1.3.1. Cỏc hoạt động nghiờn cứu
Hoạt động nghiờn cứu về sụng phõn lạch đƣợc tiến hành tại cỏc Viện nghiờn cứu nhƣ: Viện Khoa học Thủy lợi, viện Khảo sỏt thiết kế Giao thụng vận tải (nay là TEDI); cỏc trƣờng Đại học nhƣ: Đại học Xõy Dựng, Đại học Thủy lợi...[1] đến [30].
Sớm nhất là cỏc nghiờn cứu trờn mụ hỡnh vật lý của Lƣơng Phƣơng Hậu, Hồng Năng Dũng, trƣờng Đại học Xõy Dựng về chỉnh trị đoạn Dền trờn sụng Đuống (1969-1970) [12], [15]; của Lờ Văn Chớnh, Lờ Mạnh Hựng...viện Khảo sỏt thiết kế Giao thụng vận tải về chống bồi lấp cảng Hà Nội (1983-1984) [13], [15]. Trƣờng Đại học Thủy Lợi cú cỏc nghiờn cứu của Đỗ Tất Tỳc, Nguyễn Bỏ Quỳ, Nguyễn Quyền, Nguyễn Phƣơng Mậu [25], [26], [27]...
Viện Khoa học Thủy lợi cú cỏc nghiờn cứu trong khuụn khổ của cỏc đề tài khoa học - Cụng nghệ cỏc cấp của Vũ Tất Uyờn, Đào Xũn Sơn, Lờ Ngọc Tỳy, Nguyễn Văn Toỏn, Hồng Hữu Văn, Trịnh Việt An, Trần Xũn Thỏi, Phạm Đỡnh, Nguyễn Ngọc Quỳnh... (ở miền Bắc) [1], [28], [29], [30]; Lƣơng Phƣơng Hậu, Lờ Ngọc Bớch, Đinh Cụng Sản, Lờ Mạnh Hựng, Hồng Văn Hũn...(ở miền Nam)[15], [16], [17], [18], [19], [20].
Cỏc cụng ty tƣ vấn cú cỏc cụng trỡnh của TEDI-Wecco về chỉnh trị đoạn sụng Cỏi Nha Trang, đoạn sụng Hồng qua Hà Nội, đoạn Trung Hà trờn sụng Đà, đoạn kờnh Giang trờn sụng Kinh Thầy [12], [15], [23],...
1.3.2. Thành tựu nghiờn cứu lý thuyết
Cỏc thành tựu nghiờn cứu lý thuyết chuyờn về sụng phõn lạch ở Việt Nam chƣa cú nhiều.
Lờ Ngọc Bớch [2],[3] cú cỏc nghiờn cứu về đặc điểm hỡnh thỏi của sụng phõn lạch trờn SCL và sụng Đồng Nai. Lƣơng Phƣơng Hậu [12] trong đề tài KC08-14/06-10 đĩ đề xuất cỏc giải phỏp mẫu về cụng trỡnh điều chỉnh tỷ lệ phõn chia lƣu lƣợng trong sụng phõn lạch và phƣơng phỏp tớnh toỏn cao trỡnh ĐK trong lạch phụ.
1.3.3. Cỏc cụng trỡnh chỉnh trị đoạn sụng phõn lạch đĩ xõy dựng
Nghiờn cứu lý thuyết khụng cú nhiều, song nghiờn cứu ứng dụng thỡ khụng ớt.Chỉnh trị sụng phõn lạch ở Việt Nam bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ
trƣớc với cụng trỡnh chỉnh trị đoạn Dền trờn sụng Đuống.Phần lớn cỏc cụng trỡnh chỉnh trị sụng phõn lạch đĩ xõy dựng đều xuất phỏt từ yờu cầu ổn định luồng lạch và cải tạo điều kiện chạy tàu chủ yếu trờn cỏc sụng vựng đồng bằng Bắc Bộ[5], [12], [13]. Ngành Thủy lợi chƣa cú nhiều loại cụng trỡnh này, chủ yếu yếu là chống sạt lở bờ trong cỏc lạch, tăng cƣờng khả năng thoỏt lũ, nờn thƣờng xử lý riờng rẽ từng lạch mà chƣa xuất phỏt từ tổng thể. Điển hỡnh là cụng trỡnh chống sạt lở tại Hàm Tử, Quang Lĩng trờn sụng Hồng và cụng trỡnh bịt lạch mới của sụng Quảng Huế.Trờn ĐBSCL hầu nhƣ chƣa cú cụng trỡnh chỉnh trị sụng phõn lạch nào. Hệ thống mỏ hàn chống sạt lở đoạn phõn lạch Hàm Tử trờn sụng Hồng. Cụng trỡnh chỉnh trị đoạn Dền trờn sụng Đuống. Cụng trỡnh chỉnh trị đoạn phõn lạch Kờnh Giang trờn sụng Kinh Thầy.
