Luận văn Thạc sĩ: Nguyên nhân và giải pháp xử lý sạt trượt mái đê hữu Hồng - Nam Định

Nghiên cứu luận văn thạc sĩ về sạt trượt mái đê kè hữu Hồng, Nam Định. Phân tích nguyên nhân và đề xuất giải pháp xử lý hiệu quả, đảm bảo an toàn.

• Tác giả: Nguyễn Trung Hợp
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Công Thắng
• Trường học: Đại học Thuỷ Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Thủy lợi
• Đề tài: Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê hữu Hồng- tỉnh Nam Định
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về sạt trượt mái đê hữu Hồng Nam Định

Tuyến đê hữu Hồng thuộc tỉnh Nam Định đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ khu vực Đồng bằng sông Hồng khỏi lũ lụt. Hệ thống đê này có lịch sử hình thành lâu đời, trải qua nhiều lần nâng cấp và gia cố. Địa hình hai bên ven đê phức tạp, với cấu trúc địa chất đa dạng gồm nhiều lớp đất khác nhau. Tính chất địa chất công trình của các lớp đất nền đê ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải và độ ổn định của công trình. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực chịu tác động mạnh từ chế độ dòng chảy sông Hồng, thủy triều vùng ven biển và biến đổi khí hậu. Thân đê được cấu tạo từ nhiều lớp vật liệu khác nhau, mỗi lớp đảm nhận chức năng chống thấm và chịu lực riêng biệt. Mặt cắt ngang đặc trưng của đê phản ánh thiết kế ban đầu, tuy nhiên qua thời gian sử dụng, nhiều vị trí đã xuất hiện hư hỏng và mất ổn định. Tình trạng sạt trượt mái đê ngày càng gia tăng, đe dọa an toàn hệ thống đê điều toàn tỉnh.

1.1. Lịch sử hình thành và đặc điểm địa hình

1.2. Cấu trúc địa chất và tính chất nền đê

II. Phân tích nguyên nhân gây sạt trượt mái đê

Sạt trượt mái đê hữu Hồng xuất phát từ nhiều nguyên nhân phức tạp, bao gồm cả yếu tố tự nhiên và tác động con người. Về yếu tố tự nhiên, địa chất nền đê và vật liệu đắp đê có tính chất cơ học không đồng đều, dễ bị phá hoại khi chịu tải trọng động. Sóng, gió và mưa bão gây xói lở bề mặt mái đê, làm mất lớp bảo vệ bên ngoài. Dòng chảy sông Hồng thay đổi theo mùa, kết hợp với việc xây dựng các hồ chứa ở thượng nguồn làm thay đổi chế độ thủy văn, gây áp lực lớn lên hệ thống đê. Biên độ thủy triều tại vùng biển Nam Định dao động từ 1,5-2m, với chế độ nhật triều tạo sự thay đổi mực nước liên tục, ảnh hưởng nghiêm trọng đến ổn định mái đê, đặc biệt tại các khu vực đê cửa sông giáp biển. Tình trạng biến đổi khí hậu và nước biển dâng càng làm trầm trọng thêm các yếu tố bất lợi này. Ngoài ra, hoạt động khai thác cát, sỏi lòng sông trái phép làm thay đổi lòng dẫn, gây sạt lở bờ và chân đê.

2.1. Nguyên nhân từ yếu tố tự nhiên

2.2. Nguyên nhân từ tác động con người

III. Giải pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê

Việc xử lý sạt trượt mái đê hữu Hồng đòi hỏi phương pháp tiếp cận tổng hợp, kết hợp giữa giải pháp kỹ thuật và quản lý. Về mặt kỹ thuật, cần áp dụng phương pháp phân tích thấm và ổn định để đánh giá chính xác hệ số an toàn Fs của các mặt trượt tiềm tàng. Khi Fs nhỏ hơn 1, công trình đã bị phá hoại; khi Fs lớn hơn 1, công trình còn dự trữ an toàn nhưng cần giám sát liên tục. Các biện pháp gia cố mái đê bao gồm: xây dựng hệ thống thoát nước để giảm áp lực nước lỗ rỗng, gia cố chân đê bằng cọc bê tông hoặc tường chắn, sử dụng vật liệu địa kỹ thuật chống thấm cho thân đê. Giải pháp quản lý cần tăng cường kiểm soát khai thác cát sỏi, xây dựng hệ thống cảnh báo sớm sự cố đê, và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ hệ thống đê điều. Việc phối hợp đồng bộ giữa các địa phương trong quản lý khai thác tài nguyên sông ngòi cũng là yếu tố then chốt.

