Chƣơng 3 HIỆN TRẠNG VÀ CÁC YẾU TỐ GÂY XểI LỞ BỜ SễNG
3.1.1. Đặc điểm thủy động lực dũng chảy
Tất cả cỏc dũng sụng đều cú hoạt động xúi mũn. Xúi mũn phỏt triển chủ yếu dọc theo lũng sụng và hai bờn bờ sụng. Vào mựa nước lớn và nước lũ, mực nước sụng dõng cao, lưu lượng tăng, vận tốc dũng chảy lớn, động lực dũng chảy lớn, hiện tượng xúi mũn phỏt triển mạnh, sự phỏ hoại bờ cú tớnh chất tăng biến đột ngột với cường độ phỏ huỷ cao, hiện tượng khoột sõu lũng sụng mạnh.
Động lực của dũng chảy được đặc trưng bởi động năng của nú, thể hiện ở sự rửa xúi, phỏ hoại lũng và bờ, ở sự mang chuyển vật chất xốp rời từ lũng và bờ đột nhập vào dũng chảy.
2 2 mv
P (a)
Như vậy, nếu tốc độ dũng chảy của sụng càng cao thỡ cụng sinh ra do dũng chảy thực hiện càng lớn, hiện tượng rửa xúi, phỏ hoại lũng và bờ càng mạnh.
Ở những đoạn bờ sụng gồm đất đỏ dễ tan (độ kết dớnh yếu) và dễ rửa xúi thỡ cỏc quỏ trỡnh xúi mũn, sạt lở bờ được thể hiện rừ rệt và phỏt triển mạnh nhất. Bởi vậy, khi đỏnh giỏ và dự bỏo sự phỏt triển của cỏc quỏ trỡnh XL bờ do tỏc động của dũng chảy, người ta thường so sỏnh vận tốc dũng chảy hiện cú hoặc cú thể cú với tốc độ cho phộp khụng gõy rửa xúi đối với cỏc loại đất đỏ cấu tạo bờ (tốc độ giới hạn, xem bảng 3.2). Nếu tốc độ dũng chảy lớn hơn tốc độ cho phộp đối với đất đỏ, thỡ hiện tượng xúi ngầm, xúi lở và sập lở bờ là khụng thể trỏnh khỏi.
Bảng 3.2. Tốc độ giới hạn của dũng nước khụng gõy xúi mũn đất đỏ (Theo V.D.Lomtadze, 1997 [5]) Đất đỏ Tốc độ (m/s) 1. Rời xốp Cuội và đỏ dăm nhỏ Sỏi và sạn sỏi Cỏt thụ và hạt lớn Cỏt hạt vừa và hạt nhỏ Cỏt hạt mịn 2. Mềm dớnh Sột và sột pha cỏt chặt Sột và sột pha cỏt kộm chặt Cỏt pha sột chặt Cỏt pha sột kộm chặt Hoàng thổ 1,00 - 1,25 0,60 - 1,00 0,25 - 0,60 0,25 - 0,35 0,20 1,20 0,50 0,60 - 0,80 0,25 - 0,35 0,20 - 0,30
Trờn một đoạn sụng thỡ cường độ xúi lở của lũng và bờ sụng được quyết định bởi đặc điểm chế độ dũng chảy, đặc điểm địa hỡnh - địa mạo lũng sụng, thành phần và tớnh chất của đất đỏ ở lũng và bờ sụng. Do đặc điểm địa hỡnh - địa mạo lũng sụng thường khỏ phức tạp nờn trờn cựng một mặt cắt ngang lũng sụng vận tốc dũng chảy thường khụng đều nhau; vận tốc lớn tập trung ở vựng nước sõu, vận tốc nhỏ tập trung ở vựng nước nụng. Bởi vậy trong thực tế tại những vựng nước sõu dũng chảy
thường mạnh và ở đú xảy ra hiện tượng xúi lũng và lở bờ; tại những vựng nước nụng, dũng chảy thường nhỏ và ở đú cú sự tớch tụ.
