TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Sông có cù lao là hiện tượng phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam, với hầu hết các con sông lớn và vừa đều có các cù lao, được gọi là cù lao hoặc cồn ở miền Nam và bãi giữa ở miền Bắc Các đoạn sông này thường có hình dáng phình rộng ở giữa và thắt lại ở hai đầu, giống như hình dạng bao tử Tại đây, dòng sông rẽ nhánh và phân phối lưu lượng, dẫn đến việc phân tán bùn cát và thay đổi cấu trúc lòng sông, làm cho các tuyến lạch sâu cũng thay đổi, trước khi các dòng sông nhánh lại hợp nhất với nhau.
Cù lao Long Khánh, nằm trên sông Tiền thuộc huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp, là một vùng đất màu mỡ với sự đa dạng sinh học cao và năng suất nông nghiệp vượt trội Được bồi đắp bởi phù sa sông Tiền, đất tại đây rất thích hợp cho việc trồng trọt, đặc biệt nổi bật với vai trò là thủ phủ trồng bắp của tỉnh Đồng Tháp Cù lao này bao gồm hai xã Long Khánh A và Long Khánh B, nằm ở phía Bắc cù lao Cái Vừng.
Trong những năm gần đây, sạt lở đất tại cù lao Long Khánh do ảnh hưởng của dòng chảy sông Tiền đã diễn ra nghiêm trọng Theo báo Tuổi Trẻ, khu vực ấp Long Phước đã bị mất 150m đất do xói lở, ảnh hưởng đến đời sống của người dân và phá hủy nhiều cơ sở hạ tầng như nhà ở, trường học và bệnh viện Hàng năm, hàng trăm hécta đất canh tác bị cuốn trôi, gây thiệt hại về nhân mạng, điển hình là vụ lở đất ở Hồng Ngự năm 1992 làm 10 người chết Gần đây, vào đêm 26/8/2014, một vụ sạt lở dài 30m tại ấp Long Hòa đã xâm thực sâu vào đất liền 10m, và vào ngày 3/10/2014, vụ sạt lở tại ấp Long Thạnh với chiều dài 45m đã khiến 4 căn nhà phải di dời khẩn cấp.
Quá trình xói lở tại khu vực đang diễn ra mạnh mẽ, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế - xã hội Để khai thác tiềm năng của các cù lao, việc bảo vệ và ổn định khu vực này là điều cần thiết.
Để hiểu và quản lý hiệu quả các cù lao, cần nắm rõ quy luật hình thành, phát triển và vai trò của chúng Đề tài “Nghiên cứu dự báo sạt lở tại khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền và đề xuất các giải pháp bảo vệ” nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về hiện tượng sạt lở, đánh giá thực trạng xói lở và dự báo khả năng biến đổi Việc đề xuất các giải pháp để ổn định cù lao không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn hỗ trợ ổn định đời sống của người dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội tại khu vực Long Khánh.
Hình 1: Cù lao Long Khánh
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Dự báo được diễn biến sạt lở, bồi lắng ở khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền
- Đề xuất giải pháp công trình để điều chỉnh dòng chảy và ổn định cù lao Long Khánh
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Để tiến hành nghiên cứu, cần thu thập tài liệu cơ bản về tình hình dân sinh và kinh tế xã hội của khu vực cù lao Long Khánh, cùng với các tài liệu liên quan đến địa hình, địa chất và thủy văn bùn cát tại các nhánh sông trong khu vực này.
Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp khoa học công nghệ để điều chỉnh, ổn định đoạn sông có cù lao trên thế giới và trong nước
Nghiên cứu các phương pháp dự báo sạt lở, biến đổi hình thái tại khu vực cù lao Long Khánh
Nghiên cứu các giải pháp công trình để chỉnh trị, bảo vệ khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền
Đánh giá ưu, nhược điểm của từng giải pháp và đề xuất thiết kế sơ bộ cho phương án chọn để bảo vệ cù lao Long Khánh.
CÁCH TIẾP CẬN
Luận văn nghiên cứu cù lao Long Khánh và khu vực lân cận, tập trung vào các yếu tố như thủy động lực, vận chuyển bùn cát, diễn biến bùn cát và tình hình sạt lở Để hiểu rõ về đối tượng này, cần tiếp cận từ nhiều góc độ khác nhau.
