Tổng quan nghiên cứu

Sạt lở bờ sông, xói và bồi lắng lòng sông là hiện tượng tự nhiên trong quy luật vận động của dòng sông, tuy nhiên, do biến đổi khí hậu toàn cầu và tác động của con người, hiện tượng này đã trở thành thiên tai nghiêm trọng, đe dọa an toàn đê điều và tính mạng tài sản nhân dân. Lưu vực sông Cả, với diện tích khoảng 27.200 km², phân bố trên địa bàn Việt Nam và Lào, trong đó phần lưu vực tại Nghệ An chiếm hơn 55% diện tích với khoảng 2,1 triệu dân sinh sống, là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề của sạt lở bờ sông. Sông Cả cung cấp nguồn nước quan trọng cho phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là nông nghiệp, nhưng cũng gây ra thiệt hại lớn do lũ lụt và sạt lở.

Các trận lũ lớn trong các năm 1978, 1988, 2002, 2007, 2010 đã làm tăng mức độ ngập lụt và thiệt hại kinh tế xã hội. Hệ thống công trình phòng chống lũ hiện chưa đáp ứng yêu cầu an toàn, với nhiều đoạn kè bờ sông chưa được gia cố hoặc chưa đảm bảo kỹ thuật, đê điều phân cấp chưa rõ ràng, nhiều điểm nguy hiểm khi chịu mức nước lũ cao. Đặc biệt, Nghệ An chưa có công trình lớn cắt lũ cho hạ du lưu vực sông. Do đó, nghiên cứu giải pháp công trình hợp lý nhằm ổn định bờ sông, bảo đảm an toàn lâu dài cho đê, kè bờ tả sông Lam là cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu là tổng quan các giải pháp bảo vệ bờ sông, đánh giá ưu nhược điểm, phân tích nguyên nhân sạt lở bờ tả sông Lam, đề xuất giải pháp công trình phù hợp nhằm giảm thiểu thiệt hại do thiên tai và biến đổi khí hậu. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào công trình chống sạt lở bờ sông và mái ngoài đê trên địa bàn tỉnh Nghệ An, đặc biệt đoạn bờ tả sông Lam từ Km55 đến Km104.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thủy động lực học dòng sông, cơ học đất và kỹ thuật công trình thủy lợi. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Sạt lở bờ sông: Quá trình mất đất do tác động của dòng chảy, sóng và biến đổi mực nước.
  • Kè bảo vệ bờ sông: Công trình xây dựng nhằm ổn định bờ sông, chống xói lở, gồm các loại kè lát mái, kè mỏ hàn cứng và mềm.
  • Kỹ thuật đất có cốt: Sử dụng vật liệu đất có gia cố bằng vải địa kỹ thuật hoặc các vật liệu cốt để tăng cường ổn định công trình đất.
  • Phân tích đa tiêu chí (MCA): Phương pháp đánh giá và lựa chọn giải pháp công trình dựa trên nhiều tiêu chí kỹ thuật, kinh tế và môi trường.
  • Mô hình toán SLOPE/W: Phần mềm phân tích ổn định mái dốc, được sử dụng để đánh giá tính ổn định của các giải pháp công trình chống sạt lở.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp, kế thừa các nghiên cứu trước, kết hợp phân tích hiện trường và hiện trạng sạt lở bờ tả sông Lam. Nguồn dữ liệu bao gồm số liệu thủy văn, địa chất, khảo sát hiện trạng công trình đê, kè và các tài liệu kỹ thuật liên quan.

Phân tích nguyên nhân sạt lở dựa trên diễn biến thực tế, các yếu tố tác động như dòng chảy, khai thác cát, biến đổi khí hậu. Ứng dụng khung phân tích đa tiêu chí để đánh giá các giải pháp công trình, lựa chọn giải pháp tối ưu. Mô hình SLOPE/W được sử dụng để phân tích ổn định các giải pháp gia cố mái bờ.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng 2 năm, với các giai đoạn khảo sát hiện trường, thu thập dữ liệu, phân tích, đánh giá và đề xuất giải pháp. Cỡ mẫu khảo sát gồm các đoạn kè, đê bị sạt lở nghiêm trọng trên bờ tả sông Lam, với số liệu cụ thể về chiều dài đoạn kè, mức độ hư hỏng và các chỉ số kỹ thuật liên quan.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng sạt lở bờ tả sông Lam nghiêm trọng: Đoạn từ Km55 đến Km104 có nhiều vị trí kè bị hư hỏng, sạt lở cục bộ, đặc biệt tại các kè Nam Hoà, Hồng Long, Hưng Lĩnh, Hưng Xuân, Hưng Phú. Ví dụ, kè Hưng Xuân có nhiều đoạn bị sạt trượt, năm 2005-2006 đã được sửa chữa nhưng vẫn còn nguy cơ sạt lở. Tình trạng khai thác cát trái phép làm xói lở đất nông nghiệp khoảng 50m trong 10 năm gần đây tại xã Nam Cường (Nam Đàn).

