CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SÔNG THẠCH HÃN ĐOẠN QUA XÃ HẢI LỆ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
2.4. Các giải pháp chỉnh trị sông
2.4.5. Đặc điểm một số công trình bảo vệ bờ
Dòng chảy trong sông thiên nhiên nhiều khi hướng thẳng vào bờ, gây xói lở.
Nghiêm trọng hơn, đối với bờ sông cấu tạo bằng đất mềm rời thì sự sạt lở bờ sẽ càng ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề phòng chống lũ. Bờ sông càng dốc thì sự xói lỡ càng lớn.
Đất bị sạt lở, sẽ bị dòng nước cuốn trôi đi và gây bồi lắng trên dòng sông. Sự xói lở trước hết là ở chân bờ sông. Dòng chảy với lưu tốc lớn sẽ xói rỗng chân bờ thành hang hốc, sau đó tầng trên sẽ sụp đổ dần xuống sông. Sự sạt lở bờ thường diễn ra ở thời kì nước lên và khi nước bắt đầu rút. Ở thời kì nước lên, sự xói lở là do lưu tốc dâng lớn, lưu lượng cũng tăng lớn, hơn nữa vào thời kì này mưa nhiều, đất rời mềm hơn, lực dính kết của đất cũng giảm đi. Ở thời kì nước bắt đầu rút, ngoài yếu tố lưu tốc, lưu lượng ra, còn có yếu tố nước ngầm trong đất chảy ra sông, cũng làm cho bờ sông tiếp tục sạt lở. Công trình bảo vệ bờ thường dùng là kè lát mái bằng đá hộc hoặc bằng bê tông cốt thép nhằm chống đỡ lực xung kích của dòng chảy chống xói lở do nước và sóng. Đây là biện pháp chống đỡ chứ không chủ động tấn công vào dòng nước. (Hình 2.15)
Hình 2.15: Công trình kè lát mái sông Bến Hải – Quảng Trị (Ảnh chụp ngày 15/5/2018)
Có 2 cơ sở để xem xét khi thiết kế công trình bảo vệ mái, bờ sông:
▪ Cơ sở về tốc độ
▪ Cơ sở về ứng suất cắt (còn gọi là lực kéo).
Cơ sở về ứng suất cắt có thể chính xác hơn theo quan điểm vật lý, nhưng cơ sở về tốc độ giúp người thiết kế dễ dàng đo hoặc tính toán tốc độ dòng chảy so với xác định ứng suất cắt. Tốc độ dòng chảy dùng theo điều kiện biên được xác định bằng các phương pháp giản đơn. Tốc độ trung bình của sông thường được tính nhưng nhiều khi không đại diện với sông có nhiều hình dạng và độ nhám khác nhau. Tốc độ dòng chảy gần đáy là đại diện tốt nhất nhưng khó xác định chính xác. Maynord (1989) đề nghị dùng tốc độ dòng chảy trung bình làm cơ sở về điều kiện dòng chảy tại bề mặt kè.
Cấu tạo của kè lát mái gồm ba bộ phận chính: chân kè, thân kè và đỉnh kè.
▪ Chân kè là bộ phận phần đáy ở mái dốc, có tác dụng chống xói chân mái dốc và làm nền tựa cho thân kè.
▪ Đỉnh kè là phần nằm ngang phía trên cùng của kè có tác dụng bảo vệ thân kè đối với tác động của dòng chảy mặt và các lực tác động khác.
▪ Thân kè là phần kể từ đỉnh chân kè tới đỉnh kè. Thân kè chịu tác động của dòng chảy, sóng, áp lực nước và áp lực thấm.
Vị trí, phạm vi và qui mô kè lát mái: phải được xác định bằng tính toán thuỷ lực và ổn định hoặc theo kết quả thí nghiệm mô hình kết hợp với quan trắc thực địa. Khi lập luận chứng kinh tế kĩ thuật phải xác định đúng vị trí, phạm vi và qui mô của kè lát mái.
Hình 2.16: Kết cấu đại diện kè lát mái
(TCVN 8419: 2010 – Thiết kế công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ)
b. Đập mỏ hàn.
Mỏ hàn bằng đá, rọ đá, đất hoặc cọc được tạo thành một góc với bờ làm trệch hướng dòng chảy vùng bờ bị uy hiếp để chống xói lở bảo vệ bờ, cải thiện đường thoát lũ đường giao thông thủy. Mỏ hàn cũng được sử dụng để không chế dòng chảy vào, ra hoặc qua các đoạn sông cong. Mỏ hàn tạo với hướng dòng chảy một góc bắt đầu tại đường bờ ở gốc mỏ và kết thúc ở tuyến chỉnh trị gặp đầu mỏ hàn. Trong chỉnh trị sông, mỏ hàn được chia làm hai loại: mỏ hàn nghiêng một góc với hướng dòng chảy, thường ngược hướng dòng chảy và loại vuông góc với dòng chảy.
Hệ thống mỏ hàn không thu hẹp lòng dẫn một cách liên tục nhưng tạo đường bờ mới theo các điểm cố định làm dềnh nước và chuyển động nước không đều ở các vị trí này. Vì các mỏ hàn phân chia thành các khoang bờ và tuyến chỉnh trị làm ngăn cản dòng chảy hoặc giảm tốc độ dòng chảy ở trong các khoang tạo nên bờ mới do bùn cát lắng đọng.
Hình 2.17: Một dạng công trình kè mỏ hàn
Mỏ hàn có hiệu quả cao về bảo vệ bờ và cải thiện đường vận tải thủy là loại mỏ hàn nghiêng ngược hoặc vuông góc với hướng dòng chảy vì khả năng đưa dòng chảy ra xa bờ và bồi lắng bùn cát nhiều hơn so với mỏ hàn nghiêng xuôi thuận với hướng dòng chảy. Tuy nhiên ổn định đầu mỏ của loại mỏ hàn này cần được tính toán đầy đủ trong thiết kế vì hố xói đầu mỏ gần hơn loại mỏ hàn nghiêng xuôi thuận. Hố xói đều có ở đầu tất cả các loại mỏ hàn ở bờ lồi hoặc bờ lõm nên phải được thiết kế bảo vệ chống sạt trượt, trôi vật liệu đầu mỏ với mái dốc thoải hơn so với mái thượng và hạ lưu mỏ hàn.
Do tác động mạnh làm biến đổi dòng chảy và sự ổn định của bản thân công trình nên mỏ hàn thường chỉ sử dụng đối với sông vùng đồng bằng, không áp dụng sông vùng núi có vận tôc dòng chảy lớn. (Hình 2.17)
Ngoài ra, trong thực tế tính toán thiết kế và thi công, người ta còn áp dụng một số biện pháp bảo vệ bờ sông khác có thể kể đến như: Cừ bản nhựa PVC (Hình 2.18);
Thảm cát (Hình 2.19); Kè bằng GeoTube (Hình 2.20); Trồng cỏ bảo vệ (Hình 2.21);
…
Hình 2.18: Giải pháp công trình cừ bản nhựa PVC
(http://choxaydung.vn/news/index.php?option=com_content&task=view&id=4783&Itemid=87)
Hình 2.19: Bảo vệ bờ sông bằng thảm cát
(https://vtc.vn/giai-phap-bao-ve-bo-song-bang-cong-nghe-mem-d333312.html)
Hình 2.20: Kè bằng Geo Tube
Hình 2.21: Trồng cỏ bảo vệ bờ sông
(https://vetivernetinternational.blogspot.com/2011/05/vetiver-system-for-river-bank-and-levee.html)