- Khảo sát, điều tra, tổng kết thực tế
- Phương pháp kế thừa, sử dụng các tài liệu hiện có để thẩm tra lại
- Phương pháp lý thuyết (phân tích lý thuyết, sử dụng các phần mềm tính toán )
Tiếp cận thực tiễn một cách có hệ thống và toàn diện
Để hiểu rõ tình hình sạt lở, cần phân tích diễn biến hình thái sông và các mối quan hệ trong bối cảnh phát triển thủy lợi và các ngành kinh tế khác trong khu vực Việc này giúp đánh giá tổng thể và đưa ra giải pháp hiệu quả cho sự phát triển bền vững.
Tiếp cận với các phương pháp mới
Tiếp cận các thành tựu khoa học và công nghệ toàn cầu là rất quan trọng để ứng dụng hiệu quả các vật liệu và kết cấu trong thiết kế Việc nắm bắt các tiến bộ kỹ thuật sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và nâng cao chất lượng sản phẩm.
4 và thi công trình thủy lợi
Kế thừa có chọn lọc tri thức, kinh nghiệm và cơ sở dữ liệu đã có
Tiếp thu và phát triển các kinh nghiệm từ nghiên cứu trước đây về công trình bảo vệ bờ trong lĩnh vực thủy lợi, nhằm tổng hợp, bổ sung và hoàn thiện tài liệu phục vụ cho đề tài nghiên cứu.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa trên các đề tài và dự án nghiên cứu đã thực hiện trong khu vực nghiên cứu và các vùng lân cận, tác giả sẽ kế thừa và phát triển tài liệu, số liệu cùng với kết quả nghiên cứu trước đó.
Dựa trên nền cơ sở dữ liệu về dòng chảy, thủy văn, bùn cát, sử dụng phương pháp thống kê để đánh giá, phân t ch cơ sở dữ liệu
Phương pháp mô hình toán
Sau khi thu thập dữ liệu đầy đủ, chúng tôi đã xây dựng mô hình toán 2D (MIKE21FM) để nghiên cứu và đánh giá tình hình sạt lở Mô hình này giúp dự báo sạt lở và phân tích tác động của khu vực trước và sau khi triển khai các công trình bảo vệ.
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Nghiên cứu dự báo sạt lở, diễn biến hình thái tại khu vực cù lao Long Khánh
Các giải pháp bảo vệ và chỉnh trị tổng thể nhằm ổn định cù lao Long Khánh sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ đời sống an sinh xã hội tại khu vực này.
TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DỰ BÁO SẠT LỞ
Trong nước
Trước tình trạng sạt lở nghiêm trọng xảy ra trên diện rộng, gây thiệt hại về đất đai và nhà cửa, ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống người dân và hạ tầng kỹ thuật từ Bắc vào Nam, nhiều nghiên cứu về hiện tượng sạt lở đã được tiến hành.
Nghiên cứu của Lê Mạnh Hùng và Nguyễn Nghĩa Hùng tại Viện KHTLMN về ứng dụng công thức kinh nghiệm Hickin & Nanson nhằm dự báo sạt lở bờ sông Cửu Long, cùng với các công thức thực nghiệm liên quan đến quan hệ hình thái sông từ GS.TS Lương Phương Hậu và PGS.TS Lê Ngọc Bích, đã đóng góp quan trọng vào việc hiểu và quản lý hiện tượng sạt lở tại khu vực này.
Phương pháp đánh giá khả năng sạt lở bờ sông được đề xuất bởi TSKH Trần Mạnh Liểu từ Viện KHCN, tập trung vào việc tích hợp các yếu tố điều kiện kỹ thuật tự nhiên của vùng ven sông Phương pháp này nhằm nâng cao độ chính xác trong dự báo sạt lở, từ đó giúp quản lý và bảo vệ các khu vực ven sông hiệu quả hơn.
