Thiết kế mô hình bảo vệ bờ sông bằng công nghệ vetiver tại xã hòa phong, huyện hòa vang, thành phố đà nẵng

g an aN cD ho D g an aN cD ho D Các giải pháp nghiên cứu nhằm bảo vệ bờ sông vùng sạt lở trở nên cấp thiết cả, Cơng nghệ trồng cỏ Vetiver phục vụ giảm nhẹ thiên tai bảo vệ môi trường phát triển ứng dụng thành công nhiều nơi giới ((Paul Trương, Trần Tân Văn Elise Pinners, 2008) Công nghệ du nhập vào Việt Nam từ năm 1999 Nó không kết hạt, không lan truyền bừa bãi phải trồng hom muốn nhân rộng Đặc tính ưu việt cỏ Vetiver rễ đồ sộ phát triển nhanh, số điều kiện, năm rễ ăn sâu tới 3-4m Phần thân mặt đất cỏ Vetiver mọc thẳng đứng, cứng, Khi trồng đủ dày, cỏ mọc sát với tạo thành hàng rào kín, giúp chịu dịng nước chảy xiết, hạn chế xói mịn đất phân tán nước mặt chảy tràn hiệu Nắm bắt tình hình thực tế địa phương hiệu chứng minh Hệ thống cỏ Vetiver, dự án nhằm thực đánh giá giải pháp để bảo vệ bờ sông, vừa đảm bảo hiệu quả, giảm giá thành xây dựng, đơn giản thi công, thân thiện với môi trường để giải vấn đề vừa nêu g an aN cD ho D III MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thiết kế mơ hình bảo vệ bờ sơng cơng nghệ Vetiver xã Hịa Phong, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng phù hợp với thực tế điều kiện địa phương IV ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Một nhánh sông Vu Gia thuộc thôn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phịng, huyện Hịa Vang, thành phố Đà Nẵng; - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu thực nghiệm bảo vệ 20m bờ sông thôn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong, huyện Hịa Vang, thành phố Đà Nẵng V CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V.1 Cách tiếp cận Tính tốn xác định biện pháp bảo vệ bờ sông theo hướng bền vững - Ứng dụng công nghệ trồng cỏ Vetiver, bao gồm nội dung sau: - Nghiên cứu đặc tính cỏ Vetiver; - Nghiên cứu phương pháp kỹ thuật trồng cỏ Vetiver, khả ổn định mái cơng trình cỏ Vetiver phát triển bền vững giải pháp này; - Thiết kế mơ hình trồng cỏ cho khu vực V.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ơn p p đ ề ập thông tin: Tổng hợp tài liệu, đánh giá tổng quan nghiên cứu liên quan đến vùng dự án; ơn p p kế thừa có chọn lọc kết nghiên ớc đây: Thừa kế kết nghiên cứu thực từ đề tài liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu dự án (bao gồm Dự án bảo vệ bờ sơng, bờ biển; Các cơng trình bảo vệ bờ sông, bờ biển; Giải pháp kè mềm; Dự án trồng cỏ Vetiver cho vùng khác Việt Nam;…); ơn p p mơ ìn o n: Dự án kiến nghị tiến hành sử dụng mơ hình địa kỹ thuật Plaxis để tính tốn ổn định cho giải pháp kè mềm khu vực Dự án; ơn p p c yên : Phối hợp, liên kết chuyên gia, nhà khoa học có trình độ chun mơn cao có kinh nghiệm thuộc lĩnh vực nghiên cứu dự án để thực CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN g an aN cD ho D I ĐẶC ĐIỂM GIỐNG CỎ VETIVER Hiện nay, giới ghi nhận khoảng 12 giống cỏ Vetiver, phổ biến Giống cỏ Vetiveria zizanioides L Giống cỏ có đặc điểm sau: - Thân: Dạng thân cọng, chắc, đặc, cứng hóa gỗ Cỏ Vetiver mọc thành bụi dày đặc Từ gốc rễ mọc nhiều chồi hướng Thân cỏ mọc thẳng đứng, cao trung bình 1,5-2m Phần thân khơng phân nhánh, phần đẻ nhánh mạnh - Mắt: nhẵn nhụi không lông nằm tiếp giáp thân cọng cỏ, lồi ra; từ tạo rễ cỏ Vetiver chôn vùi vào đất; - Lá: phiến hẹp, dài khoảng 45-100cm, rộng khoảng 6-12mm, dọc theo rìa có cưa bén; - Rễ: phần hữu dụng quan trọng Đa số cỏ dại có rễ dạng sợi, trải dài từ phần thân cỏ mặt đất cặm vào đất theo hướng ngang, cịn phần rễ cặm đứng vào đất khơng mọc sâu Ngược lại, cỏ Vetiver không mọc trải rộng mà lại cắm thẳng đứng sâu vào đất, kể rễ chính, rễ thứ cấp rễ dạng sợi Rễ có dạng chùm khơng mọc trải rộng mà lại cắm thẳng đứng sâu 3-4m, rộng đến 2,5m sau năm trồng Rễ lồi Vetiveria zizanioides có chứa tinh dầu, chất lượng tốt chất 18 tháng sau trồng với lượng tinh dầu khoảng 2-2,5% trọng lượng khô - Cơ quan sinh sản: Lồi dùng phổ biến có đặc điểm khơng