PHẦN MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết của đề tài: Đoạn quốc lộ 1A qua tỉnh Quảng nam có tổng chiều dài 85 km, tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng với bề rộng nền đường 12 m, mặt đường 11 m kết cấu mặt bê tông nhựa. Điểm đầu tại km 942 là ranh giới giữa thành phố Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam. Điểm cuối tại km 1027 là ranh giới giữa tỉnh Quảng Nam và tỉnh Quảng Ngãi, là một trong những đoạn thuộc khu vực miền trung hàng năm ảnh hưởng lũ lụt lớn nhất của cả nước. Mỗi năm bình quân 3,4 lần bị ngâp qua đường kéo dài vài ngày, chiều cao ngập từ 0,5 – 1,5m.
Nước tràn qua đường lộ, có đoạn chảy như thác lũ làm ách tắt giao thông nhiều ngày, hư hỏng nặng nề đường xá, ảnh hưởng dân sinh, thiệt hại lớn về người và vật chất phía thượng lưu dọc quốc lộ. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên do nhiều yếu tố sau: Dãy Trường Sơn chạy suốt theo bờ biển, nên đồng bằng ở miền Trung rất hạn hẹp. Có nhiều sông tương đối khá lớn, Sông Thu Bồn ở Quảng Nam, Sông Trà Khúc ở Quảng Ngãi. Sông, suối nhiều nhưng chiều dài các sông đa số ngắn và có độ dốc lớn.
Lưu vực các sông thường là đồi núi nên nước mưa đổ xuống rất nhanh. Các cửa sông lại hay bị bồi lấp làm cản trở việc thoát lũ cho vùng đồng bằng. Cũng như nhiều nơi khác trong nước, rừng ở các tỉnh miền Trung đang bị tàn phá một cách nghiêm trọng. Hiện nay diện tích rừng chỉ còn khoảng 40 phần trăm.
Việc phá rừng có thể ảnh hưởng quan trọng đối với lũ lụt trong các lưu vực hạn hẹp như ở miền Trung. Cây cối có khả năng giử nước cũng như giảm thiểu việc đất đai sụt lở. Lượng nước lũ ở một vùng có nhiều cây cối sẻ ít hơn lượng nước lũ từ một vùng trơ trọi. Vì thế nạn phá rừng có thể gia tăng mực nước ở các vùng hạ lưu.
Việc khai thác bừa bải cát sỏi ở các dòng sông cũng gia tăng mức độ của lũ lụt. Tình trạng này làm cho nhiều đoạn bờ sông bị sụt lở nghiêm trọng. Việc sụt lở các bờ sông dẫn đến bồi lấp các cửa sông cản trở việc thoát lũ, làm cho lũ lụt lớn hơn và lâu hơn. Điển hình là vụ sụt lở bờ sông Vu Gia làm cho một khu dân cư ở huyện Đại Lộc tỉnh Quảng Nam bị cuốn trôi trong cơn lũ năm 1999.
Hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu cũng ảnh hưởng không nhỏ đến lũ lụt khu vực trên. Một số đoạn giao thông quốc lộ 1A nói chung khu vực trên nói riêng do thiết kế dựa trên số liệu thủy lực thủy văn cũ, lỗi thời để tính toán thiết kế cho lưu lượng Nguyễn Huy Hoàng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 3 cống và cầu nhỏ. Kết cấu mặt đường chưa phù hợp cho những vị trí thường xuyên ngập lụt, khi lượng mưa chưa cao đã dẫn đến ngập,hư hỏng , ách tắt giao thông cục bộ. Với nội dung trên tôi trình bày đề cương nghiên cứu và đề xuất các giải pháp chống ngập lụt quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Quảng nam nhằm giảm thiểu thời gian ngập nước phía thượng lưu tuyến gây tổn thất tài sản hoa màu khu vực, giảm thời gian ngập nước trên đường để giao thông thuận tiện xuyên suốt.