- “Nghiên cứu dự báo xói lở bờ sông bằng địa vật lý công nghệ không phá hủy Georadar” của trường ĐHKHTN thuộc ĐHQG.TP.HCM [3]
- Phương pháp dự báo bằng mô hình vật lý: Mô hình sông Hồng thực hiện ở phòng thí nghiệm của Viện KHTL
Phương pháp dự báo bằng mô hình toán đã được ứng dụng hiệu quả thông qua bộ mô hình MIKE21 của Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch DHI để nghiên cứu sông Hồng Công ty tư vấn thiết kế Cảng-Đường thủy cũng sử dụng mô hình MIK21C cho các đoạn sông khác thuộc Viện KHTL Bên cạnh đó, còn có các mô hình khác như Geo Slope của Canada và BSM của Mỹ được áp dụng trong nghiên cứu này.
Ngoài nước
- Dự báo bằng công thức kinh nghiệm của Hickin & Nanson [25] dự báo sạt lở cho 189 đoạn sông cong ở Canada
- Dự báo sạt lở dựa trên xu thế diễn biến lòng dẫn, đường bờ của tác giả Sarker [26] trên các dòng sông ở Băng La Đét
Phương pháp dự báo bằng mô hình vật lý và mô hình toán là rất quan trọng, trong đó có các mô hình nổi tiếng như bộ mô hình MIKE của Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch DHI, Geo slope của Canada, và BSM của Mỹ.
Bài viết này sẽ giới thiệu một số phương pháp dự báo sạt lở mà học viên quan tâm, đồng thời đưa ra những nhận xét để giúp lựa chọn phương pháp phù hợp cho đề tài nghiên cứu.
Dự báo xói lở bằng công nghệ không phá hủy Georadar
1.1.3.1 Nguyên lý hoạt động của Georadar (GPR)
Sóng điện từ tần số cao được phát dưới dạng xung và phản xạ khi gặp các mặt ranh giới hoặc di vật Anten của thiết bị thu nhận xung phản xạ, lưu trữ dữ liệu vào máy Qua quá trình xử lý và phân tích, có thể xác định nguồn gốc của dị thường, cũng như vị trí, kích thước và bản chất của chúng.
Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của Georadar
Hình 1.2 Hố sụt tại giao lộ Hai Bà Trưng - Nguyễn Văn Thủ, Q.1, Tp.HCM
GPR ngày càng được sử dụng rộng rãi cả trong xây dựng, khảo sát địa chất, kiểm tra chất lượng công trình
Tại Trung Quốc, công nghệ GPR đã được áp dụng để khảo sát nền móng của đê đập, đánh giá tình trạng nứt nẻ và tổ mối trong thân đê Trong khi đó, Ba Lan sử dụng công nghệ này để kiểm tra hiện trạng các đường băng sân bay và xác định vị trí dị vật trong thân đê, cũng như khoanh vùng các đoạn đê xung yếu có nguy cơ bị vỡ trong mùa lũ.
Công nghệ GPR được ứng dụng rộng rãi trong nước để xác định tổ mối và các khuyết tật trong thân đê, hệ thống cống, cũng như khảo sát các điểm xung yếu nhằm dự báo sạt lở bờ sông Tiền tại Hồng Ngự Ngoài ra, GPR còn được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc địa chất và môi trường dải ven bờ ở Bạc Liêu và Bình Thuận Tại TP.HCM, công nghệ này hỗ trợ dò tìm các hố sụt tại giao lộ Hai Bà Trưng - Nguyễn Văn Thủ, đồng thời xác định ranh giới và đề xuất giải pháp khắc phục sự cố hố sụt trên mặt đường cao tốc tại Đồng Mỏ - Lạng Sơn.
1.1.3.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp
- Ưu điểm: Khả năng không phá hủy, thu thập số liệu nhanh, độ phân giải cao, phân biệt tốt các dị thường gần nhau
- Nhược điểm: Thường bị nhiễu khi sử dụng angten khảo sát tần số cao trong thành phố và khu đông dân cư.