Cụng trỡnh hƣớng dũng đầu lạch phụ trong hệ thống cụng trỡnh chỉnh trị đoạn Trung Hà trờn sụng Đà.
Đập khúa đoạn phõn lạch Đụng Hải trờn sụng Cỏi Phan Rang.
Lạch Quảng Huế mới đĩ đƣợc chặn lại sau khi sử dụng đập khúa và hệ thống cụng trỡnh Đảo chiều hồn lƣu.
Hỡnh 1.4. Một số cụng trỡnh chỉnh trị sụng phõn lạch ở Việt Nam
Dƣới đõy mụ tảmột số cụng trỡnh tiờu biểu.
1.3.3.1 Cỏc cụng trỡnh chỉnh trị thành cụng[12],[13], [23]
1. Cụng trỡnh chỉnh trị đoạn sụng phõn lạch Hà Nội trờn sụng Hồng để chống bồi lấp Cảng Hà Nội
Vào những năm đầu của thập kỷ 80, thế kỷ XX, lũng sụng Hồng đoạn qua Hà Nội cú những biến động lớn. Dũng chảy đang từ lạch Gia Lõm rẽ ngoặt sang phớa Hà Nội, cắt ngang bĩi giữa Tứ Liờn ở thƣợng lƣu cầu Long Biờn, thỳc vào bờ sụng từ Phỳc Xỏ đến Chƣơng Dƣơng, gõy sạt lở nghiờm trọng, trong lỳc lạch Gia Lõm cạn phơi đỏy. Phớa hạ lƣu cầu Chƣơng Dƣơng, chủ lƣu lại từ bờ Hà Nội hƣớng chộo sang bĩi Thạch Cầu bờn bờ trỏi, bỏ xa cảng Hà Nội, để cụng trỡnh quan trọng này bị bồi lấp nặng nề, trở thành bĩi đỏ búng và nơi khai thỏc cỏt (xem hỡnh 1.5).
Cụng tỏc chống bồi lấp cảng Hà Nội đƣợc bắt đầu từ những nghiờn cứu trờn mụ hỡnh vật lý trong khuụn khổ đề tài Khoa học - Cụng nghệ cấp Nhà nƣớc 06.01.04 do TS. Nguyễn Ngọc Cẩn cựng Viện thiết kế Giao thụng vận tải chủ trỡ (1981-1982). Năm 1984 Viện thiết kế Giao thụng vận tải phối hợp với Viện cơ học Việt Nam thực hiện nghiờn cứu chế độ thủy lực của đoạn
sụng trờn mụ hỡnh toỏn hai chiều, nhằm nghiệm chứng phƣơng ỏn bố trớ cỏc cụm cụng trỡnh Tứ Liờn và ThạchCầu.
Hỡnh 1.5. Bỡnh đồ lũng sụng Hồng đoạn qua Hà Nội vào thỏng 7/1985
Trờn cơ sở cỏc kết quả nghiờn cứu trờn mụ hỡnh vật lý và mụ hỡnh toỏn đĩ đi đến những kết luận sau:
- Muốn khụi phục chiều sõu nƣớc trƣớc cảng Hà Nội cần phải xõy dựng 3 cụm cụng trỡnh chớnh là cụm Phỳ Gia, cụm Tứ liờn và cụm Thạch Cầu.
- Cụm Tứ Liờn đƣợc xỏc định là trọng điểm cú tớnh then chốt và quyết định đƣa chủ lƣu dũng chảy đi vào nhỏnh Gia Lõm.
