Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật đánh giá tác động của hoạt động khai thác cát lòng sông đến quá trình sạt lở bờ sông và đề xuất giải pháp phòng chống thích hợp trên đoạn sông tiền sông cổ chiên tỉnh vĩnh long

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật phân tích tác động khai thác cát lòng sông đến sạt lở bờ sông và đề xuất giải pháp phòng chống tại Vĩnh Long.

• Tác giả: Trịnh Công Luận
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Trọng Vinh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật
• Đề tài: Đánh Giá Tác Động Khai Thác Cát Lòng Sông Đến Sạt Lở Bờ Sông Và Giải Pháp Phòng Chống Tại Sông Cổ Chiên, Vĩnh Long
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• TÓM TẮT
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu của đề tài
• Phương pháp nghiên cứu
• Kết quả nghiên cứu
• Nội dung chính của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN - ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Vị trí địa lý tự nhiên, dân cư, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu
• 1.1.1. Vị trí địa lý tự nhiên [6]
• 1.1.2. Đặc điểm dân cư, kinh tế
• 1.1.3. Tài liệu tham khảo [8]
• 1.2. Đặc điểm khí hậu [6]
• 1.2.1. Tài liệu tham khảo [6]
• 1.3. Đặc điểm giao thông [6]
• 1.4. Địa hình địa mạo [6]
• 1.4.1. Đặc điểm hình thái dòng sông
• 1.4.2. Địa hình thành tạo nguồn gốc sông
• 1.4.3. Địa hình thành tạo nguồn gốc hỗn hợp
• 1.5. Cấu tạo địa chất [6]
• 1.5.1. Thống Pleistocene dưới, trầm tích sông-biển, hệ tầng Mỹ Tho (amQI1mt)
• 1.5.2. Thống Pleistocene giữa-trên, trầm tích sông-biển, hệ tầng Thủy Đông (amQI2-3tđ)
• 1.5.3. Thống Pleistocene trên, trầm tích biển, hệ tầng Long Mỹ (amQI3mt)
• 1.5.4. Thống Holocene dưới - giữa, trầm tích biển, hệ tầng Hậu Giang (mQII1-2hg)
• 1.5.5. Thống Holocene giữa - trên, trầm tích sông - biển (amQII2-3)
• 1.5.6. Thống Holocene trên, đới dưới, trầm tích sông (aQII31)
• 1.5.7. Thống Holocene trên, đới dưới, trầm tích sông - đầm lầy (abQII31)
• 1.5.8. Thống Holocene trên, đới giữa, trầm tích sông (aQII32)
• 1.5.9. Thống Holocene trên, đới trên, trầm tích sông (aQII33)
• 1.6. Tính chất chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
• 1.6.1. Thân cát phân bố dọc đáy sông
• 1.6.2. Lớp đất đáy thân cát
• 1.6.3. Lớp đất bờ sông
• 1.7. Các hiện tượng địa chất động lực [6]
• 1.7.1. Sông Cổ Chiên
• 1.8. Đặc điểm thủy văn [6]
• 1.8.1. Đặc điểm dòng chảy trong mùa nước lũ
• 1.8.2. Đặc điểm dòng chảy trong mùa kiệt
• 1.8.3. Sự vận chuyển và bồi tụ bùn cát
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC CÁT LÒNG SÔNG VÀ SẠT LỞ BỜ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.1. Kết quả khảo sát đánh giá tiềm năng cát lòng sông trong khu vực nghiên cứu
• 2.1.1. Sông Cổ Chiên
• 2.2. Thực trạng hoạt động khai thác cát lòng sông [6]
• 2.2.1. Sông Cổ Chiên
• 2.2.2. Mỏ cát Tân Ngãi
• 2.2.3. Khu Mỏ cát Thanh Đức
• 2.2.4. Mỏ cát Bình Hòa Phước
• 2.3. Tình hình sạt lở bờ sông trong khu vực nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN TÁC DỤNG XÂM THỰC NGANG CỦA LÒNG SÔNG
• 3.1. Thủy động lực dòng chảy
• 3.1.1. Cơ sở lựa chọn mô hình và phần mềm tính toán thủy động lực
• 3.1.2. Module dòng chảy Mike 21 Flow Model FM
• 3.1.3. Các phương trình cơ bản trong module Mike 21 Flow Model FM
• 3.1.3.1. Phương trình nước nông hai chiều (2D) [2], [5]
• 3.1.3.2. Phương trình vận chuyển nhiệt và muối
• 3.1.3.3. Phương trình vận chuyển vật chất
• 3.1.3.4. Điều kiện biên
• 3.1.4. Thiết lập mô hình bằng phần mềm Mike 21 Flow Model FM
• 3.1.4.1. Cơ sở số liệu
• 3.1.4.2. Tạo lưới tam giác phi cấu trúc (Mesh Generator)
• 3.1.4.3. Điều kiện biên (Boundary Conditions)
• 3.1.4.4. Tham số thủy động lực (HD parameters)
• 3.1.4.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.1.4.6. Đánh giá, nhận xét kết quả mô hình
• 3.2. Dòng vận chuyển bùn cát
• 3.2.1. Đặc trưng chính của module MIKE 21 ST [3], [5]
• 3.2.2. Điều kiện biên (Boundary conditions)
• 3.2.3. Các tham số mô hình
• 3.2.4. Kiểm định mô hình
• 3.2.5. Đánh giá kết quả mô hình
• 3.3. Sóng do gió và do tàu
• 3.3.1. Sóng do gió [7]
• 3.3.2. Sóng do tàu [1]
• 3.4. Đặc tính vật liệu cấu tạo bờ
• 3.4.1. Những đặc tính của đất bùn sét cấu tạo bờ
• 3.4.2. Những đặc tính của các lớp cát sét cấu tạo bờ
• 3.5. Sự thay đổi địa hình đáy sông do khai thác cát lòng sông
• 3.5.1. Trường hợp các mỏ hoạt động với một phương tiện khai thác
• 3.5.2. Trường hợp các mỏ hoạt động hết công suất đăng ký trên giấy phép
• 4. CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP XỬ LÝ
• 4.1. Sơ đồ dự báo sạt lở
• 4.2. Kết quả dự báo
• 4.2.1. Dự báo ngắn hạn
• 4.2.2. Dự báo dài hạn
• 4.3. Giải pháp công trình
• 4.3.1. Công trình thụ động
• 4.3.2. Công trình chủ động
• 4.4. Giải pháp phi công trình
• 4.4.1. Công tác tuyên truyền, giáo dục cộng đồng
• 4.4.2. Xây dựng cơ chế quản lý, khai thác trên sông
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tác động khai thác cát lòng sông tại Vĩnh Long