Dự báo xói lở bằng công thức kinh nghiệm
1.1.4.1 Cơ sở của phương pháp Áp dụng các công thức kinh nghiệm đã có, hay xây dựng công thức kinh nghiệm để tính tốc độ diễn biến lòng dẫn trên cơ sở các tài liệu đo đạc thực tế để áp dụng Trong thực tế thì mỗi khu vực nghiên cứu đều có những đặc điểm riêng nên việc tìm công thức kinh nghiệm phù hợp để áp dụng là tương đối khó khăn Vì vậy ta thường xây dựng công thức kinh nghiệm cho từng mặt cắt ngang sông tại những khu vực có tài liệu cần thiết
Hạn chế của các công thức kinh nghiệm là chúng phụ thuộc vào tài liệu xây dựng và có tính chất cục bộ cho từng vị trí cụ thể.
Bài viết chỉ tập trung vào các yếu tố hình học của khối đất lở và lòng dẫn, mà chưa xem xét các yếu tố dòng chảy như trị số và thời gian duy trì Ngoài ra, các yếu tố vật liệu cấu tạo lòng dẫn chỉ được đề cập qua các hệ số thực nghiệm Sự thiếu sót này có thể dẫn đến kết quả không chính xác, đặc biệt trong những năm có dòng chảy bất thường.
1.1.4.2 Một số công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ
1 Công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ cho đoạn sông cong Ibadzade [5]
- Bxi: Là tốc độ xói lở ngang (m/năm) tại mặt cắt thứ i
- Bxo: Là tốc độ xói lở ngang lớn nhất tại đoạn nghiên cứu (m/năm) trong quá khứ
- Ri: Bán kính cong tại mặt cắt thứ i (m)
- Bi: Chiều rộng sông tại mặt cắt thứ i (m)
2 Công thức kinh nghiệm tính xói lở bờ của Pôpôp [6] xây dựng từ tài liệu đo diễn biến xói lở nhiều năm trên các sông vùng Trung Á
- F: Diện tích khối đất bờ xói lở trong khoảng thời gian T năm (m 2 )
- L: Chiều dài đường bờ sạt lở của từng giai đoạn (m)
- T: Thời gian xói lở (năm)
- Hmaxi: Độ sâu lớn nhất tại mặt cắt tính toán thứ i (m)
- Hmax: Độ sâu lớn nhất của đoạn xói lở nghiên cứu (m)
- Ho: Độ sâu ổn định tại mặt cắt quá độ (m)
3 Công thức kinh nghiệm xây dựng từ tài liệu đo đạc bờ tả sông Tiền khu vực Thường Phước tỉnh Đồng Tháp [7]
- Các kí hiệu như trong công thức (1-2)
Dự báo xói lở bồi lắng trên xu thế diễn biến lòng dẫn, đường bờ
1.1.5.1 Cơ sở của phương pháp
Là các quy luật diễn biến lòng dẫn đã được xác định trong quá khứ và kinh nghiệm, sự hiểu biết của người làm dự báo
1.1.5.2 Nội dung của phương pháp
Thu thập tài liệu liên quan đến địa hình lòng sông, thủy văn, dòng chảy và bùn cát là rất quan trọng Cần tìm kiếm các tài liệu không có ảnh hoặc có ảnh chụp từ vệ tinh về khu vực nghiên cứu để đảm bảo thông tin đầy đủ và chính xác.
Để xác định quy luật diễn biến lòng dẫn, cần tiến hành chập các bình đồ đo đạc lòng sông qua nhiều năm và kết hợp với việc xếp chồng các tài liệu ảnh trên mặt bằng, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang.
Xây dựng mối quan hệ giữa diễn biến lòng dẫn trên mặt bằng, mặt cắt dọc và mặt cắt ngang là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến các yếu tố thủy văn dòng chảy Đồng thời, tính chất cơ lý của đất, cấu tạo lòng sông, bờ sông và các yếu tố sóng cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo sự ổn định và an toàn cho hệ thống thủy lợi.
- Dự báo chế độ thủy văn dòng chảy trong khoảng thời gian cần dự báo xói lở
Dự báo tốc độ và quy mô xói lở theo từng mốc thời gian là cần thiết Phân tích và đánh giá xu thế diễn biến thực tế dựa trên các quy luật đã xác định giúp cung cấp cái nhìn rõ ràng về tình hình xói lở.
