Embed Size (px)
Citation preview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ÔN VĂN HUY
NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA
BỜ SÔNG THẠCH HÃN QUẢNG TRỊ
VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số : 60.58.40
TÓM TẮT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2015
Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN THẾ HÙNG
Phản biện 1: TS. NGUYỄN VĂN HƯỚNG
Phản biện 2: TS. KIỀU XUÂN TUYỂN
Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày
05 tháng 02 năm 2015
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm thông tin - học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Thư viện trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tỉnh Quảng Trị có diện tích 4.739,8 km², dân số 604.700 người,
có mạng lưới sông ngòi dày đặc, hệ thống sông suối ở đây có đặc thù
độ dốc lớn. Sông Thạch Hãn (hay còn gọi là sông Quảng Trị) là con
sông lớn nhất tỉnh Quảng Trị. Sông Thạch Hãn có 37 phụ lưu, diện
tích lưu vực 2.842 km² tính đến Cửa Việt. Ba phụ lưu chính là sông
Vĩnh Phước, sông Rào Quán (phần thượng nguồn gọi là sông
ĐaKrông), sông Cam Lộ (phần hạ nguồn gọi là sông Hiếu) [2].
Sông Thạch Hãn từ xưa cho tới nay đều được coi là một con sông
quan trọng, là huyết mạch giao thông đường thủy uốn lượn uyển
chuyển qua các lưu vực đồng bằng, các vựa lúa chính của tỉnh Quảng
Trị như Triệu Phong, Hải Lăng này rất thuận lợi. Con sông cũng có
ý nghĩa về mặt thủy lợi, cung cấp nguồn nước cho các đồng bằng hạ
lưu thuộc các huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Thị xã Quảng Trị, nơi
mà dòng sông đi qua.
Các vùng hạ lưu của các lưu vực sông ở Việt Nam nói chung cũng
như vùng hạ lưu sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị nói riêng, là khu vực
phát triển của tất cả các ngành kinh tế xã hội như ngành công nghiệp, xây
dựng, đô thị, nông lâm ngư nghiệp, du lịch dịch vụ, giao thông… Do đó
nó sẽ có tác động mạnh mẽ đến dòng sông và nguồn nước, cho nên cơ sở
hạ tầng về thủy lợi nói chung và cụ thể là cơ sở hạ tầng phục vụ công tác
phòng chống lũ lụt, bảo vệ bờ sông, luồng lạch đảm bảo cho các ngành
kinh tế xã hội phát triển bền vững là vô cùng quan trọng.
Trên một con sông, xói lở và bồi tụ là một quá trình hoạt động tự
nhiên, có đoạn sông bị xói lở có đoạn sông bị bồi tụ. Đó là hệ quả của
mối tương tác giữa dòng chảy và lòng sông mà tác nhân trung gian là
bùn cát vận chuyển. Tuy là hoạt động bình thường của thiên nhiên,
2
song hiện tượng xói – bồi bờ sông rất phức tạp chịu sự chi phối bởi
nhiều yếu tố và không có quy luật. Do đó ảnh hưởng của xói – bồi, đặc
biệt là ảnh hưởng của xói sạt lở bờ sông là vô cùng nghiêm trọng.
Trong những năm gần đây, do chịu ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu toàn cầu, lượng mưa phân bổ vốn không đồng đều càng ngày
càng trở nên cực đoan hơn. Lượng mưa tập trung vào các tháng trong
mùa mưa lũ chiếm hơn 2/3 tổng lượng mưa cả năm nên trong mùa lũ
nước từ thượng nguồn đổ về lớn, kết hợp triều dâng đã làm ngập sâu,
xói lở bờ nhiều đoạn sông nghiêm trọng. Theo thống kê sơ bộ mỗi
năm có đoạn bờ sông xói lở ăn sâu vào đất sản xuất của nhân dân từ
0,8÷2m, có đoạn xói sâu vào đất thổ cư của người dân sống ven bờ
sông, như đoạn từ Thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm, gây uy
hiếp đến tính mạng tài sản của nhân dân.
Với tình hình trên, việc nghiên cứu đánh giá thực trạng, tìm ra các
nguyên nhân và xác lập các cơ sở khoa học để đánh giá khả năng sạt
lở bờ sông từ đó đề ra các biện pháp chỉnh trị đoạn sông Thạch Hãn,
tỉnh Quảng Trị là vô cùng cấp thiết.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu đánh giá sự ổn định của bờ sông Thạch
Hãn, tỉnh Quảng Trị và đề xuất biện pháp bảo vệ” là rất cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá sự ổn định bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng
Trị, đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm.
- Đề xuất biện pháp bảo vệ cho bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng
Trị đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Vấn đề ổn định của bờ sông Thạch Hãn,
tỉnh Quảng Trị.
- Phạm vi nghiên cứu: Bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị, đoạn
từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm.
3
4. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp thu thập thông tin
- Điều tra, thống kê và tổng hợp các tài liệu nghiên cứu trong và
ngoài nước có liên quan đến đề tài;
- Các số liệu thiết kế công trình (hồ sơ khảo sát địa hình, địa chất,
địa chất thủy văn, thiết kế kỹ thuật công trình…);
- Nghiên cứu tổng quan về cơ sở lý thuyết của công nghệ, các
biện pháp xử lý.
b. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình tính toán
- Lựa chọn phần mềm tính toán;
- Chọn đoạn sông cụ thể để áp dụng mô hình toán.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ứng dụng các thành tựu khoa học, tin học, các tiến bộ kỹ thuật
mới và các kinh nghiệm thực tế để đánh giá ổn định bờ sông.
