Nghiên cứu nguyên nhân gây mất ổn định và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông bằng giang tỉnh cao bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Vũ Mạnh Tiến NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG TỈNH CAO BẰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI - Vũ Mạnh Tiến NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG TỈNH CAO BẰNG Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Mã số: 60- 58- 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Ngơ Trí Viềng Hà Nội – 2013 MỤC LỤC T MỞ ĐẦU T T Tính cấp thiết Đề tài 1 T T T Mục đích nghiên cứu T T T T T T T T T T Bố cục luận văn T T Kết dự kiến đạt T T Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4 T T Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3 T T T T T CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG T CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM Tình hình ứng dụng cơng trình bảo vệ bờ sơng giới 1.1 T T T T 1.1.1 Tình hình ứng dụng cơng trình bảo vệ bờ sơng giới T T T T 1.1.2 Phân loại cơng trình bảo vệ bờ sơng T T T Tình hình ứng dụng cơng trình bảo vệ bờ sơng Việt Nam 16 1.2 T T T T T 1.2.1 Các loại cơng trình bảo vệ bờ truyền thống 16 T T T T 1.2.2 Những tiến khoa học đạt nghiên cứu bảo vệ bờ sông 18 T T T T CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ THỰC TRẠNG XĨI LỞ BỜ SƠNG T T T BẰNG GIANG 22 Đặc điểm tự nhiên 22 2.1 T T T T 2.1.1 Vị trí địa lý 22 T T T T 2.1.2 Đặc điểm lưu vực 23 T T T T 2.1.3 Đặc điểm địa hình địa mạo 23 T T T T 2.1.4 Điều kiện khí tượng thủy văn 23 T T T T 2.1.5 Điều kiện địa chất cơng trình 23 T T T T 2.1.6 Đặc điểm địa chất thủy văn 26 T T 2.2 T T 2.3 T T 2.4 T T T T Hiện trạng xói lở bờ sông Bằng Giang 27 T T Hiện trạng lịng dẫn xói lở bờ khu vực nghiên cứu 32 T T Hiện trạng tuyến kè nghiên cứu 33 T T Diễn biến lịng dẫn sơng Bằng Giang năm gần đây34 2.5 T T T Đánh giá thực trạng xói lở bờ sơng Bằng Giang 35 2.6 T T T T T CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN GÂY XÓI LỞ VÀ CÁC GIẢI T PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG 36 Nguyên nhân gây xói lở bờ sơng Bằng Giang 36 3.1 T T T T 3.1.1 Khái quát chung ngun nhân xói lở bờ sơng 36 T T T T 3.1.2 Nguyên nhân gây xói lở bờ sông Bằng Giang 37 T T T T T Các giải pháp bảo vệ bờ xây dựng sông Bằng Giang 50 3.3 T T Các dạng ổn định đê sông: 47 3.2 T T T T T 3.3.1 Loại cơng trình đơn giản 51 T T T T 3.1.2 Loại cơng trình bán kiên cố 51 T T T T 3.1.3 Loại cơng trình kiên cố 51 T T T Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang 52 3.4 T T T T T 3.4.1 Về vật liệu xây dựng 52 T T T T 3.4.2 Về kết cấu cơng trình 53 T T T T 3.4.3 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang 53 T T T Ứng dụng kết nghiên cứu để đề xuất giải pháp thiết kế kè sông 3.5 T T T T Bằng Giang đoạn chảy qua thành phố Cao Bằng (từ Ko đến T100 dài 2447,15m) 58 T 3.5.1 Vị tri tuyến kè 58 T T T T 3.5.2 Điều kiện địa hình 58 T T T T 3.5.3 Điều kiện địa chất cơng trình 59 T T T T 3.5.4 Điều kiện cung cấp vật liệu xây dựng 61 T T T T 3.5.5 Cấp cơng trình quy mơ xây dựng 62 T T T T 3.5.6 Các tiêu tính tốn: 62 T T T T 