- Cụm kố Thạch Cầu nhằm đẩy chủ lƣu tỏch xa bờ Thạch Cầu đi lệch về phớa Cảng Hà Nội với mục tiờu tăng lƣu lƣợng cho lạch cảng và xúi dần sƣờn ngồi bĩi Đồng Nhõn.
- Cụm kố Phỳ Gia nhằm duy trỡ lạch chớnh ở phớa bờ trỏi, ổn định đƣờng bờ Tầm Xỏ và hạn chế lƣu lƣợng vào lạch phải An Dƣơng đồng thời tạo điều kiện phõn lƣu vào sụng Đuống thuận lợi hơn.
- Ngồi cỏc cụm cụng trỡnh trờn cần phải trục vớt thanh thải cỏc dầm cầu Long Biờn bị bom Mỹ đỏnh sập năm 1972 và cần phải nạo vột luồng mồi để giảm sức khỏng lũng dẫn của nhỏnh Gia Lõm, tăng cƣờng lƣu lƣợng nƣớc vào nhỏnh này.
Dƣới tỏc động của hệ thống cụng trỡnh chỉnh trị Tứ Liờn - Trung Hà - Thạch Cầu và cụng tỏc thanh thải chƣớng ngại trong lũng sụng lạch trỏi, cỏc nhà chỉnh trị sụng đĩ thành cụng trong việc đƣa chủ lƣu dũng chảy sụng Hồng từ đỉnh cong bờ trỏi Gia Lõm thuận lợi đi về sỏt bờ lừm Vĩnh Tuy, trả lại nguyờn vẹn thủy vực cho cảng Hà Nội. Cảng Hà Nội đĩ trở lại khai thỏc bỡnh thƣờng từ sau 1990 đến nay (xem hỡnh 1.6).
Hỡnh 1.6. Mặt bằng đoạn sụng sau khi chỉnh trị (1991) 2. Chỉnh trị đoạn phõn lạch Trung Hà trờn sụng Đà
Qui hoạch chỉnh trị với mục tiờu đƣa đoạn sụng về một lạch. Hệ thống cụng trỡnh bố trớ thể hiện trờn hỡnh 1.7.
- Tại vựng phõn lạch, dựng 2mỏ hàn chữ Γbờn bờ phải (H1 và H2) để hƣớng dũng chảy tập trung lƣu lƣợng vào lạch trỏi.
- Hệ thống mỏ hàn T1 đến T12 cú tỏc dụng đẩy chủ lƣu ra xa bờ nhằm chống sạt lở bờ trỏi.
- Dựng hệ thống mỏ hàn H5 và H9 bờn bờ phải khu vực thƣợng lƣu cầu Trung Hà nhằm đẩy chủ lƣu ra xa bờ lừm và phũng chống sạt lở bờ sụng.
- Hệ thống mỏ hàn T13 đến T15 cú tỏc dụng dồn lƣu lƣợng tập trung xúi sõu khu vực bĩi cạn phớa thƣợng và hạ lƣu cầu.
Sau 2 năm hoạt động, hiệu quả cụng trỡnh đĩ đạt đƣợc mục tiờu đề ra, luồng tàu đƣợc cải thiện rừ rệt, cụng trỡnh ổn định, thể hiện trong cỏc hỡnh ảnh trờn hỡnh 1.8 và 1.9.
Hỡnh 1.9. Hiệu quả bồi lấp lạch phải bằng đờ hướng dũng chữ 3.Cụng trỡnh chỉnh trị đoạn phõn lạch Quản Xỏ trờn sụng Chu
Quản Xỏ là đoạn đờ dọc theo bờ lừm của khỳc sụng cong sụng Chu gần nơi hội lƣu với sụng Mĩ. Bỏn kớnh cong lũng dẫn cơ sở chỉ cũn 400m, chủ lƣu ộp sỏt chõn đờ. Dƣới chõn bờ dốc đứng là cỏc hố sõu cục bộ do cỏc dũng xoỏy tạo ra. Hố xúi lớn nhất đạt đến cao trỡnh (-10m), trong lỳc đỉnh đờ cú cao trỡnh (+10,5m). Tỡnh thế đú gõy uy hiếp an tồn cả một vựng dõn cƣ trự phỳ gồm 16 xĩ huyện Thiệu Yờn (Thanh Hoỏ).Trờn đoạn sụng này đĩ từng xõy dựng 15 mỏ hàn ngắn, tạo thành một phũng tuyến bảo vệ bờ.Nhƣng Quản Xỏ vẫn là nỗi lo lắng thƣờng xuyờn của ngành Thủy lợi Thanh Hoỏ.
