CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG KẾT HỢP GIAO THÔNG 1.1 Quá trình hình thành và phát triển hệ thống đê sông 1.1 Trên thế giới Trên thế giới, những tuyến đê đầu tiên được hình thành từ rất xa xưa, tùy mục đích khác nhau mà các tuyến đê được xây dựng thuần túy bằng đất hoặc bằng đá. Mục đích chính của các tuyến đê nhân tạo là tạo nên một phòng tuyến ngăn chặn lũ lụt bảo vệ các vùng dân cư hoặc đồng ruộng trũng. Cũng có những tuyến đê được hình thành với mục đích tạo ra một đường vận tải thủy nối liền các dòng sông lớn với nhau hoặc nối từ sông ra biển phục vụ phát triển thương mại hàng hải. Hà Lan là một đất nước điển hình về công nghệ xây dựng đê trên thế giới do đa số lãnh thổ của nước này thấp hơn mực nước biển.
Ở Hà Lan, những con đê được xây dựng sớm nhất vào khoảng thế kỷ 11 [1]. Cho đến ngày nay, Hà Lan đã có một hệ thống đê ngày một lớn (siêu đê) bền vững bảo vệ người dân, cơ sở hạ tầng quốc gia, ngăn chặn nước biển, sóng dâng với các trận bão lũ lịch sử.1 Hệ thống các tuyến đê của Hà Lan 4 Hình 1.2 Đập ngăn triều Maeslant Hà Lan (nguồn: internet) Ở Mỹ, hệ thống đê nổi tiếng đã được xây dựng dọc theo sông Mississippi và sông Sacramento. Đây được xem là hệ thống đê lớn nhất trên thế giới với tổng chiều dài khoảng 5. Đê được đắp ban đầu bởi những người định cư Pháp ở Louisiana trong thế kỷ 18, chiều cao đê khi đó được đắp khoảng 0,91m chạy dài dọc theo bờ sông khoảng 80km để bảo vệ thành phố New Orleans.
Sau này, vào năm 1882 các kỹ sư quân đội Mỹ kết hợp với Ủy ban sông Mississippi đã tiến hành mở rộng hệ thống đê sông Mississippi để bảo vệ các vùng đất dọc bờ sông trải dài từ Cairo, Illinois đến đồng bằng sông Mississippi ở Louisiana với chiều cao đắp bình quân từ 7,3m đến 15,0m. Vùng ảnh hưởng của đê sông mái hạ lưu được khai thác sử dụng [2]. Ở châu Á, một số tuyến đê đầu tiên được xây dựng vào khoảng năm 2.600 trước Công nguyên trên lưu vực sông Ấn (giữa Pakistan và Bắc Ấn Độ).000 năm trước vào thời kỳ Ai Cập cổ đại, hệ thống đê đã được xây dựng dọc theo bờ trái của sông Nile, cho đến ngày nay có tổng chiều dài lên tới khoảng 970km kéo dài từ Aswan đến đồng bằng sông Nile trên bờ Địa Trung Hải. Trung Quốc cổ đại cũng là thời kỳ mà nhiều tuyến đê được xây dựng để chống lại thiên tai lũ lụt, bảo vệ dân cư làng mạc và những cánh đồng rộng lớn.
Ở Nhật Bản, do sông, suối thường có chiều dài ngắn và dốc nên mỗi khi có lũ thì thường xảy ra lũ tập trung nhanh và mạnh. Vì vậy, người Nhật có nhiều biện pháp để quản lý ngăn dòng nước, trong đó đặc biệt quan tâm tới việc xây dựng đê với tiêu chuẩn cao (High-Standard Levees - siêu đê). Các dự án siêu đê được xây dựng từ những năm 1987 dọc theo các con sông lớn ở Kyoto và Osaka như Tonegawa, Edogawa, Arakawa, Tamagawa, Yodogawa và Yamatogawa. Ở 5 trong phạm vi siêu đê người ta bố trí không gian để xây dựng cơ sở hạ tầng và xây dựng đường khẩn cấp dọc theo dòng sông (Hình 1.3 Đê an toàn cao ở Nhật Bản (nguồn: internet) 1.2 Ở Việt Nam Lãnh thổ Việt Nam nằm trong vành đai nhiệt đới, có rừng núi trùng điệp, có đồng bằng châu thổ lớn và cao nguyên hùng vĩ.370 con sông có chiều dài từ 10km trở lên, trong đó có 109 sông chính, tạo nên mạng lưới dày đặc và những đồng bằng phì nhiêu như hiện nay, nhưng cũng gây nên không ít tai họa cho các thế hệ người dân Việt Nam [4].