3.1. Biện pháp kỹ thuật gia cố mái đê

3.2. Giải pháp quản lý và phòng ngừa

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về nguyên nhân và giải pháp xử lý sạt trượt mái đê hữu Hồng Nam Định cho thấy tính phức tạp của vấn đề, đòi hỏi cách tiếp cận đa ngành và tổng hợp. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sự cố sạt trượt mái đê xuất phát từ sự kết hợp của nhiều yếu tố tự nhiên và tác động con người, trong đó khai thác cát sỏi trái phép và ảnh hưởng thủy triều là hai nguyên nhân quan trọng nhất. Phương pháp phân tích thấm và ổn định dựa trên hệ số an toàn Fs là công cụ hiệu quả để đánh giá mức độ an toàn của mái đê, từ đó đề xuất giải pháp xử lý phù hợp. Các biện pháp kỹ thuật kết hợp với quản lý tổng hợp sẽ mang lại hiệu quả cao trong việc bảo vệ hệ thống đê điều. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này có thể áp dụng cho các tuyến đê khác trong hệ thống đê sông Hồng, đặc biệt tại các tỉnh ven biển chịu ảnh hưởng thủy triều tương tự. Cần tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến độ bền lâu dài của công trình đê điều.

4.1. Kết quả nghiên cứu chính

4.2. Khuyến nghị và hướng phát triển

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống đê điều tại Việt Nam đóng vai trò then chốt trong công tác phòng chống lũ lụt và bảo vệ hạ tầng kinh tế xã hội. Tỉnh Nam Định sở hữu hệ thống đê với tổng chiều dài 663 km, bao gồm 365 km đê từ cấp I đến cấp III và 298 km đê dưới cấp III. Trong đó, tuyến đê hữu Hồng dài 63 km (trải dài từ K156+621 đến K219+702) giữ vị trí chiến lược khi bảo vệ tính mạng và tài sản cho người dân thuộc 6 huyện và thành phố: Mỹ Lộc, thành phố Nam Định, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường và Giao Thủy. Toàn tuyến hiện có 32 cống tiêu thoát nước qua đê và 24 công trình kè bảo vệ tại các vị trí xung yếu.

Tuy nhiên, do lịch sử đắp đê thủ công lâu đời trên nền sa bồi Đệ Tứ chưa qua xử lý triệt để, đê thường xuyên đối mặt với nguy cơ mất ổn định nghiêm trọng. Hàng năm, ngân sách trung ương và địa phương phải chi trả hàng trăm tỷ đồng để xử lý hàng chục sự cố thẩm lậu, mạch đùn, mạch sủi và sạt trượt mái đê. Nghiên cứu này tập trung phân tích toàn diện nguyên nhân gây sạt trượt mái đê, kè trên tuyến đê hữu Hồng thông qua việc ứng dụng lý thuyết cơ học đất không bão hòa và mô hình số. Mục tiêu cụ thể là giải quyết bài toán ổn định thấm phi dừng, đánh giá sự suy giảm sức kháng cắt dưới tác động kết hợp của mưa lũ và dao động thủy triều với biên độ 1,5 đến 2,0 m, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật công trình bền vững áp dụng cho vị trí trọng điểm kè Quy Phú thuộc huyện Trực Ninh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết chuyên sâu:

• Lý thuyết thấm trong môi trường rỗng không bão hòa: Dựa trên định luật Darcy mở rộng cho môi trường nhiều pha, trong đó hệ số thấm là một hàm phi tuyến biến thiên phụ thuộc vào độ ẩm thể tích và độ hút dính của đất.
• Lý thuyết cơ học đất không bão hòa của Fredlund và Morgenstern: Thiết lập hàm sức kháng cắt mở rộng dựa trên ứng suất pháp tuyến và độ hút dính matric suction $(u_a - u_w)$ thông qua góc ma sát nội $\phi^b$, kết hợp đường cong đặc trưng Nước - Đất (Soil-Water Characteristic Curve - SWCC).
• Lý thuyết cân bằng giới hạn mái dốc: Ứng dụng các phương pháp phân thỏi cổ điển và hiện đại gồm Bishop đơn giản, Janbu tổng quát và Fellenius để xác định hệ số an toàn nhỏ nhất ($F_s$) dọc theo các mặt trượt cung tròn và mặt trượt hỗn hợp đi qua nền đất yếu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu địa chất công trình từ 5 lớp đất đặc trưng tại mặt cắt kè Quy Phú, kết hợp chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn quan trắc liên tục 24 giờ tại trạm Nam Định trong đợt mưa lũ lịch sử ngày 14 tháng 9 năm 2012. Phương pháp chọn mẫu là chọn mặt cắt địa kỹ thuật đại diện tại vị trí xung yếu nhất dọc theo 63 km tuyến đê hữu Hồng, nơi có tầng bùn sét hữu cơ dày 5 đến 10 m ở độ sâu 3 đến 5 m.

Lý do lựa chọn phương pháp số phần tử hữu hạn (FEM) thông qua phần mềm chuyên dụng SEEP/W là khả năng mô phỏng chính xác trường áp lực nước lỗ rỗng và dòng thấm phi dừng qua môi trường địa tầng dị tính phức tạp theo thời gian. Sau đó, kết quả trường áp lực nước lỗ rỗng được liên kết trực tiếp sang phần mềm SLOPE/W để tính toán ổn định trượt mái dốc tại 4 thời điểm quan trắc gồm 0h, 6h, 12h và 18h. Cách tiếp cận này loại bỏ các giả thiết đơn giản hóa của phương pháp thủy lực truyền thống, phản ánh chính xác trạng thái làm việc thực tế của công trình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu mô phỏng và đo đạc thực tế mang lại 4 phát hiện kỹ thuật quan trọng:

• Ảnh hưởng của mưa kéo dài và mực nước sông rút nhanh: Khi mực nước lũ rút kết hợp mưa lớn, độ ẩm trong thân đê tăng cao làm triệt tiêu lực hút dính mao dẫn, dẫn đến sức kháng cắt của đất mái dốc suy giảm hơn 40%.
• Diễn biến hệ số an toàn theo thời gian: Tại kè Quy Phú khi chưa xử lý, hệ số an toàn ổn định $F_s$ suy giảm liên tục từ mức 1,08 ở thời điểm 0h xuống còn 0,92 ở thời điểm 12h và chạm đáy 0,89 vào lúc 18h ngày 14 tháng 9 năm 2012, dẫn đến hiện tượng trượt mái không thể tránh khỏi ($F_s < 1,0$).
• Vai trò của tầng đệm bùn sét yếu: Lớp bùn sét hữu cơ nằm ở cao trình từ -3,0 m đến -5,0 m tạo thành mặt trượt tròn sâu nguy hiểm đi qua cả thân đê và xuyên sâu vào tầng nền.
• Hiệu quả gia cố công trình: Áp dụng phương án lát mái kết hợp rồng đá chân kè và tầng đệm lọc ngược giúp nâng hệ số an toàn $F_s$ từ 0,92 lên 1,42 tại thời điểm bất lợi nhất, tương đương mức tăng trưởng độ ổn định đạt trên 54%.

Thảo luận kết quả

Cơ chế gây mất ổn định chính tại kè Quy Phú xuất phát từ hiện tượng trễ của đường bão hòa trong thân đê khi mực nước sông rút nhanh theo chế độ nhật triều biên độ 1,5 đến 2,0 m. Dòng thấm ngược sinh ra gradient thủy lực lớn hướng ra phía sông, tạo áp lực đẩy ngược phá hủy kết cấu mái dốc. Khi so sánh với các nghiên cứu kinh điển về đê vùng đồng bằng Bắc Bộ, kết quả này khẳng định việc bỏ qua độ hút dính trong đất không bão hòa sẽ dẫn đến đánh giá sai lệch biên độ an toàn thực tế của công trình.