Hoạt động khai thác cát lòng sông tại tỉnh Vĩnh Long đã trở thành một vấn đề cấp bách trong bối cảnh phát triển kinh tế. Việc khai thác cát không chỉ đáp ứng nhu cầu vật liệu xây dựng mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, đặc biệt là hiện tượng sạt lở bờ sông. Nghiên cứu này sẽ đánh giá tác động của hoạt động khai thác cát đến quá trình sạt lở bờ sông và đề xuất các giải pháp phòng chống hiệu quả.

1.1. Đặc điểm địa lý và môi trường sông Cổ Chiên

Sông Cổ Chiên là một nhánh của sông Tiền, có vai trò quan trọng trong hệ thống thủy văn của tỉnh Vĩnh Long. Đặc điểm địa lý và môi trường nơi đây ảnh hưởng lớn đến quá trình khai thác cát lòng sông và sự phát triển của các hiện tượng sạt lở bờ sông.

1.2. Tình hình khai thác cát lòng sông hiện nay

Hoạt động khai thác cát lòng sông tại Vĩnh Long diễn ra mạnh mẽ với nhiều mỏ cát được cấp phép. Tuy nhiên, việc này cũng dẫn đến những tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là sự gia tăng sạt lở bờ sông.

II. Vấn đề sạt lở bờ sông do khai thác cát lòng sông

Sạt lở bờ sông là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất mà tỉnh Vĩnh Long đang phải đối mặt. Hoạt động khai thác cát lòng sông đã làm thay đổi dòng chảy và cấu trúc bờ sông, dẫn đến tình trạng sạt lở bờ sông ngày càng gia tăng. Nghiên cứu này sẽ phân tích các nguyên nhân và hệ quả của vấn đề này.

2.1. Nguyên nhân gây ra sạt lở bờ sông

Các nguyên nhân chính dẫn đến sạt lở bờ sông bao gồm thay đổi dòng chảy, áp lực sóng từ phương tiện khai thác và sự biến đổi địa hình do khai thác cát lòng sông. Những yếu tố này kết hợp lại tạo ra một môi trường dễ bị tổn thương.

2.2. Hệ quả của sạt lở bờ sông

Hệ quả của sạt lở bờ sông không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn tác động đến đời sống của người dân sống ven sông. Nhiều khu vực đã bị mất đất canh tác và cơ sở hạ tầng bị thiệt hại nghiêm trọng.

III. Phương pháp nghiên cứu tác động của khai thác cát

Để đánh giá tác động của hoạt động khai thác cát lòng sông đến sạt lở bờ sông, nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này bao gồm phân tích số liệu, mô hình hóa dòng chảy và khảo sát thực địa.

3.1. Phân tích số liệu địa chất và thủy văn

Phân tích số liệu địa chất và thủy văn giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sạt lở bờ sông. Việc thu thập và phân tích dữ liệu từ các mỏ cát là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về tác động của chúng.

3.2. Mô hình hóa dòng chảy bằng phần mềm Mike 21

Phần mềm Mike 21 được sử dụng để mô hình hóa dòng chảy và đánh giá tác động của khai thác cát lòng sông đến sự biến đổi địa hình đáy sông. Kết quả mô hình hóa cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình hình sạt lở.

IV. Giải pháp phòng chống sạt lở bờ sông hiệu quả

Để giảm thiểu tình trạng sạt lở bờ sông, cần có các giải pháp phòng chống hiệu quả. Những giải pháp này không chỉ bao gồm các biện pháp công trình mà còn cần sự tham gia của cộng đồng trong việc bảo vệ môi trường.

4.1. Giải pháp công trình

Các công trình như kè bờ, trồng cây xanh và xây dựng các hệ thống thoát nước có thể giúp giảm thiểu tình trạng sạt lở bờ sông. Những giải pháp này cần được thiết kế phù hợp với điều kiện địa phương.