Thiết kế lại kết cấu mặt đường tăng khả năng bền vững phù hợp trong điều kiện ngập nước cho những đoạn bất khả kháng. Việc nâng cấp , thực hiện đoạn đường trên là yêu cầu thực tiển và cấp bách.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Từ sau thắng lợi công cuộc giải phóng miền nam, thống nhất đất nước ,Quốc lộ 1A cũng đã nhiều lần nâng cấp, sửa chữa. Đoạn qua tỉnh Quảng nam gần đây nhất là năm 2000 nâng cấp mở rộng bằng nguồn vốn WB. Nhưng hiện tượng tắc giao thông thường xuyên bị ngập cục bộ nhiều đoạn do bão lũ vẫn chưa khắc phục được.
Hàng năm phưởng tiện giao thông, người dân khu vực vẫn phải sống chung với lũ những đoạn trên khi mưa lũ về. Ngoài nguyên do kể trên việc đầu tư đúng mức hoặc khả năng về vốn đầu tư, tính thiết thực, phù hợp trong thiết kế cũng nên kể đến. Mục tiêu nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích ngoài phục vụ thông suốt giao thông, tăng năng lực thông hành trong mùa mưa lũ đoạn trên còn mang lại hiệu quả kinh tế mà hàng năm phải mất đi của khu vực chỉ đựơc gọi chung chung là do thiên tai, trong khi đó cũng có nguyên nhân do yếu tố con người giải quyết chưa triệt để, phù hợp trong việc tính toán thiết kế và xây dựng hệ thống thoát nước khu vực , dẫn đến lượng nước tích lũy phần thượng lưu cao gây ngập úng, tràn qua đường gây hư hỏng kết cấu nền mặt đường. Thay đổi cách nhận định về phương pháp tính toán thủy lực thủy văn không còn phù hợp với thực tế do con người và biến đổi khí hậu gây nên.
Từ đó đề nghị giải pháp thiết kế phù hợp hơn để giảm ách tắc giao thông trong mưa lũ và giảm thời gian ứ nước thượng lưu làm hư hỏng mùa màng , cơ sở hạ tầng khu vực. Nguyễn Huy Hoàng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 4 III Ý nghĩa khoa học và tính thực tiển của đề tài. Đoạn Quốc lộ 1A qua tỉnh Quảng nam từ Km 942 đến Km 1027 là tuyến đường xuyên Việt, hàng năm bị ngập cục bộ nhiều đoạn ,tồn tại nhiều năm và dẫn đến thiệt hại vô cùng lớn về tài sản , tính mạng con người. Ngoài ra còn tác hại dai dẳng quá trình ngấm nước nền đường, sạt lở hạ lưu dẫn đến đường xá hư hỏng ,sửa chửa cục bộ tốn kém, giảm khả năng thông hành, giảm tuổi thọ công trình.
Quá trình nguyên cứu nguyên nhân có thể khắc phục được hoàn toàn hiện tượng trên nhưng chưa có một nghiên cứu nghiêm túc nên trường hợp này kéo dài nhiều năm. Hơn nữa việc thiệt hại đa số xé lẻ cho nhiều đối tượng tham gia ,và bị ảnh hưởng trực tiếp nên không có thống kê cụ thể mức độ thiệt hại, nhưng chỉ riêng việc hư hỏng ,giảm tuổi thọ và khắc phục sửa chữa nhiều năm liền cũng không nhỏ. Nếu là bài toán đầu tư chưa kể đến lợi ích xã hội, dân sinh, quốc phòng trong thời gian tắc giao thông do ngập lụt thì cũng đã mang hiệu quả cao. Những nguyên nhân dẫn đến ngập tràn đoạn tuyến trên sau khi khảo sát, điều tra nghiên cứu và dẩn đến nhận định cụ thể như sau: Trong quá trình tính toán thủy thủy lực thủy văn phục vụ cho thiết kế thi công các công trình cầu đường khu vực tỉnh Quảng nam mà các số liệu thống kê, các hệ số khu vực như hệ số địa mạo, mô đun dòng chảy, diện tích ao hồ, thẩm thấu….