Cụng trỡnh chỉnh trị do Trƣờng Đại học Thủy lợi chủ trỡ, cú sự tham gia của nhúm cỏn bộ Trƣờng Đại học Xõy Dựng. Nội dung của phƣơng ỏn chỉnh trị nhƣ sau:
- Nhận thấy đõy vốn là một đoạn sụng phõn lạch, lạch phải đĩ bị bồi cạn, lƣu lƣợng tập trung tồn bộ vào lạch trỏi, uy hiếp an tồn tuyến đờ.Giải phỏp chỉnh trị đƣợc xỏc định là khụi phục lạch phải, biến nú thành lạch chớnh. Nhiệm vụ của lạch chớnh sau khi phỏt triển ổn định phải thoỏt đƣợc 60% lƣu lƣợng mựa lũ. Phƣơng ỏn chỉnh trị do GS. Lƣơng Phƣơng Hậu đề xuất và tiến hành thớ nghiệm trờn mụ hỡnh của trƣờng Đại học Xõy Dựng. Kờnh đào hồi
phục lạch phải cú chiều rộng 40m, đỏy kờnh ở cao trỡnh -1,0m, một mỏ hàn hƣớng dũng ở cửa vào và 5 mỏ hàn bảo vệ bờ ở hạ lƣu cửa ra kờnh dẫn.
- Cụng trỡnh Quản Xỏ, ngồi kờnh đào lạch phải ra cũn sử dụng 7 loại cụng trỡnh khỏc nhau để hỗ trợ nhƣ gia cố bờ; mỏ hàn; kố mừm cỏ; đập khoỏ.
Cụng trỡnh đƣợc thực thi và hồn thành vào cuối năm 1994.
a) Tuyến chỉnh trị thiết kế b) Đoạn sụng sau chỉnh trị
Hỡnh 1.10. Cụng trỡnh chỉnh trị đoạn Quản Xỏ trờn sụng Chu
Sau mựa lũ năm 1995, lạch phải đƣợc mở rộng, đào sõu và cụng trỡnh đĩ phỏt huy tỏc dụng, đạt những hiệu quả tớch cực, cú thể kể đến nhƣ sau:
- Đẩy dũng chủ lƣu và trục động lực sang lạch phải, hiện nay theo kết quả khảo sỏt đoạn sụng thỏng 6/2008, thỡ bề rộng lạch trỏi hiện chỉ chiếm khoảng 20% so với bề rộng lạch phải.
- Giảm lƣu lƣợng về phớa lạch trỏi (lạch chớnh trƣớc khi chỉnh trị), vận tốc vựng ven bờ sỏt đờ tả giảm nhỏ, sức tải cỏt và khả năng vận chuyển bựn cỏt giảm nhỏ đỏng kể ở vựng chõn đờ trƣớc kia bị sạt lở nay đĩ bồi cao và hỡnh thành vựng bĩi rất thoải, nhõn dõn vựng ven sụng đĩ trồng rau và hoa màu.
- Chống sạt lở bờ sụng, bảo vệ an tồn cho đề điều.
- Tăng khả năng thoỏt lũ của lũng sụng, ổn định thế sụng. Dƣới đõy là cỏc hỡnh ảnh đoạn sụng Quản Xỏ sau khi chỉnh trị.