tạo hạt, nhân giống chủ yếu phương pháp vơ tính nên khơng thể mọc tràn lan loại cỏ dại khác Cỏ Vetiver lưỡng tính, có gié hoa lưỡng tính Các gié hoa có phân hóa giới tính lưỡng tính, đực bất thụ có II KỸ THUẬT GIA CỐ BỜ BẰNG CỎ VETIVER 2.1 Những đặc điểm độc đáo cỏ Vetiver thích hợp với mục đích ổn định mái dốc - Mặc dù xếp vào loài cỏ, tác dụng ổn định đất cỏ Vetiver giống thân gỗ bụi phát triển nhanh Trên đơn vị diện tích, rễ cỏ Vetiver cịn khỏe rễ thân gỗ; - Bộ rễ đồ sộ gồm hàng ngàn vạn rễ nhánh ăn sâu, xuống tới 2-3m năm Kết trồng số nơi cho thấy, vòng 12 tháng đầu, rễ cỏ Vetiver ăn sâu tới 3,6m mái dốc đất đắp Bộ rễ gắn kết chặt hạt đất, đồng thời neo chặt lớp đất bở rời phía với lớp đất ổn định bên dưới, cỏ khó bị bật gốc Bộ rễ giúp cỏ Vetiver chịu hạn tốt (lưu ý tất nhiên rễ cỏ không ăn xuống sâu so với mực nước ngầm Vì thế, nơi mực nước ngầm cao, rễ cỏ Vetiver khơng ăn sâu nơi khô hơn); - Rễ cỏ Vetiver có sức kháng kéo cao, chí cịn cao số lồi thân gỗ, giúp gia cường mái dốc tốt; - Rễ cỏ Vetiver có sức kháng cắt thiết kế trung bình khoảng 75MPa, tức 1/6 sức bền thép có khả tăng sức kháng cắt đất lên tới 39% độ sâu 0,5m; - Rễ cỏ Vetiver xuyên qua đất bị đầm chặt đất thịt, đất sét cứng thường thấy miền nhiệt đới, trở thành loại neo tốt cho lớp đất đắp đất phủ; - Các băng cỏ Vetiver có tác dụng phân tán nước mặt chảy tràn, giảm bớt tốc độ dịng chảy, qua giảm nhẹ rửa trơi, xói mịn Nước chảy chậm lại cịn có thêm thời gian để ngấm, tăng thêm độ ẩm cho đất; g an aN cD ho D - Các hàng cỏ Vetiver, lớp rào cản sinh học, giữ lại bùn đất chỗ, qua giảm bớt độ đục nước mặt chảy tràn Khi bị bùn đất lấp, rễ mới, chồi mọc từ đoạn thân phía cỏ Vetiver tiếp tục phát triển Kết tạo thành bậc thềm phía trước hàng cỏ, giảm độ dốc sườn giảm nhẹ xói mịn, rửa trơi Bùn đất bị giữ lại đồng thời chứa hạt cỏ địa, tự mọc được; - Chịu biến động thời tiết cực hạn, hạn hán kéo dài, lũ lụt, ngập úng, sinh tồn khoảng nhiệt độ rộng từ -14oC đến 55oC (Truong et al., 1996); - Sau điều kiện bất lợi qua đi, cỏ Vetiver có khả phục hồi nhanh, đặc biệt chăm bón tốt; - Chịu nhiều loại đất xấu, chua phèn, mặn, đất kiềm (Le Van Du and Truong, 2003) Cỏ Vetiver phát huy tác dụng tốt liên kết với tạo thành hàng rào kín Các sườn dốc tự nhiên, mái dốc đào (taluy đường) đắp (đê, đập) ổn định biện pháp trồng hàng cỏ Vetiver theo đường đồng mức Bộ rễ ăn sâu giúp ổn định cấu trúc mái dốc phần thân bên giúp phân tán nước mặt chảy tràn, giảm xói lở giữ lại bùn đất, tạo điều kiện tốt cho cỏ địa mọc 2.2 Những đặc điểm độc đáo cỏ Vetiver thích hợp với mục đích giảm nhẹ thiên tai Để giảm nhẹ dạng thủy tai lũ lụt, xói lở bờ sơng, bờ biển, xói mịn đất, bảo vệ đê đập, bảo vệ mái dốc v.v., cỏ Vetiver thường trồng thành hàng theo hai hướng song song cắt ngang dòng chảy Những đặc điểm độc đáo cỏ Vetiver phát huy tác dụng tốt: - Do rễ đặc biệt ăn sâu khỏe, mọc tốt hàng cỏ Vetiver có khả chống chịu dịng nước chảy xiết Kinh nghiệm miền Bắc Queensland (Ôxtralia) cho thấy cỏ Vetiver chịu nước sơng mùa lũ với tốc độ 3,5m/giây, trụ vững kênh thoát nước miền Nam Queensland với tốc độ nước chảy lên tới 5m/giây; - Ở nơi nước nông, chảy chậm, thân cỏ Vetiver cứng thẳng tạo thành hàng rào kín làm giảm tốc độ dòng chảy (hay làm tăng sức kháng thủy lực) chặn giữ bùn đất Chúng đứng thẳng dòng nước sâu tới 0,6-0,8m; - Ở dòng nước sâu, chảy xiết, cỏ Vetiver rạp xuống, vừa bảo vệ lớp đất mặt đồng thời hạn chế bớt tốc độ dòng chảy; - Khi trồng cơng trình giữ nước đê đập, hàng cỏ Vetiver giúp làm giảm lưu tốc dòng chảy, sóng leo, sóng tràn bờ làm giảm lượng nước chảy tràn vào khu vực cần bảo vệ Chúng giúp làm giảm “hiện tượng xói lở giật lùi” thường xảy dòng nước sóng dội ngược trở sau tràn qua đê, đập; - Vì giống mọc vùng đất ngập nước, cỏ Vetiver sống lâu dài điều kiện ngập nước Kết nghiên cứu nhà khoa học Trung Quốc chứng minh cỏ Vetiver sống hai tháng bị ngập hoàn toàn nước Dưới xin trình bày chi tiết thêm số đặc tính tác dụng