Dữ liệu mô phỏng được trực quan hóa thông qua biểu đồ quan hệ giữa hệ số an toàn $F_s$ và thời gian (với 4 mốc 0h, 6h, 12h, 18h), kết hợp bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý 5 lớp địa tầng (thể hiện rõ dung trọng tự nhiên từ 1,65 đến 1,88 $g/cm^3$, lực dính $c$ từ 0,08 đến 0,25 $kG/cm^2$, góc ma sát trong $\phi$ từ 6 đến 22 độ). Biểu đồ phân bố đường đẳng thế chỉ ra rằng vùng tập trung gradient thấm cao nhất nằm ngay tại chân khay kè, giải thích chính xác hiện tượng bục đáy và sạt trượt cục bộ trong thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo đảm an toàn ổn định lâu dài cho kè Quy Phú và toàn tuyến đê hữu Hồng, 4 giải pháp công trình và quản lý được đề xuất cụ thể:

• Thi công gia cố kè lát mái hộ chân: Sử dụng hệ thống rồng đá lưới thép mạ kẽm bọc nhựa PVC kết hợp lăng thể đá hộc tựa chân khay tại kè Quy Phú nhằm ổn định chân dốc, mục tiêu đưa hệ số an toàn $F_s \ge 1,35$ trong mọi điều kiện tổ hợp tải trọng bất lợi, hoàn thành thi công trong thời hạn 6 đến 12 tháng trước mùa mưa bão. Chủ thể thực hiện: Chi cục Đê điều và Phòng chống lụt bão Nam Định.
• Trải màng vải địa kỹ thuật lọc ngược: Lắp đặt lớp vải địa kỹ thuật không dệt bên dưới kết cấu đá lát mái để ngăn chặn 100% hiện tượng xói ngầm và rửa trôi các hạt mịn qua các khe rỗng của rồng đá, triển khai đồng loạt tại 24 vị trí kè xung yếu trên toàn tuyến. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Dự án Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nam Định.
• Hoàn thiện hệ thống rãnh tiêu thoát nước mặt và chân hạ lưu: Xây dựng mạng lưới rãnh thoát nước bê tông định hình trên mái và cơ đê nhằm khống chế mực nước ngầm dao động dưới 2,0 m, giảm thiểu áp lực kẽ hổng sinh ra trong các đợt mưa kéo dài, lộ trình thực hiện định kỳ trong giai đoạn 2016-2020. Chủ thể thực hiện: Hạt Quản lý Đê điều các huyện Mỹ Lộc, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường, Giao Thủy.
• Thiết lập hệ thống quan trắc áp lực nước lỗ rỗng tự động: Lắp đặt cảm biến đo áp piezometer tại 6 mặt cắt đê xung yếu nhất để cảnh báo sớm khi áp lực nước lỗ rỗng vượt ngưỡng an toàn 15 kPa, phục vụ công tác chỉ đạo hộ đê kịp thời. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nam Định.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và lý luận cao, phù hợp cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

• Cán bộ quản lý và chuyên viên kỹ thuật đê điều: Trực tiếp áp dụng quy trình đánh giá nguyên nhân sạt lở và lựa chọn phương án xử lý sự cố khẩn cấp cho 663 km đê sông, đê biển thuộc vùng châu thổ sông Hồng.
• Kỹ sư tư vấn thiết kế công trình thủy lợi và địa kỹ thuật: Sử dụng phương pháp liên kết mô hình SEEP/W và SLOPE/W để tính toán ổn định thấm phi dừng cho các dự án nâng cấp đê, kè, đập đất trên nền đất yếu.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Thủy công: Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về ứng dụng cơ học đất không bão hòa, giải quyết bài toán tương tác thủy - cơ phức tạp trong công trình đất.
• Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách phòng chống thiên tai: Xây dựng cơ sở dữ liệu kỹ thuật và định mức phân bổ nguồn vốn đầu tư công trung hạn trong lĩnh vực củng cố an toàn hệ thống đê điều quốc gia.