Dự báo xói lở bằng mô hình vật lý
Phương pháp xây dựng mô hình nguyên mẫu thực tế cho các đoạn bờ và công trình theo tỉ lệ thu nhỏ giúp mô phỏng các tác động tự nhiên như sóng, dòng chảy và biến đổi mực nước do thủy triều Các yếu tố này được tái hiện trong phòng thí nghiệm với tỉ lệ tương ứng, từ đó cung cấp dữ liệu chính xác về mực nước.
Mười dòng nước và sự biến đổi của bờ sông được ghi nhận thông qua các thiết bị đo đạc tự động hoặc bán tự động được lắp đặt trong mô hình.
Phương pháp này mang lại độ tin cậy cao, đặc biệt phù hợp cho các dự án quan trọng với vốn đầu tư lớn Thường được sử dụng để xác thực kết quả từ các phương pháp khác, nó đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy trong quá trình kiểm chứng.
Mô hình vật lý để mô phỏng diễn biến đường bờ có nhược điểm lớn là tốn kém và phức tạp trong quá trình xây dựng Để thực hiện thí nghiệm, cần một cơ sở được trang bị đầy đủ các thiết bị thí nghiệm, đo đạc và phân tích số liệu hiện đại Hơn nữa, đội ngũ thực hiện phải bao gồm các chuyên gia và kỹ thuật viên có tay nghề cao và chuyên môn vững vàng.
Dự báo xói lở bằng mô hình toán
1.1.7.1 Cơ sở của phương pháp
Phương pháp mô phỏng và tính toán sự vận chuyển bùn cát giúp xác định diễn biến đường bờ thông qua các phương trình toán học Dựa vào các điều kiện biên ban đầu, lượng vận chuyển bùn cát qua các mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian được tính toán từ tác động của sóng, dòng chảy và thủy triều Trong quá trình này, khi tổng lượng bùn cát vận chuyển trên một đoạn bờ được xác định, vị trí đường bờ mới sẽ được tính toán theo phương pháp cân bằng bùn cát Nếu lượng bùn cát vận chuyển tới lớn hơn lượng vận chuyển đi, bờ sẽ bị bồi, ngược lại, nếu lượng bùn cát vận chuyển tới nhỏ hơn, bờ sẽ bị xói lở Khi lượng bùn cát vận chuyển đi và đến cân bằng, bờ sẽ ở trạng thái ổn định.
1.1.7.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp
Phương pháp này mang lại kết quả nhanh chóng với độ chính xác tương đối cao, đồng thời mô tả rõ ràng bản chất vật lý và cơ chế diễn biến của đường bờ Hơn nữa, chi phí thực hiện của phương pháp này thường thấp hơn so với các phương pháp khác.
Ngoài ra còn dễ dàng, nhanh chóng khi cần thay đổi các phương án mô phỏng mà không đòi hỏi phải đầu tư thêm kinh ph
Mô hình có nhược điểm là độ tin cậy phụ thuộc vào chất lượng số liệu đầu vào, trong khi nhiều khi những số liệu này không đầy đủ Bên cạnh đó, mô hình mô phỏng thường dựa vào các giả thiết của người lập, do đó người sử dụng cần nắm rõ các loại hình mô hình được áp dụng để hiểu rõ hơn về kết quả.
1.1.7.3 Ứng dụng của phương pháp
Bộ mô hình MIKE của DHI Đan Mạch là một trong những mô hình được nghiên cứu và phát triển rộng rãi, chuyên dùng để mô phỏng các quá trình thủy động lực học Mô hình này hỗ trợ tính toán dòng chảy, sự vận chuyển và khuếch tán của các chất hòa tan và lơ lửng, bùn cát, cũng như sự lan truyền của sóng biển Ngoài ra, MIKE còn được sử dụng để tính toán sạt lở và bồi lấp tại các vùng cửa sông và ven biển.
Các mô hình thông dụng trong lĩnh vực thủy lực bao gồm Delt 2D và 3D, chuyên về mô phỏng hóa thủy lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy của WL Delt Hydraulics Hà Lan, sử dụng hệ lưới trực giao Ngoài ra, bộ phần mềm SMS 2D và 3D của Aquaveo Mỹ cũng được sử dụng cho các mục đích tương tự, với khả năng mô hình hóa thủy lực, lan truyền chất và vận chuyển bùn cát, sử dụng cả lưới phi cấu trúc và lưới cấu trúc Tuy nhiên, nhược điểm của mô hình SMS là sự kết nối giữa các module bị hạn chế.