cỏ Vetiver 2.3 Một số ứng dụng chủ yếu băng cỏ Vetiver giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ sở hạ tầng Do đặc điểm nêu trên, cỏ Vetiver có tác dụng dự án giao thông, thủy lợi, giảm nhẹ thiên tai, đặc biệt nơi đất dễ bị trương nở, phân rã, xói mịn đất kiềm nặng có hàm lượng natri cao, đất chua phèn v.v.: - Ổn định mái dốc dọc tuyến đường bộ, đường sắt v.v., đặc biệt hiệu đường giao thơng nơng thơn, miền núi, nơi khơng có đủ kinh phí cho việc ổn định, bảo vệ taluy nơi cộng đồng địa phương thường tham gia thi công, xây dựng đường; - Ổn định đê đập, giảm nhẹ xói lở bờ sơng, kênh mương, bờ biển v.v bảo vệ cơng trình cứng kè bê tông, đá xây, rọ đá v.v.; - Bảo vệ taluy mái dốc nơi cửa vào cửa hệ thống cống dẫn; - Thoát nước; - Bảo vệ mố cầu, nơi chuyển tiếp kết cấu đá bê tông với đất; - Làm hàng rào để ngăn giữ bùn đất cửa vào hệ thống cống dẫn, thoát nước; - Làm hàng rào để hạn chế tốc độ dòng chảy cửa hệ thống cống dẫn, thoát nước; - Trồng thành hàng theo đường đồng mức phía kênh mương để ổn định mái dốc, ngăn giữ bùn đất khỏi bị rửa trơi, xói mịn xuống kênh mương; - Trồng thành hàng theo đường đồng mức phía rãnh xói để ngăn khơng cho chúng phát triển tiếp; - Trồng thành hàng dọc theo bờ đê, đập, phía mực nước sơng hồ để hạn chế xói lở, xói mịn sóng vỗ; - Giảm nhẹ nước mặt chảy tràn, rửa trơi, xói mịn, thu giữ bùn cát v.v.; - Trong lâm nghiệp, cỏ Vetiver trồng bìa rừng, taluy đường ven rừng nơi đất dốc để hạn chế xói mịn, rãnh xói phát triển sau thu hoạch gỗ v.v g an aN cD ho D 2.4 Một số ƣu nhƣợc điểm cỏ Vetiver 2.4.1 Ư đ ểm - Ưu điểm Hệ thống Vetiver so với biện pháp cơng trình truyền thống giá thành hiệu Thí dụ, áp dụng Vetiver vào việc ổn định, bảo vệ mái dốc Trung Quốc giúp tiết kiệm tới 85-90% chi phí (Xie, 1997; Xia et al., 1999) Ở Ôxtralia, so với biện pháp cơng trình truyền thống, Vetiver giúp tiết kiệm tới 64-72% chi phí (Braken and Truong, 2001) Tóm lại, chi phí tối đa khoảng 30% so với biện pháp truyền thống; - Cũng biện pháp kỹ thuật - sinh học khác, Hệ thống Vetiver thân thiện với cảnh quan, môi trường, “xanh” so với biện pháp cơng trình truyền thống dùng bê tông, đá, sắt thép v.v Điều đặc biệt quan trọng đô thị, nơi môi trường bị xuống cấp nghiêm trọng hoạt động phát triển sở hạ tầng; - Chi phí tu, bảo dưỡng Hệ thống Vetiver thấp Khác với biện pháp cơng trình khác bắt đầu xuống cấp từ đưa vào sử dụng, hiệu biện pháp kỹ thuật - sinh học lại tăng dần theo thời gian, lớp phủ thực vật dần trưởng thành Hệ thống Vetiver cần chăm sóc, bảo vệ tốt khoảng 1-2 năm đầu, mọc tốt không cần trông coi Do vậy, biện pháp đặc biệt thích hợp với vùng xa xôi hẻo lánh, nơi mà việc tu, bảo dưỡng khó triển khai tốn kém; - Đặc biệt có hiệu nơi đất cằn cỗi dễ bị xói mịn, rửa trơi; - Đặc biệt thích hợp với vùng u cầu chi phí nhân cơng thấp v.v 2.4.2 N ợc đ ểm - Nhược điểm Hệ thống Vetiver cỏ Vetiver khơng chịu bóng râm, giai đoạn đầu Dưới bóng râm, phần cỏ Vetiver chậm lớn; bóng râm hồn tồn, chí bị lụi hẳn khả cạnh tranh với giống cỏ khác thích nghi với bóng râm Tuy nhiên, nhược điểm khía cạnh lại hữu ích, thí dụ số trường hợp, người ta cần giống tiên phong, tạo điều kiện ổn định cải thiện môi trường cho giống khác mọc tiếp, sau khơng cần đến giống tiên phong nữa; - Các hàng cỏ Vetiver trồng theo đường đồng mức phát huy tác dụng phát triển tốt Do vậy, để cỏ đạt tới độ phát triển tốt, cần có khoảng thời gian dự phòng khoảng 2-3 tháng thời tiết ấm áp 3-4 tháng thời tiết lạnh Có thể khắc phục vấn đề cách trồng sớm từ mùa khô; - Cỏ Vetiver thực phát huy tác dụng chúng tạo thành hàng rào kín Do vậy, khoảng trống khóm hàng cần trồng giặm kịp thời; - Việc trồng, tưới nước chăm sóc gặp khó khăn taluy cao dốc; - Cần bảo vệ, không cho trâu bò phá hoại thời gian đầu 2.4.3 Phối hợp với biện pháp khác Biện pháp trồng cỏ Vetiver phát huy tác dụng tốt cách độc lập kết hợp với biện pháp truyền thống khác Như phát huy triệt để ưu điểm, hạn chế tối đa nhược điểm Hệ thống