lở từ vài ba chục mét đến 78 km làm cho hàng trăm nhà bị sụp đổ xuống sông, phá hoại sở hạ tầng, uy hiếp đe dọa tính mạng sống người dân,… gây thiệt hại tài sản hàng chục tỷ đồng, ảnh hưởng xấu đến điều kiện phát triển dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường bền vững bán đảo Cà Mau Thực tế cho ta thấy giải pháp thi công thông thường đơn giản khơng thể giải vấn đề xói lở bờ biển khu vực đồng sông Cửu Long nói chung cửa sơng chịu ảnh hưởng thủy triều Do để có sở khoa học thiết kế xây dựng cơng trình đáp ứng vấn đề cần nghiên cứu đưa giải pháp cơng trình bền vững sở tính tốn cách hợp lý khoa học Mục đích đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sơng thủy triều vùng bán đảo Cà Mau, áp dụng cho đoạn bờ hữu cửa sông Gành Hào” nhằm đáp ứng yêu cầu sau: - Làm rõ nguyên nhân, nhân tố ảnh hưởng đến xói lở bờ sơng thủy triều vùng bán đảo Cà Mau - Đề xuất giải pháp kỹ thuật bảo vệ ổn định bờ sông thủy triều vùng bán đảo Cà Mau nói chung, áp dụng cho đoạn bờ hữu cửa sông Gành Hào, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau nói riêng * Cách tiếp cận - Xem xét q trình diễn biến xói lở bờ sông thủy triều dựa tài liệu, số liệu thực tế có phân tích quan điểm tổng quan toàn diện - Kế thừa có chọn lọc kết nghiên cứu ngồi nước cơng trình bảo vệ bờ sông, bờ biển để ứng dụng giải cho vùng nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu - Điều tra khảo sát thực tế về: địa hình, địa mạo, địa chất, khí tượng thủy văn, tài liệu dịng chảy, biến hình lịng dẫn, dân sinh kinh tế xu hướng phát triển khu vực tương lai - Tổng hợp, phân tích đánh giá tài liệu, số liệu có liên quan đến đề tài luận văn để xác định quy luật tác động, biến hình lịng dẫn, vai trị nhân tố diễn biến xói lở bờ sơng thủy triều - Sử dụng mơ hình Mike 21 để tính tốn, dự báo xói lở bờ sơng thủy triều số đoạn sơng điển hình - Ứng dụng, kế thừa kết nghiên cứu * Kết dự kiến đạt - Đưa nguyên gây xói lở bờ sông thủy triều vùng bán đảo Cà Mau - Xác định phạm vi mức độ xói lở sông thủy triều vùng bán đảo Cà Mau số khu vực trọng điểm - Đề xuất lựa chọn giải pháp cơng trình phù hợp để bảo vệ bờ sông chịu ảnh hưởng thủy triều vùng BĐCM - Đề xuất tuyến giải pháp cơng trình phù hợp để bảo vệ đoạn bờ hữu cửa sông Gành Hào thuộc xã Tân Thuận, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các thành tựu khoa học nước liên quan đến vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Các thành tựu nước Những nghiên cứu liên quan tới vấn đề xói lở bờ sơng, bồi lắng lịng dẫn như: xác định rõ nguyên nhân, chế, xác định quy luật diễn biến lòng dẫn, nghiên cứu đề xuất giải pháp phịng chống giảm nhẹ thiệt hại xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn gây ra, lĩnh vực khoa học động lực học dịng sơng, chuyển động bùn cát chỉnh trị sông Trên giới khoa học động lực dịng sơng, phát triển mạnh nửa kỷ thứ XIX nước Âu Mỹ Những nghiên cứu nhà khoa học Pháp Du Boys chuyển động bùn cát, Barré de Saint - Venant dịng khơng ổn định, L Fargue hình thái sơng uốn khúc giữ nguyên giá trị sử dụng ngày Vào năm đầu kỷ XX, với đóng góp lớn nhà khoa học Xô Viết, tên tuổi gắn liền với thành tựu khoa học lớn Lotchin V.M tính ổn