Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ứng dụng mô hình bstem vào tính toán ổn định bờ sông

Nghiên cứu ứng dụng mô hình BSTEM trong tính toán ổn định bờ sông, luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng, phân tích hiệu quả và phương pháp thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS. Huỳnh Thanh Sơn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng mô hình BSTEM vào tính toán ổn định bờ sông
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2. Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH BSTEM
• 2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình
• 2.1.1. Một số hình thức phá hoại bờ
• 2.1.2. Tính ổn định bờ
• 2.2. Cấu trúc của mô hình BSTEM
• 2.2.1. Mô hình ổn định bờ
• 2.2.2. Mô hình xói lở chân bờ
• 2.2.3. Giao diện mô hình BSTEM
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU
• 3.1. Giới thiệu vị trí tính toán
• 3.2. Các số liệu khảo sát
• 3.3. Áp dụng mô hình BSTEM tính toán ổn định bờ sông
• 3.4. Khảo sát độ nhạy các thông số của BSTEM
• 3.4.1. Cao trình mực nước sông
• 3.4.2. Mực nước ngầm
• 3.4.3. Chiều dài đoạn sông khảo sát
• 3.4.4. Thời gian tính toán
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG TIỀN, KHU VỰC CÙ LAO AN BÌNH
• 4.1. Giới thiệu vị trí tính toán
• 4.2. Các số liệu khảo sát
• 4.3. Tính toán ổn định bờ sông bằng mô hình BSTEM
• 4.4. Khảo sát độ nhạy các thông số của BSTEM
• 4.4.1. Cao trình mực nước sông
• 4.4.2. Mực nước ngầm
• 4.4.3. Chiều dài đoạn sông khảo sát
• 4.4.4. Thời gian tính toán
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG SÀI GÒN, KHU VỰC KÊNH THANH ĐA
• 5.1. Giới thiệu vị trí tính toán
• 5.2. Các số liệu khảo sát
• 5.3. Tính toán ổn định bờ kênh Thanh Đa bằng mô hình BSTEM
• 5.4. Khảo sát độ nhạy các thông số của BSTEM
• 5.4.1. Cao trình mực nước sông
• 5.4.2. Mực nước ngầm
• 5.4.3. Chiều dài đoạn sông khảo sát
• 5.4.4. Thời gian tính toán
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về sạt lở bờ sông

Sạt lở bờ sông là hiện tượng phổ biến tại Việt Nam và nhiều nơi trên thế giới. Sạt lở bờ sông gây ra thiệt hại lớn về kinh tế, mất đất canh tác, hủy hoại cơ sở hạ tầng và đe dọa tính mạng con người. Tại Việt Nam, các khu vực như Đồng Tháp, Vĩnh Long, An Giang, và TP. Hồ Chí Minh thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề. Mô hình BSTEM được nghiên cứu để tính toán ổn định bờ sông, dự báo sạt lở và giảm thiểu rủi ro.

1.1. Hiện trạng sạt lở bờ sông

Hiện tượng sạt lở bờ sông diễn ra nghiêm trọng tại nhiều địa phương. Ví dụ, tại An Giang, sạt lở đã làm sụp đổ quốc lộ 91 và nhiều công trình dân sinh. Tại TP. Hồ Chí Minh, khu vực kênh Thanh Đa cũng thường xuyên xảy ra sạt lở. Các vụ sạt lở gần đây đã gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật hiệu quả.

1.2. Yêu cầu nghiên cứu mô hình toán

Việc nghiên cứu mô hình toán như BSTEM là cần thiết để dự báo và tính toán ổn định bờ sông. BSTEM được chọn vì ưu điểm gọn nhẹ, miễn phí và khả năng xem xét ảnh hưởng của dòng chảy và thời gian. Mô hình này giúp đánh giá độ nhạy của các thông số và cung cấp kết quả chính xác hơn.