Vetiver tăng thêm độ tin cậy độ an tồn Thí dụ, đoạn bờ đê bờ sơng đó, phần chân đê, phần ngập nước, gia cường đá bê tơng, cịn phần trồng cỏ Vetiver Ngồi ra, cịn kết hợp trồng cỏ Vetiver loại khác, thí dụ tre, loại xưa thường trồng để bảo vệ bờ sông, bờ đê Kinh nghiệm cho thấy rằng, trồng tre không thơi khơng hiệu tre có số hạn chế mà cỏ Vetiver bổ khuyết g an aN cD ho D CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRỒNG CỎ I HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu thuộc thơn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong, huyện Hịa Vang, thành phố Đà Nẵng, có tọa độ địa lý: 15058’50” vĩ độ Bắc, 10809’18” kinh độ Đơng với chiều dài sạt lở ước tính khoảng 100m phía cầu sơng n (Hình 1) Hình 1: Vị trí sạt lở khu vực nghiên cứu - xã Hòa Phong, H Hòa Vang, Tp Đà Nẵng g an aN cD ho D 1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất khu vực Qua công tác trắc hội địa chất chung khu vực, tình hình địa chất khu vực vùng phụ cận cho thấy địa tầng khu đất có cấu tạo chủ yếu đất cát, đất sét pha cát; xuống sâu phía sơng đất cát pha lẫn sỏi sạn sét pha cát Phần bờ sông thực vật tre phát triển địa hình mái dốc từ 0.30.5% Hình 2: Thực vật tre, bụi nhỏ phát triển (Ảnh chụp ngày 22/4/2020) Hình 3: Hiện trạng sạt lở khoảng 10 bờ sông khu vực dự án (Ảnh chụp ngày 22/4/2020) Điểm sạt lở nằm phía bờ trái sơng Yên, nơi chịu nhiều tác động chế độ dòng chảy lưu vực đến từ sông Vu Gia - nguyên nhân phá vỡ cấu trúc địa chất khu vực ven bờ gây sạt lở cho khu vực Quá trình thay đổi đường bờ khu vực dự án từ năm 2011 đến năm 2020 miêu tả theo đồ vệ tinh sau: a Ảnh vệ tinh chụp ngày 24/7/2011 b Ảnh vệ tinh chụp ngày 29/3/2013 c Ảnh vệ tinh chụp ngày 5/1/2015 d Ảnh vệ tinh chụp ngày 20/4/2017 aN cD ho D e Ảnh vệ tinh chụp ngày 19/5/2019 f Ảnh vệ tinh chụp ngày 2/2/2020 g an Hình 4: Sự thay đổi bờ sông khu vực nghiên cứu từ năm 2011-2020 Như vậy, từ năm 2011 đến nay, phạm vi sạt lở lớn vị trí khu vực tác động dịng chảy lưu vực ước tính khoảng 11m, đe dọa đến sống nhân dân thôn Cẩm Toại Đông, xã Hịa Phong (Hình 5) Hình 5: Kết phân tích thay đổi đường bờ từ ảnh vệ tinh (2011-2020) II PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ DỊNG CHẢY KHU VỰC NGHIÊN CỨU Để phục vụ cho việc thiết kế trồng cỏ Vetiver gia cố bờ sông khu vực thôn Cẩm Toại Đông, cần tiến hành đánh giá chế độ thủy động lực học sông nhằm xác định giá trị mực nước thiết kế đoạn chảy qua vùng Dự án, mực nước cần xác định bao gồm: - Mực nước lũ thiết kế; - Mực nước trung bình mùa kiệt; - Mực nước kiệt sơng Hình 6: Phạm vi xây dựng mơ hình thủy lực 2D 2.1 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy động lực 2D Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực chiều thể Hình Bảng sau: Bảng 1: Kết hệ số Nash hệ số tương quan năm 2005 Tƣơng quan 0.75 0.99 Rất tốt Bảng 2: Kết hệ số Nash hệ số tương quan năm 2009 Hệ số 0.868 0.94 Rất tốt Rất tốt g Tƣơng quan an Kết Nash aN cD ho Tốt Kết Nash D Hệ số Nhận xét - Kết kiểm định mực nước Trạm Cẩm Lệ cho kết mô năm 2005 thực đo năm 2009 phù hợp với giá trị hệ số Nash hệ số tương quan cao nên thể mức độ tin cậy mơ hình tốn; - Bộ thơng số mơ hình sau hiệu chỉnh ứng với năm 2005 kiểm định mơ hình thủy lực năm 2009, kết kiểm định chấp nhận điều kiện số liệu đo đạc nay; - Như vậy, kết luận thơng số mơ hình thủy động lực sử dụng để phục vụ mô cho kịch sau ảnh hưởng phát triển kinh tế xã hội nước biển dâng tương lai 2.2 Mô kịch tính tốn 2.2.1 Kịch lũ ết kế Căn vào Báo cáo “Tài nguyên nước mặt thành phố Đà Nẵng đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045” UBND thành phố Đà Nẵng Sở Tài nguyên Môi trường thực hiện, mực nước lũ lớn xuất Ái Nghĩa 1.077cm vào ngày 3/11/1999, Cẩm Lệ 428 cm vào ngày 5/12/1999 Mực nước lũ thiết kế Ái Nghĩa Cẩm Lệ sau: 2.2.4 Kết luận Dựa vào kết toán thủy lực lưu vực sơng theo kịch tính tốn nêu trên, xác định giá trị mực nước thiết kế khu vực nghiên cứu (Bảng 6) Bảng 6: Các giá trị mực nước thiết