4.2. Giải pháp phi công trình

Giải pháp phi công trình bao gồm tuyên truyền, giáo dục cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ bờ sông. Cần có các chương trình nâng cao nhận thức để người dân tham gia tích cực vào công tác bảo vệ môi trường.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hoạt động khai thác cát lòng sông có tác động lớn đến sạt lở bờ sông. Kết quả nghiên cứu sẽ được ứng dụng vào thực tiễn quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường tại tỉnh Vĩnh Long.

5.1. Kết quả mô hình hóa và dự báo

Kết quả mô hình hóa cho thấy sự thay đổi đáng kể trong dòng chảy và địa hình đáy sông. Dự báo về tình hình sạt lở bờ sông trong tương lai sẽ giúp các cơ quan chức năng có kế hoạch ứng phó kịp thời.

5.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào quản lý

Kết quả nghiên cứu sẽ được sử dụng để xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên nước và khoáng sản tại Vĩnh Long, nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực.

VI. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Hoạt động khai thác cát lòng sông tại Vĩnh Long cần được quản lý chặt chẽ để giảm thiểu tác động đến sạt lở bờ sông. Nghiên cứu này đã chỉ ra những vấn đề cần giải quyết và đề xuất các giải pháp khả thi cho tương lai.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định rõ các nguyên nhân và hệ quả của sạt lở bờ sông do khai thác cát. Các giải pháp đề xuất sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

6.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về tác động của khai thác cát lòng sông đến môi trường và phát triển các công nghệ mới trong quản lý tài nguyên nước.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực đồng bằng châu thổ sông Cửu Long hàng năm vận chuyển khoảng 140 triệu tấn bùn cát, trong đó 80% tập trung vào mùa lũ. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của nhu cầu xây dựng đã biến cát lòng sông thành nguồn tài nguyên bị khai thác quá mức. Đề tài nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán mâu thuẫn giữa nhu cầu khai thác khoáng sản phục vụ phát triển hạ tầng và hiểm họa sạt lở bờ sông đe dọa sinh kế dân cư tại tỉnh Vĩnh Long.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá định lượng tác động của hoạt động khai thác cát đến sự biến đổi hình thái đáy sông và diễn biến sạt lở bờ, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp phòng chống thích hợp. Phạm vi không gian nghiên cứu trải dài trên tổng chiều dài 24 km thuộc đoạn sông Tiền (nhánh trái 12 km) và sông Cổ Chiên (nhánh phải 12 km), đi qua địa bàn thành phố Vĩnh Long và huyện Long Hồ, giới hạn trong tọa độ VN-2000 từ vĩ độ Bắc 1132000 đến 1144000 và kinh độ Đông từ 542000 đến 558000. Phạm vi thời gian đánh giá dựa trên chuỗi số liệu đo đạc thực tế giai đoạn 2009 - 2012 và xây dựng sơ đồ dự báo sạt lở đến năm 2020.

Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi cung cấp cơ sở khoa học để quy hoạch 4,5 triệu m³ trữ lượng cát được cấp phép trên địa bàn tỉnh, đồng thời bảo vệ hệ thống hạ tầng đô thị cho khu vực có mật độ dân số cao lên tới 698 người/km². Kết quả tính toán giúp kiểm soát tốc độ biến dạng lòng dẫn, hạn chế nguy cơ sạt lở đường bờ vốn đã ghi nhận mức thoái lui nghiêm trọng từ 10m đến 30m tại các điểm xung yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên sự kết hợp liên ngành giữa cơ học đất, thủy lực học sông ngòi và động lực học trầm tích thông qua 3 khung lý thuyết nền tảng:

• Lý thuyết dòng chảy hai chiều (2D) vùng nước nông: Ứng dụng hệ phương trình Navier-Stokes tích phân theo phương đứng nhằm mô phỏng chính xác trường lưu tốc và dao động mực nước dưới tác động của chế độ bán nhật triều không đều.
• Lý thuyết vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy sông: Dựa trên phương trình cân bằng bùn cát liên tục, xác định lưu tốc khởi động và lưu lượng bùn cát đáy bở rời dưới tác động của dòng chảy kết hợp sóng.
• Lý thuyết cân bằng giới hạn mái dốc Mohr-Coulomb: Phân tích độ ổn định của khối trượt bờ sông khi chân mái dốc bị xói sâu hoặc bị nạo vét mất chân.

Năm khái niệm chuyên ngành then chốt được lượng hóa gồm:

• Xâm thực ngang: Quá trình dòng nước bào mòn làm dịch chuyển đường bờ vào đất liền.
• Xâm thực sâu: Hiện tượng đào khoét đáy sông tạo thành các hố xói sâu cục bộ.
• Góc nghỉ tự nhiên của cát: Giá trị giới hạn ổn định của hạt cát, xác định ở trạng thái khô trung bình là 32,01° và trạng thái ngập nước tĩnh trung bình là 27,81°.
• Vận tốc khởi động bùn cát: Vận tốc dòng chảy tối thiểu làm hạt trầm tích đáy (kích thước 0,1 - 0,25 mm) bắt đầu dịch chuyển.
• Chế độ bán nhật triều: Chu kỳ dao động triều 2 lần nước lớn và 2 lần nước ròng mỗi ngày đêm, chi phối mạnh mẽ lưu tốc mùa kiệt từ 0,3 m/s đến 1,2 m/s.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm chuỗi quan trắc khí tượng thủy văn tại trạm Mỹ Thuận (lưu tốc cực đại mùa lũ đạt 2,45 m/s), bản đồ địa hình đáy sông tỷ lệ 1:50.000 lập năm 2009, ảnh viễn thám độ phân giải cao và hồ sơ địa kỹ thuật các lỗ khoan sâu đến 100m.

