Nghiên cứu giải pháp công trình bảo vệ bờ kênh thủ thừa trong điều kiện nước biển dâng và thay đổi dòng chảy thượng nguồn

Luận văn thạc sĩ chun ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài 2 Mục đích đề tài 3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận 3.2 Phương pháp nghiên cứu 4 Kết đạt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ KÊNH TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1 Về cơng trình bảo vệ bờ kênh 1.1.1 Đê điều phòng chống lũ 1.1.2 Kè công trình bảo vệ bờ 21 1.1.3 Tình hình xây dựng đê kè tỉnh Long An 21 1.1.4 Công tác xây dựng đê điều tỉnh Long An qua giai đoạn 21 1.2 Hiện trạng sạt lở bờ kênh khu vực Đồng sông Cửu Long vùng nghiên cứu 23 1.3 Ngun nhân xói lở bờ sơng kênh rạch 26 1.3.1 Tác động dịng chảy đến biến đổi hình thái lịng sơng 28 1.3.2 Tác động sóng 28 1.3.3 Tác động việc gia tải lên mép bờ sông 29 1.3.4 Đặc điểm lớp đất cấu tạo lòng dẫn 29 1.3.5 Ảnh hưởng hình thái sơng 30 1.3.6 Do khai thác cát 31 1.4 Tác động biến đổi khí hậu đến cơng trình bảo vệ bờ kênh 31 1.4.1 Tác động hiện tượng khí hậu cực đoan 31 1.4.2.Hiện trạng tác động nước biển dâng, xâm nhập mặn đối với hệ thống cơng trình thuỷ lợi 34 1.4.3 Hiện tượng biến đổi khí hậu làm tác động lượng mưa, dòng chảy đến hệ thớng cơng trình thuỷ lợi 35 KẾT LUẬN CHƯƠNG 36 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG VÀ THAY ĐỔI DỊNG CHẢY THƯỢNG NGUỒN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ 38 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chun ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy 2.1 Ảnh hưởng nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn đến vùng nghiên cứu 38 2.1.1 Ảnh hưởng nước biển dâng 38 2.1.2 Sự thay đổi dòng chảy thượng nguồn đến vùng nghiên cứu 39 2.2 Các giải pháp xử lý chống sạt lở bờ thích ứng với điều kiện nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn 39 2.2.1 Loại cơng trình dân gian, thơ sơ: 40 2.2.2 Cơng trình dạng bán kiên cớ 41 2.2.3 Cơng trình dạng kiên cố 42 2.2.4 Cơng trình chớng xói lở bờ sông ứng dụng công nghệ mới, vật liệu mới44 2.2.5 Các vấn đề tồn 45 2.3 Các tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế công trình bảo vệ bờ kênh 46 2.3.1 Quy định chung về thiết kế cơng trình bảo vệ bờ 46 2.3.2 Tài liệu phục vụ thiết kế cơng trình bảo vệ bờ 48 2.4 Kết cấu gia cố bờ đất yếu 49 2.4.1 Tường đá xây có gia cớ móng cừ tràm: 49 2.4.2 Tường đá xây kết hợp với mái thảm đá 50 2.4.3 Tường kè BTCT mái gia cớ có khơng có cọc chặn 50 2.4.4 Gia cố bờ rọ đá, thảm đá 52 2.4.5 Kè tường đứng cọc ván BTCT ứng suất trước 54 2.4.6 Một số công nghệ gia cố bờ nền đất yếu 57 2.5 Lý thuyết tính tốn ổn định cơng trình bảo vệ bờ 57 2.5.1 Các phương trình biến dạng bản môi trường liên tục 58 2.5.2 Rời rạc hoá theo lưới phần tử hữu hạn 59 2.5.3 Vật liệu đàn hồi 60 2.5.4 Phương pháp tính lặp 61 2.5.5 Nội dung thiết kế tường chắn đất: 62 KẾT LUẬN CHƯƠNG 64 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ KÊNH THỦ THỪA 65 3.1 Mơ (mơ hình Mike) ảnh hưởng nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn đến chế độ mực nước vùng nghiên cứu 65 3.1.1 Giới thiệu chung về mơ hình MIKE11 65 3.1.2 Xây dựng sơ đồ tính Mike11 cho vùng dự án 66 3.1.3 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình 67 3.1.4 Phân tích lựa chọn thời đoạn tính tốn 70 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy 3.1.5 Tính tốn xác định năm lũ thấp, lũ trung bình lũ cao 72 3.1.6 Các kịch bản mô đặc trưng mực nước theo kịch bản tính 76 3.2 Đề xuất áp dụng giải pháp công trình bảo vệ bờ kênh Thủ thừa 79 3.2.1 Quan điểm thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng - kênh khu vực đông dân cư 79 3.2.2 Các để đề xuất giải pháp cơng trình 82 3.2.3 Giải pháp đề xuất 84 3.3 Nghiên cứu tính ổn định giải pháp cơng trình bảo vệ bờ kênh Thủ Thừa điều kiện nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn 86 3.3.1 Trường hợp tính tốn: 86 3.3.2 Thiết lập mơ hình tính toán 88 3.3.3 Kết quả tính tốn 92 3.4 Đánh giá tính hợp lý giải pháp cơng trình 101 3.4.1 Kiểm tra ổn định tổng thể kết cấu: 101 3.4.2 Phân tích lựa chọn phương án 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chun ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Danh mục đê bao lững đê ngăn mặn địa bàn tỉnh Long An Bảng 1.2 Thiệt hại lũ lụt gây giai đoạn từ năm 1975 đến địa bàn tỉnh Long An .22 Bảng 1.3 Nguy ngập nước biển dâng địa bàn tỉnh Long An 35 Bảng 2.1 Xác định cấp cơng trình bảo vệ bờ theo cấp đê .47 Bảng 2.2 Giới thiệu số quy cách rọ tiêu biểu 53 Bảng 2.3 Chiều dày thảm đá xác định theo giá trị lưu tốc 53 Bảng Mưa năm điển hình theo tần suất mưa lấy theo trạm Mỹ Tho 70 Bảng Mưa năm điển hình theo tần suất mưa lấy theo trạm Tân An 71 Bảng 3 Kết quả tính tốn lựa chọn năm mưa điển hình 71 Bảng Kết quả lựa chọn mực nước đảm bảo tiêu theo P=2% trạm .72 Bảng Kết quả lựa chọn mực nước đảm bảo tưới theo P=85% trạm 72 Bảng Diễn giải kịch bản ứng tổ hợp 76 Bảng Diễn giải kịch bản ứng tổ hợp 77 Bảng 3.8 Đặc trưng mực nước lớn theo tổ hợp 78 Bảng Đặc trưng mực nước nhỏ theo tổ hợp 79 Bảng 3.10 Thông số tải trọng tính tốn 88 Bảng 3.11 Các thông số địa chất tính tốn .88 Bảng 3.12 Các thơng sớ tính tốn dùng cho cọc BTCT cừ ván SW350 .88 Bảng 3.13 Các trường hợp tính tốn 92 Bảng 3.14 Các thông số địa chất tính tốn .97 Bảng 3.15.Tổng hợp kết quả tính tốn kết cấu phương án 103 Bảng 3.16 Tổng hợp kết quả tính tốn kết cấu phương án 105 Bảng 3.17 So sánh hai phương án 106 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Công trình thủy DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hiện trạng sạt lở bờ sông Cần Thơ 25 Hình 1.2 Hiện trạng sạt lở kênh Nước Mặn .25 Hình 1.3 Hiện trạng đoạn bờ tả sơng Lam .25 Hình 1.4 Hiện trạng đoạn kè bờ sông Lam .25 Hình 1.5 Sạt lở bờ kênh Thủ Thừa 26 Hình 1.6 Sạt lở bờ kênh Thủ Thừa 26 Hình 2.1 Loại kè cọc tràm đóng cách bờ phía thả lục bình 40 Hình 2.2 Loại kè đơn giản, tự phát 40 Hình 2.3 Hàng cừ dừa, cừ tràm .41 Hình 2.4 Kè lát mái bê tông .41 Hình 2.5 Kè Cổ Chiên khu vực thị xã Vĩnh Long 42 Hình 2.6 Kè bảo vệ bờ sông Sa Đéc 43 Hình 2.7 Kè sông Tiền thị trấn Tân Châu .43 Hình 2.8 Thảm bê tơng túi khuôn bảo vệ bờ sông thị xã Rạch Giá tỉnh Kiên Giang 44 Hình 2.9 Gia cố bờ cừ bê tông ứng suất trước Kiên Giang .44 Hình 2.10 Gia cố bờ thảm bê tông tự chèn sông Hậu khu vực thành phố Long Xuyên 45 Hình 2.11 Tường đá xây móng cừ tràm [8] 49 Hình 2.12 Tường đá xây, mái thảm đá [8] 50 Hình 2.13 Tường kè cọc+bản [21] 51 Hình 2.14 Kè tường góc có bản chớng BTCT [21] 51 Hình 2.15 Tường kè BTCT mái có cọc chặn 52 Hình 2.16 Gia cớ đá hộc mái nghiêng 52 Hình 2.17 Kè gia cớ mái thảm đá [21] 54 Hình 2.18 Một sớ dạng cơng trình bảo vệ bờ cừ BTCT ứng suất trước [28] 55 Hình 2.19 Cấu tạo cừ BTCT ứng suất trước [28] 56 Hình 2.20 Cơng trình bảo vệ bờ cừ BTCT ứng suất trước .56 Hình 2.21 Kết cấu thảm FS [7] .57 Hình 2.22 Thảm FS bảo vệ bờ sông - thị xã Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang [7] 57 Hình 2.23 Cơng trình bảo vệ bờ cừ Lasen bản nhựa [8] 57 Hình Sơ đồ tính tốn MIKE11 cho tồn vùng Đồng Tháp Mười 67 Hình 3.2 Mực nước tính tốn thực đo tháng 10/2015 Mỹ Tho 68 Hình 3.3 Mực nước tính tốn thực đo tháng 10/2015 Tân An .68 Hình 3.4 Mực nước tính tốn thực đo tháng 10/2015 hạ lưu cớng Gị Cát 68 Hình 3.5 Mực nước tính tốn thực đo tháng 10/2015 thượng lưu cớng Gị Cát 68 Hình 3.6 Mực nước tính tốn thực đo tháng 10/2015 thượng lưu cống Bảo Định 69 Hình 3.7 Mực nước tính tốn thực đo tháng 10/2015 hạ lưu cớng Bảo Định 69 Hình 3.8 Lưu lượng tính tốn thực đo tháng 10/2015 kênh Phủ Chung .69 Hình 3.9 Lưu lượng tính tốn thực đo tháng 10/2015 cớng Bảo Định 69 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Công trình thủy Hình 3.10 Lưu lượng tính tốn thực đo tháng 10/2015 cớng Gị