3.5.7 Các thơng số kỹ thuật 62 T T T T 3.5.8 Các giải pháp kết cấu cơng trình 63 T T T T 3.5.9 Tính tốn ổn định tổng thể kè 71 T T T T 3.5.10 Tính tốn kinh phí đầu tư xây dựng 80 T T 3.5.11 Lựa chọn giải pháp kết cấu 81 T T KẾT LUẬN 83 T T Những kết đạt luận văn 83 I T T T II T T T T T T III T T Hạn chế hướng nghiên cứu 85 T T Những hạn chế luận văn 85 T T Hướng nghiên cứu 85 T T Kiến nghị 85 LỜI CẢM ƠN T Qua 06 tháng tiến hành làm luận văn, với giúp đỡ tận tình T thầy cô Khoa sau Đại học, thày cô Khoa Cơng trình Trường Đại học Thủy lợi bạn bè đồng nghiệp với nỗ lực thân tạo điều kiện quan nơi công tác, luận văn thạc sỹ ‘’Nghiên cứu T nguyên nhân gây ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng’’ hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, bảo tận tình GS T TS Ngơ Trí Viềng để tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn: - Các thầy cô Khoa sau Đại học, Khoa Cơng trình Trường Đại học T Thủy lợi giảng dạy, giúp đỡ nhiệt tình suốt trình học tập thực luận văn - Phòng đào tạo, Thư viện trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, tạo điều T kiện thuận lợi để tác giả hồn thành khóa học hoàn thành luận văn - Ban quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng – Sở Nông nghiệp PTNT T Cao Bằng, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình thực luận văn - Viện Bơm Thiết bị Thủy lợi – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, T tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn - Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thời gian T chun mơn để tác giả hoàn thành luận văn T Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2013 Vũ Mạnh Tiến MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài: Nằm cách thủ Hà Nội 286 km phía Bắc, thành phố Cao Bằng trung tâm kinh tế, trị văn hoá tỉnh Cao Bằng Thành phố Cao Bằng ví ốc đảo bao bọc xung quanh sông núi Từ đài tưởng niệm anh hùng liệt sỹ ngắm tồn cảnh thị xã Cao Bằng Lưu vực thoát nước mùa mưa toàn thành phố chủ yếu hai sơng Bằng Giang sơng Hiến Sơng Bằng (cịn gọi sông Bằng Giang) bắt nguồn từ tỉnh Quảng Tây - Trung Quốc chảy theo hướng Tây bắc - Đông nam vào Cao Bằng cửa Sóc Giang, xã Sóc Hà, huyện Hà Quảng Từ xã Sóc Giang, sơng chảy theo hướng Đông nam qua huyện Hà Quảng, Hòa An, Thành phố Cao Bằng huyện Phục Hòa Đoạn sông chảy qua Cao Bằng kết thúc cửa Tà Lùng, xã Mỹ Hưng, huyện Phục Hoà (phía Đơng nam Cao Bằng) trước đổ vào tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc Sơng Bằng có tổng chiều dài khoảng 108 km, đất Việt Nam sơng Bằng có chiều dài khoảng 90 km, độ cao bình quân lưu vực 482m Diện tích tự nhiên tồn lưu vực tính đến cửa Tà Lùng 4.740km2, P P thuộc địa phận Việt Nam 4.264km2, thuộc địa phận Trung Quốc 476km2 P P P P Độ cao bình quân lưu vực 482m, chiều rộng trung bình lưu vực 44,5 km Lịng sơng Bằng Giang có chiều rộng từ 60 đến 100m với tổng lượng dịng chảy 3,73 tỷ m3/năm sơng Bằng mang lại nguồn lợi lớn P P tỉnh Cao Bằng, cụ thể: - Là nguồn cung cấp nước sinh hoạt, công, nông nghiệp; - Là tuyến tiêu lũ chủ yếu; - Là tuyến giao thơng vận tải thủy quan trọng; - Là nguồn cung cấp vật liệu xây dựng