Phương pháp phân tích chủ đạo là mô hình hóa số trị bằng bộ phần mềm chuyên dụng MIKE 21 (gồm module MIKE 21 Flow Model FM tính thủy động lực và MIKE 21 ST mô phỏng dòng vận chuyển bùn cát), kết hợp công nghệ GIS MapInfo để chồng xếp bản đồ biến động lòng dẫn. Cỡ mẫu nghiên cứu bao trùm toàn bộ 8 mỏ cát được cấp phép với 19 phương tiện khai thác hoạt động trong năm 2011, phân tích cơ lý trên 4 tầng địa chất chủ yếu và thiết lập mô phỏng chi tiết trên 5 mặt cắt ngang thủy lực đại diện (từ I-I đến V-V).

Phương pháp chọn mẫu mặt cắt dựa trên nguyên tắc đại diện hình thái: mặt cắt qua đoạn uốn cong, đoạn thắt hẹp dòng chảy và khu vực tập trung mỏ khai thác lớn. Mô hình số lưới tam giác phi cấu trúc được lựa chọn vì khả năng mô phỏng biên bờ uốn lượn phức tạp và thích ứng với sự thay đổi độ sâu đáy sông từ 7m đến hơn 42m, mang lại độ chính xác vượt trội so với các mô hình 1D truyền thống. Quá trình nghiên cứu và xử lý mô phỏng được tác giả thực hiện trong 5 tháng (từ tháng 07/2012 đến tháng 11/2012).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu chỉ ra 4 phát hiện quan trọng có tính định lượng về hình thái và động lực dòng sông:

• Hạ thấp cao trình và biến dạng đáy sông cục bộ: Hoạt động nạo vét tại 8 khu vực mỏ làm biến đổi nghiêm trọng địa hình lòng dẫn. Thân cát lòng sông tuổi aQII33 có chiều dày trung bình 3,67m - 5,75m bị khai thác sâu, hình thành các hố trũng nhân tạo. Đáy sông tự nhiên tại các vùng thắt hẹp bị đào sâu tới -30m ở thượng lưu cầu Mỹ Thuận và sâu tới 42m tại hạ lưu rạch Cái Cối.

• Mất ổn định mái dốc do vượt góc dốc giới hạn: Lớp đất bờ sông thuộc hệ tầng aQII32 có thành phần bùn sét dẻo chảy dày 10m - 15m với chỉ tiêu cơ lý rất yếu (lực dính c = 0,125 kg/cm², góc ma sát trong φ = 7°47'). Góc dốc ổn định cho phép theo tính toán lý thuyết chỉ đạt 20°, nhưng mái dốc bờ sông thực tế phổ biến từ 30° đến 50°, thậm chí vách đứng 70° - 80°, tạo nguy cơ trượt lở dạng cung tròn rất cao.

• Tác động cộng hưởng của vận tốc dòng chảy và sóng tàu: Mùa lũ ghi nhận lưu tốc dòng chảy lên đến 2,45 m/s, vượt xa vận tốc khởi động xói của cát hạt mịn (chiếm 80,8% - 87,6% thành phần hạt đáy). Khi các mỏ hoạt động hết công suất, lưu tốc dòng chảy cục bộ tăng từ 12% đến 18%, kết hợp sóng do tàu thuyền tải trọng 2.000 - 3.500 tấn tạo áp lực ngang liên tục thúc đẩy xói chân bờ.

• Tốc độ sạt lở đường bờ gia tăng nhanh: Tại các điểm nóng như đầu cồn An Bình, đường bờ đã bị xói lở và lùi sâu từ 10m đến 30m trong giai đoạn 2002 - 2009 trên chiều dài hơn 1.000m. Năm 2011, tổng khối lượng cấp phép là 1.400.000 m³ nhưng lượng khai thác thực tế báo cáo là 586.611 m³ (chiếm 41,9%), sự chênh lệch này cho thấy tình trạng khai thác không đều tạo ra sự mất cân bằng bùn cát nghiêm trọng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của sạt lở bờ sông bắt nguồn từ việc khai thác cát làm gia tăng độ dốc mái bờ dưới nước. Khi cát đáy bị lấy đi, gradient thủy lực tại sát bờ tăng lên, làm dòng chảy xoáy khoét sâu chân vách bờ, tạo hàm ếch khiến khối bùn sét dẻo chảy bên trên sụp đổ hoàn toàn.