- Định hướng sự xói lở, bồi lắng do biến đổi dòng chảy để đưa ra
phương án chỉnh trị nhằm hạn chế thiệt hại do dòng chảy gây ra.
Phục vụ công tác phòng chống lũ, chỉnh trị bờ sông, lòng sông nhằm
phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống dân cư ven bờ sông Thạch Hãn
đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, gồm có 4
chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về đoạn sông nghiên cứu
Chương 2: Nghiên cứu chế độ thủy lực và diễn biến sông Thạch
Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm).
Chương 3: Áp dụng phần mềm River2D tính toán trường phân
bố vận tốc bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu
cầu Thạch Hãn đến đập Trấm).
Chương 4: Đề xuất giải pháp chỉnh trị bảo vệ bờ sông Thạch Hãn,
tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm).
4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN
1.1.1 Vị trí địa lý
Khu vực nghiên cứu: Bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị, đoạn
từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm.
Hình 1.1:Sơ đồ lưu vực sông Thạch Hãn
1.1.2 Đặc điểm địa hình
Lưu vực sông Thạch Hãn có thể phân chia thành các vùng địa
hình như sau: vùng cát ven biển, vùng đồng bằng, vùng núi thấp và
đồi, vùng núi cao [12].
1.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng
a. Địa chất
Trên lưu vực sông Thạch Hãn, nhìn chung địa tầng phát triển
không liên tục, các trầm tích từ Paleozoi hạ tới Kainozoi, trong đó
trầm tích Paleoxoi chiếm chủ yếu, gồm 9 phân vị địa tầng, còn lại 6
phân vị thuộc Mesozoi và Kainozoi. [12].
5
b. Thổ nhưỡng
Lưu vực sông Thạch Hãn có thể phân chia thành các vùng thổ
nhưỡng: vùng đồng bằng ven biển, vùng gò đồi, vùng đồi núi dãy
Trường Sơn [12,15].
1.1.4 Thảm phủ thực vật
Thảm phủ thực vật có tác dụng quan trọng trong việc điều hòa khí
hậu và điều tiết dòng chảy. Đặc biệt rừng có tác dụng làm giảm dòng
chảy lũ và tăng lượng dòng chảy mùa kiệt.
1.2. TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG
NGHIÊN CỨU
1.2.1 Tình hình dân sinh
a. Dân số và lao động
b. Đặc điểm xã hội - quan hệ sản xuất
1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế
a. Sản xuất nông nghiệp
b. Phát triển các ngành nghề khác
c. Phương hướng phát triển sản xuất
1.3. HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SÔNG
THẠCH HÃN
1.3.1 Hiện trạng nghiên cứu quy hoạch sông Thạch Hãn
- Trước giải phóng 30-04-1975, do điều kiện chiến tranh nên công
tác quy hoạch không được tiến hành trên vùng này;
- Giai đoạn sau giải phóng 1975-1978, tiếp tục nghiên cứu hệ
thống Nam Thạch Hãn.
- Năm 1999 Viện Quy hoạch Thủy lợi “Quy hoạch thuỷ lợi lưu
vực sông Ô Lâu– hạ du Nam Thạch Hãn”.
1.3.2 Quá trình phát triển thủy lợi
- Giai đoạn sau năm 1975: Ðáng kể nhất là hệ thống tưới Nam
6
Thạch Hãn và cống Việt Yên.
Ngoài ra trong vùng này còn có 24 công trình hồ chứa vừa và nhỏ
để trữ nước tưới trong mùa kiệt, 8 trạm bơm tưới tiêu có công suất
nhỏ từ (450÷1.000) m3/giờ.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Xuất phát từ yêu cầu chỉnh trị đoạn sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng
Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm), đề tài đi
nghiên cứu các nội dung sau:
1- Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Thạch Hãn và đoạn sông
nghiên cứu.
2- Phân tích diễn biến, đánh giá thực trạng và xác định nguyên
nhân bất ổn định đoạn sông nghiên cứu.
3- Xác lập cơ sở khoa học và bản chất của mất ổn định lòng dẫn
đoạn sông nghiên cứu.
4- Đề xuất các giải pháp ổn định lòng dẫn đoạn sông nghiên cứu.
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY LỰC VÀ
DIỄN BIẾN SÔNG THẠCH HÃN, TỈNH QUẢNG TRỊ
(ĐOẠN TỪ THƯỢNG LƯU CẦU THẠCH HÃN ĐẾN ĐẬP TRẤM)
2.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
2.1.1 Đặc điểm địa chất lòng sông, bãi sông
a. Đặc điểm chung về địa tầng khu vực nghiên cứu
b. Điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu
Bờ tả:Tuyến kè bờ tả có chiều dài khảo sát 6.231m, có cấu trúc
địa chất phức tạp, các lớp có chiều dày và sự phân bố không đồng đều.
Bờ hữu: Tuyến kè bờ hữu có chiều dài khảo sát 7.918m,
có cấu trúc địa chất phức tạp, các lớp có chiều dày và sự phân bố
không đồng đều.