  2. Các giải pháp công trình hiện có chưa đồng bộ và chưa đảm bảo kỹ thuật: Nhiều đoạn kè lát mái bằng bê tông hoặc đá hộc đã bị bong xô, hư hỏng, chưa có công trình cắt lũ lớn cho hạ du. Đê điều phân cấp chưa rõ ràng, nhiều điểm thiếu chiều cao và mặt cắt an toàn chống lũ. Ví dụ, kè Hưng Khánh bị xói lở do dòng chảy áp sát bờ.

  3. Ưu điểm và hạn chế của các giải pháp công trình chống sạt lở: Rọ đá có khả năng biến dạng cao, thoát nước tốt, chi phí thấp nhưng phù hợp với lưu tốc dòng chảy nhỏ và không yêu cầu thẩm mỹ cao. Cỏ Vetiver có bộ rễ phát triển sâu đến trên 10m, giúp gia cố mái bờ hiệu quả, chi phí thấp, thân thiện môi trường, đã được áp dụng thành công tại nhiều tỉnh như An Giang, Tiền Giang, Đồng Tháp. Kỹ thuật đất có cốt và thảm cát là các giải pháp mới, có tiềm năng ứng dụng nhưng còn hạn chế về công nghệ thi công dưới nước.

  4. Phân tích đa tiêu chí cho thấy giải pháp kết hợp kè mỏ hàn cứng và trồng cỏ Vetiver là tối ưu: Giải pháp này vừa đảm bảo ổn định bờ sông, vừa giảm chi phí và thân thiện môi trường. Mô hình SLOPE/W phân tích ổn định mái dốc cho thấy các đoạn kè được gia cố bằng rọ đá kết hợp trồng cỏ Vetiver có hệ số an toàn cao hơn 1,3, đảm bảo chống trượt và xói lở hiệu quả.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sạt lở bờ sông Lam là do tác động của dòng chảy mùa lũ, khai thác cát trái phép làm thay đổi dòng chảy và mất cân bằng động lòng sông. Các công trình đê, kè hiện tại được xây dựng qua nhiều giai đoạn, vật liệu chủ yếu là đất đắp và đá hộc, chưa đồng bộ về kỹ thuật và tiêu chuẩn thiết kế. Việc áp dụng các giải pháp công trình truyền thống như kè lát mái bê tông đã bộc lộ hạn chế về độ bền và khả năng thích ứng với biến đổi dòng chảy.

So sánh với các nghiên cứu tại Đồng bằng sông Cửu Long và các tỉnh miền Trung, việc kết hợp giải pháp sinh học như trồng cỏ Vetiver với công trình cứng đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm thiểu xói lở, cải thiện môi trường và giảm chi phí bảo trì. Việc ứng dụng mô hình phân tích đa tiêu chí giúp lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện địa phương, cân bằng giữa hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hệ số an toàn mái dốc giữa các giải pháp, bảng tổng hợp chi phí đầu tư và bảo trì, cũng như bản đồ phân bố các điểm sạt lở và công trình gia cố trên bờ tả sông Lam.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường gia cố các đoạn kè bị hư hỏng bằng rọ đá kết hợp trồng cỏ Vetiver: Thực hiện trong vòng 3 năm, ưu tiên các đoạn kè Hưng Xuân, Hưng Khánh, Nam Hoà. Chủ thể thực hiện là Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với các địa phương.

  2. Xây dựng hệ thống kè mỏ hàn cứng tại các vị trí xung yếu để lái dòng chảy, giảm áp lực lên bờ sông: Thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 8419:2010, triển khai trong 5 năm, do Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng tỉnh Nghệ An chủ trì.

  3. Kiểm soát chặt chẽ khai thác cát và các hoạt động tác động đến lòng sông: Tăng cường thanh tra, xử lý vi phạm, vận động người dân tuân thủ quy định. Thực hiện liên tục, phối hợp giữa các ngành chức năng và chính quyền địa phương.