So với các nghiên cứu động lực học sông ngòi trước đây chỉ tập trung vào dòng chảy mùa lũ, nghiên cứu này chứng minh rằng việc khai thác cát kết hợp dao động bán nhật triều mùa kiệt (biên độ triều chênh lệch mực nước từ -1m đến +1m) làm tăng tần suất xuất hiện dòng chảy ngược lưu tốc 1,2 m/s, liên tục làm suy yếu độ bền cắt của đất bờ dốc.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua chuỗi biểu đồ mặt cắt ngang địa hình đáy sông I-I đến V-V, cho phép so sánh chi tiết hình học lòng dẫn trước và sau khi khai thác. Bản đồ phân bố vector lưu tốc 2D và biểu đồ so sánh vận tốc khởi động hạt trầm tích minh chứng rõ ràng sự thay đổi dòng chảy tầng đáy, giúp các nhà quy hoạch dễ dàng nhận diện ranh giới xói lở.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm ổn định lòng dẫn và giảm thiểu thiệt hại sạt lở đến năm 2020, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

• Tái cơ cấu và siết chặt quy hoạch cấp phép khai thác: Cắt giảm từ 30% đến 50% công suất khai thác tại các khu vực mỏ nằm gần bờ lõm uốn khúc hoặc gần vùng sạt lở xung yếu như An Bình, Bình Hòa Phước; dừng cấp phép mới tại các nhánh sông có chiều rộng dưới 500m. Cơ quan thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Long, thực hiện định kỳ hàng năm từ 2013.

• Xây dựng công trình chỉnh trị và hướng dòng chủ động: Đầu tư xây dựng hệ thống kè mỏ hàn và kè hướng dòng tại các vị trí phân lưu sông Tiền - Cổ Chiên nhằm giảm 25% - 35% lưu tốc dòng áp bờ, đẩy dòng chủ lưu ra giữa lòng dẫn. Cơ quan thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp Ban Quản lý Dự án Giao thông Thủy lợi, hoàn thành trong giai đoạn 2013 - 2018.

• Gia cố bờ sông bằng giải pháp công trình thụ động: Thi công kè lát mái đá hộc kết hợp vải địa kỹ thuật hoặc tường cừ bê tông dự ứng lực tại các vách dốc đứng trên 35° thuộc Phường 1, Phường 5 và khu vực phà Đình Khao, nâng hệ số ổn định mái dốc K > 1,30. Cơ quan thực hiện: UBND thành phố Vĩnh Long và UBND huyện Long Hồ, triển khai giai đoạn 2014 - 2020.

• Thiết lập cơ chế kiểm soát công nghệ cao và giới hạn tải trọng: Bắt buộc 100% phương tiện khai thác và vận tải cát phải gắn thiết bị giám sát hành trình GPS, đo sâu tự động; quy định tốc độ chạy tàu dưới 10 km/h tại các kênh hẹp để giảm 40% áp lực sóng va bờ. Cơ quan thực hiện: Công an Đường thủy phối hợp Sở Giao thông Vận tải tỉnh Vĩnh Long, áp dụng ngay từ quý I/2013.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường (Sở TN&MT các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long): Ứng dụng số liệu tính toán trữ lượng thân cát (tổng tài nguyên cấp 333 đạt trên 28 triệu m³) và bản đồ dự báo xói lở để xây dựng quy hoạch khai thác khoáng sản an toàn, cấp phép khai thác bền vững.

• Cơ quan quản lý phòng chống thiên tai và quy hoạch đô thị (Sở Nông nghiệp & PTNT, Viện Quy hoạch Thủy lợi): Sử dụng sơ đồ các điểm sạt lở nguy hiểm (đoạn 1.500m tại Bình Hòa Phước, 1.000m tại đầu cồn An Bình) để bố trí tái định cư dân cư ven sông và phân bổ vốn đầu tư bờ kè kiên cố.

• Các kỹ sư tư vấn thiết kế công trình thủy lợi, giao thông thủy: Tham khảo các thông số địa kỹ thuật đất yếu (góc ma sát trong 7°47', lực dính 0,125 kg/cm²) và lưu tốc xói lũ 2,45 m/s để thiết kế kết cấu kè bảo vệ bờ sông tối ưu về mặt chi phí và kỹ thuật.

• Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Địa kỹ thuật, Kỹ thuật Địa chất: Tiếp cận phương pháp luận ứng dụng mô hình số trị MIKE 21 FM và ST kết hợp phân tích tương tác đất - nước phục vụ các đề tài nghiên cứu động lực học lòng dẫn châu thổ.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động khai thác cát lòng sông gây sạt lở bờ theo cơ chế nào?

Khai thác cát làm hạ thấp cao trình đáy sông cục bộ từ 2m đến 4m, tạo hố trũng thu hút dòng chủ lưu. Quá trình này làm gia tăng vận tốc dòng chảy sát đáy, làm chân vách bờ dốc đứng vượt góc dốc ổn định 20°, gây hiện tượng xói ngầm hàm ếch và trượt đổ khối bùn sét bên trên.

Vì sao bờ sông tại khu vực nghiên cứu có khả năng tự chống xói lở rất kém?

Cấu trúc bờ sông được tạo bởi lớp sét bột pha cát tuổi aQII32 dày tới 15m ở trạng thái chảy và dẻo chảy. Đất có lực dính yếu 0,125 kg/cm² và góc ma sát trong chỉ 7°47', khi chịu tác động của lưu tốc dòng chảy mùa lũ lên tới 2,45 m/s sẽ nhanh chóng bị tan rã.

Mô hình MIKE 21 FM đóng góp gì nổi bật cho kết quả của luận văn?

Mô hình MIKE 21 FM thiết lập lưới tam giác phi cấu trúc phản ánh chính xác tương tác thủy lực 2 chiều và biến đổi bùn cát trên chiều dài 24 km sông. Mô hình cho phép mô phỏng định lượng sự thay đổi lưu tốc và xói bồi đáy sông giữa trường hợp có và không có hoạt động khai thác mỏ.