Mô hình toán học cung cấp cái nhìn toàn diện và chính xác về hiện tượng sạt lở bờ, cho phép chúng ta xác định tổ hợp các yếu tố tự nhiên gây ảnh hưởng tiêu cực nhất Qua đó, chúng ta có thể đánh giá tốc độ sạt lở bờ theo không gian và thời gian, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống hiệu quả, bền vững, tiết kiệm chi phí và ít tác động xấu đến môi trường.
Có nhiều phương pháp dự báo sạt lở, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng Việc lựa chọn phương pháp dự báo phù hợp phụ thuộc vào từng khu vực nghiên cứu Đặc biệt, mô hình MIKE gặp khó khăn trong việc mô phỏng đầy đủ các yếu tố liên quan.
Hiện tượng sạt lở đất xảy ra khi dòng nước mang theo các hạt bùn cát, dẫn đến việc mất dần khối lượng và gây xói lở Việc sử dụng phần mềm Geoslope giúp tính toán các hiện tượng sạt lở do chất tải và nạo vét Dự báo xói lở bằng công thức kinh nghiệm có hạn chế, vì nó phụ thuộc vào tài liệu xây dựng công thức và mang tính cục bộ cho từng vị trí Do đó, cần áp dụng phương pháp tính toán và phần mềm ứng dụng một cách hợp lý, tùy thuộc vào từng khu vực và nguyên nhân cụ thể để đạt hiệu quả cao nhất.
Khu vực cù lao Long Khánh đang đối mặt với tình trạng bồi tụ và sạt lở mạnh mẽ Để dự báo chính xác hiện tượng xói lở, bồi tụ và dịch chuyển đường bờ, giải pháp hiệu quả nhất là áp dụng mô hình toán mô phỏng thủy động lực và hình thái sông, được kiểm chứng bằng số liệu khảo sát thực tế Sau khi so sánh các mô hình, chúng tôi đã chọn mô hình MIKE vì khả năng mô phỏng toàn bộ khu vực nghiên cứu, không chỉ giới hạn ở một vài điểm đo đạc Bộ mô hình MIKE được ưa chuộng nhờ vào những ưu điểm nổi bật của nó.
- Là bộ phần mềm t ch hợp đa t nh năng: T nh toán sóng, dòng chảy, vận chuyển bùn cát, diễn biến địa hình đáy
- Cơ sở toán học chặt chẽ, chạy ổn định, thời gian t nh toán nhanh
- Đã được kiểm nghiệm thực tế ở nhiều quốc gia trên thế giới
- Có giao diện thân thiện, dễ sử dụng
Trong luận văn, học viên áp dụng mô hình MIKE để tính toán diễn biến lòng dẫn khu vực cù lao Long Khánh trên sông Tiền, thuộc huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp Đồng thời, phần mềm Geoslope được sử dụng để dự báo khả năng sạt lở cho khu vực này.
CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ CHỐNG SẠT LỞ
Để phòng chống sạt lở hiệu quả, cần thực hiện đồng bộ và toàn diện các giải pháp, bao gồm cả biện pháp trực tiếp và gián tiếp, cũng như các giải pháp công trình và phi công trình Việc áp dụng những phương án này sẽ giúp giảm thiểu tình trạng xói lở một cách hiệu quả nhất.
13 lở bao gồm hai nhóm giải pháp chính: Phi công trình và công trình
Giải pháp phi công trình là những biện pháp không sử dụng công trình cố định, bao gồm việc trồng cây, nuôi bãi, thô hóa bãi và nạo vét định kỳ để điều chỉnh luồng bùn cát, từ đó ổn định và bảo vệ bờ Ngoài ra, việc xây dựng quy phạm, tiêu chuẩn, hành lang an toàn và các chính sách quản lý vùng bờ cũng được xem là giải pháp phi công trình hiệu quả.