kế khu vực nghiên cứu TT Mực nƣớc Đơn vị Giá trị MN Lũ thiết kế m 2.21 MN Kiệt bình quân m 1.61 MN Kiệt m 1.52 III THIẾT KẾ KẾT CẤU KÈ MỀM PHÙ HỢP CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU g an aN cD ho D Qua kết đánh giá, phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn khu vực, kết hợp với ưu-nhược điểm giải pháp gia cố bờ sơng nay, đề xuất tính tốn, xây dựng kết hợp giải pháp bảo vệ bờ sông, đoạn qua thơn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong sau: - Giải pháp 1: tận dụng vật liệu tự nhiên (bờ tre trạng) để gia cố đất yếu chân mái dốc; - Giải pháp 2: Thử nghiệm gia cố mái dốc cỏ Vetiver 3.1 Gia cố đất yếu cọc tre Thi cơng đóng cọc tre phương pháp gia cố đất yếu hay dùng dân gian thường dùng móng chịu tải trọng khơng lớn (móng nhà dân, móng cổng, gia cố bờ sông yếu …) Việc sử dụng cọc tre thi công, xây dựng thực phổ biến Hiện tại, chưa thấy lý thuyết tính tốn cụ thể ta làm sau: giai đoạn thiết kế giả sử sau đóng cọc tre đất đạt độ chặt (thơng qua hệ số rỗng) từ tính sức chịu tải đất lấy làm thiết kế móng (hoặc giả sử sức chịu tải đất sau đóng cọc) Do yêu cầu đặc tính kỹ thuật cọc tre, cần đóng cọc tre đến cao trình mực nước tối thiểu sông (giới hạn mùa cạn) để đảm bảo cọc chìm nước - Chiều dài cọc thiết kế 2.5m (thực tế 2.7m); - Cao trình đỉnh đầu cọc Zđỉnh = ZMN = +1.5m Theo kinh nghiệm thi công cọc tre nay, người ta thường đóng 16-25 cọc/m2 dễ chia (khoảng cách cọc 20-25 cm) Như vậy, lựa chọn khoảng cách cọc 25cm với kết cấu hàng cọc phân bổ chiều dài 10m đoạn sạt lở, cần tiến hành thi cơng đóng khoảng từ 80 cọc tre 3.2 Thiết kế trồng cỏ Vetiver Với đặc tính ưu việt cỏ Vetiver, để giảm nhẹ lũ lụt bảo vệ bờ sông khu vực nghiên cứu, tiến hành thiết kế bố trí trồng cỏ Vetiver sau: - Mái dốc thích hợp cho viêc trồng cỏ Vetiver gia cố bờ sơng 1:1 thoải Như vậy, với độ dốc trạng, cần sử dụng máy đào bóc bỏ phần PH tạo mái dốc; - Sau thi cơng đóng cọc tre gia cố đất yếu, tiến hành trồng Cỏ Vetiver theo hướng: + Trồng cỏ Vetiver theo đường đồng mức, song song với dịng chảy, với khoảng cách hàng cách hàng (đo xi dốc) 0,2-0,5m, lựa chọn 0.2m/hàng ngang; + Để giảm tốc độ dịng chảy, trồng hàng cỏ Vetiver vng góc với chiều dịng chảy, khoảng cách hàng cách hàng 0,3-0,8m, lựa chọn 0.5m/hàng dọc; - Hàng ngang trồng dọc theo mép đỉnh dốc, hàng trồng ngang mực nước thấp Lưu ý số nơi mực nước sơng thay đổi đáng kể theo mùa chọn thời điểm nước kiệt để trồng hàng thấp tốt Do mực nước lên cao, vài hàng mọc chậm hàng trên: + Cao trình đỉnh bờ sơng Zđỉnh = +3.5m; Cao trình mực nước thấp nhất: Ztn = Zkiệt = +1.5m 12 3.3 Giải pháp kết hợp Đối với khu vực dự án, yêu cầu đặc điểm địa hình, địa chất, chế độ thủy văn, dòng chảy khu vực, kiến nghị lựa chọn kết hợp giải pháp gia cố bờ sông đoạn qua thôn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong nhằm đánh giá diễn biến trình giảm thiểu thiệt hại tác động từ việc sạt lở bờ gây + Gia cố đất yếu hệ thống hàng cọc tre có cao trình đỉnh cọc +1.5m với chiều dài cọc 2.5m, khoảng cách 25cm/cọc; + Gia cố mái bờ sông Băng cỏ Vetiver với khoảng cách 0.5m/khóm theo hướng vng góc với dịng chảy 0.2m/khóm theo hướng song song với dòng chảy Dưới tổng hợp thông số thiết kế chi tiết giải pháp bảo vệ bờ sông khu vực đoạn qua thơng Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng: Bảng 7: Các giá trị mực nước thiết kế khu vực nghiên cứu TT Mực nƣớc Đơn vị Giá trị MN Lũ thiết kế m 2.21 MN Kiệt bình quân m 1.61 MN Kiệt m 1.52 D Bảng 8: Yêu cầu kỹ thuật giải pháp gia cố cọc tre ho TT THÔNG SỐ Chiều dài cọc thiết kế Chiều dài cọc thực tế Đường kính tối thiểu Cao trình đỉnh đầu cọc Khoảng cách cọc Số lượng cọc ước tính/2 hàng/10m dài GIÁ TRỊ m 2.5 m 2.7 cm m +1.5 cm 25 Cọc 80 g an aN cD ĐƠN VỊ Bảng 9: Yêu cầu kỹ thuật giải pháp trồng cỏ Vetiver TT THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ Độ dốc mái gia cố (V:H) 1:1 Cao trình đỉnh bờ sơng thiết kế m +3.5 Cao trình mái dốc bắt đầu gia