II. Cơ sở lý thuyết và ứng dụng mô hình BSTEM

Mô hình BSTEM được phát triển bởi USDA-ARS, tập trung vào tính toán ổn định bờ sông và xói lở chân bờ. Mô hình này xem xét các yếu tố như mực nước sông, mực nước ngầm và thời gian. BSTEM được áp dụng tại ba địa điểm ở đồng bằng sông Cửu Long, cho thấy hiệu quả trong việc đánh giá ổn định bờ và độ nhạy của các thông số.

2.1. Cấu trúc và phương pháp tính toán của BSTEM

BSTEM bao gồm hai mô hình chính: mô hình ổn định bờ và mô hình xói lở chân bờ. Mô hình này sử dụng các thông số như chiều dày lớp đất, mực nước sông và ngầm để tính toán hệ số an toàn Fs. Kết quả tính toán được so sánh với mô hình Geo Slope 2007 để đảm bảo độ chính xác.

2.2. Ứng dụng thực tế tại đồng bằng sông Cửu Long

BSTEM được áp dụng tại ba địa điểm: sông Hậu, sông Tiền và kênh Thanh Đa. Kết quả cho thấy mô hình này hiệu quả trong việc đánh giá ổn định bờ và độ nhạy của các thông số. Ví dụ, tại sông Hậu, BSTEM đã tính toán chính xác hệ số Fs và dự báo nguy cơ sạt lở.

III. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy BSTEM là công cụ hiệu quả trong tính toán ổn định bờ sông. Mô hình này cung cấp kết quả chính xác và đáng tin cậy, đặc biệt khi so sánh với Geo Slope 2007. BSTEM cũng cho thấy độ nhạy cao với các thông số như mực nước sông và ngầm, giúp cải thiện khả năng dự báo sạt lở.

3.1. So sánh kết quả giữa BSTEM và Geo Slope 2007

Kết quả tính toán từ BSTEM và Geo Slope 2007 cho thấy sự tương đồng cao về hệ số Fs. Tuy nhiên, BSTEM có ưu điểm hơn trong việc xem xét ảnh hưởng của thời gian và dòng chảy. Điều này làm cho BSTEM trở thành công cụ lý tưởng cho các bài toán ổn định bờ sông.

3.2. Độ nhạy của các thông số trong BSTEM

Nghiên cứu chỉ ra rằng các thông số như mực nước sông, mực nước ngầm và chiều dài đoạn sông có ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán. BSTEM cho phép đánh giá độ nhạy của các thông số này, giúp cải thiện độ chính xác của mô hình và hỗ trợ quyết định trong quản lý bờ sông.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu khẳng định BSTEM là công cụ hiệu quả trong tính toán ổn định bờ sông. Mô hình này không chỉ cung cấp kết quả chính xác mà còn giúp dự báo nguy cơ sạt lở. Cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng BSTEM tại các khu vực khác để nâng cao hiệu quả quản lý bờ sông.

4.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc quản lý và giảm thiểu rủi ro sạt lở bờ sông. BSTEM là công cụ hữu ích cho các nhà quản lý và kỹ sư xây dựng, giúp đưa ra các quyết định chính xác và kịp thời.

4.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu ứng dụng BSTEM tại các khu vực khác nhau, đồng thời kết hợp với các mô hình khác để nâng cao độ chính xác. Ngoài ra, cần phát triển các giải pháp kỹ thuật để giảm thiểu tác động của sạt lở bờ sông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sông ngòi đóng vai trò thiết yếu trong đời sống và phát triển kinh tế-xã hội, cung cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp, vận tải thủy và sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, sông ngòi cũng gây ra nhiều tác hại như lũ lụt, biến đổi lòng dẫn, chuyển tải bùn cát và đặc biệt là sạt lở bờ sông. Tại Việt Nam, hiện tượng sạt lở bờ sông diễn ra nghiêm trọng ở nhiều địa phương như An Giang, Vĩnh Long, TP. Hồ Chí Minh, Thừa Thiên Huế và các tỉnh dọc sông Hồng, gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng mỗi năm. Ví dụ, vụ sạt lở tại cù lao An Bình (Vĩnh Long) năm 2012 đã cuốn trôi gần 8.000 m² đất và làm hư hại nhiều bè nuôi cá, thiệt hại ước tính gần 4 tỷ đồng.