Đờ Quản Xỏ đĩ đƣợc an tồn Nơi hợp lƣu 2 lạch
Lạch chớnh do cụng trỡnh tạo ra Lạch cũ nay đĩ thu hẹp, bồi cạn
Hỡnh 1.11. Hỡnh ảnh đoạn sụng Quản Xỏ sau chỉnh trị
1.3.3.2 Những cụng trỡnh cú vấn đề tồn tại[12],[13], [23]
1. Cụng trỡnh điều chỉnh tỷ lệ phõn lưu đoạn Phỳ Gia-Tứ Liờn trờn sụng Hồng
a) Giới thiệu cụng trỡnh:
Đoạn sụng từ Phỳ Gia đến cầu Chƣơng Dƣơng là đoạn sụng phõn lạch lớn nhất trong đoạn sụng Hồng qua Hà Nội. Bĩi giữa Tứ Liờn- Trung Hà chia sụng thành 2 lạch là lạch Quýt ở bờ phải, lạch Gia Lõm ở bờ trỏi. Nhật Tõn là nơi hợp lƣu của đoạn phõn lạch Phỳ Gia - Tầm Xỏ, lại là nỳt phõn lƣu của đoạn Lạch Quýt- Long Biờn, cũng là nơi cú cửa vào sụng Đuống ở bờ tả sụng Hồng.
Theo quy hoạch chung, cụm cụng trỡnh tại nỳt phõn lƣu Tứ Liờn cú nhiệm vụ hạn chế lƣu lƣợng vào lạch Quýt, tăng lƣu lƣợng cho lạch Gia Lõm. Quy mụ và bố trớ cụng trỡnh nhƣ bảng 1.1 và hỡnh 1.12 thể hiện.
Bảng 1.1. Hệ thống mỏ hàn xõy dựng tại Nhật Tõn - Tứ Liờn
TT Mỏ hàn Năm xõy dựng Chiều dài kố (m) Cao độ đầu kố (m) Hỡnh thức kết cấu 1 K1 1997 300 +5,50 Đỏ đổ 2 K2 1992-1993 320 +5,00 Cọc BTCT + đỏ đổ 3 K3 1993-1998 510 +5,00 Đỏ đổ 4 K4 1995-1998 255 + 6,00 Cọc BTCT + đỏ đổ
Hỡnh 1.12. Sơ đồ bố trớ cụm cụng trỡnh chỉnh trị Phỳ Gia – Tứ Liờn đĩ xõy dựng trờn sụng Hồng đoạn Hà Nội
b) Hiệu quả xõy dựng cụng trỡnh:
Hiện nay, trừ mỏ hàn K4 đầu bĩi Tứ Liờn, cỏc mỏ hàn cũn lại đều bị hƣ hỏng. Cụng trỡnh hƣớng dũng chủ lực K3 trờn mặt bằng cú hỡnh chữ , dài tổng cộng 510m, đĩ bị đứt thành 3 khỳc cỏch xa nhau (xem cỏc hỡnh ảnh trong hỡnh 1.13). Dũng chảy lũ đĩ khụng đƣợc điều chỉnh, tràn qua đỉnh K3, đi vào Lạch Quýt, làm sạt lở bờ khu dõn cƣ Tứ Liờn, phải cấp cứu bằng 1 đập dọc.Nơi đõy, cụng trỡnh hƣ hỏng, lũng sụng diễn biến phức tạp, tạo ra cỏc bĩi đỏ nhấp nhụ, ngổn ngang giữa vựng sụng nƣớc với nhiều cồn lạch phõn tỏn,
cỏc hố xúi sõu, nƣớc xiết giữa um tựm lau sậy (cú bài bỏo núi cụng trỡnh xõy dựng từ thời nhà Mạc) đĩ trở thành điểm vui chơi dĩ ngoại hấp dẫn cho cỏc bạn trẻ nhƣng đỏngtiếc là đĩ xảy ra vài vụ chết đuối do sẩy chõn xuống cỏc hố sõu quanh khu vực.