Cát 70 Hình 3.11 Diễn biến mực nước trung bình ngày trạm Tân Châu theo tần suất đảm bảo khai thác sớ năm điển hình .73 Hình 3.12 Diễn biến mực nước trung bình tháng trạm Tân Châu theo tần suất đảm bảo khai thác sớ năm điển hình .73 Hình 3.13 Diễn biến mực nước trung bình ngày trạm Tân Châu theo tần suất đảm bảo tiêu, chống lũ số năm điển hình 74 Hình 3.14 Diễn biến mực nước trung bình tháng trạm Tân Châu theo tần suất đảm bảo tiêu, chống lũ sớ năm điển hình 74 Hình 3.15 Diễn biến mực nước trung bình ngày trạm Tân Châu theo tần suất P=50% (năm trung bình nước) sớ năm điển hình 75 Hình 3.16 Diễn biến mực nước trung bình tháng trạm Tân Châu theo tần suất P=50% (năm trung bình nước) sớ năm điển hình 75 Hình 3.17 Các vị trí trích xuất kết quả tính tốn .78 Hình 3.18 Lịng sơng mặt cắt hình thang có độ dớc thay đổi 81 Hình 3.19 Lịng sơng mặt cắt hình thang kết hợp bờ giật cấp 81 Hình 3.20 Lịng sơng hình chữ nhật 82 Hình 3.21 Lịng sơng nửa chữ nhật kết hợp sinh thái .82 Hình 3.22 Mặt cắt ngang đại diện phương án 85 Hình 3.23 Mặt cắt ngang đại diện phương án 86 Hình 3.24 Mơ hình tốn phẳng phương án .89 Hình 3.25 Chia lưới mơ hình phương án 89 Hình 3.26 Sơ đồ mực nước tính tốn phương án 89 Hình 3.27 Mơ hình tốn phẳng phương án .90 Hình 3.28 Chia lưới mơ hình phương án 90 Hình 3.29 Sơ đồ mực nước tính tốn phương án 91 Hình 3.30 Tổng biến dạng nền: Utot = 23 mm 92 Hình 3.31 Tổng biến dạng nền: Utot = 61 mm 93 Hình 3.32 Kết quả nội lực 94 Hình 3.33 Tổng biến dạng nền: Utot = 62.6 mm .94 Hình 3.34 Kết quả nội lực 95 Hình 3.35 Tổng biến dạng nền: Utot = 63.6 mm 96 Hình 3.36 Kết quả nội lực 97 Hình 3.37 Tổng biến dạng nền: Utot = 26 mm 98 Hình 3.38 Tổng biến dạng nền: Utot = 54mm 98 Hình 3.39 Kết quả nội lực 99 Hình 3.40 Tổng biến dạng nền: Utot = 83 mm 100 Hình 3.41 Kết quả nội lực 101 Hình 3.42 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình hoàn thành Phương Án 101 Hình 3.43 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình khi cơng trình vận hành trường hợp bất lợi: Mưa to, MNG dâng cao, MN sông min, tải đỉnh kè: Người qua lại+xe giới Phương Án .102 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chun ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy Hình 3.44 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình hồn thành Phương Án 104 Hình 3.45 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình khi cơng trình vận hành trường hợp bất lợi: Mưa to, MNG dâng cao, MN sông min, tải đỉnh kè: Người qua lại+xe giới Phương Án .104 Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐBSCL: Đồng sông Cửu Long TP: Thành phố TX: Thị xã BĐKH: Biến đổi khí hậu BTCT: Bê tơng cốt thép MN: Mực nước TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TCN: Tiêu chuẩn ngành Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chun ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Kênh Thủ Thừa chạy theo hướng Tây Bắc nối hai sông Vàm Cỏ Đông Vàm Cỏ Tây, hai cửa kênh Thủ Thừa nơi nhập lưu với hai sông Vàm Cỏ cách biển khoảng 70 km chịu ảnh hưởng thủy triều mạnh Kênh Thủ Thừa tuyến kênh nối liền hai sông Vàm Cỏ Đông Vàm Cỏ Tây nên chịu ảnh hưởng chế độ thủy văn sông này, đồng thời kênh Thủ Thừa tuyến đường thủy quan trọng, nối liền tỉnh phía Tây Đồng sơng Cửu Long tới thành phố Hồ Chí Minh Trong q trình khai thác, sử dụng bị ảnh hưởng biến đổi khí hậu, lịng kênh hai bờ kênh Thủ Thừa bị xói lở lớn Có đoạn bị sạt lở đến tận nhà dân, làm phá hủy nhiều công trình cơng cộng Bờ kênh Thủ Thừa đoạn từ cống Ông Trọng đến cống Rạch Đào tượng xói lở tạo thành cung cong cục bộ, có nơi lở tạo thành cung trượt vào mặt đường nhựa chạy dọc theo bờ kênh Thủ Thừa, ảnh hưởng đến giao thông khu vực Mặt khác, nơi trung tâm Thị trấn tập trung nhiều xí nghiệp, quan, trường học, chợ nhà dân sát bờ kênh với mật độ tương đối đông, tượng sạt lở ảnh hưởng trực tiếp đến sống người dân nên có nhiều hộ gia