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng mô hình BSTEM (Bank Stability and Toe Erosion Model) do USDA-ARS phát triển nhằm tính toán ổn định bờ sông và dự báo sạt lở. Mô hình này được lựa chọn vì tính gọn nhẹ, miễn phí và có khả năng xét đến ảnh hưởng của dòng chảy và thời gian đến sự ổn định bờ. Nghiên cứu áp dụng mô hình BSTEM tại ba vị trí tiêu biểu ở đồng bằng sông Cửu Long gồm bờ sông Hậu (Long Xuyên, An Giang), bờ sông Tiền (cù lao An Bình, Vĩnh Long) và bờ kênh Thanh Đa (TP. Hồ Chí Minh). Mục tiêu là đánh giá độ ổn định bờ sông dưới các điều kiện mực nước sông và mực nước ngầm khác nhau, khảo sát độ nhạy các thông số mô hình và so sánh kết quả với phần mềm Geo Slope 2007. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo sạt lở, hỗ trợ quản lý và bảo vệ bờ sông, góp phần giảm thiểu thiệt hại kinh tế và xã hội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên cơ sở lý thuyết mô hình BSTEM phiên bản 5.4, bao gồm hai thành phần chính: mô hình ổn định bờ (Bank Stability Model - BSM) và mô hình xói lở chân bờ (Bank Toe Erosion Model - BTEM). Mô hình BSM sử dụng tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng, xét đến lực dính hiệu dụng, áp lực nước lỗ rỗng, lực hút dính bám trong đất không bão hòa và tác động của dòng chảy. Hệ số an toàn (Fs) được tính dựa trên ba phương pháp cân bằng giới hạn: phương pháp lớp ngang, phương pháp cột đứng và phá hoại kiểu hàm ếch. Mô hình BTEM ước tính ứng suất cắt biên trung bình tác động lên chân bờ dựa trên bán kính thủy lực và độ dốc đáy lòng dẫn, từ đó tính toán tốc độ và chiều dài xói lở theo phương pháp ứng suất cắt dư.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Hệ số an toàn Fs: Tỷ số giữa lực chống trượt và lực gây trượt, bờ sông ổn định khi Fs ≥ 1.
• Ứng suất cắt tới hạn (τc): Giá trị ứng suất cắt tối đa đất có thể chịu được trước khi bị xói lở.
• Lực hút dính bám (matric suction): Áp lực nước lỗ rỗng âm làm tăng lực dính biểu kiến của đất không bão hòa.
• Hệ số khả năng xói lở (k): Tham số đặc trưng cho khả năng bị xói của vật liệu bờ sông.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình toán kết hợp với thu thập và phân tích số liệu thực tế làm dữ liệu đầu vào. Cỡ mẫu gồm ba vị trí khảo sát tiêu biểu tại đồng bằng sông Cửu Long: bờ sông Hậu (Long Xuyên, An Giang), bờ sông Tiền (cù lao An Bình, Vĩnh Long) và bờ kênh Thanh Đa (TP. Hồ Chí Minh). Tại mỗi vị trí, số liệu địa hình, địa chất, thủy văn được thu thập chi tiết, bao gồm mặt cắt ngang bờ sông, đặc tính cơ lý đất, mực nước sông và mực nước ngầm.

Phương pháp chọn mẫu dựa trên các vị trí có hiện tượng sạt lở nghiêm trọng và có số liệu đo đạc đầy đủ. Phân tích dữ liệu sử dụng mô hình BSTEM v5.4 trên nền tảng Excel, nhập liệu gồm biên dạng bờ, lớp đất, thông số dòng chảy, vật liệu bờ và các thông số xói lở. Kết quả tính toán hệ số an toàn Fs và chiều dài xói lở được so sánh với phần mềm Geo Slope 2007 để đánh giá độ chính xác và khả năng ứng dụng của BSTEM.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 7/2014 đến tháng 12/2014, bao gồm thu thập số liệu, xây dựng mô hình, tính toán và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ổn định bờ sông Hậu tại Long Xuyên: Hệ số an toàn Fs tính bằng BSTEM dao động từ 0,8 đến 1,2 tùy theo mực nước sông và mực nước ngầm. Khi mực nước sông tăng từ 1,67 m lên 2,67 m, Fs giảm khoảng 15%, cho thấy bờ sông kém ổn định hơn khi nước dâng cao. So sánh với Geo Slope, BSTEM cho kết quả tương đồng với sai số dưới 10%.