Câu hỏi thường gặp

• Nguyên nhân cốt lõi gây ra sạt trượt mái đê hữu Hồng tại Nam Định là gì?
  Sự cố phát sinh do tác động đồng thời của dòng thấm phi dừng khi mực nước sông rút nhanh (biên độ triều 1,5 đến 2,0 m) kết hợp mưa kéo dài, làm triệt tiêu lực hút dính trong đất không bão hòa và gây xói ngầm trên nền bùn sét yếu dày 5 đến 10 m.

• Tại sao nghiên cứu lại áp dụng cơ học đất không bão hòa thay vì cơ học đất truyền thống?
  Cơ học đất truyền thống chỉ xem xét đất bão hòa hoặc khô hoàn toàn, trong khi thân đê mùa lũ làm việc ở trạng thái 3 pha (hạt đất, nước, khí). Việc tính toán lực hút dính $(u_a - u_w)$ phản ánh chính xác sự thay đổi sức kháng cắt của đất theo thời gian ngâm lũ.

• Giải pháp rồng đá kết hợp lăng thể đá hộc phát huy hiệu quả kỹ thuật ra sao?
  Kết cấu rồng đá đóng vai trò như một khối phản áp trọng lực tại chân khay, vừa triệt tiêu lực đẩy trượt của khối đất bên trên, vừa cho phép tiêu thoát nước ngầm tự do mà không làm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng dư.

• Đợt lũ ngày 14 tháng 9 năm 2012 có ý nghĩa gì trong nghiên cứu?
  Đây là chuỗi số liệu đo đạc thực tế phản ánh tổ hợp tải trọng bất lợi nhất (mưa lớn trên 100 mm kết hợp lũ rút nhanh). Số liệu này dùng để kiểm chứng mô hình phần tử hữu hạn, cho thấy hệ số an toàn giảm xuống dưới 0,92 gây sạt trượt thực tế tại kè Quy Phú.

• Phương pháp phần tử hữu hạn SEEP/W xử lý bài toán thấm khác gì phương pháp thủy lực cũ?
  Phương pháp thủy lực cũ chỉ tính toán dòng ngầm một chiều tĩnh với nhiều giả thiết đơn giản hóa, trong khi SEEP/W giải phương trình vi phân thấm hai chiều phi dừng, xác định chính xác vị trí đường bão hòa và gradient áp lực tại từng nút phần tử.

Kết luận

• Luận văn đã làm sáng tỏ cơ chế sạt trượt mái đê hữu Hồng dưới tác động của mưa lũ và dao động thủy triều dựa trên cơ sở khoa học của cơ học đất không bão hòa.
• Ứng dụng thành công phần mềm SEEP/W và SLOPE/W để mô phỏng thấm phi dừng và phân tích ổn định trượt cho 5 lớp địa tầng tại kè Quy Phú.
• Xác định nguyên nhân mất ổn định then chốt là do suy giảm hơn 40% sức kháng cắt khi lực hút dính bị triệt tiêu trong điều kiện triều rút nhanh.
• Đề xuất giải pháp kỹ thuật lát mái kết hợp rồng đá chân kè và vải địa kỹ thuật lọc ngược, giúp nâng hệ số an toàn $F_s$ từ 0,92 lên 1,42.
• Cung cấp cơ sở khoa học vững chắc phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và gia cố bền vững cho 63 km tuyến đê hữu Hồng tỉnh Nam Định.

Nghiên cứu khẳng định sự cần thiết phải chuẩn hóa quy trình phân tích ổn định đê kè ven sông bằng mô hình đất không bão hòa. Các đơn vị quản lý đê điều và doanh nghiệp tư vấn xây dựng thủy lợi cần sớm ứng dụng các giải pháp công nghệ gia cố và quan trắc tự động này vào thực tế nhằm nâng cao năng lực ứng phó thiên tai, bảo đảm an toàn tuyệt đối cho đồng bằng sông Hồng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu công việc xây dựng đất nước bước vào quy mô lớn, đặt nền tảng vững chắc và toàn diện cho sự phát triển của dân tộc và của quốc gia phong kiến độc lập". Đắp đê trị thủy đã trực tiếp ảnh hưởng đến quyền lợi của quốc gia không thể phó mặc cho sự tự phát của dân chúng. Đến năm 1077 triều đình đứng ra chủ trương đắp những con đê quy mô lớn. Theo Việt sử lược, thì năm 1077 nhà Lý cho đắp đê sông Như Nguyệt (Sông Cầu) dài 67.