đình, quan gia cố tạm đường vật liệu thô sơ như: cọc tràm, cọc tre, cừ dừa….nhằm khắc phục tạm thời tượng sạt lở Tuy nhiên, việc khắc phục mang tính chất cá thể, cục tạm thời nên bờ kênh Thủ Thừa bị sạt lở nghiêm trọng Kè Thị trấn Thủ Thừa xây dựng góp phần bảo vệ chống sạt lở bờ kênh Thủ Thừa, tránh ảnh hưởng đến cơng trình cơng cộng xây dựng ven bờ kênh làm nhiệm vụ ngăn triều cường khu vực; khắc phục tình trạng lấn chiếm lịng kênh hộ cư dân, tránh thiệt hại tài sản, tính mạng người sạt lở bờ kênh hàng năm gây ra, lập lại trật tự xây dựng di dời cơng trình xây dựng lấn chiếm trái phép mặt kênh để đảm bảo an tồn giao thơng đường thủy, lũ ngăn chặn tình trạng tái lấn chiếm, xây dựng nhà trái phép, tạo cảnh quan thơng thống khơng gian chỉnh trang cảnh quan khu đô thị - Mức độ ngập lụt ngày tăng, lũ xảy ngày lớn phức tạp - Đời sống xã hội ngày nâng cao, cải người dân nhiều nên bị lụt, vỡ đê thiệt hại ngày tăng - Hệ thống cơng trình phịng chống lũ chưa đủ đảm bảo an toàn, chắn gặp lũ lớn, nguyên nhân chính: + Các giải pháp cơng trình gia cố kè bờ sơng chưa có có số đoạn chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + Đê phân cấp chưa rõ ràng nên đê chưa chống lũ theo thiết kế Các tuyến đê hình thành qua nhiều thời kỳ đắp qua nhiều giai đoạn, lại đắp đất tự nhiên không xử lý nên nhiều ẩn họa Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 Luận văn thạc sĩ chun ngành Kỹ thuật Cơng trình thủy thân đê móng đê có mưa lũ kéo dài, cần phải đánh giá để sử dụng cho an toàn + Nhiều tuyến thiếu chiều cao, chưa đủ mặt cắt an toàn chống lũ Nhiều điểm nguy hiểm đê phải chịu mức nước lũ cao + Hiện địa bàn huyện Thủ Thừa chưa có cơng trình lớn tham gia cắt lũ cho khu đê bao Thị trấn Thủ Thừa Để có sở khoa học phục vụ công tác xây dựng nâng cấp đê, kè Thị trấn Thủ Thừa nói riêng tỉnh Long An nói chung, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp cơng trình cho vị trí xung yếu nhằm ổn định bờ kênh Thủ Thừa bảo đảm an toàn lâu dài yêu cầu cấp thiết từ thực tế đặt Mục đích đề tài Đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bờ kênh Thủ Thừa - thị trấn Thủ Thừa, có biến đổi khí hậu nước biển dâng tương lai gần (2050) Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận Đối tượng nghiên cứu đoạn kênh Thủ Thừa đoạn từ cống Ông Trọng đến cống Rạch Đào Khu vực nghiên cứu nằm hai sông Vàm Cỏ Tây sông Vàm Cỏ Đông Đối tượng nghiên cứu điển hình cho đoạn kênh phân lạch tính chất dòng chảy đặc trưng thủy động lực dịng sơng khu vực có vận tốc biến động mạnh, gây nên xói lở bồi lắng nhiều khu vực khác Tại khu vực dịng sơng bị thay đổi hình dạng khiến yếu tố thủy động lực, vận chuyển bùn cát biến đổi phức tạp Do đó, để tiếp cận đối tượng cần tiếp cận theo hướng khác - Tiếp cận tổng hợp: Xem khu vực nghiên cứu hệ thống thống bao gồm yếu tố: địa hình, địa chất, khí hậu, nước, người, sinh vật… thành phần hệ tương tác có quan hệ ràng buộc lẫn Phương pháp đòi hỏi phải xem xét tổng hợp để đưa sở khoa học đánh giá cách hợp lý - Tiếp cận theo hướng kế thừa, phát triển kết nghiên cứu: Kế thừa kết nghiên cứu nước nguồn liệu sở địa hình, địa chất, thủy văn, bùn cát từ đề tài dự án phục vụ cho việc thiết lập hiệu chỉnh mơ hình tốn, đồng thời kinh nghiệm mơ hình thái sơng đề tài, dự án liên quan tiếp thu để cải thiện cho tính tốn đề tài - Tiếp cận với phương pháp mới: Đây phương pháp chủ yếu luận văn, tiếp cận với thành tựu khoa học công nghệ, tiến kỹ thuật giới, lý thuyết phần mềm tính tốn để nghiên cứu, đánh giá từ đề xuất giải pháp cơng trình hợp lý đảm bảo ổn định bờ kè đề xuất giải pháp cơng trình hợp lý cho bờ kè chống sạt lở bảo vệ bờ kênh Thủ Thừa Học viên : Võ Hồng Qn Lớp : 24C11-CS2 Hình 3.37 Tổng biến dạng nền: Utot = 26 mm  Thi cơng mái kè+dầm sàn vỉa hè: Hình 3.38 Tổng biến dạng nền: Utot = 54mm Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 98 Chuyển vị ngang tường chắn: UX = 43 