2. Ổn định bờ sông Tiền tại cù lao An Bình: Fs thay đổi từ 0,75 đến 1,1 theo các trường hợp mực nước sông khác nhau. Khi mực nước ngầm tăng từ 0,6 m lên 1,4 m, Fs giảm khoảng 12%, phản ánh ảnh hưởng tiêu cực của mực nước ngầm cao đến ổn định bờ. Kết quả BSTEM và Geo Slope có sự chênh lệch nhỏ, BSTEM thể hiện ưu thế trong mô phỏng ảnh hưởng dòng chảy.

3. Ổn định bờ kênh Thanh Đa, TP. Hồ Chí Minh: Fs dao động trong khoảng 0,7 đến 1,15, với hệ số an toàn giảm khi mực nước sông tăng hoặc mực nước ngầm cao hơn. Độ nhạy của các thông số như chiều dài đoạn sông khảo sát và bước thời gian tính toán cũng được xác định, cho thấy bước thời gian 3 giờ là phù hợp để cân bằng giữa độ chính xác và hiệu quả tính toán.

4. Độ nhạy các thông số mô hình: Mực nước sông và mực nước ngầm là hai yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hệ số an toàn Fs, với mức độ ảnh hưởng lần lượt khoảng 15-20% và 10-12%. Chiều dài đoạn sông khảo sát và thời gian tính toán có ảnh hưởng nhỏ hơn nhưng không thể bỏ qua.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính khiến hệ số an toàn Fs giảm khi mực nước sông và mực nước ngầm tăng là do áp lực nước lỗ rỗng tăng, làm giảm sức kháng cắt của đất và tăng nguy cơ trượt. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về ảnh hưởng của thủy văn đến ổn định bờ sông. So sánh với phần mềm Geo Slope, mô hình BSTEM cho kết quả tương đối chính xác, đồng thời có ưu điểm xét đến tác động của dòng chảy và thời gian, điều mà Geo Slope chưa tích hợp đầy đủ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hệ số an toàn Fs theo thời gian và mực nước, cũng như bảng so sánh kết quả giữa BSTEM và Geo Slope tại các vị trí khảo sát. Điều này giúp minh họa rõ ràng sự biến đổi ổn định bờ dưới các điều kiện thủy văn khác nhau và đánh giá độ tin cậy của mô hình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình BSTEM trong quản lý bờ sông: Khuyến nghị các cơ quan quản lý và kỹ sư thủy lợi sử dụng BSTEM để đánh giá ổn định bờ sông định kỳ, đặc biệt tại các khu vực có nguy cơ sạt lở cao nhằm dự báo và cảnh báo kịp thời.

2. Tăng cường thu thập số liệu thủy văn và địa chất: Đề xuất xây dựng hệ thống quan trắc mực nước sông, mực nước ngầm và đặc tính đất bờ sông liên tục để cập nhật dữ liệu đầu vào cho mô hình, nâng cao độ chính xác dự báo trong vòng 1-2 năm tới.

3. Phát triển các biện pháp gia cố bờ sông phù hợp: Dựa trên kết quả mô hình, thiết kế các công trình kè, gia cố bằng vật liệu tự nhiên hoặc nhân tạo nhằm tăng hệ số an toàn Fs lên trên 1,2, giảm thiểu nguy cơ sạt lở trong vòng 3-5 năm.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực sử dụng mô hình: Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ kỹ thuật về ứng dụng BSTEM và các phần mềm liên quan, đảm bảo vận hành mô hình hiệu quả và chính xác trong công tác quản lý bờ sông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý thủy lợi và tài nguyên nước: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và biện pháp phòng chống sạt lở bờ sông hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại kinh tế và xã hội.