Áp lực sóng do tàu bè vận chuyển cát tác động ra sao đến bờ sông?

Tàu chở cát có tải trọng từ 2.000 đến 3.500 tấn khi lưu thông trên luồng hẹp tạo ra các đợt sóng va đập liên tục vào mái bờ. Áp lực động học này làm xói mòn lớp mùn thực vật bảo vệ mặt bãi bồi, đẩy nhanh tốc độ phá hủy liên kết đất tại mép nước ròng và nước lớn.

Đâu là giải pháp cấp bách nhất cần triển khai để bảo vệ bờ sông Vĩnh Long?

Giải pháp cấp bách nhất là khoanh vùng cấm khai thác tuyệt đối tại các hố xói sâu trên 30m và đầu cồn An Bình, đồng thời xây dựng công trình kè mỏ hàn kết hợp lát mái đá hộc tại các đoạn xung yếu nhằm giảm lưu tốc dòng áp bờ xuống dưới 1,0 m/s.

Kết luận

• Đề tài lượng hóa thành công tác động của 8 khu vực mỏ khai thác cát đến quá trình biến đổi địa hình đáy và sạt lở bờ sông trên đoạn sông dài 24 km thuộc tỉnh Vĩnh Long.
• Xác định nguyên nhân địa kỹ thuật chính: Mái dốc tự nhiên thực tế 30° - 80° vượt quá góc ổn định cho phép 20° của nền bùn sét dẻo chảy aQII32.
• Ứng dụng hiệu quả bộ công cụ mô hình số MIKE 21 FM và ST để mô phỏng chính xác trường dòng chảy mùa lũ đạt lưu tốc 2,45 m/s và diễn biến vận chuyển bùn cát.
• Xây dựng bản đồ phân vùng dự báo sạt lở bờ sông chi tiết đến năm 2020, làm căn cứ khoanh định các khu vực cấm và hạn chế khai thác khoáng sản.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, gắn liền với kế hoạch giám sát công nghệ GPS định kỳ giai đoạn 2013 - 2020.

Đóng góp khoa học lớn nhất của luận văn là việc kết hợp chặt chẽ giữa khảo sát địa chất công trình và mô hình hóa thủy động lực 2D, cung cấp phương pháp luận chuẩn xác cho công tác quản lý tài nguyên cát ven sông. Trong các giai đoạn tiếp theo, địa phương cần nhanh chóng thể chế hóa các đề xuất vào quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, cắm mốc cảnh báo sạt lở thực địa và lắp đặt hệ thống quan trắc tự động để bảo vệ an toàn tính mạng, tài sản của cộng đồng dân cư ven sông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN - ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Vị trí địa lý tự nhiên, dân cư, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 1. Vị trí địa lý tự nhiên [7] Vĩnh Long là tỉnh nằm ở trung tâm châu thổ đồng bằng sông Cửu Long thuộc vùng giữa sông Tiền - sông Hậu, cách thành phố Hồ Chí Minh 136 km. Vị trí giáp giới như sau: - Phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Tiền Giang và Bến Tre.

- Phía Tây và Tây Nam giáp tỉnh Cần Thơ và Sóc Trăng. - Phía Đông và Đông Nam giáp tỉnh Trà Vinh. - Phía Tây Bắc giáp tỉnh Đồng Tháp. Đoạn sông Tiền Đoạn sông Cổ Chiên Hình 1.

Khu vực nghiên cứu (ảnh Google Earth 2012) 3 Khu vực nghiên cứu là đoạn sông Tiền – sông Cổ Chiên thuộc thành phố Vĩnh Long và huyện Long Hồ. Phía Bắc giáp tỉnh Tiền Giang, phía Tây giáp tỉnh Đồng Tháp, phía Đông giáp tỉnh Bến Tre, phía Nam giáp Thành phố Vĩnh Long, được giới hạn tọa độ địa lý VN2000 (Bản đồ qui hoạch thăm dò, khái thác và sử dụng cát lòng sông Tiền, sông Cổ Chiên, sông Pang Tra tỉnh Vĩnh Long, do Sở Tài nguyên và Môi trường thành lập năm 2009) như sau: - Từ 1132000 đến 1144000 vĩ độ Bắc; - Từ 542000 đến 558000 kinh độ Đông. Tổng chiều dài nghiên cứu ước tính 24km (nhánh trái sông Tiền 12km, nhánh phải sông Tiền – sông Cổ Chiên 12km). Đặc điểm dân cư, kinh tế 1.

Dân cư Theo số liệu thống kê dân số trung bình tỉnh Vĩnh Long năm 2010 là 1031994 người. Mật độ dân số trung bình là 698 người/km2, đứng thứ 2 ở đồng bằng sông Cửu Long sau thành phố Cần Thơ, gấp 1,7 lần mật độ trung bình của đồng bằng sông Cửu Long và 2,8 lần mật độ trung bình cả nước. Trừ thành phố Vĩnh Long, mật độ dân số phân bố tương đối đồng đều giữa các huyện trong tỉnh, thấp nhất là huyện Trà Ôn có mật độ 566 người/km2, bằng 82% mật độ của huyện cao nhất là Long Hồ với 780 người/km2. Vĩnh Long cũng như nhiều tỉnh đồng bằng sông Cửu Long có cơ cấu đa dân tộc.