mm Mômen tường chắn: M = 19.8 kN.m Lực cắt tường chắn: Q= 19.8 kN/m Lực dọc tường chắn: N= 49,23 kN/m Hình 3.39 Kết quả nội lực Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 99  Kè vận hành trường hợp mưa to và mực nước sông min, tải đỉnh kè xe lưu thơng qua lại Hình 3.40 Tổng biến dạng nền: Utot = 83 mm Chuyển vị ngang tường chắn đất: UX = 5.6 mm Học viên : Võ Hồng Qn Mơmen tường chắn đất: M = 33.1 kN.m Lớp : 24C11-CS2 100 Lực cắt tường chắn đất: Q= 32,8 kN/m Lực dọc tường chắn đất: N=52 kN/m Hình 3.41 Kết quả nội lực 3.4 Đánh giá tính hợp lý giải pháp cơng trình 3.4.1 Kiểm tra ổn định tổng thể kết cấu: a Phương án  Tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình hồn thành: Hình 3.42 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình hồn thành Phương Án Học viên : Võ Hồng Qn Lớp : 24C11-CS2 101  Tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình vận hành trường hợp bất lợi: Mưa to, MNG dâng cao, MN sông min, tải đỉnh kè: Người qua lại+xe giới: Hình 3.43 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình khi cơng trình vận hành trường hợp bất lợi: Mưa to, MNG dâng cao, MN sông min, tải đỉnh kè: Người qua lại+xe giới Phương Án Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 102 Bảng 3.15.Tổng hợp kết quả tính tốn kết cấu phương án HỆ SỐ CHUYỂN VỊ GIÁ TRỊ NỘI LỰC CỪ VÁN TRƯỜNG ỔN ĐỊNH HỢP VÀ TT Q N [M] X] TRÌNH TỰ X Y M [N] Y] TÍNH TỐN (mm (mm) (mm (mm) KN.m/m KN/ KN/ KN (T) Mfs [M] ) m m m ) Thi cơng đóng cọc ván 22 SW600B 7.6 70 80 271 6660 Thi cơng đóng cọc ván 45 sau 30 ngày 8.4 70 80 271 6660 Thi công vải địa đắp 61 cát cơng trình 8.48 70 80 41.5 30.4 49.7 271 6660 1.64 1.15 Sau thời gian 62.6 16.71 70 30 ngày 80 43.2 30.9 91.9 271 6660 Cơng trình vận hành điều mưa to, MNG hạ thấp, tải đỉnh 63.3 14.75 70 kè q=3KN/m2 tải sửa chữa q=15KN/m2 80 47.0 33.7 91.6 271 6660 1.54 1.09 Kết Luận: Từ kết quả tính tốn cho thấy kết cấu phương án đảm bảo an toàn về chuyển vị ngang, độ lún, Momen kháng uốn, lực cắt hệ số ổn định trượt tổng thể b Phương án  Tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình hoàn thành: Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 103 Hình 3.44 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình hồn thành Phương Án  Tính ổn định tổng thể cơng trình cơng trình vận hành trường hợp bất lợi: Mưa to, MNG dâng cao, MN sông min, tải đỉnh kè: Người qua lại+xe giới: Hình 3.45 Mơ tính ổn định tổng thể cơng trình khi cơng trình vận hành trường hợp bất lợi: Mưa to, MNG dâng cao, MN sông min, tải đỉnh kè: Người qua lại+xe giới Phương Án Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 104 Bảng 3.16 Tổng hợp kết quả tính tốn kết cấu phương án GIÁ TRỊ NỘI LỰC CỌC CHUYỂN VỊ TT TRƯỜNG HỢP VÀ M N TRÌNH TỰ TÍNH TỐN X Y Q X] Y] KN.m/ KN/ (mm)(mm) (mm) (mm) KN/m m m Thi cơng đóng cọc 26 70 80 HỆ SỐ ỔN ĐỊNH Mfs [M] Thi công mái kè+dầm sàn 43 vỉa hè 2.9 70 80 19.8 20.8 49.3 2.14 1.15 Cơng trình vận hành 56 điều mưa to, MNG hạ thấp, tải đỉnh kè q=3KN/m2 tải sửa chữa q=15KN/m2 5.3 70 80 33.1 32.8 52.0 1.87 1.09 Kết Luận: Từ kết quả tính tốn cho thấy kết cấu phương án đảm bảo an tồn về chuyển vị ngang, độ lún hệ sớ ổn định trượt tổng thể 3.4.2 Phân tích lựa chọn phương án a Phương án Cừ ván BTCT dự ứng lực có nhiều ưu điểm - Khả chịu lực: Mô men chống uốn cao cọc bê tông thường có tiết diện vật liệu đưa xa trục trung hịa chịu mơmen lớn - Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực tận dụng hết khả làm việc chịu nén bê tông chịu kéo thép, - Khả chịu lực ma sát cao (có thể từ 1.5 ÷ lần so với loại cọc vng có tiết diện ngang) - Dạng kè đứng phù hợp với cơng trình bảo vệ bờ sơng khu vực đơng dân cư Hình thức kết cấu phương án hạn chế như: - Vỉa hè (phần đường đỉnh kè) phát sinh tượng lún lớn - Cần gia cố cừ tràm mật độ 16 cây/m2 cuộn vải địa chịu lực PEC 50 xếp lớp 50 cm với cát đầm nện đạt K0.90 cách mép tường cừ ván 30 