Sang đến đời Trần đã cho đắp thêm theo từng tuyến sông chính từ đầu nguồn ra đến biển, tôn cao đắp to những đoạn đã có, đắp thêm những đoạn nối, cải tạo một số tuyến vòng vèo bất hợp lý. Về cơ bản những tuyến đê đó gần giống như ngày nay, nhất là tuyến đê sông Hồng. Về kỹ thuật đắp đê thời kỳ này có tiến bộ nhảy vọt, tạo nên thế nước chảy thuận hơn mặt khác cũng phải có những hiểu biết về kỹ thuật nhất định mới có thể xác định được tuyến đê, chiều cao đê từng đoạn cho phù hợp với đường mặt nước lũ. Ngoài việc đắp đê nhà Trần còn rất coi trọng công tác hộ đê phòng lụt, đặt thành trách nhiệm cho chính quyền các cấp.

“Năm nào cũng vậy, vào tháng sáu, tháng bảy (mùa lũ) các viên đê sứ phải thân đi tuần hành, thấy chỗ nào thấp phải tu bổ ngay, nếu không làm tròn phận sự để đến nỗi trôi dân cư, ngập lúa mạ, sẽ tùy tội nắng nhẹ 4 mà khiển phạt”. Các triều đại nhà Lê, Trịnh và Nguyễn sau này dựa vào đó mà tiếp tục phát triển hệ thống đê điều đã có và phát triển tiếp lên. Theo sách Đại Nam thực lục thì dưới triều Nguyễn năm đó vua còn cho đắp bảy đoạn đê mới ở Bắc Bộ. Đến tháng 9 năm 1809, triều Nguyễn đã ban hành điều lệ về đê điều ở Bắc Bộ với các quy định rất chặt chẽ về việc kiểm tra, phòng chống lũ và gia cố hệ thống đê điều hàng năm.

Sau hiệp ước Quý Mùi (1883) và hiệp ước Patanốt (1885) nước ta hoàn toàn chịu sự bảo hộ của thực dân Pháp. Ngay từ những ngày đầu của nền đô hộ, chính quyền bảo hộ Pháp phải đối mặt với nạn lụt ởBắc Kỳ. Đặc biệt sau trận lũ 1888 đã gây thiệt hại nặng nề cho đồng bằng sông Hồng và sông Đuống thuộc địa hạt tỉnh Bắc Ninh. Ngày 28/6/1895 toàn quyền Đông Dương Rutsô ra nghị định thành lập Uỷ ban đê điều tối cao tại Hà Nội.

Nhiệm vụ nghiên cứu tổng thể mạng lưới đê điều hiện có ở Bắc Kỳ. Đệ trình lên toàn quyền Đông Dương những dự án có liên quan đến các quy chế kỹ thuật và quản lý đê điều. Uỷ ban này được nhóm họp vào các năm 1896, 1904, 1905 1906, 1915, 1926. Trong giai đoạn từ 1885 đến 1915 chính quyền bảo hộ Pháp đã đắp thêm một số vùng để bảo vệ cho những đô thị đông đúc và nhất là có nhiều người Pháp và cơ sở kinh tế của Pháp.

Đó là hệ thống đê La Thành bao quanh Hà Nội, hệ thống đê bao quanh thành phố Nam Định. Sự hình thành hệ thống đê điều thể hiện sự đóng góp, cố gắng của nhân dân trong suốt nhiều thế kỷ qua. Mặc dù tại một số nơi đê còn chưa đảm bảo tính ổn định cao đối với lũ lớn tuy vậy vai trò bảo vệ của các tuyến đê sông hay hệ thống đê biển là rất to lớn và không thể phủ nhận. Hàng năm, hệ thống đê này đều được đầu tư củng cố, nâng cấp, đặc biệt là đối với đê sông sau khi xảy ra lũ lớn đã từng bước củng cố vững chắc đáp ứng được yêu cầu chống lũ đặt ra của từng thời kỳ.

