Mở đầu. - Chương II: Tổng quan về sông Sài Gòn. - Chương III: Điều tra khảo sát phân tích đánh giá thực trạng xói lở bờ sông Sài Gòn và các giải pháp thực hiện. - Chương IV: Nghiên cứu giải pháp chống xụt lở bờ sông Sài Gòn.
- Chương V: Kết luận và kiến nghị. - Tài liệu tham khảo. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SÔNG SÀI GÒN Sông Sài Gòn đoạn từ cầu Bình Phước đến ngã 3 mũi Đèn Đỏ thuộc địa phận TP.HCM: Có ý nghĩa cực kỳ quan trọng, nó mang tính “sống còn” đối với sự nghiệp phát triển dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường của các tỉnh miền Đông Nam Bộ. Trong đó đặc biệt là các vùng thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương là những trung tâm lớn về kinh tế, công nghiệp, nông nghiệp, văn hóa, thương mại, dịch vụ, du lịch, khoa học kỹ thuật rất hiện đại, đa dạng và phát triển, là đầu mối giao thông nội địa và quốc tế quan trọng cả về đường thủy, đường bộ, đường hàng không.1: Sơ đồ vị trí sông Sài Gòn 5 2.
Hoạt động dòng chảy 2. Đặc trưng kết cấu dòng chảy sông Sài Gòn Dòng chảy tầng mặt hướng về bờ lõm, dòng chảy tầng đáy hướng về bờ lồi hình thành dòng chảy vòng. Chảy vòng mạnh nhất ở chỗ phía dưới nơi đỉnh cong, chảy vòng và dòng chảy theo hướng dọc kết hợp thành dòng xoắn hướng về phía trước. Ở mặt cắt đỉnh cong: Lưu tốc phân bố trên đường thủy trực phân bố không đối xứng, lưu tốc lớn nhất trên đường thủy trực lệch về một bên và ở giữa bờ lồi tuyến lạch sâu.
Nói chung đoạn phía trên đỉnh cong lưu tốc lớn nhất lệch về phía bờ lồi, đoạn phía sau đỉnh cong lưu tốc lớn nhất lệch về phía bờ lõm, vượt qua đỉnh cong vẫn giữ xu thế đó do quán tính. Trên đoạn sông cong, lưu tốc theo hướng dọc phân bố không đều khác với đoạn sông thẳng. Do có tác dụng của lực ly tâm, trong đoạn sông cong sản sinh độ dốc ngang. Độ dốc lớn nhất gần khu vực đỉnh cong.
Đặc trưng dòng chảy trong các đoạn sông cong Sài Gòn Động lực dòng chảy của sông cong Sài Gòn quyết định tính chất vận động của bùn cát, từ đó quyết định đặc tính diễn biến của sông cong Sài Gòn. Dòng chảy trong các đoạn sông cong khác với sông thẳng chủ yếu là dòng chảy vận động theo đường cong, cần có một lực hướng tâm nhất định. Do đó đã sinh ra độ dốc mặt nước theo hướng ngang trên mặt cắt ngang. Do dòng chảy vòng theo hướng ngang cùng với dòng chảy thẳng kết hợp đã hình thành dòng xoắn ảnh hưởng rất lớn đến dòng chảy theo hướng dọc.
6 Như vậy đặc điểm chủ yếu của dòng chảy trong sông cong là dòng xoắn và sự hình thành độ dốc theo hướng ngang. Sông cong thiên nhiên Sài Gòn có nhiều khúc sông cong khác chiều nhau, ở mỗi đoạn sông cong dòng chảy, bùn cát và đặc tính lòng sông ngoài việc có quan hệ với bản thân đoạn cong còn có quan hệ và chịu ảnh hưởng với đoạn cong phía trên và phía dưới nó. Căn cứ theo dòng chảy, chất trầm tích nói chung có thể phân các đoạn sông cong làm 2 khu vực. - Khu vực quá độ phía trên.