2. Các kỹ sư và chuyên gia xây dựng công trình thủy: Áp dụng mô hình BSTEM trong thiết kế, đánh giá và giám sát các công trình gia cố bờ sông, nâng cao chất lượng và độ bền công trình.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng công trình thủy: Tham khảo cơ sở lý thuyết, phương pháp và kết quả nghiên cứu để phát triển các đề tài, luận văn liên quan đến ổn định bờ sông và mô hình toán.

4. Các tổ chức tư vấn và doanh nghiệp xây dựng: Ứng dụng mô hình trong khảo sát, thiết kế và thi công các dự án chỉnh trị sông, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình BSTEM có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   BSTEM có ưu điểm gọn nhẹ, miễn phí, dễ sử dụng trên nền Excel và xét đến ảnh hưởng của dòng chảy cũng như thời gian đến sự ổn định bờ, giúp dự báo chính xác hơn so với các mô hình chỉ dựa trên cơ học đất thuần túy.

2. Các thông số nào ảnh hưởng lớn nhất đến ổn định bờ sông?
   Mực nước sông và mực nước ngầm là hai yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng đến áp lực nước lỗ rỗng và sức kháng cắt của đất, từ đó tác động trực tiếp đến hệ số an toàn Fs.

3. Làm thế nào để thu thập dữ liệu đầu vào cho mô hình?
   Dữ liệu được thu thập qua khảo sát địa hình, đo đạc mực nước sông và mực nước ngầm, lấy mẫu và phân tích đặc tính cơ lý đất bờ sông, cùng với các thông số thủy văn liên quan.

4. Mô hình có thể áp dụng cho những vùng nào?
   BSTEM phù hợp với các vùng sông ngòi có hiện tượng sạt lở bờ, đặc biệt là đồng bằng sông Cửu Long và các khu vực có điều kiện thủy văn và địa chất tương tự.

5. Kết quả mô hình có thể dùng để thiết kế công trình gia cố bờ sông không?
   Có, kết quả hệ số an toàn và dự báo xói lở từ BSTEM giúp kỹ sư thiết kế các biện pháp gia cố phù hợp nhằm nâng cao độ ổn định và giảm thiểu sạt lở.

Kết luận

• Luận văn đã ứng dụng thành công mô hình BSTEM v5.4 để tính toán ổn định bờ sông tại ba vị trí tiêu biểu ở đồng bằng sông Cửu Long, với kết quả phù hợp và có độ tin cậy cao.
• Mực nước sông và mực nước ngầm là các yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hệ số an toàn bờ sông, cần được quan trắc và quản lý chặt chẽ.
• So sánh với phần mềm Geo Slope 2007 cho thấy BSTEM có ưu thế trong việc xét đến tác động của dòng chảy và thời gian, phù hợp cho dự báo sạt lở bờ sông thực tế.
• Đề xuất áp dụng mô hình BSTEM trong quản lý bờ sông, tăng cường thu thập số liệu và phát triển các biện pháp gia cố phù hợp nhằm giảm thiểu thiệt hại do sạt lở.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu tại nhiều vị trí khác, cập nhật dữ liệu thực tế và đào tạo cán bộ kỹ thuật để nâng cao hiệu quả ứng dụng mô hình trong thực tiễn.

Hành động khuyến nghị: Các cơ quan quản lý và kỹ sư thủy lợi nên triển khai áp dụng mô hình BSTEM trong công tác dự báo và phòng chống sạt lở bờ sông nhằm bảo vệ tài nguyên đất đai và an toàn cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề: Sông ngòi luôn luôn đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế-xã hội của con người. Trên thế giới, phần lớn các thành phố đều được xây dựng ven sông, lẫy nguồn nước sông để cung cấp cho sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông thủy,. Bên cạnh những lợi ích to lớn thì sông ngòi cũng mang lại không ít những tác hại như lũ lụt, chuyển tải bùn cát, biến hình lòng dẫn,. Cùng với xói bồi đáy sông, sạt lở bờ sông là một yếu tố tạo ra sự biến hình lòng dẫn sông ngòi.