  4. Nâng cao năng lực thiết kế, thi công và giám sát công trình đê điều, kè bờ sông: Đào tạo chuyên môn cho cán bộ kỹ thuật, áp dụng công nghệ mới và phần mềm mô phỏng thủy lực, đảm bảo chất lượng công trình. Kế hoạch đào tạo và nâng cao năng lực trong 2 năm tới.

  5. Phát triển chương trình trồng cỏ Vetiver rộng rãi trên các mái bờ sông và đê: Mở rộng diện tích trồng, xây dựng vườn ươm giống, hướng dẫn kỹ thuật trồng và chăm sóc. Chủ thể là các trường đại học, viện nghiên cứu và địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và phòng chống thiên tai: Sử dụng luận văn để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch đầu tư công trình đê điều, kè bờ sông phù hợp với điều kiện địa phương.

  2. Các đơn vị tư vấn thiết kế và thi công công trình thủy lợi: Áp dụng các phương pháp phân tích đa tiêu chí và mô hình SLOPE/W trong thiết kế, lựa chọn giải pháp công trình chống sạt lở hiệu quả.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành thủy lợi, địa kỹ thuật: Tham khảo các lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm về giải pháp công trình bảo vệ bờ sông.

  4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư ven sông: Nắm bắt thông tin về nguyên nhân, tác động và giải pháp chống sạt lở, từ đó phối hợp thực hiện các biện pháp phòng chống và ứng phó thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây sạt lở bờ sông là gì?
    Sạt lở bờ sông chủ yếu do tác động của dòng chảy mùa lũ, biến đổi mực nước, khai thác cát trái phép làm mất cân bằng động lòng sông, cùng với yếu tố địa chất nền yếu và biến đổi khí hậu cực đoan.

  2. Giải pháp công trình nào hiệu quả nhất để chống sạt lở bờ sông?
    Kết hợp kè mỏ hàn cứng với trồng cỏ Vetiver được đánh giá là giải pháp tối ưu, vừa đảm bảo ổn định bờ, giảm chi phí và thân thiện môi trường, phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Cỏ Vetiver có ưu điểm gì trong việc bảo vệ bờ sông?
    Cỏ Vetiver có bộ rễ phát triển sâu đến trên 10m, đan xen thành mạng lưới chắc chắn, giúp gia cố mái bờ, giảm xói mòn đất, chi phí thấp, dễ trồng và thân thiện với môi trường.

  4. Phương pháp phân tích đa tiêu chí (MCA) được áp dụng như thế nào?
    MCA đánh giá các giải pháp công trình dựa trên nhiều tiêu chí kỹ thuật, kinh tế, môi trường, giúp lựa chọn giải pháp phù hợp nhất với điều kiện thực tế và yêu cầu an toàn.

  5. Làm thế nào để kiểm soát khai thác cát trái phép trên sông?
    Cần tăng cường thanh tra, xử lý nghiêm vi phạm, tuyên truyền vận động người dân tuân thủ quy định, phối hợp giữa các cơ quan chức năng và chính quyền địa phương để bảo vệ lòng sông.

Kết luận

  • Sạt lở bờ sông Lam tại Nghệ An diễn ra nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến an toàn đê điều và đời sống dân cư.
  • Hệ thống đê, kè hiện tại chưa đồng bộ, nhiều đoạn bị hư hỏng, chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và an toàn.
  • Giải pháp kết hợp kè mỏ hàn cứng và trồng cỏ Vetiver được đánh giá cao về hiệu quả kỹ thuật, kinh tế và môi trường.
  • Phân tích đa tiêu chí và mô hình SLOPE/W là công cụ hữu ích trong lựa chọn và đánh giá giải pháp công trình.
  • Cần triển khai đồng bộ các giải pháp gia cố, kiểm soát khai thác cát và nâng cao năng lực quản lý, thiết kế, thi công công trình đê điều.

Next steps: Triển khai các dự án gia cố kè, mở rộng trồng cỏ Vetiver, tăng cường quản lý khai thác cát và đào tạo cán bộ kỹ thuật.

Call to action: Các cơ quan quản lý, đơn vị tư vấn và cộng đồng dân cư cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các giải pháp chống sạt lở bền vững, bảo vệ an toàn tính mạng và tài sản nhân dân.