định lịng sơng; Bernadski N.M chuyển động hai chiều; Makkavêep V.M dịng thứ cấp; Velikanơp M.A., q trình diễn biến lịng sơng Gơntrarơp V.N Lêvi I.I., chuyển động bùn cát; Altunin S.T., Grisanin K.B., Kariukin S.N chỉnh trị sông, Chính thời gian nổ tranh luận gay gắt lý thuyết khuếch tán lý thuyết trọng lực, hai trường phái ngược đánh giá tổn thất lượng dòng chảy có khơng mang bùn cát, tiêu khởi động bùn cát tiêu ổn định lòng dẫn Tham gia gián tiếp vào tranh luận đó, từ năm 50 đến năm 60, có nhà khoa học Trung Quốc Trương Thụy Cẩn, Tiền Ninh, Tạ Giám Hoành, Đậu Quốc Nhân, Sa Ngọc Thanh,… Trong thời gian này, Tây Âu có cơng trình chuyển động bùn cát E Meyer Peter Muller; hình thái lịng sơng ổn định có nhà khoa học Anh Kennedy R.G., Lindley E.S Laccy G với "Lý thuyết chế độ" (Regime theory) tiếng Các nhà khoa học Mỹ Einstein H.A., 10 Ven-te-Chow, Ning-chien,… có nhiều cơng trình nghiên cứu dịng chảy chuyển động bùn cát Từ năm 60 kỷ XX đến nay, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật đặc biệt tiến kỹ thuật tính tốn, động lực học dịng sơng có bước phát triển mới, sâu sắc việc hoàn thiện mơ hình hố tượng thủy lực phức tạp Một số mơ hình tóan, mơ dịng chảy hai chiều 2D, ba chiều 3D, mơ q trình diễn biến lòng dẫn Mike 11, Mike 21 Mike 21C cho kết tính tóan dịng chảy, dự báo biến hình lịng dẫn xác Về nghiên cứu thực địa có thiết bị đo đạc đại, nhanh chóng, xác Có thể nhân trường vận tốc dòng chảy độ sâu khác nhau, xác định độ sâu lòng dẫn với tọa độ địa lý mong muốn Việc khảo sát đường hạt bùn cát chất đồng vị phóng xạ nghiên cứu bồi lắng lòng dẫn vùng cửa sông đạt số kết Nghiên cứu biến hình lịng dẫn mơ hình vật lý có tiến vượt bậc thực tiêu chuẩn tương tự khó, sở xây dựng mơ hình lịng động với chất liệu mơ bùn cát đáy, bùn cát lơ lửng vât liệu đảm bảo độ xác cao Ngịai thập niên gần nhà khoa học ứng dụng GIS vào việc nghiên cứu dự báo biến hình ngang lịng dẫn,… Bên cạnh tên tuổi xuất Cunge J.A (Pháp), Borgadi J.L (Hungari), Hâncu Simion (Rumani), Mamak W (Ba lan), Grisanihin K.V (Liên Xơ),… xuất cơng trình tập thể tác giả tên quan nghiên cứu Bureau of Reclamation (Mỹ), SOGREAN (Pháp), VNIIG (Liên Xô), DELFT (Hà Lan), DHI (Đan Mạch), Đ H Vũ Hán (Trung Quốc) [6] Về cơng trình trình chỉnh trị sơng có bước tiến ấn tượng năm gần đây, đặc biệt vào thời kỳ công nghệ vật liệu phát triển, cơng trình chỉnh trị sơng khơng cịn nặng nề, phức tạp trước Về kết cấu gọn nhẹ hiệu hệ dàn phao hướng dòng thay cho kè mỏ hàn, thảm bê tông bơm trực tiếp nước thay cho rồng tre, rọ đá,… ... giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sơng thủy triều 54 2.4.1 Nguyên lý chung bảo vệ bờ sông 54 2.4.2 Tổng hợp giải pháp phịng chống xói lở bờ 54 2.4.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông thủy. .. cơng trình ? ?áp ứng vấn đề cần nghiên cứu đưa giải pháp cơng trình bền vững sở tính tốn cách hợp lý khoa học Mục đích đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sông thủy triều vùng. .. bán đảo Cà Mau, áp dụng cho đoạn bờ hữu cửa sông Gành Hào? ?? nhằm ? ?áp ứng yêu cầu sau: - Làm rõ nguyên nhân, nhân tố ảnh hưởng đến xói lở bờ sông thủy triều vùng bán đảo Cà Mau - Đề xuất giải pháp