Nếu hiện tượng đầu mang tính “ẩn” vì xảy ra dưới nước thì hiện tượng sau lại mang tính “hiện” vì có thê đễ dàng nhìn thấy. Sự sạt lở bờ sông gây ra những thiệt hại kinh tế đáng kê như mất đất canh tác, hủy hoại các công trình cơ sở hạ tầng, làm giảm chất lượng nước và tram trọng hơn, gây ra những tổn thất về nhân mạng. Sạt lở bờ sông không phải là hiện tượng cá biệt của Việt Nam mà xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới. Chẳng hạn vào năm 1981, Hội Kỹ sư Công chánh Mỹ ước tính trong tổng số hơn 5,63 triệu km chiều dài sông suối ở Mỹ đã có khoảng 925.000 km đường bờ bị sạt lở (chiếm 16%).

Một trong những vẫn đề mang tính thách thức nhất đối với việc quản lý môi trường tự nhiên ở Mỹ hiện nay là việc nghiên cứu ổn định bờ sông bị sạt lở [T]. Tại Việt nam, hiện tượng sạt lở bờ sông hiện đang diễn ra rất nghiêm trọng ở nhiều nơi trên cả ba miền. Có thể kế đến một số địa điểm bị sạt lở tiêu biểu như:thị xã Sa Đéc (tỉnh Đồng Tháp), thành phố Vĩnh Long (tỉnh Vĩnh Long), thành phố Long Xuyên (tinh An Giang), ban dao Thanh Da (TP. H6 Chi Minh), Quang Tri, Thừa Thiên Huế, các tỉnh nằm dọc theo sông Hồng (Hà Tây, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Phú Thọ,.

Tổng thiệt hại do sạt lở hàng năm ước tính lên đến hàng trăm tỷ đồng. Một số vụ sạt lở xảy ra gần đây: - Ngày 22/03/2010, hơn 70m quốc lộ 91 tại ấp Bình Tân, xã Bình Mỹ, Châu Phú (An Giang) bất ngờ bị sụp hoàn toàn xuống sông Hậu. Hàng chục ngôi nhà phải tháo đỡ di dời khan cấp khỏi vùng nguy hiểm (hình 1. - Ngày 09/05/2011, một vụ sạt lở bờ sông ngay khu vực chợ Long Hòa (quận Bình Thủy, TP Cần Thơ) đã làm 2 người chết, hàng chục người bị thương và một số ngôi nhà bị sạt xuống sông (hình 1.2) - Ngày 04/03/2012, bờ sông Hậu tại khu vực tổ 74, khóm Bình Đức 3, phường Bình Đức (thành phố Long Xuyên, An Giang) đã xảy ra sạt lở với chiều dai 110m, sâu vào đất liền 22m, độ sâu đáy sông tại đây dao động từ -l0m đến -19m, cách quốc lộ 91 khoảng 60m.

Đến 13 giờ 30 ngày 06/03/2012, tại khu vực trên tiếp tục xảy ra sạt lở với chiều dài 50m, sâu vào đất liền trên 20m và chỉ còn cách quốc lộ 91 khoảng 20-30m; đồng thời xuất hiện nhiều vết nút rải rác ở nhiều nơi lắn sâu vào bờ, có nơi lắn vào bờ khoảng 40m đến 50m và chỉ cách quốc lộ 91 khoảng I0m, rộng khoảng 0,5cm đến 1,0 cm. Tổng cộng đã sạt lở xuống sông 15 công trình bao gồm: nhà kiên cố, nhà xưởng, bãi vật liệu.000m7 đất, trước mắt phải di dời khẩn cấp 82 hộ dân (hình 1. - Ngày 26/05/2012, bờ sông Hậu (khu vực TP. Long Xuyên, An Giang) bị đứt lở một đoạn dài hơn 1 10m, ăn sâu vào phía bờ 16 — 25m.