cố m +1.5 Khoảng cách hàng ngang (song song dịng chảy) m 0.2 Khoảng cách hàng dọc (vng góc dịng chảy) m 0.5 Chiều sâu rãnh trồng cỏ cm 15 Chiều rộng rãnh trồng cỏ cm 15 Chiều dài mái trồng cỏ (chiều dài đoạn gia cố) m 10 13 cD ho D g an aN Hình 13: Mặt - mặt cắt dọc đại diện mái gia cố bờ sơng Hình 14: Mặt tổng thể cơng trình Hình 15: Mặt cắt ngang đại diện mái gia cố bờ sơng IV TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH GIẢI PHÁP KÈ MỀM Để đảm bảo an tồn kết cấu ổn định cơng trình, hệ số an toàn ổn định chống trượt K nhỏ mái cơng trình đê sơng đất lấy theo Bảng 1, TCVN 9902:2016, ứng với cơng trình đê sơng đất cấp V điều kiện làm việc bình thường, hệ số K có giá trị sau : Bảng 10: Hệ số an toàn ổn định TT Tổ hợp tải trọng Cấp cơng trình Kn Tổ hợp tải trọng V 1,10 Tổ hợp tải trọng đặc biệt V 1,05 14 4.1 Trƣờng hợp tính toán Căn vào điều kiện địa chất, thủy văn khu vực sông Yên, kiến nghị lựa chọn trường hợp tính tốn cho giải pháp chống sạt lở sử dụng phương pháp gia cố cọc tre cỏ Vetiver sau: - Trường hợp 1: Mực nước sơng cao trình mực nước lũ thiết kế Zlũ = +2.2m; - Trường hợp 2: Mực nước ngồi sơng cao trình mực nước kiệt Zkiệt = 1.5m 4.2 Kết tính tốn Kiểm tra ổn định mặt cắt trạng mặt cắt thiết kế kè mềm ứng với mực nước lũ thiết kế 2,20m mực nước kiệt 1,50m cho mặt cắt a Bài tốn trạng khu vực bờ sơng (chưa có cơng trình gia cố) cD ho D Hình 16: Mơ hình tính tốn mặt cắt trạng Plaxis g an aN Hình 17: Kết chuyển vị mái mặt cắt trạng với MNLTK Hình 18: Kết chuyển vị mái mặt cắt trạng với MN kiệt Bảng 11: Kết tính tốn ổn định bờ sơng trạng TT Trƣờng hợp tính tốn Hệ số ổn định Phần mềm Plaxis [K]CP Mực nước lũ thiết kế Zlũ = +2.2m 1.001 1.1 Mực nước kiệt Zkiệt = +1.5m 0.950 1.1 Kết luận: Cả hai trường hợp cho giá trị hệ số ổn định K < [K]CP phù hợp với trạng sạt lở mái bờ sông khu vực nghiên cứu 15 b Bài toán gia cố bờ Cỏ Vetiver Cọc tre Hình 19: Mơ hình tính tốn mặt cắt thiết kế kè mềm Plaxis cD ho D Hình 21: Kết chuyển vị mái mặt cắt thiết kế kè mềm với MNLTK aN Hình 20: Kết chuyển vị mái mặt cắt thiết kế kè mềm với MN kiệt Trƣờng hợp tính tốn Hệ số ổn định g TT an Bảng 12: Kết tính tốn ổn định bờ sông gia cố cỏ Vetiver Phần mềm Plaxis [K]CP Mực nước lũ thiết kế Zlũ = +2.2m 1.668 1.1 Mực nước kiệt Zkiệt = +1.5m 1.576 1.1 Kết luận: Cả hai trường hợp cho giá trị hệ số ổn định K > [K]CP phù hợp với trạng sạt lở mái bờ sông khu vực nghiên cứu c Kết luận chung Như vậy, với kết tốn ổn định sử dụng mơ hình Plaxis, giải pháp cỏ Vetiver kết hợp hệ cọc tre phát huy hiệu gia cố mái bờ sông với hệ số ổn định K > [K]CP (TCVN 9902:2016) Kiến nghị cho phép tiếp tục trồng thử nghiệm cỏ Vetiver gia cố bờ sông đoạn qua thôn Cẩm Toại Đông, xã Hòa Phong, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng 16 CHƢƠNG 3: THỬ NGHIỆM TRỒNG CỎ VETIVER g an aN cD ho D I LỰA CHỌN LOẠI CỎ PHÙ HỢP Loại cỏ Vetiver sử dụng đề tài là: Vetiveria zizanioides, chủng Monto có nguồn gốc từ Australia Đây giống dùng chủ yếu để giữ đất nước nhiều nơi giới hội tụ đầy đủ đặc điểm độc đáo nêu Giống sử dụng cách hoàn toàn tin cậy cho dự án Mạng lưới Vetiver Việt Nam 20 năm qua Hình 22 Cỏ Vetiveria Zizanioides dịng Monto (Úc) II KỸ THUẬT TRỒNG 2.1 Chuẩn bị giống - Chọn khu vực độ tuổi tháng – năm, không già không non, đảm bảo sức sống cây; - Tách giống theo quy cách: để lại phần thân 15-20cm, phần rễ 10cm để tăng khả tồn cành giâm sau trồng, nhờ giảm mức thoát nước từ khơng bị khơ; - Trước trồng, nhúng dảnh cỏ vào phân chuồng hoai đất bùn pha sền sệt để giữ ẩm kích thích rễ, đảm bảo tỷ lệ sống cao trước trồng diện rộng Hình 23 Tách giống Hình 24 Xử lý rễ dung dịch đất bùn pha phân bón 2.2 Chuẩn bị mặt trƣớc trồng - Đối với bờ sông đất đắp, phải xử lý mặt cho độ dốc không nên vượt 1(H):1(V), nên để 2,5:1 chí thoải khu vực thí điểm có lớp đất cát pha dễ bị xói rửa khu vực có mưa nhiều; - Tiến hành dọn dẹp cỏ dại, tạo thơng thống mặt trước thi cơng; - Trường hợp mặt có xói lở, cần gia