6 Trước hết, nói về sông Hồng, con sông có châu thổ lớn quan trọng bậc nhất, gắn bó với lịch sử đất nước, nơi đã hình thành nền văn minh sông Hồng, cơ sở đầu tiên của nền văn minh dân tộc. Châu thổ sông Hồng rộng khoảng 15.000km2, được hình thành do sức bồi đắp của sông Hồng là chủ yếu. Từ thưở xa xưa, theo quy luật của tự nhiên, khi chưa có bàn tay người khai phá, châu thổ sông Hồng cũng ngổn ngang đầm lầy và lòng sông chia cắt. Nước lũ hàng năm tràn ngập châu thổ, bùn cát hạt thô lắng đọng ven sông, còn phù sa hạt mịn theo nước đi bồi lắng xa hơn, gần sông bồi nhiều hơn, hình thành những dải đất cao, xa sông bồi ít, hình thành những ô trũng tự nhiên.
Những vùng nước lũ chảy xiết ít bồi tụ hơn những vùng nước có lưu tốc nhỏ. Dần dần, bộ mặt châu thổ trở nên lồi lõm, điển hình là các ô trũng ở xa sông. Vết tích ngày nay còn rõ như: vùng trũng Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình nằm giữa sông Hồng, sông Đáy và sông Châu Giang; vùng sông Hồng, sông Thái Bình, sông Đuống;. Ngoài ra còn nhiều vùng trũng nhỏ ở ven biển hoặc ở trung du mà hiện nay còn thấy rải rác ở các địa phương.
Những ô trũng tự nhiên, xa xưa đều ngập nước quanh năm và rất lầy lội, có những cây cỏ, gai góc, sình lầy và hoang dại. Trong những buổi đầu sơ khai của tổ tiên ta, con người chỉ biết lợi dụng những ô trũng để gieo trồng và gặt hái. Về sau dân số phát triển, con người đã chuyển sang nền kinh tế sản xuất nông nghiệp, lấy cây lúa nước làm cây lương thực chủ yếu. Lúc này, người Việt cổ đã bắt đầu nghĩ đến việc đắp bờ khoanh vùng giữ nước và chống ngập trong mùa lũ.
Khi dân số phát triển và sống tập trung thì diện tích gieo cấy và cư trú càng phải mở rộng xuống những vùng đất lớn hơn nhưng trũng thấp hơn thì những bờ vùng bờ thửa thấp, nhỏ không còn đủ sức đáp ứng những yêu cầu về ngăn nước lũ hàng năm nên những bờ vùng cũng phải được mở rộng và đắp cao thêm, từ đây những con đê đầu tiên được hình thành. Theo thời gian, cùng với kinh nghiệm chống lũ tích lũy trong quá trình sản xuất, các tuyến đê ngày càng được tôn cao, mở rộng, nối dài thêm. Nhu cầu về trị thủy, hiểu theo nghĩa cụ thể ở đây là việc đắp những con đê khoanh vùng tương đối quy mô mà những thư tịch cổ của Trung Quốc thường nói tới. Vào khoảng vài ba thế kỷ trước và đầu công nguyên, nhiều người Trung Quốc đến nước ta đã tận mắt nhìn thấy những con đê khoanh vùng quy mô.