7
2.1.2 Đặc điểm khí tượng – thủy văn – hệ thống sông ngòi
a. Hệ thống sông ngòi
Sông Thạch Hãn có một số sông nhánh tương đối lớn như các
sông: Khe Tung (F = 122 km2), Rào Quán (F = 251 km2), Nhùng (F
= 113 km2), Ái Tử (F = 95 km2), Cam Lộ (F = 539 km2),…
b. Mạng lưới trạm quan trắc thủy văn
- Các trạm đo đạc khí tượng: Vĩnh Linh; Cửa Tùng; Đông Hà;
Quảng Trị.
- Các trạm đo đạc thủy văn: Bến Thiêng thuộc sông Sa Lung; Gia
Vòng; Cửa Việt.
2.1.3 Đặc điểm khí hậu
Vùng nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng
năm có 2 mùa rõ rệt mùa khô và mùa mưa.
Các đặc trưng khí tượng trong vùng:
a. Lượng mưa bình quân nhiều năm X0 và phân phối các tháng
trong năm
b. Nhiệt độ (T0C), độ ẩm (W%), khả năng bốc hơi của không khí (Zp)
2.1.4 Các hình thế thời tiết nguy hiểm
a. Bão và áp thấp nhiệt đới
b. Không khí lạnh
c. Hội tụ nhiệt đới
d. Dông, gió lốc, mưa đá
e. Gió tây khô nóng
2.1.5 Đặc điểm thủy văn
* Diện tích lưu vực sông Thạch Hãn (tính đến cửa ra): Flv = 2.842 km2
* Lượng mưa bình quân nhiều năm: X0 = 2.678 mm
* Dòng chảy năm: Bình quân nhiều năm tại đầu mối Nam Thạch
Hãn (Flv = 1.301Km2)
8
Q0= 68,3 m3/s
W0= 2.156,6 x106 m3
* Dòng chảy lũ thiết kế và lũ kiểm tra qua tràn Nam Thạch Hãn:
E Đ.Vị Lũ thiết kế Lũ kiểm tra
Tần suất P % 0,5 0,1
Lưu lượng Q m3/s 8.323 9.958
* Các chỉ tiêu trung bình khác của sông Thạch Hãn:
- Mực nước lũ cao nhất (MNL) đo tại trạm Thành Cổ: + 7,27m
năm 1983.
- Mực nước trung bình nhiều năm : + 0,4 m
- Mực nước kiệt trung bình : + 0,0 m
- Độ dốc mực nước lũ : JTB = 0,206%
- Lưu lượng min : Qmin = 8 ÷ 10 m3/s
- Lưu lượng trung bình : QTB = 2.644 m3/s
- Hàm lượng bùn cát max : = 469 g/m3
- Hàm lượng bùn cát min: = 0,4 g/m3
- Mực nước lũ cao nhất (MNL) đo tại thôn Hải Lệ: + 8,5m năm
2009.
- Mực nước tạo lòng tại vị trí thôn Hải Lệ: +2,45m
- Lưu lượng tạo lòng tại thôn Hải Lệ : QTạo lòng = 607,9m3/s
- Mực nước lũ cao nhất (MNL) đo tại cầu Thạch Hãn: + 7,6m năm
2009.
- Mực nước tạo lòng tại vị trí cầu Thạch Hãn: +1,6m
- Lưu lượng tạo lòng tại vị trí cầu Thạch Hãn: QTạo lòng = 821,2m3/s [2].
2.2. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
2.2.1 Dòng chảy năm
Dòng chảy năm ở sông Thạch Hãn phụ thuộc nhiều vào các yếu
tố khí hậu và mặt đệm của lưu vực. Ngoài ra, các hoạt động kinh tế
của con người cũng ảnh hưởng lớn đến dòng chảy năm.
9
2.2.2 Chế độ dòng chảy năm
Dòng chảy năm trên sông Thạch Hãn phân phối không đều trong
năm và được chia ra làm 2 mùa: Mùa lũ và Mùa cạn.
2.2.3 Dòng chảy mùa lũ
a. Thời gian mưa lũ
- Mưa lũ chính vụ: Mùa mưa lũ kéo dài 4 tháng, bắt đầu từ tháng
9 và kết thúc vào tháng 12.
- Mưa sớm và muộn sinh lũ: Thực tế có những năm mưa lũ xảy ra
sớm hơn muộn hơn thời gian lũ chính vụ.
- Mưa lũ tiểu mãn: Mưa lũ tiểu mãn xuất hiện vào từ cuối tháng 4
đến giữa tháng 6.
b. Đặc điểm dòng chảy lũ
Do địa hình có độ dốc lớn, đồng bằng chỉ là một dải hẹp, thấp
trũng, tiếp giáp sát chân đồi nên tốc độ tập trung nước vào sông suối
và truyền về hạ lưu rất nhanh.
2.2.4 Dòng chảy mùa cạn
a. Thời gian của mùa cạn
Tiếp sau mùa lũ là mùa cạn. Mùa cạn ở sông Thạch Hãn từ tháng
1 đến tháng 8. Mùa cạn ở sông Thạch Hãn có thể phân thành ba giai
đoạn: đầu, giữa và cuối.
b. Lượng dòng chảy của mùa cạn
Lượng dòng chảy mùa cạn chỉ chiếm 20% lượng dòng chảy năm.