- Khu vực phát triển tự do phía dưới (đối với sông không ảnh hưởng thủy triều). Đối với sông Sài Gòn sông chịu ảnh hưởng thủy triều, nhiều đoạn sông cong tiếp nối liên tiếp, dòng chảy xuôi và dòng chảy ngược cũng chỉ có một bờ lõm và một bờ lồi, dòng chảy hoàn lưu đều ngược xuôi cùng hướng. Vì vậy trong sông ảnh hưởng thủy triều khác sông Sài Gòn không tồn tại khu vực phát triển tự do phía dưới. Các hiện tượng vật lý trong đoạn sông cong Sài Gòn Độ dốc mặt nước theo hướng ngang U2 U2 B J= ; ∆H = gR gR Trong đó: - J: Độ dốc lòng sông theo hướng ngang của đoạn sông cong.
- ∆H: Chênh lệch mực nước 2 bên bờ sông đoạn sông cong. - R: Bán kính cong của trục động lực. - U: Lưu tốc bình quân mặt cắt. - B: Chiều rộng lòng sông.
7 Như vậy độ dốc mặt nước theo hướng ngang của sông Sài Gòn lớn nhất khoảng: J = 0,00025 ÷ 0,0006 Chênh lệch mực nước ở hai bên bờ của đoạn sông cong của sông Sài Gòn lớn nhất khoảng: ∆H = 2,0cm ÷ 5,0 cm Kết quả thí nghiệm và đo đạc thực tế cho thấy: Ở cửa vào của đoạn sông cong: + J ngang được thực hiện bởi do độ hạ thấp mực nước tại bờ lồi. + Ở khu vực đỉnh cong: mực nước ở bờ lõm lên nhanh do đó phát sinh lực phân ly. + Trong khu vực nước vật dòng chảy dâng cao Ở cửa ra của đoạn sông cong: + Ngoài việc mực nước ở bờ lồi có dâng cao trở lại mực nước bờ lõm bị hạ thấp với biên độ lớn. Như vậy: Đoạn trên của bờ lồi và đoạn dưới của bờ lõm tồn tại hai khu vực gia tốc dòng chảy, lưu tốc tương đối lớn, thêm vào đó dòng chảy ép sát vô phía bờ lõm tương đối lớn.
do đó vùng này hiện tượng xói lở đặc biệt mãnh liệt. Độ dốc ngang (Jngang) tăng lớn dọc theo đoạn sông từ cửa vào của đoạn cong (Jmax) lớn nhất ở khu vực dòng chảy vòng phát triển tự do. sau đó giảm nhỏ dần dọc theo sông. Vị trí xuất hiện Jmax thay đổi theo mực nước.
Mực nước càng lớn, động lượng dòng chảy càng lớn thì Jngang càng lớn. Chảy vòng theo hướng ngang trong các đoạn sông cong Sài Gòn Dòng nước vận động trong đoạn sông cong sinh ra Jngang đã tạo nên chênh lệch áp lực. Chênh lệch áp lực phân bố đều theo chiều sâu nước hướng về phía bờ lồi. Do Vthủy trực giảm nhỏ theo chiều sâu nước do các lớp nước khi vận động theo đường cong, yêu cầu lực ly tâm lớn nhỏ không giống nhau.
Vthủy trực = 0,6 Vđiểm đo (ở chiều 0,6h) Do đó từ 0,6h trở xuống chênh lệch áp lực do J ngang tạo ra lớn hơn lực hướng tâm làm cho khối nước này (phần dưới) dịch chuyển về phía bờ lồi, toàn bộ phần nước từ 0,6h trở lên dịch chuyển về phía bờ lõm. Chênh lệch áp lực do Jngang tạo ra nhỏ hơn lực hướng tâm do ảnh hưởng của lực quán tính, dòng nước vận động theo hướng đã vận động của dòng chảy, tức hướng về phía bờ lõm. Do đó đã tạo nên dòng chảy vòng. + Lớp nước trên mặt chảy về phía bờ lõm + Lớp nước dưới đáy chảy về phía bờ lồi Dòng chảy theo hướng ngang có cùng kết hợp với dòng chảy theo hướng dọc (U) hình thành dòng xoắn trong đoạn sông cong.
Ở đáy sông dòng xoắn và cường độ dòng xoắn đều lớn hơn trên mặt, đặc biệt là dòng xoắn lớn gấp 5 lần. Chính vì vậy chảy vòng có tác dụng rất lớn đối với vấn đề vận chuyển bùn cát ở đáy sông. Con người cũng có thể thông qua bước sửa đổi cải tạo biến đổi kết cấu của dòng xoắn hoặc hoàn lưu nhân tạo để giảm thiểu vấn đề bồi lắng bùn cát vào trong kênh. bảo vệ bờ và mố cầu.
9 Sự tồn tại của dòng xoắn dẫn đến dòng chảy tuần hoàn và vận chuyển bùn cát theo hướng ngang có tác dụng rất quan trọng đến vấn đề tạo lòng của sông cong. Trong mặt cắt ngang vùng đỉnh cong có thể có nhiều khu chảy vòng, khu chảy vòng lớn nhất ở phía bờ lõm, trên mặt nhỏ nhất nhỏ dần về phía bờ lồi. Khi mực nước tràn bãi, chảy vòng trên bãi ngược với chảy vòng trong lòng sông. Trên mặt cắt ngang vùng đỉnh cong, dòng chảy càng nhanh lòng sông càng trơn tru.
Khi lưu lượng gần với Q ngang bãi thì hoàn lưu càng mạnh, phát triển mạnh nhất là vùng lòng chính, khi tràn bãi chảy vòng trên bãi giảm nhỏ. * Lưu tốc chảy vòng lớn nhất có thể bằng 1/4 lưu tốc hướng dọc (Vngang = 1/4Vdọc) Điều đó cho thấy cường độ dòng chảy vòng I v là rất lớn, tốc độ chảy vòng của các khúc sông cong Sài Gòn có thể lên đến U ngang = 0,5 m/s. Ngoài các hiện tượng vật lý trong đoạn sông cong: Độ dốc theo hướng ngang chảy vòng trong đoạn sông cong. Trong đoạn sông cong còn có sự phân bố lực cắt (τ) hiện tượng dòng chảy phân dòng.
Đặc điểm diễn biến lòng sông của sông Sài Gòn Sông Sài Gòn thuộc loại hình sông cong tự do, không có bãi giữa, sông ít bùn cát, phát triển của bờ lồi hạn chế. Sông Sài Gòn với hình dạng mặt bằng quanh co uốn khúc với dạng hình sin gần đối xứng và ổn định. Hiện tượng sạt lở mái bờ sông không làm thay đổi nhiều đường viền của tuyến sông trên mặt bằng. Toàn tuyến sông từ chân đập Dầu Tiếng đến 10 ngã ba Đèn Đỏ chảy quanh co uốn lượn đổi chiều qua lại, xoay quanh một trục đường thẳng theo hướng Tây Bắc -Đông Nam.
Tuyến sông Sài Gòn dịch chuyển chậm có hệ số cong lớn song khó cắt cong. Sông Sài Gòn có trục động lực của dòng chảy và tuyến lạch trùng tuyến nhiều đoạn phân bố ở giữa dòng, đã tạo nên hình thái mặt cắt ngang lòng sông có dạng chữ U và parabol, gần đối xứng và ổn định. Sông Sài Gòn đọan Dầu Tiếng ÷ ngã ba Đèn Đỏ và sông Lòng Tàu có xu thế mở rộng dần ra phía cửa sông. Sông Sài Gòn có mặt cắt dọc lòng sông có hố xói và bãi bồi (lạch sâu và ngưỡng cạn) nhấp nhô dạng sóng song gần đối xứng và ổn định.
Quy luật cơ bản của ngưỡng cạn trên sông Sài Gòn: + Tính ổn định là tương đối và có điều kiện; + Tính biến động là tuyệt đối và không có điều kiện; + Ngưỡng cạn và mực nước biến hóa đồng bộ nhưng lệch pha về thời gian: Với ngưỡng cạn: Khi lũ, triều cao thì bồi Khi kiệt, triều thấp thì xói Với lạch sâu (hố xói): Khi lũ, triều cao thì bồi Khi kiệt, triều thấp thì xói + Trên sông Sài Gòn khoảng cách giữa 2 hố xói (lạch sâu) từ (2÷5)B. Có thể nói hố xói và bãi bồi (lạch sâu và ngưỡng cạn) là yếu tố hình thái không thể thiếu, là kết quả tất yếu của quá trình tác dụng qua lại giữa dòng nước và lòng sông để duy trì sự tồn tại ổn định và phát triển của hạ du sông Sài Gòn. 11 Như vậy sông Sài Gòn thuộc loại hình sông cong tự do đặc biệt khá ổn định về mặt biến hình và có những nét đặc thù riêng về mặt hình thái, khác nhiều so với sông không chịu ảnh hưởng thủy triều và với qui luật hình thái của L.