Giao Châu ký chép: “Huyện 7 Phong Khê đã có đê để phòng nước sông Long Môn (sông Đà)” [5]. Hán thư, Quận huyện chí chép: “Phía Tây Bắc huyện Long Biên quận Giao Chỉ đã có đê để giữ nước sông” là những bằng chứng về đê điều cổ ở nước ta. Vào buổi đầu Công nguyên, sau khi chiếm được nước ta, Cao Biền cho đắp đê bao quanh thành Đại La.125 trượng 8 thước (khoảng 8.500m), cao 1 trượng 5 thước (khoảng 6m), việc đóng lỵ sở đô hộ của phong kiến Trung Hoa tại Thành Luy Lâu (ngày nay thuộc huyện Thuận Thành, tỉnh Bắc Ninh) chắc chắn không thể thực hiện được nếu như không có đê, bởi những vùng đất thấp như vậy trong điều kiện tự nhiên của lũ sông Hồng hằng năm sẽ thường xuyên bị ngập vài ba mét trở lên trong vòng 1 đến 2 tháng trong năm [6]. Trong thời kỳ Bắc thuộc, nhân dân ta đã đắp đê nhưng kỹ thuật thô sơ, hầu hết các con đê còn nhỏ và thấp.
Đến thế kỷ IX, đã có những con đê có chân đê rộng (khoảng 8m). Sau khi Ngô Quyền dẹp tan quân Nam Hán (năm 938), xây dựng nền tự chủ, trải qua các triều đại Ngô, Đinh, Tiền Lê sử cũ không có ghi chép gì về đê điều trị thủy, những triều đại này đều ngắn ngủi và đầy biến động, nên nhiệm vụ củng cố nền độc lập, giữ vững sự thống nhất đất nước là nhiệm vụ hàng đầu. Tuy nhiên, công cuộc trị thủy chắc chắn cũng không vượt khỏi khuôn khổ đắp đê khoanh vùng do nhân dân địa phương tự tổ chức như trước đây. Hiện tại, tổng chiều dài hệ thống đê sông trong vùng đồng bằng sông Hồng là 3.417km đê thuộc Bắc Bộ, và 420km ở các sông vùng Thanh - Nghệ [7].
Hệ thống sông Hồng có 1.667km đê và 750km đê thuộc hệ thống sông Thái Bình. Hệ thống đê sông Hồng có quy mô lớn và hoàn thiện hơn so với các hệ thống đê còn lại. Các đê sông thường có độ cao không quá 10m [8]. Chiều cao trung bình của đê sông từ 6÷8m.
Tuy nhiên, hệ thống đê được xây dựng đã lâu đời trên nền đất yếu, đất đắp đê cũng lấy từ địa phương và không đồng nhất. Nhiều kè cống rất cũ kỹ. Dọc theo đê còn có nhiều ao, hồ làm nước lũ khó thoát. Dân cư quá đông đúc sống kề cận bờ đê.
Ngày nay, nhiều nhà cửa xây cất sát ngay trên bờ đê.4 Các đê sông trong vùng đồng bằng sông Hồng (nguồn: internet) Từ nghiên cứu lịch sử hình thành và phát triển của đê sông đồng bằng sông Hồng, ta có thể rút ra những đặc điểm đê sông như sau: - Hệ thống đê sông đồng bằng sông Hồng được hình thành là một quá trình dài hàng trăm năm do nhiều thời đại và các thế hệ xây dựng nên. Mỗi thời đại có những quan niệm và cách quản lý khác nhau nhưng quy tập lại là xây dựng một hệ thống đê điều để bảo vệ vùng canh tác và các khu dân cư; - Các tuyến đê và mặt cắt đê được hình thành một cách gần như tự phát, không được quy hoạch, thiết kế trừ sau ngày cách mạng tháng Tám thành công. Các tuyến đê hầu hết dựa vào các đường liên thông xã, các cồn cao tự nhiên, các dải đất cao,. rồi đắp nối liền thành hệ thống đê; - Mặt cắt đê được bồi trúc dần từ thấp lên cao, không được đầm nén kỹ, phần lớn là thi công bằng thủ công, trong thân đê còn nhiều tạp chất hữu cơ, nhiều nơi có mối làm tổ, tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất ổn định; 9 - Đặc điểm các dạng địa hình đặc biệt: hoạt động của sông Hồng và các sông nhánh làm thay đổi đáng kể địa hình vùng ven sông.
Việc chuyển dòng, tạo dòng mới thường theo một quy luật phức tạp, sông Hồng có sự biến đổi dòng rất mạnh. Qua nghiên cứu thấy sự dịch chuyển có tính chất chu kỳ qua lại [9].