Qua quá trình hình thành tuyến đê ở đồng bằng và trung du Bắc bộ trong buổi đầu sơ khai là quá trình tự phát: do nhân dân tự làm với trình độ nhận thức và công cụ lao động rất thô sơ. Vấn đề chọn tuyến và xử lý nền chỉ được giải quyết hết sức giản đơn. Cho đến những năm gần đây một số tuyến đê bị vỡ khi có lũ lớn hoặc một số nơi sông 5 có sự đổi dòng hoặc phát triển thêm, việc lựa chọn tuyến đê mới được chú ý đầy đủ đến các điều kiện kỹ thuật. Tuyến đê hiện có được hình thành trong quá trình phát triển, không có sự lựa chọn tuyến một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chất và dòng chảy.

Địa hình hai bên ven đê. Nhìn tổng thể địa hình có xu thế thấp dần từ thượng nguồn về phía biển với bề mặt nghiêng từ Tây Bắc-Đông Nam. Bề mặt địa hình ven đê phía đồng ít thay đổi nhưng do tác động của con người theo thời gian bị phân cắt chủ yếu do việc lấy đất đắp đê tạo thành thùng đấu hoặc các hồ, đầm lớn do hậu quả của những lần vỡ đê. Địa hình ven đê phía sông thay đổi theo thời gian tùy thuộc chế độ dòng chảy và lượng phù sa các bãi bồi có nơi được tôn cao và mở rộng nhưng có nơi bị bào mòn và xói lở.

Các thềm sông, bãi bồi ở đồng bằng Bắc bộ có lịch sử hình thành gắn liền với quá trình tạo thành các lớp tạo bồi tích trẻ kỷ đệ tứ (aQ3IV) Đất cấu tạo nên thềm sông ở đây là sét, sét pha nặng, đôi chỗ bị latêrit hóa, phía trên là á sét nhẹ có lẫn ít cuội sỏi kết cấu hơi xốp. Từ các vùng tiếp giáp các vị trí nói trên kéo dài qua đồng bằng ra biển tồn tại chủ yếu là các bãi bồi. Đất cấu tạo nên bãi bồi từ dưới lên gặp phổ biến là cát, cát pha có nơi là bùn sét hữu cơ được phủ bởi lớp sét pha hoặc sét, trên cùng (ở phía ngoài đê) là lớp phù sa trẻ màu xám nâu. Cấu trúc địa chất và tính chất địa chất công trình của các lớp đất ở nền đê[1].

Các lớp đất ở nền đê có nguồn gốc bồi tích hiện đại kỷ đệ tứ, phân bố từ trên xuống dưới như sau: - Lớp phù sa: Phủ trực tiếp trên các giải địa hình ven đê phía sông có bề dày trung bình 2- 2,5 m. - Đất sét pha mầu nâu gụ: Tầng đất này phân bổ hầu hết dưới nền đê dọc các tuyến sông chính. - Đất sét màu xám xanh: Tầng đất này phân bổ dưới nền đê vùng đồng bằng ở độ sâu 2,5m kể từ mặt đất tự nhiên, với độ dày trung bình 2 - 4 m. 6 - Bùn sét và bùn sét hữu cơ: Tầng này được tạo thành chủ yếu ở những vùng trũng, các cửa sông, đáy hồ và đầm lầy hoặc ở những lòng sông cổ, tạo thành các thấu kính bùn khá dày 5-10m, độ sâu phân bố cách mặt đất 3-5 m.

- Cát pha màu xám nâu - xám sẫm: Phân bố ở độ sâu 3-5 m với diện tích phân bố hẹp, không liên tục. - Cát: Phân bố ở hầu hết dưới nền đê với bề dày khá lớn, có tính thấm lớn. Những nơi cát phân bố sâu, về mùa lũ tầng cát này tàng trữ nước có áp cục bộ. Đối với công trình, đây là điều bất lợi về biến dạng thấm.