cố, tu sửa đảm bảo ổn định trồng cỏ 17 D g an aN cD ho Hình 25 Trước sau xử lý mặt Hình 26 Gia cố khu vưc bị lở hàm ếch 2.3 Thiết kế trồng cỏ - Chọc lỗ luống cày đánh dấu đường đồng mức sâu khoảng 15cm, giâm cành vào lỗ, ý không để rễ bị bẻ lên, lấp đất chặt Nhất thiết phải trồng thành hàng phát huy tác dụng bảo vệ đất Mỗi lỗ trồng 2-3 tép cỏ, không nên trồng chồi đơn phải nhiều thời gian trở thành hàng rào Khoảng cách khóm cỏ 10-12cm, trung bình 7-10 khóm/m dài; - Hàng ngang trồng dọc theo mép đỉnh dốc, hàng trồng ngang mực nước thấp (lưu ý số nơi mực nước sơng thay đổi đáng kể theo mùa chọn thời điểm nước kiệt để trồng hàng thấp tốt) Vì mái dốc thấp 30°, nên trồng hàng theo đường đồng mức với khoảng cách (đo xuôi dốc) 0,8-1,0m; - Đất bờ sông thường màu mỡ, việc tưới nước lúc đầu không tốn công sức, trồng cỏ rễ trần, khơng cần thiết phải ươm bầu; - Khi trồng, nên bón phân NPK theo hàng với liều lượng 100g/m dài; - Tưới nước sau trồng cỏ 18 Hình 27 Gia cố chân sơng cọc tre cD ho D Hình 28 Trồng Vetiver theo khoảng cách cách 10-12cm, hàng cách hàng 80-100cm g an aN Hình 29 Tưới nước sau trồng III KỸ THUẬT CHĂM SÓC 3.1 Tƣới nƣớc - Trong tuần đầu sau trồng, thời tiết khô cần tưới nước hàng ngày, 2-4 tuần tưới cách nhật Sau đó, tuần tưới lần cỏ mọc tốt 3.2 Trồng giặm - Cỏ Vetiver thực phát huy tác dụng chúng tạo thành hàng rào kín Do vậy, khoảng trống khóm hàng cần trồng giặm kịp thời; - Tiếp tục kiểm tra tạo thành hàng rào kín khỏe 19 3.3 Phịng trừ cỏ dại - Cần phòng trừ cỏ dại năm đầu tiên, loại thân leo 3.4 Bón phân - Bón phân NPK sau trồng vào mùa mưa thứ hai Thời gian đầu phun thêm phân bón để thúc phát triển 3.5 Cắt tỉa - Tiến hành đợt cắt khoảng 4-5 tháng sau trồng để thúc cho cỏ phát triển nhiều chồi Về sau, năm cắt tỉa 2-3 lần, để lại khoảng 15-20cm phần thân mặt đất 3.6 Bảo vệ - Khi cỏ Vetiver non, trâu bị đến ăn, giẫm đạp lên Vì vậy, nơi cần thiết, làm hàng rào bảo vệ cỏ tháng đầu sau trồng an aN cD ho D Hình 31 Bón thúc đợt: Dùng phân bón phun tưới cỏ từ 2-3 lần vào trình sinh trưởng phát triển cỏ bị vàng úa phát triển g Hình 30 Tưới nước thường xuyên thời điểm trồng thời tiết nắng nóng, khơ hạn Hình 32 Liên tục làm cỏ dại 20 IV QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA VETIVER 4.1 Đánh giá phát triển Vetiver Kết quan trắc cho thấy có tới 65-98% số cỏ trồng phát triển tốt vùng thực địa, tỷ lệ nhánh 11/khóm sau tháng, chiều cao độ sâu rễ theo thời gian thể bảng sau Bảng 13 Chiều cao độ sâu rễ cỏ Vetiver khu vực trồng thí điểm thơn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong, Hịa Vang Chiều cao tháng (6.2020) tháng tháng tháng (8.2020) (12.2020) (1.2021) Phần chân 44.4 56.0 23.2 82.0 Phần 51.5 61.8 54.0 82.1 Phần đỉnh 7.8 7.5 6.0 8.6 D Độ sâu rễ ho Phần chân 50.60 62.27 42.24 76.39 Phần 58.42 62.39 70.36 76.52 Phần đỉnh 8.89 6.35 5.08 10.16 g an aN cD Hình 33 Độ dài rễ sau tháng (8.2020) 21 g an aN cD ho D Hình 34: Hệ rễ phát triển từ rễ cũ sau tháng (8.2020) Hình 35: Sự phát triển nhánh cỏ sau tháng (8.2020) Từ kết ghi chép thấy rằng: (1) Với chế độ chăm sóc nguồn gốc giống, Vetiver phần phát triển tốt phần chân sông phần đỉnh Nguyên nhân xác định sau: - Do phần chịu ảnh hưởng bóng râm rễ tre làm cho cỏ phát triển chậm - Do mực nước nhiều lúc lên cao, vài hàng mọc chậm hàng 22 Phần đỉnh Phần Hình 36 Khác biệt phát triển Vetiver phần chân, phần giữa, phần đỉnh D ho (2) Hệ cỏ phát triển vượt bậc vào thời gian đầu, cụ thể tháng sau trồng tháng (tháng 9-12/2020) hệ cỏ tiếp tục phát triển chậm trở lại ổn định từ tháng năm 2021 Nguyên nhân xác định sau: Do bị ảnh hưởng tượng La Nina, hệ cỏ trải qua điều kiện thời tiết vơ khắc nghiệt năm 2020 Nắng nóng kéo dài từ tháng đến cuối tháng 8, nhiệt độ trung bình từ 35 đến 37 độ Sau mùa nắng nóng mùa mưa kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12 gây lũ lịch sử đặc biệt lớn sông Vu Gia với mức lũ báo động đến 0,43m (10.2020) 20,07m báo động đến 1,07m (11.2020) Vì thời gian