Mô đun dòng chảy trung bình mùa cạn khoảng 20 - 30 l/s.km2.
2.2.5 Đặc điểm thủy triều
Thuỷ triều ở hạ lưu và cửa biển của sông Thạch Hãn chủ yếu là
chế độ bán nhật triều đều.
2.3. NGUYÊN NHÂN XÓI LỠ BỜ SÔNG Ở ĐOẠN SÔNG
NGHIÊN CỨU
10
2.3.1. Nguyên nhân trực tiếp
Quá trình gây xói lở bờ sông xảy ra do các nguyên nhân sau:
- Yếu tố hướng và vận tốc dòng chảy
- Yếu tố địa hình
- Yếu tố địa chất và nước ngầm
2.3.2. Những nguyên nhân gián tiếp
Các hoạt động kinh tế, khai thác của con người trong phạm vi lưu
vực sông, dẫn đến làm gia tăng tai biến trượt lở đất hai bên bờ sông,
biến đổi dòng chảy…có thể coi đó là những nguyên nhân gián tiếp.
Hình 2.1: Hiện trạng bờ hữu tại K0+250
Hình 2-.2: Hiện trạng bờ tả tại K3+600
11
Nhận xét:
Qua các kết quả phân tích ảnh vệ tinh cũng như tài liệu và hình
ảnh được cung cấp từ đơn vị tư vấn thiết kế cho thấy tình hình sạt lỡ
hai bên bờ sông Thạch Hãn đoạn từ đâp Trấm đến cầu đường sắt
sông Thạch Hãn là rất nghiêm trọng đặc biệt là đoạn sông chảy qua
thôn Tân Mỹ xã Hải Lệ (bờ tả từ thượng lưu kè: K0+250÷K4+900).
Ngoài ra từ nhiều năm nay tình hình biến đổi khí hậu cùng với vấn nạn
khai thác cát trái phép đã phần nào làm sạt lỡ hai bên bờ ảnh hưởng
đến việc sản xuất canh tác và cuộc sống của hàng trăm hộ dân. Do đó
việc chỉnh trị đoạn sông Thạch Hãn là cần thiết và cấp bách.
CHƯƠNG 3
ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH RIVER2D TÍNH TOÁN ĐOẠN
SÔNG TỪTHƯỢNG LƯU CẦU THẠCH HÃN ĐẾN ĐẬP TRẤM
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH RIVER2D
3.1.1 Giới thiệu
River2D là chương trình giải mô hình thủy động lực học 2 chiều
ngang theo phương pháp phần tử hữu hạn, được phát triển bởi đại
học Alberta của Canada.
3.1.2 Các modul chính trong phần mềm River2D
a. Module River2D_bed
b. Module River2D_mesh
c. Module River2D
3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH RIVER2D
3.2.1 Phương trình chủ đạo
3.2.2 Phương pháp giải số
3.2.3 Sai số trong quá trình rời rạc hóa của chương trình
3.2.4 Phương pháp giải bài toán theo thời gian
12
3.2.5 Khả năng ứng dụng của RIVER 2D
3.3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH RIVER2D TÍNH TOÁN TRƯỜNG
PHÂN BỐ VẬN TỐC ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
Để chương trình có thể tính toán được, cần thiết phải cung cấp
đầy đủ số liệu đầu vào.
3.3.1. Dữ liệu đầu vào
- Đường biên đặc trưng
Hình 3.1 Vị trí sông tính toán trên google map
- Lưới phần tử hữu hạn
Hình 3.2 Lưới phần tử tam giác trên đoạn sông tính toán
13
- Điều kiện biên
Hình 3.3 Sơ đồ tính toán với gán điều kiện biên
- Đặc trưng vật liệu
Với loại vật liệu đã nêu, luận văn chọn độ nhám n = 0,018.
3.3.2 Chạy chương trình RIVER 2D
Sau đây là kết quả chạy chương trình RIVER 2D để xác định vận
tốc dòng chảy theo hai chiều ngang x,y.
Hình 3.4 Kết quả trường vận tốc tính toán theo River2D
Hình 3.5 Kết quả độ sâu mực nước tính toán theo River2D
14
Hình 3.6 Kết quả độ cao mực nước tính toán theo River2D
3.3.3 Đánh giá các chỉ tiêu ổn định của sông Thạch Hãn
a. Chỉ tiêu ổn định theo chiều dọc sông
Tại đoạn sông nghiên cứu:
d = 0,003m; J = 2,06.10-4 ; h = 2,45m.
Thay vào, ta được :
Trị số h' = 0.59 >0,27 ÷ 0,43 nên sông Thạch Hãn tương đối ổn
định theo chiều dọc.
b. Chỉ tiêu ổn định theo chiều ngang sông
Đối với sông vùng trung du lòng sông là cát thô: B = 0,5 ÷ 1,0;
sông vùng đồng bằng, lòng sông là cát mịn: B = 1,1 ÷ 1,7.
Thay vào ta có:
Trị số h tương đối lớn, nên sông Thạch Hãn cũng không ổn định
theo chiều ngang.
Từ kết quả tính toán về trường vận tốc ứng với lưu lượng tạo lòng
Q=607,9 (m3/s) và thông qua số liệu quan trắc về xói lỡ, những hình
ảnh từ thực tế, trị số ổn định theo phương dọc và ngang thì sông
Thạch Hãn chảy qua khu vực nghiên cứu gây ra tình trạng xói lỡ
nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến cuộc sống, sinh hoạt và sản xuất
kinh doanh của người dân 2 bên. Vì vậy cần phải đưa ra biện pháp
phù hợp để hạn chế và khắc phục tình trạng xói lỡ.