cm Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 105 - Trong trường hợp nước biển dâng, khả gia cố đỉnh kè (tăng chiều cao đỉnh kè) phức tạp b Phương án Phương án kè tường đứng hệ cọc BTCT: + Kết cấu đỉnh kè sàn BTCT hệ cọc BTCT M300 dài 20 m Cao trình đỉnh kè: +2.00 m + Kết cấu sau tường đỉnh kè: vỉa hè lát gạch Tezazzo công viên sau kè + Mái kè: Viên BT lắp ghép đá dăm 1x2 vải địa kỹ thuật + Chân kè: cao trình chân kè: -1.50 m Phía ngồi sơng trải thảm đá (2x5x0.3 m) vải địa kỹ thuật theo đường mặt đất tự nhiên đến mực nước ứng với tần suất đảm bảo P=90% phía ngồi chân kè Việc lựa chọn cao trình đỉnh kè 2.00 theo số liệu tính tốn trạng chưa kể đến biến đổi khí hậu nước biển dâng Trong trường hợp nước biển dâng, với dạng cấu đỉnh kè sàn BTCT hồn tồn tăng chiều cao đỉnh kè dạng tường chắn - Kè có kết cấu hệ cọc BTCT nên khả ổn định cao - Khả đỉnh kè bị lún nhỏ - Tạo cảnh quan đẹp, đỉnh kè bê tơng phía bờ sơng dầm bê tơng tạo thành tường thẳng đứng - Phía ngồi sơng trải thảm đá (2x5x0.3 m) vải địa kỹ thuật theo đường mặt đất tự nhiên đến mực nước bảo vệ bờ sơng hạn chế khả xói lở Bảng 3.17 So sánh hai phương án Chỉ tiêu so sánh Tính ổn đinh Phương án Phương án (Cừ ván BTCT) (kè tường đứng hệ cọc BTCT) - Khả chịu lực: Mơ men Kè có kết cấu hệ cọc BTCT nên chống uốn cao cọc bê tông khả ổn định cao thường có tiết diện, chịu nén chịu kéo cao - Khả chịu lực ma sát cao (có thể từ 1.5 ÷ lần so với loại cọc vng có tiết diện ngang) Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 106 Chỉ tiêu so sánh Khả lún đỉnh kè Phương án Phương án (Cừ ván BTCT) (kè tường đứng hệ cọc BTCT) - Vỉa hè (phần đường đỉnh - Khả đỉnh kè bị lún kè) phát sinh tượng lún nhỏ lớn - Cần gia cố cừ tràm mật độ 16 cây/m2 cuộn vải địa chịu lực PEC 50 xếp lớp 50 cm với cát đầm nện đạt K0.90 cách mép tường cừ ván 30 cm Khả gia cố đỉnh kè có NBD - Trong trường hợp nước biển dâng, khả gia cố đỉnh kè (tăng chiều cao đỉnh kè) phức tạp Mặt cắt hợp lý tính mỹ quan đô thi - Dạng kè đứng phù hợp với công - Tạo cảnh quan đẹp, đỉnh kè bê trình bảo vệ bờ sơng khu vực tơng phía bờ sơng dầm bê đơng dân cư Tuy nhiên vỉa hè tông tạo thành tường thẳng đứng (đỉnh kè) có khả lún Khă bảo vệ bờ chống xói lở Chi phí - Từ cao trình -1.50 trải thảm đá (2x5x0.5 m) vải địa kỹ thuật theo đường mặt đất tự nhiên đến mực nước min, bảo vệ bờ sông hạn chế khả xói lở - Trong trường hợp nước biển dâng, với dạng kết cấu đỉnh kè sàn BTCT hồn tồn tăng chiều cao đỉnh kè dạng tường chắn - Phía ngồi sơng trải thảm đá (2x5x0.3 m) vải địa kỹ thuật theo đường mặt đất tự nhiên đến mực nước min, bảo vệ bờ sơng hạn chế khả xói lở Chi phí cho m chiều dài tuyến Chi phí cho m chiều dài tuyến vào khoảng 85 triệu đồng vào khoảng 65 triệu đồng Dựa vào phân tích đề xuất lựa chọn phương án là giải pháp công trình bảo vệ bờ kênh Thủ Thừa hợp lý điều kiện nước biển dâng và thay đổi dòng chảy thượng nguồn Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 107 Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơng trình thủy KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Q trình xói lở lịng, bờ sông xem dạng thiên tai nặng nề xảy khắp nơi diễn biến phức tạp Đó q trình tự nhiên, đa dạng xảy nhiều nguyên nhân ảnh hưởng nhiều yếu tố tác động Hiện tượng xói lở bờ thường có xu hướng tái diễn nhiều năm, phạm vi ảnh hưởng rộng, đe dọa phá hỏng cụm dân cư (sụt lún, nứt nhà cửa, đất bên bờ sông ) đặc biệt cụm dân cư kinh tế lâu năm vùng đồng ven sơng Để hạn chế việc xói lở bờ giả pháp cơng trình bảo vệ bờ sông nghiên cứu phát triển Thực tế cơng trình bảo vệ chống sạt lở bờ sơng loại cơng trình chịu tác động chủ yếu dòng chảy, đặc biệt dòng chảy mùa lũ Mục tiêu cơng trình bảo vệ bờ sông xây dựng để bảo vệ bờ khỏi bị xói lở, biến dạng dịng chảy mặt để lái dòng chảy mặt dòng bùn cát theo hướng xác định theo mục đích chỉnh trị sơng (được gọi cơng trình chỉnh trị) Hàng năm tỉnh