hệ cỏ phát triển chậm - Thời điểm thực dự án lúc tình hình dịch bệnh COVID 19 diễn biến phức tạp Đà Nẵng thực cách ly cộng đồng (07.2020), việc chăm sóc thăm nom hệ cỏ gặp nhiều gián đoạn g an aN cD - 4.2 Đánh giá tình trạng bờ sơng Bảng 14 Đánh giá tình trạng bờ sông thực nghiệm Thời gian trồng vào ngày 27.5 23 03 tháng sau trồng, cỏ phát triển mạnh mẽ nhờ tưới nước bón phân thường xuyên Tuy nhiên hệ rễ tre dày đặc bóng râm phần hạn chế phát triển cỏ Bộ rễ cỏ lan rộng neo đất (được chụp vào tháng 02.2021) g an aN cD ho D 07 tháng sau trồng Cỏ phát triển thời kỳ nắng nóng cao điểm miền Trung Cỏ bắt đầu đẻ nhánh sau bón thúc phân, làm cỏ dại tưới nước liên tục 24 Hệ cọc tre ổn định, tình trạng lở hàm ếch kiểm sốt Tại vị trí sơng dịng chảy lớn xoáy mùa mưa bão lịch sử, hệ bảo vệ xem thành công g an aN cD ho D KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Tình trạng sạt lở ven sơng huyện Hịa Vang, thành phố Đà Nẵng ln vấn đế nóng gây nhức nhối, đặc biệt vài năm trở lại rơi vào tình trạng báo động Hầu hết địa phương khu vực ý thức tác hại nghiêm trọng việc sạt lở; số nhà khoa học đưa giải pháp để giảm thiểu sạt lở, nhiên, ngân sách cần chi để thực lớn, lên đến hàng triệu đô la, nữa, thiết hụt mặt nhân lực, nên đến nay, biện pháp phòng chống sạt lở khu vực mang giải pháp tình thế, chưa đa dạng thiếu tính bền vững, tượng sạt lở tiếp diễn gây tâm trang bất an cho nhân dân toàn khu vực, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sống ngày người dân Trước tình hình cấp bách trên, với nguyện vọng ứng dụng kiến thức khoa học vào thực tế đáp ứng nhu cầu cộng đồng, nhóm nghiên cứu tiến hành cơng trình “Thiết kế mơ hình bảo vệ bờ sơng cơng nghệ Vetiver xã Hòa Phong - Đà Nẵng” Sau tiến hành nghiên cứu dựa thu thập số liệu quan trắc địa bàn phân tích nguyên nhân gây sạt lở, nhóm đề giải pháp sử dụng hệ cọc tre, hệ neo, cỏ Vetiver có khả xử lý, gia cố, ngăn ngừa sạt lở phù hợp với điều kiện tự nhiên Hịa Vang Mơ hình tính tốn thiết kế 25 dựa vào điều kiện cụ thể xã Hòa Phong, đánh giá mức độ ổn định Kết thực nghiệm chứng minh tính hiệu mơ hình gia cố bờ giải pháp kè mềm sử dụng cỏ Vetiver Qua 12 tháng, tượng sạt lở khu vực gia cố giảm thiểu, mơ hình phát huy hiệu mùa mưa lũ năm 2020, mà lũ xảy đặc biệt lớn khu vực Kết mơ hình cho thấy, mơ hình có khả triển khai thực tiễn cao, đảm bảo mục tiêu chống sạc lở bờ sông, đơn giản, dễ triển khai, giá thành rẻ đặc biệt đảm bảo yêu cầu phát triển bền vững Kết thực nghiệm cho thấy, trình sinh trưởng cỏ Vetiver chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, bên cạnh đặc trưng thổ nhưỡng, độ ẩm đất, ánh sáng yếu tố cần lưu ý triển khai lựa chọn cỏ Vetiver để gia cố bờ II KIẾN NGHỊ Cần tiếp tục hoàn thiện sơ đồ trồng cỏ để phù hợp với điều kiện địa hình, thổ nhưỡng khí khậu khác D ho Đề xuất Thành phố nhân rộng mơ hình thơng qua đề tài/ dự án, tiếp tục cấp kinh phí để thử nghiệm khu vực rộng hơn, từ có sở xây dựng mơ hình gia cố bờ sơng giải pháp kè mềm sử dụng cỏ Vetiver cho toàn thành phố g an aN cD Tiếp tục thực hội thảo chuyên ngành để lấy ý kiến góp ý chuyên gia, qua giới thiệu nhân rộng mơ hình cho địa bàn khác khu vực miền Trung có điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng 26 ... đề vừa nêu g an aN cD ho D III MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thiết kế mơ hình bảo vệ bờ sơng cơng nghệ Vetiver xã Hòa Phong, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng phù hợp với thực tế điều kiện địa phương IV... nhánh sông Vu Gia thuộc thơn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phịng, huyện Hịa Vang, thành phố Đà Nẵng; - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu thực nghiệm bảo vệ 20m bờ sông thơn Cẩm Toại Đơng, xã Hịa Phong, huyện. .. p kế thừa có chọn lọc kết nghiên ớc đây: Thừa kế kết nghiên cứu thực từ đề tài liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu dự án (bao gồm Dự án bảo vệ bờ sông, bờ biển; Các công trình bảo vệ bờ sơng, bờ