15
CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ BẢO VỆ BỜ SÔNG
THẠCH HÃN, TỈNH QUẢNG TRỊ
(ĐOẠN TỪ THƯỢNG LƯU CẦU THẠCH HÃN ĐẾN ĐẬP TRẤM)
4.1 MỤC TIÊU VÀ TIÊU CHUẨN CHỈNH TRỊ
4.1.1 Mục tiêu chỉnh trị
Mục tiêu của việc quy hoạch chỉnh trị sông Thạch Hãn đoạn từ
thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm nhằm từng bước điều chỉnh
lòng sông về trạng thái ổn định, góp phần phòng chống và giảm thiểu
các thiệt hại do lũ trên lưu vực sông Thạch Hãn gây nên; đảm bảo
tính mạng và tài sản của nhân dân hai bên bờ sông, góp phần phát
triển kinh tế xã hội ổn định và bền vững.
4.1.2 Tiêu chuẩn chỉnh trị
Phương hướng và các quy chuẩn kỹ thuật
* Chỉnh trị sông ứng với lưu lượng lũ và mực nước tương ứng
* Chỉnh trị sông ứng với lưu lượng kiệt và mực nước kiệt
* Chỉnh trị sông cho mực nước trung bình
Mực nước để tính toán chỉnh trị trong đề tài này được lấy tương
ứng với mực nước ứng với lưu lượng tạo lòng.
4.2 NHỮNG GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN
CÔNG TRÌNH
16
Hình 4.1: Bản đồ quy hoạch đê kè đoạn Sông Thạch Hãn
17
Có hai giải pháp để giải quyết vấn đề trên:
Giải pháp 1: Di dân ra khỏi nơi nguy hiểm, lập khu tái định
cư mới
Giải pháp 2: Nghiên cứu chỉnh trị sông Thạch Hãn đoạn đập
Trấm đến Gia Độ
* Hiện tại: Cùng với hệ thống kè Hậu Kiên đã và đang xây dựng
để bảo vệ chống xói lở từ thôn Hậu Kiên đến thôn An Mô; kè Triệu
Độ, kè Lập Thạch đã được xây dựng; kè Long Giang đang triển khai
xây dựng công trình chống xói lỡ dọc bờ sông trong phạm vi từ cầu
An Mô về đến cuối thôn Trà Liên Đông. Do đó, luận văn chỉ nghiên
cứu thiết kế kè chống xói lỡ cho đoạn sông Thạch Hãn từ hạ lưu đập
Trấm về cầu đường sắt Thạch Hãn.
Giải pháp công trình
Từ mục tiêu luận văn là chống xói lỡ bờ sông Thạch Hãn đoạn từ
hạ lưu đập Trấm về cầu đường sắt Thạch Hãn, tác giả đưa ra giải
pháp công trình như sau:
Do dòng sông uốn khúc lạ thường, nhằm mục đích đảm bảo
chống xói ven bờ và giảm thiểu kinh phí xây dựng, biện pháp kè hỗn
hợp được lựa chọn như sau:
- Đoạn từ hạ lưu đập Trấm về cầu Thạch Hãn làm kè bằng đá đổ
kết hợp mỏ hàn để hướng dòng chảy.
(Riêng đoạn cách cầu đường sắt Thạch Hãn 1Km về phía thượng
lưu, bên bờ hữu được làm kè bằng bê tông cốt thép tường chắn kết hợp
mái nghiêng, nên luận văn không nghiên cứu chỉnh trị đoạn sông này).
Thành phần công trình
Từ giải pháp công trình trên, thành phần công trình gồm có:
Kè chống xói lỡ: Làm bằng đá đổ, bằng bê tông và rọ đá
- Tổng chiều dài kè: 9.280,3 m
18
* Bờ tả (từ hạ lưu đập Trấm về đến cầu đường sắt Thạch Hãn):
4.378m. Từ (K1+420-K2+273) và từ (K5+231-K6+231,6): Không làm kè gia
cố bờ sông.
* Bờ hữu (từ hạ lưu đập Trấm về đến cầu đường sắt Thạch Hãn):
4.902,3m. Từ (K0- K2+135,6) và từ (K4+315,5- K6+573,1): Không làm kè gia cố
bờ sông.
Mỏ hàn
Mỏ hàn làm bằng đá đổ, số lượng 06 cái mỏ hàn (bờ tả 04 cái,
bờ hữu 02 cái) loại thẳng đặt nghiêng về hạ lưu.
Bến nước
Tuyến kè bờ tả, bờ hữu bố trí 10 bến nước, trong đó 08 bến nước
loại rộng 15m và 02 bến nước loại rộng 25m. Vị trí được đặt ở các
cụm dân cư và đường lên xuống bến cũ.
Bến nước B=3m kết hợp tràn ra
Tuyến kè bờ tả, bờ hữu bố trí 28 bến nước B=3m kết hợp tràn ra
để đảm bảo thoát nước mặt ra sông, vị trí được đặt ở các chỗ trũng
thích hợp để tiêu thoát nước.