Hiện nay, tại cỏc tram thủy văn trong đú cú trạm Ayun Pa chỉ cú cỏc số liệu mực nước và lưu lượng dũng chảy và mặt cắt tại trạm Ayun Pa trờn toàn bộ dũng sụng khụng cú. Vỡ vậy, cần thiết phải xõy dựng hàng loạt cỏc mặt cắt địa hỡnh lũng sụng. Ngoài ra cũn tham khảo thờm từ cỏc số liệu từ cỏc trạm thủy văn lõn cận: ở phớa thượng và hạ lưu và cỏc sụng nhỏnh: Trạm An Khờ, trạm Củng Sơn, Pơ Mơ Rờ và cỏc số liệu từ cỏc khu vực cú cỏc cụng trỡnh thủy lợi, thủy điện: Ayun Hạ, An Khờ-Kan nak, Đắkrong, Sụng Ba thượng, Sụng Ba Hạ.
Như vậy, mặt cắt lũng sụng hiện tại mới chỉ cú mặt cắt gốc tại trạm Ayun Pa, đề tài đó tiến hành xõy dựng một loạt cỏc mặt cắt lũng sụng trong phạm vi nghiờn cứu. Cỏc mặt cắt này được đưa vào tớnh toỏn vận tốc, ngoài ra cũn nhiều mặt cắt địa chất phục vụ cho việc phõn tớch, đỏnh giỏ khả năng xúi lở và xúi lũng.
Về xỏc định mực nước: tại trạm Ayun Pa đó cú mực nước trung bỡnh cỏc thỏng trong năm với chuỗi thời gian 2008-2014, Ở một số trạm Củng Sơn cú chuỗi số liệu trung bỡnh năm từ 1993 - 2003 và rải rỏc một số trận lũ lớn trong năm 2013 thu thập trờn trang website của Trung Tõm khớ tượng thủy văn Quốc gia.
Để tớnh toỏn võn tốc dũng chảy dọc theo sụng, cú nhiều cụng thức tớnh toỏn, trong đú cụng thức tớnh toỏn vận tốc dũng chảy của Sedi được sử dụng và cú phần bổ sung của Lờ Mạnh Hựng [3, 4]. Cụng thức tớnh toỏn này đó được kiểm nghiệm thực tế cho kết quả đỏng tin cậy. Kết quả tớnh toỏn cũng tương đối phự hợp với vận tốc đo được tại trạm Ayun Pa.
Cụng thức như sau:
Trong đú:
J là độ dốc thủy trực tại đoạn sụng xem xột (đối với sụng Ba là 0,002%, sụng Ayun là 0,005%)
n là độ nhỏm của bề mặt dũng chảy (0,01) y là độ độ sõu thủy trực tại x
v tớnh theo Maning và v = 1/6
Xỏc định vận tốc trung bỡnh trờn bề mặt đỏy và hai phớa bờ sụng được tớnh toỏn dựa trờn cụng thức tớnh nờn trờn và mặt cắt ướt trờn cỏc cắt vào hai mựa kiệt và mựa lũ.
Kết quả xỏc định khả năng xúi lở bờ trờn cỏc mặt cắt, được thể hiện trờn (từ Hỡnh 3.2 đến Hỡnh 3.9)
Để xỏc định vận tốc trung bỡnh trờn cỏc thủy trực tại cỏc mặt cắt, luận văn đó lấy cao trỡnh mực nước trung bỡnh nhiều năm vào mựa kiệt tại mặt cắt gốc ở trạm Ayun Pa là 149,52m và mựa lũ là 151,91m.
Hỡnh 3.2. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ba khu vực Plei Bao
Hỡnh 3.3. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ba khu vực Plei Pa Ma Đak
Hỡnh 3.4. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ba khu vực Buụn Hoang
Hỡnh 3.5. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ba khu vực Buụn Roói
Hỡnh 3.6. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ayun khu vực Thanh Bỡnh
Hỡnh 3.7. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ayun khu vực Rụ Pơ Nam, xó Ia Hiao
Hỡnh 3.8. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ayun khu vực Bon Đờ, phường Thanh Bỡnh
Hỡnh 3.9. Vận tốc dũng chảy ứng với mực nước mựa lũ và mựa kiệt trờn sụng Ayun khu vực Ngó 3 sụng Ayun-Sụng Ba
Nhận xột chung Trờn dũng sụng Ba
a. Vào mựa kiệt
Phần thượng lưu (đoạn 1) cú thể thấy mực nước sụng hạ rất thấp trờn tất cả cỏc mặt cắt và hầu như tồn bộ cỏc bói bồi đều nổi trờn mặt nước thậm chớ cả cỏc bói bồi thấp nhất cũng nổi hoặc xấp xỉ với bề mặt nước. Nờn dũng chảy tập trung chủ yếu vào cỏc lạch sõu và hẹp, độ sõu cũng chỉ khoảng xấp xỉ 0,5 - 0,6m. Chiều rộng lũng cũng chỉ đạt 20m. Ngay ở những khỳc cong (đỉnh lừm), mực nước hạ thập trơ cả phần sườn thoải của vỏch dốc đứng ở phớa trờn cao.