Ngoài người Kinh, các dân tộc khác khoảng 2,7% dân số toàn tỉnh, trong đó người Khơmer chiếm gần 2,1% tập trung ở một số xã vùng xa thuộc các huyện Tam Bình, Vũng Liêm, Bình Minh, Trà Ôn, người Hoa và các dân tộc khác khoảng 0,6% tập trung ở thành phố và các thị trấn. Kinh tế - xã hội từ năm 2009 đến 2012 Thông qua báo cáo “Tình hình thực hiện các chỉ tiêu kinh tế - xã hội, quốc phòng – an ninh” từ năm 2009 đến tháng 9/2012 của Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Vĩnh Long, trong bối cảnh kinh tế thế giới bị khủng hoảng diễn biến phức tạp, kinh tế trong nước nói chung, tỉnh Vĩnh Long nói riêng gặp rất nhiều khó khăn nhưng vẫn duy trì mức tăng trưởng khá và toàn diện trên các lĩnh vực. Kết quả thực hiện các chỉ tiêu kinh tế - xã hội, quốc phòng – an ninh theo Nghị quyết của Hội Đồng Nhân Dân tỉnh Vĩnh Long từ năm 2009 đến tháng 9/2012. a) Các chỉ tiêu về kinh tế: 2009 2010 2011 2012 Tổng sản phẩm trong tỉnh (GDP) tăng (%) 9,12 11,42 10,02 11,5 Giá trị sản xuất nông - lâm, ngư nghiệp tăng (%) 5,54 5,48 3,58 5 + Trong đó: Nông nghiệp tăng (%) 5,09 4,76 3,84 4,7 Giá trị sản xuất công nghiệp tăng (%) 12,15 21,08 20,17 22 Giá trị các ngành dịch vụ tăng (%) 10,60 12,52 11,91 13 GDP bình quân đầu người (Tr.

Đặc điểm khí hậu [7] Vĩnh Long nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, quanh năm nóng ẩm, có chế độ nhiệt tương đối cao và bức xạ dồi dào. Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình cả năm từ 27 - 28oC, so với thời kỳ trước năm 1996 nhiệt độ trung bình cả năm cao hơn khoảng 0,5 - 1oC. Nhiệt độ tối cao 36,9oC; nhiệt độ tối thấp 17,7oC. Biên độ nhiệt giữa ngày và đêm bình quân 7 - 8oC.

Bức xạ Bức xạ tương đối cao, bình quân số giờ nắng/ngày là 7,5 giờ. Bức xạ quang hợp/năm 795. Thời gian chiếu sáng bình quân năm đạt 2. Điều kiện dồi dào về nhiệt và nắng là tiền đề cho sự phát triển nông nghiệp trên cơ sở thâm canh, tăng vụ.

Độ ẩm Độ ẩm không khí bình quân 74 - 83%, trong đó độ ẩm bình quân thấp nhất 74,7%; độ ẩm không khí cao nhất tập trung vào tháng 9 và tháng 10 giá trị đạt trung bình 86 - 87% và những tháng thấp nhất là tháng 3 độ ẩm trung bình 75 - 79%. Lượng bốc hơi Lượng bốc hơi bình quân hàng năm của tỉnh khá lớn, khoảng 1.500 mm/năm, trong đó lượng bốc hơi/ tháng vào mùa khô là 116 - 179 mm/tháng. Lượng mưa và sự phân bố mưa Lượng mưa bình quân qua các năm từ 1995 đến 2001 có sự chênh lệch khá lớn. Tổng lượng mưa bình quân cao nhất trong năm là 1893,1 mm/năm (năm 2000) và thấp nhất 1237,6 mm/năm điều này cho thấy có sự thay đổi thất thường về thời tiết.

Do đó ảnh hưởng lớn đến sự thay đổi các đặc trưng của đất đai cũng như điều kiện phát triển sản xuất nông nghiệp. Mặt khác, lượng mưa hàng năm của tỉnh phân bố tập trung vào tháng 5 - 11 dương lịch, chủ yếu vào tháng 8 - 10 dương lịch. Gió Tỉnh Vĩnh Long có 3 hướng gió chính trong năm với vận tốc trung bình 2,4 – 2,8 m/s gồm: - Hướng gió Tây – Tây Nam hoạt động từ tháng 5 – 10. - Hướng gió Đông Bắc (gió chướng) hoạt động từ tháng 11 – 01 năm sau.

- Hướng gió Đông Nam hoạt động từ tháng 2 – 4. Thống kê tốc độ gió trung bình tháng tại Vĩnh Long Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tốc độ gió 2,5 3 3 2,5 3,5 3 2,8 2,5 2,3 2,3 2,1 2,4 TB (m/s) Tốc độ gió 10,5 10 10 12,5 13 15,5 12 16 15 10,5 8 9,5 max (m/s) Tài liệu tham khảo [7] 1. Đặc điểm giao thông [7] Vĩnh Long là nơi hội tụ và giao lưu giữa giao thông thủy bộ (các quốc lộ 1A, 53, 54, 57, 80 được nâng cấp mở rộng, có trục đường thủy nội địa sông Măng Thít nối liền sông Tiền và sông Hậu trong trục đường thủy quan trọng từ TP. Hồ Chí Minh xuống các vùng Tây Nam sông Hậu), 1.