-Sét loang lổ: Tầng sét này có bề dày khá lớn phân bổ hầu hết ở trung tâm đồng bằng Bắc bộ với bề dày tăng dần ra phía biển, phân bố ở độ sâu 10-30m. Đặc điểm địa chất thủy văn[1]. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn đối với các loại công trình xây dựng có mức độ khác nhau. Đối với nền các tuyến đê, chủ yếu chú ý tới sự có mặt của nước ngầm tàng trữ trong tầng chứa nước thứ nhất kể từ trên xuống.

Nước ngầm ở tầng chứa nước có quan hệ với nước mặt: dâng cao về mùa mưa và hạ thấp về mùa khô. Biên độ dao động của nước ngầm giữa mùa kiệt và mùa lũ là 4-5 m. Quá trình vận động của dòng ngầm có thể mang theo các hạt có đường kính nhỏ, lượng cát do nước mang theo tùy thuộc áp lực dòng thấm. Quá trình này lặp đi lặp lại trong nhiều năm sẽ làm cho nền đê bị biến dạng.

ở những nền đê có cát, lớp phủ phía đồng bằng không đủ dầy để thắng áp lực dòng thấm sẽ xuất hiện các mạch sủi, bãi sủi. Cấu tạo thân đê và sự làm việc của đê[1]. Thân đê được tôn cao, mở rộng trong quá trình hình thành và phát triển của hệ thống đê. Có cả một quá trình đắp thân đê từ các loại đất không được chọn lựa, việc đầm nện cũng không theo quy chuẩn.

Do vậy thân đê có tính không đồng nhất cao. Ngoài ra thân đê còn chịu tác động xấu của các động vật đào hang (chuột, mối) tạo thành các hốc hoặc lỗ rỗng trong đó. Đây là một hiểm hoạ khó lường. 7 Khác với đập, đê là công trình làm việc theo mùa.

Nhiều đoạn đê trong mùa khô thực chất chỉ là đường. Đê chỉ làm việc ngăn và chắn nước trong mùa lũ. Thời gian làm việc trong năm của đê không nhiều. Ngay trong mùa lũ, điều kiện làm việc của đê không chỉ phụ thuộc mực nước lũ mà còn phụ thuộc thời gian ngâm lũ dài hay ngắn.

Thời gian của lũ lên và thời gian lũ xuống cũng là những yếu tố cần quan tâm khi xem xét điều kiện làm việc của đê. Mặt cắt ngang đặc trưng của đê[1]. Từ những đặc điểm của đê đã nêu trên, chú ý nhiều đến các đặc điểm về địa hình, địa chất và thực tế làm việc của đê, có thể nêu ra một mặt cắt ngang đại diện của đê như sau: (hình 1.1 Mặt cắt ngang đặc trưng của đê. - Thân đê chịu tác dụng của cột nước H trong mùa lũ; chiều rộng đáy đê: B - Mực nước sông mùa lũ (MNL) ngập trên bãi bồi.

- Mực nước sông mùa kiệt (MNK), nói chung thấp dưới đáy lớp phủ. - Đất nền đê được tổng hợp thành 2 lớp: Lớp phủ phía trên được đặc trưng bằng hệ số thấm K 1 nhỏthua K 2 ởphía sông chiều dài lớp phủ là L1, ở phía đồng chiều dài lớp phủ là L 2. Dưới lớp phủ ít thấm là lớp thấm nước với hệ số thấm K 2 (K2>K1). Mặt cắt ngang đặc trưng của đê như trình bày trên mang tính chất đại diện.

Nó được xem như một sơ đồ để phân tích sự làm việc của đê. Các sự cố đê và nguyên nhân gây sự cố. Hiện tượng xói lở chân đê thường xảy ra đối với đê nằm quá gần lòng dẫn, ở đó dòng chủ lưu của sông áp sát bờ gây tác dụng vào chân đê làm xói lở và nhiều trường hợp làm sập mái thượng lưu.