Giải pháp công trình nhằm ngăn chặn xói lở có thể chia thành hai dạng: công trình chủ động, tác động trực tiếp vào dòng chảy và sóng như tường hướng dòng và kè mỏ hàn, và công trình bị động, tác động vào lòng dẫn như kè bảo vệ bờ Việc lựa chọn phương án cụ thể cho từng khu vực cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để áp dụng giải pháp chủ động, bị động, hoặc kết hợp cả hai, nhằm đạt được mục tiêu đề ra và đảm bảo tính tối ưu về kỹ thuật và kinh tế.
Trên thế giới, các công trình bảo vệ bờ đã được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu, với nhiều giải pháp như kè đá, cừ thép và cừ bê tông Hiện nay, nhờ sự phát triển của khoa học công nghệ, nhiều vật liệu mới như rọ đá và vải địa kỹ thuật được sử dụng, cùng với các công nghệ như cọc vôi xi măng và thảm túi cát, đã mang lại hiệu quả cao về kỹ thuật và kinh tế tại nhiều quốc gia như Pháp và Tây Ban Nha Đặc biệt, các giải pháp thân thiện với môi trường như trồng cỏ vetiver và cây xanh cũng được áp dụng để tạo môi trường sạch đẹp bên bờ sông Tại Việt Nam, nghiên cứu về chỉnh trị sông và các công trình bảo vệ bờ đã được thực hiện từ lâu, với sự tham gia của các đơn vị chuyên môn như Viện KHTL.
Tại ĐHTL, Viện Cơ Học, cục Đê điều và Phòng chống lụt bão, nhiều tác giả đã thực hiện các nghiên cứu quan trọng về vấn đề này, trong đó có các chuyên gia như GS.TS Lương Phương Hậu, PGS.TS Lê Ngọc Bích và PGS.TS Lê Mạnh Hùng.
Hàng năm, nhà nước đầu tư hàng nghìn tỉ đồng cho việc xây dựng và sửa chữa các công trình bảo vệ bờ trên toàn quốc Tại Việt Nam, các giải pháp truyền thống như kè lát mái và kè mỏ hàn vẫn chiếm ưu thế Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhiều nghiên cứu ứng dụng các thành tựu tiên tiến trong bảo vệ bờ sông đã được thực hiện Các công nghệ mới như trồng cỏ Vetiver, thảm cát, NeowebTM, bê tông Miclayo, cọc ván bê tông dư ứng lực và tấm cừ nhựa UPVC đang dần thay thế và bổ sung cho các giải pháp truyền thống, mang lại hiệu quả cao trong công tác chống sạt lở bờ sông.
Học viên giới thiệu các giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sông nhằm chống xói lở, tạo cơ sở cho việc nghiên cứu và lựa chọn ứng dụng phù hợp với điều kiện Việt Nam và khu vực nghiên cứu.
1.2.2 Giải pháp phi công trình bảo vệ bờ
Để nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của xói lở, cần tuyên truyền giáo dục và khuyến khích người dân bảo vệ cây cối ven sông Cần cấm và hạn chế việc phá rừng phòng hộ, không xả thải, không xây dựng lấn chiếm lòng sông, và ngăn chặn khai thác cát bừa bãi Đồng thời, khuyến khích người dân tham gia các hoạt động thủy lợi như nạo vét và khơi thông kênh rạch Việc xây dựng cơ chế thưởng phạt hợp lý sẽ tạo động lực cho người dân tích cực tham gia vào công tác phòng chống và bảo vệ chống sạt lở.
Khoanh vùng các khu vực có nguy cơ sạt lở là cần thiết để quy hoạch hợp lý các khu dân cư và công trình kinh tế Cần xác định giải pháp ứng phó khi xảy ra sạt lở và bảo vệ các công trình như đê, kè Quy hoạch chỉnh trị sông phải dựa trên việc xác định nguyên nhân và cơ chế xói lở Đồng thời, cần hạn chế và tiến tới cấm khai thác cát ở lòng sông để bảo vệ môi trường.
Để đối phó với hiện tượng xói lở, cần xây dựng hệ thống quan trắc và giám sát định kỳ Hệ thống này bao gồm cơ sở dữ liệu kiểm soát xói lở với bản đồ hiện trạng, bản đồ dự báo và cảnh báo khả năng xói lở bồi lấp Ngoài ra, cần tổ chức di dời dân cư khỏi khu vực nguy hiểm khi có cảnh báo về sạt lở.