Cống tiêu dưới kè
Tuyến kè bờ hữu bố trí 03 cống lấy nước để đảm bảo thoát
nước, tiêu úng.
4.3 THIẾT KẾ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỦ
YẾU
4.3.1 Xác định cao trình đỉnh kè
Dựa vào kết quả tính toán của mô hình River 2D ứng với lưu
lượng tạo lòng Q = 607,9 (m3/s), chọn cao trình kè đá đổ hai bên bờ
từ cầu sắt Thạch Hãn là +5,5m và tăng dần theo địa hình lên phía
thượng lưu (chi tiết trong bản vẽ cad).
19
4.3.2 Qui mô kè đá đổ
-2,12
Tim tuyÕn thiÕt kÕTim tuyÕn kh¶o s¸t
§Êt §Êt ®¾p MB kÌ20.82 m2
-0,5
§Êt ®¾p MB kÌ
1:1,51:1,0
Bãc phong ho¸ dµy 20cm
§Êt ®¾p C3, =1,68T/m3,
( K®n=0,95, TC, ®Çm cãc) C¸t s¹n ngang
dµy 50cm
§¸ l¸t khan dµy 30cm
C¸t sái läc dµy 20cm
§¸ héc ®æ ch©n kÌ D>=20cm
(díi níc)
§¸ héc ®æ ch©n kÌ D>=20cm
(trªn c¹n)
Rä ®¸ KT(1x1x2)m
465
Sbãc BH: 4.37 m2
§Êt ®µo: m2
S®¾p TC m¸i: m2
S®¸ ®æ trªn c¹n: m2
S®¸ ®æ díi níc: m2
Llãt dµy 50cm: m2
0.25
44.77
3.18
6.35
0.87
S®¸ l¸t khan: m24.84
Sc¸t sái läc: m22.65
500
Km:0+163.70Cäc:91
4.8
1
4.7
0
4.6
5
4.6
2
3.5
8
3.4
3
-0.2
7
-0.8
9
-1.2
8
-1.7
8
-1.8
0
-3.1
0
-3.0
3
-3.0
0
-2.7
0
-2.6
3
7.47 5.00 2.53 7.51 0.2
7
6.53 2.16 0.9
9
2.99 0.0
7
2.00 2.93 1.0
7
6.00 2.49
468
200
500 100 1200
100
i=2% +7,00
+0,0
+1,00m = 1,5
m = 2,0
Hình 4.2. Mặt cắt ngang kè đá đổ tại cọc 91 (Km: 0 + 163,70)
4.3.3 Qui mô kè bê tông (từ kè đá đổ đến kè đoạn rọ đá)
- Tổng chiều dài kè bê tông:940,1 m
- Vị trí từ K6+928,3÷K7+868,4
+2,00+2,40
+5,50
0.7m8.0 m
§Êt ®µo th¶ tÊm ®an : 0.00 m2Phong ho¸ : 2.64 m2§Êt ®¾p gi¸p thæ : 1.02 m2§¾p gi¸p thæ tÊm ®an: 0.00 m2
§Êt ®¾p kÌ TC+CG: 12.63+8.88 m2
§Êt ®µo sµn ®¹o : 18.79 m2§Êt ®µo b¹t m¸i : 0.21 m2
+0,30
m20.00
m=1,75
300 543
m=0,5
1.0m
m=1,5
§¸ ®æ ch©n kÌ:
§Êt ®¾p TC, ®Çm cãc
Ranh giíi ®¾p TC vµ CG
§Êt ®¾p CG
TuyÕn kÌ thiÕt kÕ
TuyÕn kÌ kh¶o s¸t
§Êt ®¾p ®ª gi÷a quai: 0.00 m2§Êt ®¾p trong bao: 0.00 m2
-0,50
mËt ®é 25 cäc / m2
Cäc tre ®ùc, D=(6-10)cm, L=2,5m
Lý tr×nh:7+663.11Cäc:7
-0.3
8
-0.4
0
0.21
0.94
3.21
3.92
4.19
4.36
4.60
4.67
4.65
4.86 5.15 1.86 4.60 3.60 1.37
0.81
1.19
12.61 2.96
250
70
Hình 4.3. Mặt cắt ngang kè bê tông tại cọc 7 (Km: 7 + 663,11)
4.3.4 Qui mô kè rọ đá nối tiếp kè bê tông về cầu đường sắt
Thạch Hãn
- Tổng chiều dài kè rọ đá hoặc tràn ra: 50 m
- Vị trí từ K7+868,4÷K7+918,4
20
Lý tr×nh:7+870Cäc:2
-2.2
3
-1.9
1
-1.9
8
-1.0
3
-0.1
9
0.41
1.36
2.21
3.02
3.89
3.43
3.20
3.93
4.43
4.47
4.48
4.45
4.88 1.43 2.72 2.77 2.76 2.10 2.32 2.26 1.97 1.09
2.66 1.36
1.06
3.07 3.81 2.66 0.68
+5,50
+0,10C¸t sái hçn hîp dµy 30cm
Rä ®¸ KT (2x1x0.6)m
§Êt ®¾p gi¸p thæ C2, k= 1,5T/m3
(®Çm cãc)
m=1,0
60 200 10030 30
§Êt ®µo th¶ tÊm ®an : 0.00 m2Phong ho¸ : 2.46 m2§Êt ®¾p gi¸p thæ : 0.97 m2§¾p gi¸p thæ tÊm ®an: 0.00 m2§Êt ®¾p kÌ: 1.88+13.09 m2
§Êt ®µo sµn ®¹o : 16.10 m2§Êt ®µo b¹t m¸i : 0.00 m2
m20.00§¸ ®æ ch©n kÌ:
m=0,5