Ở phần hạ lưu (đoạn 2), chiều rộng mặt thoỏng của bề mặt nước cú rộng hơn, nhưng cũng chỉ cao hơn phần bói bồi thấp nhất vào khoảng 0,2-0,3m và mực nước sõu nhất đạt tới 1,0m. Cỏc bói bồi cao gần như mực nước chưa đạt tới. Ngoài dũng chảy chớnh cũn cú nhiều lạch cú dũng chảy nhỏ qua cỏc bói bồi thấp.
Tốc độ dũng chảy dao động từ 0,45-1,03 m/s, Tốc đụ lớn nhất nằm ở phần sõu nhất của mặt cắt.
Như vậy đối sỏnh với Bảng 3.2 (Tốc độ giới hạn của dũng nước khụng gõy xúi mũn đất đỏ) cho loại đất đỏ bở rời cỏt thụ, cuội sỏi (tướng lũng sụng và bói bồi thấp) cú vận tốc tới hạn khụng bị rửa xúi là 0,25-1,0 m/s thỡ vận tốc dũng chảy lớn nhất được tớnh toỏn nằm trong ranh giới tới hạn đối với loại đất đỏ này và gần như khụng gõy xúi lũng, điều này cú thể khẳng định thờm khi xem kết quả đo dũng bựn vào mựa khụ ở hai trạm đo phớa thượng lưu (An Khờ) và phớa hạ lưu (Củng Sơn) hàm lượng bựn ở đất rất nhỏ chỉ khoảng 20-30g/m3 (trạm An Khờ khi chưa cú dũng sụng Ayun nhập vào sụng Ba) và 40-50 g/m3 trạm Củng Sơn khi đó cú dũng sụng Ayun và cả dũng sụng Nang đổ vào.
b. Vào mựa lũ. Mực nước dõng cao so với mựa kiệt dao động trong khoảng
2-2,5m. Như vậy, trờn dũng sụng Ba hầu hết cỏc bói bồi thấp, cao đều bị ngập với độ sõu khỏc nhau, dũng chảy chớnh vẫn trựng với lạch sõu nhất của lũng sụng, độ sõu lớn nhất đạt tới 3,4m (mặt cắt Buụn Roói - Hạ lưu sụng Ba) cũn lại độ sõu lớn nhất trờn mỗi mặt cắt trung bỡnh dao động trong khỏang 2,6-2,8m. Riờng tại mặt cắt
ở khu vực Plei Pa Ma Đak cú độ sõu nhỏ hơn chỉ vào khoảng 2,0m, những ở đõy cỏc bói bồi cao cũng bị ngập vào mựa mưa ở độ sõu khụng lớn từ 0,4-0,5m.
Ở cả đoạn 1 và 2 của sụng Ba, cỏc đỉnh cong, cao trỡnh mực nước cú vị trớ ở giữa độ cao của thềm bậc 1 tương đương với độ sõu 2,6-3,0m, (độ cao tương đối của thềm 1 so với đỏy sụng khoảng 8-10m, độ dốc bờ lớn dao động từ 40-700 cũn ở cỏc đoạn đỉnh lồi phỏt triển nhiều bói bồi cao nờn phần ngập nước của thềm 1 thấp hơn chỉ vào khoảng 0,3-0.5m. Độ dốc bờ thởi hơn và dong động từ 15-250
. Vận tốc dũng chảy dao động từ 0,45-1,51 m/s, cũng giống như mựa kiệt, vận tốc lớn nhất nằm ở lạch sõu nhất của lũng sụng càng đi về hai phớa bờ theo mặt cắt vận tốc giảm dần. Đối sỏnh với Bảng 3.2 cho loại đất đỏ bở rời cỏt thụ, cuội sỏi rời rạc ở lũng sụng và thành phần cỏt hạt trung đến cỏt pha bờ sụng Ba, thỡ vận tốc dũng chảy đều vượt quỏ giới hạn của dũng nước khụng gõy xúi mũn. Và như vậy, cú thể nhận định rằng vào mựa lũ quỏ trỡnh xúi mũn lũng sụng và cả hai bờ đều bị xúi mũn và xúi lở mạnh ở phỏ bờ cong (đỉnh lừm).