1.2.3 Giải pháp bảo vệ bờ bằng cây xanh, thực vật
Việc sử dụng cây xanh và thực vật để bảo vệ bờ sông giúp duy trì cấu trúc dòng chảy mà không gây biến đổi Giải pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn thân thiện với môi trường và có thời gian thi công nhanh chóng.
Các giải pháp sử dụng cây xanh và thực vật như rồng, bè chìm từ cành cây, và gốc cây của các loại như tre, liễu, sú, vẹt, dừa nước đã được áp dụng phổ biến trước khi chuyển sang các công nghệ cứng như bê tông và đá hóa bờ sông.
Cây mắm Cây dừa nước
Hình 1.3 Một số loại cây được dùng để bảo vệ bờ sông, kênh
1.2.3.1 Sử dụng các loại thân cây xanh để làm công trình bảo vệ bờ
Đối với các khu vực không tập trung dân cư, biện pháp dân gian như trồng hàng cây và thả phên liếp là hiệu quả để giảm tác động của sóng Các công trình này cho phép nước chảy qua giữa các cấu kiện bằng tre, gỗ hoặc bó cành cây, cùng với các loại cây như dừa nước, mắm, đước, bần, vẹt, lau, sậy, bình bát được trồng thành quần thể để bảo vệ bờ Mặc dù có ưu điểm về kết cấu đơn giản, thi công dễ dàng và chi phí thấp, nhưng nhược điểm là cường độ nhỏ và khả năng chống xói yếu, dễ mục nát theo thời gian, nên tuổi thọ không cao và chỉ phù hợp cho các công trình tạm thời ở những sông nhỏ với độ sâu không lớn và lưu tốc dòng chảy nhỏ.
Công trình hàng rào và tấm chắn là những công trình sử dụng dây thép, dây ni lông hoặc vật liệu tổng hợp để tạo thành lưới, được lắp đặt trên các cọc bằng cừ hoặc tràm đóng trên lòng sông Chúng có thể được làm từ lau sậy hoặc cành cây, tạo thành tấm chắn hoặc phên để bảo vệ bờ Hàng rào thường được sử dụng ở các sông nhỏ và trung bình, giúp giảm vận tốc dòng chảy và thúc đẩy sự bồi lắng trong mùa kiệt và mùa nước trung bình Tấm chắn có tác dụng bịt dòng rẽ, tăng lưu lượng cho dòng chính và tạo dòng xói nhằm tiêu diệt bãi ngầm, bãi nổi và ghềnh cạn Một trong những ưu điểm nổi bật của loại công trình này là tính cơ động cao, cho phép chúng có thể được dịch chuyển dễ dàng.
Công trình cọc được áp dụng trong môi trường nước sâu, bao gồm ba cọc được đóng xuống đáy sông và được liên kết với nhau bằng các thanh ngang Số lượng cọc có thể được sắp xếp thành nhiều hàng khác nhau tùy thuộc vào diện tích cần bảo vệ.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Quá trình biến hình lòng dẫn và sạt lở bờ sông, bờ biển rất phức tạp, đòi hỏi phương pháp dự báo phù hợp với từng khu vực Hiện nay, nhiều giải pháp công nghệ đã được phát triển để bảo vệ bờ sông chống xói lở, từ các biện pháp truyền thống như kè lát mái và kè mỏ hàn bằng đá, đến các công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ Nhiều nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ mới, sử dụng vật liệu như vải địa kỹ thuật, thảm túi bê tông, và cuộn sợi đay, không chỉ tăng cường ổn định bờ mà còn tạo điều kiện cho thực vật phát triển, cải thiện cảnh quan môi trường Các loại kè mỏ hàn với cấu trúc đảo chiều hoàn lưu và kè bằng cọc bê tông cốt thép dư ứng lực cũng cho thấy hiệu quả cao trong việc chống sạt lở.
Để đảm bảo hiệu quả trong việc bảo vệ bờ, việc lựa chọn phương pháp dự báo sạt lở và giải pháp công trình cần phải phù hợp với từng khu vực nghiên cứu là rất quan trọng.