Ranh giíi ®¾p TC vµ CG
+0,50
§Êt ®¾p ®ª gi÷a quai: 0.65 m2§Êt ®¾p trong bao: 0.92 m2
TuyÕn kÌ kh¶o s¸t
Trïng tuyÕn thiÕt kÕ
Hình 4.4. Mặt cắt ngang kè rọ đá tại cọc 2 (Km: 7 + 870)
4.3.5 Kè mỏ hàn
69
68 67 66
72 71
70
69
68
biÓn b¸o
Chî
nhµ bia liÖt sÜ
G3
b¶i båi
75
747 3A
72
71
70
69
68
Hình 4.5. Mặt bằng bố trí kè mỏ hàn số 1 và 2
41A
41
40A
40
39B
39A
39
38B
38A
38
37A
37
3635
3 4A
34
33B
33A33
32
31 A31 30 29B 29A 29 28 27B 27A 27 26 2 5 24 23 22
3 7
36
35
34A
3433
3231A
3 1
41
40
39
38
37
3635
3433
3231 30 29 28 27 26
2524
2322
3432 31
®Êt mµu
®Ê t mµu®Êt mµu
biÓn b¸o
biÓn b¸o
biÓn b¸o
má hµn sè 3
má hµn sè 4
má hµn sè 5
má hµn sè 6
Hình 4.6. Mặt bằng bố trí kè mỏ hàn số 3, 4, 5 và 6
21
-24.000-23.000-22.000-21.000-20.000-19.000-18.000-17.000-16.000-15.000-14.000-13.000-12.000-11.000-10.000
-9.000-8.000-7.000-6.000-5.000-4.000-3.000-2.000-1.0000.0001.0002.0003.0004.0005.0006.0007.000
Cao ®é mÆt ®Êt TN (m)
Kho¶ng c¸ch tõng cäc (m)
Kho¶ng c¸ch dån (m)
Tªn cäc
S¬ ho¹ tuyÕn
5.83
0
6.09
0
-0.1
00
-2.3
30
-4.0
20
-4.4
10
-4.0
10
16.130 15.760 17.200 14.280 18.020 18.570
0.00
0
16.1
30
31.8
90
49.0
90
63.3
70
81.3
90
99.9
60
M371
23
45
6
6000 12901221 2278
Ph¹m vi tÝnh má hµnPh¹m vi tÝnh cho kÌ
C¾t däc má hµn sè 4
Tû lÖ : - §øng : 1/500
- Ngang : 1/500
Rä ®¸ KT(1x1x2)m
m=3,0 -2,80
MN kiÖt trung b×nh =+1,00
§êng mÆt ®Êt tù nhiªn
1,00
§¸ héc D 20cm
Giíi h¹n tÝnh gi÷a
kÌ vµ má hµn
§¸ l¸t khan dµy 30cm
C¸t sái läc dµy 20cm
6,00
-3.5
20
35.66
135.
62
7
293 500
§¸ héc D 20cm
Hình 4.7. Mặt cắt dọc kè mỏ hàn số 4
4.4 KIỂM TRA BỐ TRÍ KÈ BẰNG PHẦN MỀM RIVER 2D
Dùng phần mềm River 2D kiểm tra lại trường phân bố lưu tốc sau
khi đã bố trí kè.
Nhận xét: Kết quả trường vận tốc tính toán trong mô hình River
2D trước khi bố trí kè, cho thấy dòng chủ lưu đi sát bờ lỏm gây xói
lở bờ sông và sau khi có kè dòng chủ lưu đã bị đẩy ra xa bờ làm cho
lưu tốc ven bờ giảm đáng kể làm bờ sông không bị sạt lở. Nhờ sử
dụng mô hình toán, vị trí, kích thước kè được lựa chọn hợp lý, thể
hiện rõ rệt tác dụng và hiệu quả của kè mỏ hàn trong việc đẩy trục
dòng chảy ra xa và bảo vệ những khu vực bờ sông bị xói lở.
4.5 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH
4.5.1. Tính toán chống xói thân mỏ hàn
Tính toán:Vmax = 2,16m/s
Vậy thoả mãn điều kiện, mỏ hàn không bị xói thân.
4.5.2. Tính toán hố xói đầu mỏ
Tính toán: h 0, 56m
Kết luận: Hố xói đầu mỏ hàn không lớn, giải pháp gia cố bằng đá
đổ xung quanh thân và mũi mỏ hàn.
22
4.5.3. Tính toán ổn định chống trượt
Tính toán: P = 0,401 (T), K = 70,7
Kết luận: Điều kiện thoả mãn, mỏ hàn ổn định về trượt.
4.5.4. Tính toán ổn định kè
Kè có hình dáng kích thước dạng lăng thể đá đổ bằng cách đổ đá
hộc trực tiếp vào trong nước thành lăng thể tựa.
Kiểm tra ổn định cục bộ chân lăng thể tựa
Thay vào tính toán: Hc = 0,594m.