Mỏ hàn K3 khi mới xõy dựng Hố xúi gốc K3
chơ vơ giữa dũng là đầu MH K3
Mũi Mỏ hàn K3 Đập dọc Tứ Liờn
Hỡnh 1.13. Cỏc hỡnh ảnh về hệ thống cụng trỡnh Phỳ Gia- Tứ Liờn
c) Phõn tớch diễn biến khu vực cụng trỡnh Phỳ Gia - Tứ Liờn:
Hiện tƣợng diễn biến phức tạp khụng nhƣ ý tại đoạn Phỳ Gia - Tứ Liờn cú thể giải thớch thụng qua cơ chế dũng chảy mụ tả trong hỡnh 1.14. í đồ của nhà thiết kế là tăng cƣờng lƣu lƣợng cho lạch trỏi để cải thiện điều kiện chạy tàu trong mựa kiệt, nờn cụng trỡnh hƣớng dũng từ bờ trỏi hƣớng sang bờ phải đƣợc thiết kế với cao trỡnh đỉnh thấp +5,0m đến +6,0m, cú chiều dài vƣơn ra đến biờn tuyến chỉnh trị. Khi mựa nƣớc thấp, cả dũng nƣớc và bựn cỏt đều
đƣợc hƣớng đi về lạch trỏi, nhƣng do lƣu lƣợng kiệt khỏ nhỏ, lƣu tốc bộ, tỏcdụng xúi sõu khụng đạt hiệu quả. Khi mựa lũ đến, mực nƣớc dõng cao, phần dũng chảy đỏy mang nhiều bựn cỏt vẫn đƣợc cụng trỡnh đƣa về lạch trỏi, nhƣng dũng chảy mặt mang ớt bựn cỏt hơn, theo định luật liờn tục, lại tràn ngang qua đỉnh mỏ hàn chảy về lạch Quýt. Dũng chảy trànqua đỉnh mỏ hàn cú vận tốc lớn, hàm lƣợng bựncỏt ớtnhƣ trƣờng hợp dũng chảy qua đập tràn sẽ gõy xúi cục bộ và xúi phổ biến cho lũng dẫn hạ du (xem hỡnh 1.14). Ngƣợc lại, bồi cao tập trung tại vựng đầu phớa Gia Lõm của bĩi Tứ Liờn, làm phủ lấp tồn bộ dĩy 5 mỏ hàn chống xúi đĩ xõy dựng tại đú.
Hỡnh 1.14. Phõn tớch kết cấu dũng chảy tại khu vực cụng trỡnh Phỳ Gia - Tứ Liờn
Hiện tƣợng sạt lở bĩi Tứ Liờn (Hà Nội) đĩ là điểm núng cú tớnh thời sự năm 1998, khi lƣu lƣợng phõn quỏ nhiều vào lạch Quýt (lạch phải) từ 13% - 20%lƣu lƣợng sụng Hồng (trạm Hà Nội). Lƣu lƣợng vào lạch phải tăng đĩ gõy sạt lở bĩi Tứ Liờn trờn chiều dài gần l km, chỗ sạt lở vào nhiều nhất là 50m, cỏch đờ bối (cao trỡnh 12,50m) là 30m. Đõy là khu vực dõn cƣ của phƣờng Nhật Tõn. Phú gia an d-ơng Khu vực sạt lở lạch quýt bãi tứ liên Khu vực bồi lắ ng k1 k2 k3 địng chảy sơng hồng k4 Dịng chảy đáy Dịng chảy mặt Hƣớng chảy sụng Hồng Lạch Quýt Bĩi Tứ Liờn Phỳ Gia An Dƣơng
2. Cụng trỡnh chỉnh trị đoạn sụng phõn lạch Quảng Huế (Quảng Nam)
Hệ thống Vu Gia - Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam với diện tớch lƣu vực tớnh tới cửa ra là 10.350km2. Hệ thống gồm 2 sụng chớnh Vu Gia ở phớa Bắc và Thu Bồn ở phớa Nam. Hai sụng cú liờn hệ thủy lực qua khu vực sụng Quảng Huế, nơi dũng chảy tập trung trong lũng dẫn về mựa kiệt và tràn qua bĩi từ sụng Vu Gia sang sụng Thu Bồn vào mựa lũ.
Khu vực hạ lƣu là vựng đồng bằng và cỏc thành phố Đà Nẵng, Hội An, nơi cú mật độ dõn số cao và là trung tõm kinh tế xĩ hội của vựng nờn nhu cầu về nguồn nƣớc về mựa kiệt rất lớn, trong khi mựa lũ lại cần thiết chia nƣớc cho nhỏnh Thu Bồn, nhằm giảm nhẹ tỡnh hỡnh lũ lụt cho đồng bằng.