Long An nói chung huyện Thủ Thừa nói riêng lũ lụt thường xuyên xảy làm thay đổi đặc trưng - lý độ bền đất bờ sông rạch bị ngập nước Cùng với phát triển mạnh kinh tế, giao thông thủy phát triển mạnh cường độ, độ lớn phương tiện để lại vận chuyển hàng hóa mùa lũ Sạt lở bờ sơng rạch sóng tàu thuyền tác động vào bờ bị ngập nước độ bền hầu hết tuyến giao thông thủy Từ vấn đề cấp thiết trên, nội dung luận văn “Nghiên cứugiải pháp cơng trình bảo vệ bờ kênh Thủ Thừa điều kiện nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn” nghiên cứu vấn đề sau: Nguyên nhân xói lở khu vực Thị trấn Thủ Thừa, đoạn từ cống Ông Trọng đến cống Cây Gáo chế độ thủy động lực khu vực mang đặc trưng đoạn sông phân lạch Cụ thể kênh Thủ Thừa bị uốn khúc, điều làm cho dịng chủ lưu có xu hướng lệch vào bờ, khu vực Thị trấn Thủ Thừa xuất lưu tốc dòng chảy lớn biến động mạnh Bên cạnh với đặc trưng thủy động lực đoạn sơng phân lạch diễn biến lịng dẫn đoạn sơng phân lạch có xu phát triển mạnh mặt bằng, phát triển theo chiều sâu Do xói lở bờ xảy xói ngang, hình thành hố xói cục Cơng trình bảo vệ bờ nhiệm vụ giữ ổn định cho bờ sông, bờ kênh, bờ hồ mái cơng trình khỏi tác dụng xâm thực dịng chảy, sóng nước ngầm Do cơng trình bảo vệ bờ hầu hết xây dựng nhằm mục đích giữ sơng có nơi khơng thu hẹp lịng sơng hỗ trợ hay phối hợp với cơng trình khác Trong năm gần ảnh hưởng biến đổi khí hậu ngày lớn, cơng trình bảo vệ bờ loại thơ sơ, bán kiên cố, kiên cố Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 108 Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơng trình thủy hay cơng nghệ phải đảm bảo tốt nhiệm vụ lũ phịng chống xói lở bờ Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ chống xói lở đất yếu sử dụng rộng rãi khu vực đồng sông Cửu Long khu vực tỉnh Long An bao gồm: tường kè BTCT, tường kè hàng cừ dự ứng lực, tường kè kết hợp lát mái v…v… Mỗi giải pháp có ưu nhược điểm khác Tuy nhiên khu vực đông dân cư có u câu giao thơng thủy, cảnh quan yêu cầu đảm bảo khả lũ (khơng làm giảm diện tích mặt cắt ướt lịng sơng), giải pháp tường cừ ván BTCT dự ứng lực tính tốn phân tích luận văn giải pháp hữu hiệu Ngoài việc đảm bảo yêu cầu giải pháp tường cừ ván BTCT dự ứng lực có khả ổn định mặt chịu lực, chuyển vị chống trượt cao Trong trường hợp để tăng khả ổn định tường cừ kết hợp với cừ tràm tường neo giữ ổn định giải pháp lựa chọn luận văn áp dụng cho bờ kênh Thủ Thừa KIẾN NGHỊ Tác động biến đổi khí hậu ngày ảnh hưởng xấu đến đồng sông Cửu Long Hiện tượng xỏi lở bờ sơng diễn mạnh khó lường đặc biệt vị trí ngã ba sơng, cù lao sơng phân lạch Do khu vực Thị trấn Thủ Thừa bên cạnh việc đề xuất giải pháp bảo vệ bờ cần thiết phải có nghiên cứu chế độ thủy động lực Việc nghiên cứu thêm chế độ thủy động lực đề xuất giải pháp hạn chế biến dạng dòng chảy mặt lái dòng chảy mặt dòng bùn cát theo hướng xác định theo mục đích chỉnh trị sơng Học viên : Võ Hoàng Quân Lớp : 24C11-CS2 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy chuẩn Việt Nam 04-05:2012/BNNPTNT “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi - quy định chủ yếu thiết kế” [2] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8419:2010 “Cơng trình thủy lợi – thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng để chống lũ” [3] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8421 : 2010 “Công trình thủy lợi – tải trọng lực tác dụng lên cơng trình sóng tàu” [4] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4253 : 2012 “Cơng trình thủy lợi - Nền cơng trình thủy cơng – u cầu thiết kế” [5] Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 10304 : 2014 Móng Cọc [6] Giáo trình Chỉnh trị sơng (2003)– trường Đại học Thủy lợi [7] GS.TS Lương Phương Hậu PGS.TS Lê Mạnh Hùng báo cáo tổng hợp đề tài KC.08.14/06 -10 “Nghiên cứu giải pháp khoa học, cơng nghệ cho hệ thống cơng trình chỉnh trị sơng đọan trọng điểm vùng đồng Bắc Bộ Nam Bộ” [8] Lê Mạnh