Với chiều rộng đỉnh lăng thể tựa B=1m, chiều cao bình quân của
đống đá H=7,2m nên chiều rộng của chân đống đá:
Bc = B + m.H = 1 + 1,5.7,2 = 11,8m
Vậy lăng thể tựa đủ lớn để phủ hố xói cục bộ, khối lượng đá đổ
bù thêm sẽ được làm trong quá trình vận hành và bão dưỡng kè sau
mỗi mùa lũ.
Tính toán kích thước nhỏ nhất của viên đá
Thay vào tính toán: 2
2 0,75 4d 0,05 0,2m
1,5
Vậy kích thước tối thiểu của viên đá dmin = 20cm. Tuy nhiên để
đảm bảo khối lăng thể tựa ổn định và tiết kiệm các viên đá lớn, phần
lõi lăng thể tựa có thể trộn 20% đá có kích thước từ 10-15cm để chèn
vào các lỗ hổng. Phần mặt ngoài khối lăng thể tựa phải đổ đá lớn.
4.6 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CÔNG TRÌNH
Công trình cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống
xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai bên tả hữu sông
Thạch Hãn đoạn từ cầu Thạch Hãn đến đập Trấm khi được xây dựng
sẽ đảm bảo tính mạng và tài sản, giữ được đất đai canh tác và ổn định
đời sống của nhân dân 7 thôn, phường dọc sông Thạch Hãn.
23
4.7 ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG – SINH THÁI VÀ DIỄN BIẾN
XÓI LỠ HẠ LƯU
4.7.1 Tác động tích cực
- Công trình cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống
xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai bên tả hữu sông
Thạch Hãn.
- Công trình đảm bảo cứu hộ cứu nạn, an toàn cho tính mạng, tài
sản của nhân dân xã Triệu Thượng và thị xã Quảng Trị khi có thiên
tai lụt bão.
- Tạo cảnh quan môi trường đẹp hơn.
- Ổn định đời sống tinh thần cũng như vật chất của nhân dân ven
sông của hai xã trên khi có thiên tai xảy ra.
4.7.2 Tác động tiêu cực
- Bãi cát bồi của sông sẽ bị xói mòn, lòng sông dần dần được trả lại
như cũ trước đây nên bị mất đi bãi vật liệu cát xây dựng tự nhiên.
- Quá trình thi công công trình do hoạt động của xe máy nên gây
ô nhiễm môi trường bởi bụi, khói, tiếng ồn...
4.7.3 Giải pháp xử lý - khắc phục
- Sửa chữa, nâng cấp các đường giao thông liên thôn, xã dùng
phục vụ trong quá trình thi công.
- Thường xuyên kiểm tra, đánh giá mức độ xâm thực dòng chảy ở
phía bờ tả đối diện khu vực xây dựng công trình.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Đề tài đã tổng hợp, phân tích các đặc trưng thuỷ văn, thuỷ lực và
nghiên cứu quy luật biến động dòng sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị
(đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm).
Đề tài đã tổng quan về tình hình nghiên cứu, về khả năng ứng dụng
24
của mô hình toán, cùng việc đánh giá tình hình hiện trạng ở khu vực, đã
tiến hành ứng dụng chương trình River2D vào đánh giá lựa chọn giải
pháp công trình và dự báo diễn biến xói bồi cho khu vực nghiên cứu.
Từ kết quả mô hình, đề tài đã đề xuất giải pháp cải tạo, mở rộng,
nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống xói lỡ, phòng chống lụt bão và
phát triển khu vực hai bên tả hữu sông Thạch Hãn đoạn từ thượng lưu
cầu Thạch Hãn đến đập Trấm cùng kè Hậu Kiên, kè Gia Độ, kè Lập
Thạch, kè thị xã Quảng Trị… chống xói lỡ bờ sông Thạch Hãn. Công
trình nếu được xây dựng sẽ đáp ứng nguyện vọng và ổn định đời sống
của nhân dân các xã, phường ven sông Thạch Hãn. Đảm bảo an toàn
về tính mạng và tài sản cho nhân dân trong mùa mưa lũ.
Công trình còn phát huy được tiềm năng du lịch hai bờ sông
Thạch Hãn với nhiều di tích lịch sử.
2. KIẾN NGHỊ
Việc xây dựng công trình cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu
hộ, kè chống xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai
bên tả hữu sông Thạch Hãn đoạn từ cầu Thạch Hãn đến đập Trấm có
tầm quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội của Huyện Triệu
Phong và thị xã Quảng Trị. Do đó việc đầu tư xây dựng kè bảo vệ
chống sạt lở bờ sông là rất cần thiết và cấp bách nhằm bảo vệ đất sản
xuất và đời sống của nhân dân.
Sau mỗi mùa mưa lũ, bờ sông Thạch Hãn đoạn qua huyện Triệu
Phong và thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị lại sạt lở nghiêm trọng,
cuốn trôi hàng chục héc-ta đất ở, sản xuất. Trong khi nhà nước phải
đầu tư hàng trăm tỷ đồng xây kè chống xói lở thì nạn khai thác cát,
sỏi trái phép ở lòng sông Thạch Hãn vẫn tiếp diễn, gây sạt lở nặng.
Việc khai thác cát trên sông Thạch Hãn nên có quy hoạch, nghiêm
cấm việc khai thác bừa bãi làm cho lòng sông bị thay đổi, đưa đến
việc xói lở cục bộ bờ sông.