Trờn dũng sụng Ayun
Sự khỏc biệt giữa sụng Ayun và Sụng Ba là chiều rộng lũng sụng Ayun hẹp hơn rõt nhiều, vào mựa cạn chỉ dao đụng trong khoảng 40-60m, mựa lũ khoảng 100- 140m. độ cao mực nước trung bỡnh so với bờ khoảng 2m, mựa cạn lớn hơn khoảng 4-6m. Lũng sụng Uốn khỳc mạnh mẽ, nhiều khỳc uốn đó đến giai đoạn cắt thẳng.
Vào mựa kiệt vận tốc vào khoảng 0,3-0,8m và phần lớn khụng bị gõy xúi lũng. ở cỏc đoạn bờ cú cấu tọa bởi cỏc thành phần đất đỏ yếu: cỏt pha nờn vẫn cú khả năng gõy xúi bờ cao, trong đú tập trung chủ yếu trờn cỏc đoạn bờ cú đỉnh lừm.
Vào mựa lũ cũng như dàng sụng Ba trờn dũng sụng Ayun mực nước sụng đều ngập hết cỏc bói bồi cao và một nửa chiều cao của thềm 1 nờn gần như khả năng xúi mũn lũng và bờ khỏ mạnh, đặc biệt là ở cỏc khỳc cong phần đỉnh lừm nơi hướng dũng chảy đõm thẳng gần như vuụng gúc bờ thỡ xúi lở, trượt lở bờ càng xảy ra mạnh hơn.
Kết quả đo dũng bựn vào mựa lũ ở hai trạm đo phớa thượng lưu (An Khờ) và phớa hạ lưu (Củng Sơn) hàm lượng bựn ở đất khỏ lớn khoảng 90-100g/m3
Khờ) và 140-300 g/m3 trạm Củng Sơn cũng đó khẳng định thếm về khả năng xúi lở bờ và lũng ở đõy.
Từ đặc điểm đất đỏ cấu tạo bờ, đỏy sụng và vận tốc tớnh toỏn cú thể thấy rằng vào mựa kiệt đoạn sụng bị xúi lũng khụng đỏng kể. Trong khi đú vào mựa lũ thỡ khụng chỉ xúi lũng mà hai bờn mộp bờ cũng bị xúi lở và nhiều nhất ở những đoạn bờ cú chiều cao tương đối lớn xúi lở, trượt lở bờ càng mạnh. Đặc biệt vào mựa lũ cỏc hồ đập thủy điện trờn cả dũng sụng Ba và Ayun xả tràn thỡ lưu lượng sụng Ba gia tăng đột biến, vận tốc dũng chảy tăng lờn gấp nhiều lần thỡ hiện tượng xúi lũng và xúi lở bờ sụng xảy ra càng mónh liệt hơn. Điển hỡnh nhất là vào mựa lũ thỏng 11 năm 2013 vào thời điểm mưa lớn kộo dài nhiều ngày, mực nước cỏc hồ và sụng dõng cao, do chưa cú sự phối hợp chặt chẽ về lịch xả lũ nờn cú thời điểm nhiều nơi nước sụng dõng cao gõy ngập lụt nhiều vựng rộng lớn trờn dũng sụng Ba trong đú phớa thượng nguồn khu vực An Khờ bị ngập lụt trờn diện tớch rất lớn. Tại Ayun Pa cũng bị ngập cục bộ và vào thời điểm này mực nước sụng đạt tới 153,94 m cao hơn rất nhiều so với mực nước trung binh mựa lũ trong nhiều năn (năm 2008 - Nay) tới 2m. Đương nhiờn, vận tốc cũng như lưu lượng dũng chảy lớn dẫn đến xúi lở, trượt lở bờ và xúi lũng xảy ra mạnh mẽ trờn suốt chiều dọc hai bờn bờ của dũng sụng Ba.