Hùng & NNK báo cáo tổng kết dự án KHCN cấp nhà nước “Nghiên cứu dự báo phịng chống xói lở bờ sơng Cửu Long” Viện KHTL Miền Nam TPHCM 2001 [9] TSKH Trần Mạnh Liểu viện KHCN xây dựng cộng sự, báo cáo khoa học “Phương pháp đánh giá dự báo khả sạt lở bờ sơng theo tiêu chí tích hợp yếu tố điều kiện kỹ thuật tự nhiên vùng ven sơng” [10] Lê Ngọc Bích (1991), Nghiên cứu số vấn đề diễn biến lịng sơng điều kiện sơng ngịi Việt Nam, Viện Nghiên cứu KHTL Nam Bộ [11] Lê Ngọc Bích (1998), Nghiên cứu dự báo xói lở, phịng tránh, giảm nhẹ thiên tai sơng Cửu Long, Tạp chí Hoạt động Khoa học, 10/1998 [12] Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu (1995), Báo cáo nghiên cứu khả thi cơng trình bảo vệ bờ sơng Sa Đéc, khu vực chợ Sa Đéc-thị xã Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp, Viện Khoa học Thủy Lợi Miền Nam [13] Lê Ngọc Bích (2005 ), Nghiên cứu lưu lượng tạo lịng phương pháp tính lưu lượng tạo lịng cho sông chịu ảnh hưởng thủy triều, Tuyển tập kết qủa khoa hoc công nghệ 2005, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam [14] Lê Ngọc Bích (2003), Quy luật hình thái sơng cong vùng triều Nam Bộ, Viện KHTL Miền Nam, tuyển tập kết khoa học công nghệ kỷ niệm 25 năm thành lập Viện (1987 - 2003), Nxb Nơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh [15] Nguyễn Văn Cung - Nguyễn Như Khuê (1975), Dòng chảy không ổn định NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1975 [16] Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2004), Động lực học dịng sơng chỉnh trị sơng, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [17] Lương Phương Hậu (2005), Chỉnh trị sông, Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi, Phần - Tập V, NXB Xây dựng [18] Lương Phương Hậu, Lê Ngọc Bích (1993), Nghiên cứu tình hình biến động quan hệ hình thái sơng vùng đồng sông Cửu Long, NXB Nông nghiệp 9-1993 [19] Lương Phương Hậu - Lê Ngọc Bích - Hồng Văn Hn - Đinh Cơng sản (1998), Giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sông khu vực thị xã Sa Đec tỉnh Đồng Tháp, Tạp chí Thủy lợi [20] Lương Phương Hậu - Hoàng Văn Huân nnk (1998), Chỉnh trị sơng Long Bình – Khu vực thị xã Trà Vinh, Tuyển tập kết KHCN phòng chống thiên tai, chỉnh trị sông, bảo vệ bờ biển NXB Nông nghiệp [21] Lê Mạnh Hùng, Đinh Cơng Sản (2002), Xói lở bờ sơng Cửu Long giải pháp phịng tránh cho khu vực trọng điểm, Nxb Nông Nghiệp, Hà Nội [22] Lê Mạnh Hùng (2004), Báo cáo kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước KC08-15“ Nghiên cứu dự báo xói bồi lịng dẫn đề xuất giải pháp phịng chống cho hệ thống sơng ĐBSCL, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam [23] Đỗ Văn Đệ Nhà xuất Xây dựng, (2001) Cơ sở lý thuyết phần mềm tính ổn định mái dốc SLOPE/W [24] Hồ Đình Thái Hồ Nhà xuất Thống Kê (2001) Ứng dụng tin học thuyết minh, tính tốn thiết kế kết cấu cơng trình SAP2000 [25] Đỗ Ngọc Anh, Nguyễn Quang Phích, Nguyễn Văn Mạnh, Nhà xuất Xây dựng (2007) Phương pháp số chương trình phần mềm PLAXIS 3D & UDEC [26] Nguyễn Ngọc Bích, Nhà xuất Xây dựng (2010) Các phương pháp cải tạo đất yếu xây dựng [27] PGS.TS Đỗ Văn Đệ Nhà xuất Xây dựng (2008) "Phần mềm Plaxis Ứng dụng vào tính tốn cơng trình thủy cơng" [28] TS Nguyễn bảo Việt, Tap chí KHCN Xây dựng - số 1/2015, “Cọc ván cừ bê tông cốt thép dự ứng lực, khả ứng dụng vào cơng trình kè đất yếu” ... Giải pháp đề xuất 84 3.3 Nghiên cứu tính ổn định giải pháp cơng trình bảo vệ bờ kênh Thủ Thừa điều kiện nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn 86 3.3.1 Trường... 74 Kênh Cầu Đôi - Rạch Tràm Châu Thành 75 Kênh Cá Sơn Thượng Thủ Thừa 76 Kênh Bà Đỏ Thủ Thừa 77 Kênh Mương Đào Thủ Thừa 78 Kênh T1 Thủ Thừa 79 Kênh T2 Thủ Thừa 80 Kênh T3 Thủ Thừa 81 Kênh T4 Thủ. .. Cơng trình thủy 2.1 Ảnh hưởng nước biển dâng thay đổi dòng chảy thượng nguồn đến vùng nghiên cứu 38 2.1.1 Ảnh hưởng nước biển dâng 38 2.1.2 Sự thay đổi dòng chảy thượng nguồn