Đường bộ Bao gồm 10 tuyến đường chính với tổng chiều dài 260km trong đó có 5 tuyến quốc lộ (1, 53, 54, 57, 80) và 5 tuyến tỉnh lộ (902, 903, 904, 905, 906). Quốc lộ 1 chạy trên địa bàn tỉnh 39km qua trung tâm thị xã Vĩnh Long là đoạn đường huyết 7 mạch cho phương tiện vận tải từ TP. Hồ Chí Minh đi TP. Cần Thơ và lưu thông với các tỉnh khu vực miền Tây.

Đường thủy Vĩnh Long có ưu thế về giao thông thủy bởi Sông Hậu, sông Cổ Chiên và mạng lưới kênh rạch chằng chịt giao lưu với nhiều địa phương và các tỉnh khác. Đặc biệt, tuyến đường Trà Ôn - Măng Thít nối các tỉnh miền Tây với TP. Hồ Chí Minh là tuyến giao thông huyết mạch có ý nghĩa lớn đối với giao thông thủy trong tỉnh. Cảng Cảng Vĩnh Long có năng lực trao đổi hàng hóa 200000 tấn/năm và tàu tải trọng từ 2000 đến 3500 tấn cập bến dễ dàng.

Cảng Vĩnh Thái, bên bờ sông Cổ Chiên thuộc địa phận TP. Vĩnh Long có hệ thống kho chứa trên 20.000 tấn, tàu trên 2.000 tấn có thể ra vào hoạt động tại cảng. Ngoài ra Vĩnh Long đang triển khai xây dựng cảng Bình Minh thuộc huyện Bình Minh trên sông Hậu. Địa hình địa mạo [7] Đặc điểm địa hình địa mạo đáy lòng sông khu vực nghiên cứu được thể hiện trong bản đồ địa hình đáy sông (bản vẽ: 01).

Đặc điểm hình thái dòng sông 1. Hình thái lòng sông trên mặt bằng Đồng bằng châu thổ sông Cửu Long nói chung, tỉnh Vĩnh Long nói riêng là vùng đồng bằng trẻ, rộng, bằng phẳng, độ cao bề mặt địa hình khu vực từ 0,8 – 2,0m, độ dốc đồng bằng 0,01%. Bên cạnh sông Tiền, sông Cổ Chiên, sông Hậu là mạng lưới các sông rạch nhỏ, chằng chịt lưu thông với nhau, hệ số phân cắt 3,5km/km2. Thống kê hệ số uốn của sông trong khu vực nghiên cứu Tên sông Hệ số cong = ( ) Sông Cổ Chiên 1,02-1,08 Sông Tiền 1,03-1,3 Tài liệu tham khảo [7] 8 1.

Hình thái trên mặt cắt ngang Do ảnh hưởng của cấu trúc địa chất chủ yếu là thành tạo trầm tích bở rời chịu sự chi phối của hoạt động dòng chảy sông phức tạp, các hoạt động sụp lở bồi lắng luôn diễn ra làm mặt cắt ngang sông thường xuyên thay đổi. Qua tài liệu đo hồi âm đáy sông cho thấy mặt cắt ngang sông có dạng hình chữ U hoặc chữ V lệch, hầu hết vách sông thẳng đứng. Trên những đoạn sông có chiều rộng sông thu hẹp, đáy sông bị đào sâu. Tại các đoạn này sông uốn khúc và đáy sâu nhất nằm lệch về phía bờ lõm khúc cong tạo vách sông thẳng đứng, dưới tác dụng của dòng chảy nhất là vào mùa lũ dễ tạo hàm ếch gây sụp lở.

Đối diện với bờ lõm là bờ sông lồi đáy sông thoải và tạo các doi bùn, cát ngầm thấp ngập nước, theo thời gian các doi bùn, cát ngầm này phát triển mở rộng làm cho dòng chảy sông dồn ép phía bờ đối diện và tiếp tục gây sạt lở. Trên những đoạn sông chiều rộng tăng lên > 1000-1200m chiều sâu đáy sông giảm dần, hình dạng mặt cắt ngang sông thường có doi bùn, cát ngầm ở giữa và hai bên sát bờ đáy sông khoét sâu tạo bờ sông hai vách thẳng đứng hoặc một vách thoải một vách đứng. Địa hình thành tạo nguồn gốc sông. Bãi bồi thấp ven sông rạch tuổi aQIV32 Phát triển dọc theo sông Tiền, sông Cổ Chiên, sông Hậu và các sông, rạch.

Các bãi bồi này bị ngập nước thường xuyên, chiều rộng trung bình 50-200m, độ cao tuyệt đối từ 0,5-1,0m, tạo thành các dải hơi nhô cao ven sông rạch. Cấu tạo bãi bồi thấp gồm bột sét lẫn sạn, cát, mùn thực vật. Trên bề mặt bãi bồi thường mọc các loại cây bần, điên điển, lục bình. Hiện nay một số bãi bồi đã được cải tạo thành nơi cư trú (nhà ở) và vườn cây ăn quả của nhân dân địa phương.

Bãi bồi cao tuổi aQIV 31 Gặp ven sông Cổ Chiên, sông Tiền thuộc khu vực phía Đông bến phà Mỹ Thuận. Độ cao tuyệt đối của bãi bồi cao là 1-1,2m. Bãi bồi cao có cấu tạo từ bột sét màu xám đen chuyển xuống xám nâu, sét dẻo dễ tạo hình.