cát, sỏi, đá; Trang - Là nguồn cung cấp nguồn thủy sản phong phú; - Góp phần cải thiện, điều hịa mơi trường, sinh thái; - Dọc theo chiều dài sơng cịn có cơng trình kiến trúc, giao thơng, cầu phà, bến cảng cơng trình thủy lợi quan trọng khác Những nguồn lợi cho thấy vai trị quan trọng sơng Bằng Giang trình phát triển kinh tế, xã hội tỉnh Cao Bằng nói riêng tỉnh thành có sơng chảy qua nói chung Tuy nhiên, bên cạnh nguồn lợi mang lại năm gần đây, diễn biến thời tiết biến đổi thất thường, diễn biến dịng chảy sơng Bằng có biến đổi khó lường Bên cạnh việc xuất ngày nhiều cơng trình sông để phục vụ sở hạ tầng giao thơng ảnh hưởng lớn tới việc lũ chế độ thủy lực lịng dẫn Sơng Bằng Giang đoạn chảy qua Thành phố Cao Bằng với chiều dài khoảng 6,0km, có độ dốc tự nhiên lớn, lưu tốc dòng chảy lớn, lưu lượng mực nước thay đổi tương đối nhanh, lịng sơng có nhiều cát, cuội sỏi, lòng dẫn ổn định, chỗ bị bồi, chỗ bị xói đặc biệt vấn đề xói lở bờ Ngồi nhân dân hai bên bờ sơng tự ý xây dựng nhiều cơng trình lấn chiếm có chỗ bị san gạt làm ruộng canh tác, tác động người ảnh hưởng xấu tới việc tiêu thoát lũ chế độ thủy lực dịng chảy sơng Thực tại, ven hai bên bờ sơng Bằng Giang bị xói lở mạnh, bờ sông bị sạt lở lõm sâu vào bờ (nhiều chỗ bị lõm sâu khoảng 15 đến 20m vào phía bờ) Sạt lở bờ sơng đe dọa nghiêm trọng đến an toàn nhà hộ dân sinh sống dọc hai bên bờ sông Bằng Giang sở hạ tầng nằm ven hai bên sông Hiện trạng diễn biến xói lở bờ cịn diễn phức tạp chế độ thủy lực lòng dẫn thay đổi với tác động tự nhiên người Ngoài xói lở bờ Trang điều kiện địa chất biến đổi phức tạp suốt dọc chiều dài sơng Bằng, phía lớp đất phủ có nguồn gốc chủ yếu đất trầm tích phần đất san lấp, thành phần chủ yếu lớp là sét, sét pha, cát pha, cát lẫn nhiều dăm sạn, gạch đá không đồng Vào mùa mưa lưu lượng lớn với độ dốc đáy sông lớn, nên lớp cát, sỏi, cuội chân bờ sông dễ bị nước trôi gây tượng sạt lở bờ nghiêm trọng Trong tương lai, với phát triển chung tỉnh xuất ngày nhiều khu công nghiệp, cơng trình giao thơng, hạ tầng sở tỉnh dọc hai bên bờ sông Bằng Giang dẫn đến việc gây biến đổi lịng dẫn sơng Bằng Giang ngày phức tạp mãnh liệt Chính vậy, để khai thác tổng hợp nguồn nước có hiệu quả, bền vững nhằm giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn, ổn định đời sống nhân dân Thành phố Cao Bằng nói riêng, nhân dân tỉnh nói chung việc ‘’Nghiên cứu ngun nhân gây ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng’’ cấp thiết Mục đích nghiên cứu: Đánh giá nguyên nhân ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Các phương án cơng trình bảo vệ bờ sông Bằng Giang tương ứng với đoạn sông - Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp ổn định mái bờ sông Bằng Giang đoạn chảy qua Thành phố Cao Bằng tỉnh Cao Bằng (từ Ko đến T100 dài 2447,15m) Trang Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng hợp, thu thập tài liệu thực tế, đánh giá phân tích cụ thể trạng - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết mô hình tốn để tìm lời giải xác + Nghiên cứu lý thuyết phương pháp tính tốn ổn định, thấm, thuỷ lực nước Lựa chọn phương pháp tính tốn phù hợp với điều kiện Việt Nam + Mơ hình tốn để giải tốn ổn định kè, tìm nguyên nhân đưa giải pháp bảo vệ bờ Kết dự kiến đạt được: - Tìm nguyên nhân gây sạt lở bờ, ngun nhân phá hoại cơng trình bảo vệ hệ thống sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng - Tổng hợp, đánh giá kiến nghị giải pháp cơng trình, so sánh ưu nhược điểm giải pháp từ kiến nghị giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng khu vực Thành phố Cao Bằng tỉnh Cao Bằng hiệu quả, an toàn kinh tế Bố cục luận văn: Phần mở đầu Chương I: Tình hình nghiên cứu, ứng dụng cơng trình bảo vệ bờ sông giới Việt Nam Chương II: Xác định nguyên nhân gây ổn định cơng trình bảo vệ bờ hệ thống sơng Bằng Giang tỉnh Cao Bằng Chương III: Đề xuất biện pháp bảo vệ bờ Tả sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng đoạn chảy qua Thành phố Cao Bằng từ Ko đến T100 dài 2447,15m Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, Lưu Công Đào, Nguyễn Như Khuê, Võ Xuân Minh, Hoàng Văn Quý, Vũ Văn Tảo (1987), Thủy lực tập II, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Cơng trình chỉnh trị sơng, Trường Địa học Thủy lợi Trịnh Văn Cương (2002) Trường Đại học Thủy lợi, Bài giảng địa kỹ thuật công trình, Hà Nội Lưu Cơng Đào Nguyễn Tài dịch từ tiếng Nga, Sổ tay tính tốn thuỷ lực, Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội Lương Phương Hậu Trần Đình Hợi(2004), Động lực học dịng sơng chỉnh trị sông, Nhà xuất Nông nghiệp Phạm Văn Quốc ( 2003) Thiết kế kè bảo vệ mái dốc, Hà Nội Thiết kế đê công trình bảo vệ bờ (2001), Trường Đại học Thủy lợi Tiêu chuẩn ngành 14TCN 119-2002, Thành phần nội dung khối lượng lập thiết kế cơng trình thuỷ lợi Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 84-91, Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng chống lũ, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 10 Tiêu chuẩn ngành 22TCN 207-92, Tính tốn ổn định mái dốc cơng trình 11 Tiêu chuẩn ngành TCXDVN: 285-2002, Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế 12 Vũ Tất Uyên - Viện Khoa học Thủy lợi (1991), Cơng trình bảo vệ bờ, Hà Nội 13 Viện Bơm Thiết bị Thủy lợi (2010), Tài liệu thiết kế kè bờ Tả sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng 14 Xử lý tượng địa chất xây dựng (2006), Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Tiếng Anh: 15 Dhaka, January (2002), Developing and updating empirical methods for predicting morphological changes of the Jamuna River, Egis Technical Note Series 29 16 G.J Klaasen( December 1993), Planform changes in large braided sandbed rivers, Delft hydraulics 17 K W Pilarczyk (2000), Deisgn of revetments ... đảm bảo an toàn, ổn định đời sống nhân dân Thành phố Cao Bằng nói riêng, nhân dân tỉnh nói chung việc ‘? ?Nghiên cứu ngun nhân gây ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng? ??’... đích nghiên cứu: Đánh giá nguyên nhân ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Bằng Giang tỉnh Cao Bằng Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Các phương án cơng trình bảo vệ bờ sông. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI - Vũ Mạnh Tiến NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG BẰNG GIANG TỈNH CAO BẰNG