Như vậy, cú thể núi rằng tỏc động của động lực dũng chảy đến quỏ trỡnh xúi mũn, xúi lở và sụp đổ bờ sụng là rất lớn. Trong KVNC, hiện tương xúi lở, sụp đổ bờ sụng do tỏc động của động lực dũng chảy chỉ cú thể xảy ra vào mựa mựa mưa cũn mựa khụ khả năng xúi lũng cũng như xúi lở bờ rất yếu.
Xỏc định hƣớng dũng chảy
Xỏc định hướng dũng chảy cú vai trũ quan trong trong việc khoanh vựng nguy cơ xúi lở. Đõy cũng chớnh là một trong những nhõn tố thành phần của yếu tố thủy động lực dũng chảy.
Trờn dũng sụng Ba.
Vào mựa kiệt: Do đặc thự của sụng Ba cú chiều rộng lũng sụng lớn nhiều đoạn chiều rộng đạt tới gần 300m như ở Marin, Buụn Roói. độ dốc lũng sụng rất thoải đạt 0,02% nờn phõn bố hướng dũng chảy phức tạp và khỏ tản mạn. Nhiều
đoạn cú nhiều lạch cú dũng chảy, thậm chớ nhiều nơi cũ khụng xỏc định rừ được đõu là dũng chảy chớnh, đõu là dũng chảy phụ. Sự phõn tỏn dũng chảy này tập trung ở những đoạn khỳc cong mở rộng như Plei Bao, Buụn Hoang, Buụn Roói. Chớnh vỡ vậy mà động lực dũng chảy yếu, hướng dũng chảy khụng rừ ràng, mực nước thấp nờn khả năng xúi lở là rất yếu, thậm chớ khụng xảy ra xúi lũng.
Vào mựa lũ, mực nước dõng cao, hướng dũng chảy trờn mặt thể hiện rừ hơn, phần lớn tuõn theo quy luật tự nhiờn, dũng chảy chớnh vẫn tập trung ở sỏt phớa bờ lừm.
Ở một số đoạn cú bói bồi cao giữa lũng chưa bị ngõp thỡ dũng chảy cú sự phõn tỏn, nhưng dũng chảy chớnh vẫn chảy sỏt phớa bờ lừm.
Đỏng chỳ ý, ở đoạn 2 từ Cầu Bến Mộng đến bản Jứ Ama Nai, cú thể núi đõy là một khỳc lừm lớn, hướng dũng chảy cú sự biến động khụng theo quy luật tự nhiờn, nguyờn nhõn là:
- Do tỏc động của con người, xõy kố lỏt mỏi (khu vực thị trấn-bờ phải) nờn mặc dự là bờ lừm song hướng dũng chảy cú xu hướng chuyển dần sang bờ lồi.
- Do cấu trỳc địa chất (đất đỏ cấu tạo bờ: ở đõy phận thấp của bờ là đỏ trầm tớch Neogen với thành phần là sột, cỏt, sạn sỏi gắn kết chặt và cú thể cũn do hoạt động đứt góy kiến tạo phương TB-ĐN chạy sỏt bờ phải) đú là phớa Nam cầu Bến Mộng, phớa bờ phải thuộc bờ lừm, nhưng hướng dũng chảy đó chuyể sang hướng bờ lồi và gõy xúi lở mạnh ở bờ này. Ở buụn Hoang, Buụn Ju Ama Nai cũng xảy ra tỡnh trạng như vậy.
Trờn dũng sụng Ayun
Lũng sụng Ayun hẹp và tương đối ổn định nờn hướng dũng chảy gần như khụng thay đổi cả về mựa khụ và mựa mưa. Hướng dũng chảy chớnh vẫn chạy sỏt phớa bờ lừm.
Tuy nhiờn lũng sụng Ayun cú độ uốn khỳc khỏ lớn rất nhiều đoạn đó đạt gần đến giai đoạn phỏt triển cuối cựng của dũng sụng đú là giai đoạn cắt thẳng.
Đỏng chỳ ý nhất là ở hai đoạn khỳc uốn tại khu vực Thanh Bỡnh và Bon Đờ,