vẫn còn sử dụng tài liệu từ những năm 1993 mà chưa có một cuộc khảo sát đánh giá nghiêm túc và xác định lại chính xác các thông số phù hợp mới. Thực tế địa hình,hiện trạng thay đổi liên tục nhiều năm gần đây do nhiều nguyên nhân.Sự phát triển nhanh về kinh tế xã hội sau bao cấp, thay đổi do con người,như nạn phá rừng, định canh định cư, biến đổi khí hậu,. Nhất là các thủy điện, đập nước đầu nguồn chưa có quy trình xã lũ, các thông số thủy lực thủy văn trong quá trình xã lũ hoàn toàn không hoặc chưa có thì việc tính toán theo các số liệu cũ hoàn toàn không phù hợp và chính xác dẫn đến tiết diện thoát nước hạn chế kể cả do tiết diện công trình trên tuyến hiện tại và khu vực hạ lưu không thông thoáng đáp ứng được nhu cầu thoát nước tối thiểu. Hệ thống thủy điện trên song Thu bồn Vu gia với diện tích lưu vực rộng 10,350km2 Hiện tượng rừng bị phá trên 50 %, nhiều công trình hồ đập thủy lợi, giao thông ,công nghiệp xây dựng.
Hệ thống hồ đập thủy điện trên 10 cái ngăn ngang từng đoạn làm thay đổi đặt trưng các thông số thủy văn khu vực., tích nước mùa cạn và xã Nguyễn Huy Hoàng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 5 nước mùa lũ mà không có số liệu chính thức nào về tổng lượng, lưu lượng nước, thời gian xã lũ. Qua kết quả nghiên cứu nguyên nhân chính xác dẫn đến đoạn tuyến quốc lộ 1A qua Tỉnh Quảng nam bị ngập lụt từ đó xây dựng đề tài này với mục đích có sự nhìn nhận mới hơn , cụ thể và phù hợp hơn trong tính toán thiết kế lại các đoạn bị ngập để chống ùn tắc giao thông nhiều ngày khi có mưa lũ xãy ra. Vì vậy đề tài này ngoài phương pháp tính toán thiết kế lại thì việc xây dựng mới các đoạn bị ngập cũng rất là bức thiết. Hiện tại có nhiều mô hình hổ trợ tương đối chính xác cho giả định nhờ hệ thống vệ tinh toàn cầu , mô hình ID mô phỏng sự vận chuyển nước và dòng chảy theo phương trình động lượng và liên tục là WMS và HEC-RAS.
Bộ mô hình MIKE FLOOD được xây dựng và phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) đã và đang ứng dụng thành công trên một số lưu vực ở Việt Nam. Cần thiết áp dụng cho khu vực Quảng nam để xác định, tiên đoán khả năng ngập lụt tràn bờ sông Thu bồn Vu gia và khu vực ven biển dọc quốc lộ 1, Việc này giúp đánh giá chính xác nguyên nhân ngập giúp phần tính toán thủy lực thủy văn chuẩn xác hơn. Sử dụng các mô hình tiên tiến này để hổ trợ , đối chiếu kết quả tính toán theo đường tần suất và đĩnh lũ để xác định giá trị chính xác hơn phục vụ thiết kế trong hoàn cảnh các số liệu thủy lực thủy văn đầu nguồn không còn tin cậy được. Giải pháp cụ thể vừa khoa học vừa thực tiển theo đề tài gồm 3 bước: 1.Nhận định chính xác nguyên nhân đưa ra phương pháp luận để áp dụng trường hợp tính toán đĩnh lũ, lưu lượng nước theo tần suất yêu cầu cho phù hợp.
So sánh các ứng dụng tính toán mô hình , chọn đỉnh lũ và lưu lượng phù hợp. Thiết kế mới,theo kết cấu phù hợp trạng thái làm việc của công trình khi mưa lũ và tổ chức thi công phù hợp với địa hình thực trạng, phù hợp tiến độ nhanh nhất 3. Khảo sát thượng, hạ lưu xác định thi công các công trình phụ trợ để tăng khả năng thoát nước hạ lưu lớn hơn yêu cầu và chia lưu lượng thượng lưu nếu có thể. Trên đây là giới thiệu đề tài mang ý nghĩa khoa học và tính thực tiển cấp thiết.