Hậu quả làm 6 ngôi nhà và 1 cơ sở sản xuất nước đá bị đỗ xuống sông. Ngoài ra 9 ngôi nhà, I văn phòng ấp và I nhà máy bêtông ở khu vực lân cận đang bị đe dọa, phải di dời khẩn cấp (hình 1. - Ngày 31/08/2012, bờ sông Mương Chuối (huyện Nhà Bè, TP.HCM) bị sạt lở nghiêm trọng, khiến 300 m” đất cùng với 2 căn nhà sụp xuống sông (hình 1. - Ngày 29/10/2012, một đoạn bờ bao cặp tuyến sông Tiền khu vực cù lao An Bình, huyện Long Hồ (Vĩnh Long) bị sat lở làm cuốn trôi gần 8000 mỶ đất ở khu vực này ra sông, đồng thời làm hư hại và nhắn chìm 23 bè, 4 hầm nuôi cá, gây thiệt hại trị giá lên đến gần 4 tỷ đồng [3] (hình 1.

- Khoảng 4 giờ sáng ngày 31/03/2013, một đoạn 50m bờ sông Cần Thơ thuộc tổ 22, ấp Mỹ Ái (xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, TP. Cần Tho) sạt lở, khiến 7 trong tổng số 12 căn nhà ở khu vực này bị sụp xuống sông. Phần bị sụp dài khoảng 2-4m (phần nhà sàn), phần còn lại của các căn nhà trên đất liền bắt đầu nghiêng, lún nứt nghiêm trọng.7) - 2 giờ sáng ngày 20/05/2014, tại khu vực bến tàu xe huyện Năm Căn (Cà Mau) đã xảy ra vụ sạt lở nghiêm trọng làm hư một đoạn bờ kè cùng một sỐ hạng mục như nhà chờ, nhà dịch vụ, khu làm việc, bờ kè,. của công ty TNHH Liêm Duyên Hải, ước tính thiệt hại ban đầu trên 1,1 tỉ đồng.

Sau đó, khoảng 3 giờ cùng ngày, sạt lở tiếp tục làm hư hại hoàn toàn 2 nhà dân; ảnh hưởng 1 căn nhà và I trại tôm giống của người dân tại khóm Sa Phô và khóm Cái Nai (thị trấn Năm Căn, huyện Năm Căn, Cà Mau) (hình 1. - Ngày 04/10/2010, khu vực bờ sông Hương, đoạn quốc lộ 49A đi qua xã Thủy Bằng, thị xã Hương Thủy (Thừa Thiên Huế) đã bị sạt lở nghiêm trọng. Phần bờ đã bị khoét sâu bởi tác động của nước lũ làm đất, cát sạt lở tại nhiều đoạn (hình 1. - Tháng 11/2011, sau khi lũ rút, người dân thôn Phước Yên (xã Đại An, huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam) thay nhau ra canh chừng đất lở bên dòng Vu Gia.

Những mảng đất to thi thoảng rơi đùng xuống vực sông sâu hay một vết nứt dài vào sát mé làng. Tốc độ xâm thực của sông Vu Gia ngày càng tăng, có đêm sạt lở sâu vào 100m, kéo đài suốt 2km (hình 1. - Ngày 18/10/2010, khu vực bờ sông đê hữu sông Hồng thuộc địa bàn phường Phú Thịnh, thị xã Sơn Tây (Hà Nội) đã xảy ra sạt lở nghiêm trọng trên chiều dài 150m, lấn sâu vào bờ khoảng 100m, đỉnh cung sạt cách chân đê 30- 40m. Theo thống kê ban đầu, vụ sạt lở đã làm sạt xuống sông 3 nhà xưởng, 2 máy xúc (hình 1.

- Ngày 19/10/2010, theo Ban Chỉ huy phòng chống lụt bão tỉnh Phú Thọ, đê bờ tả sông Thao tại xã Lương Lỗ, huyện Thanh Ba bị sạt lở dài trên 300m. Tai vi tri sat lở, có đoạn chỉ cách đê vài mét, gây mất an toàn đê, ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất của nhân dân và có nguy cơ uy hiếp 760 hộ dân tại khu vực này (hình 1.12) - Trong 3 ngày 31/07/2012, 01/08/2012 và 03/09/2012 tại 3 vị trí trên đê hữu sông Hồng, thuộc thôn Đan Thê và Khê Thượng, xã Sơn Đà (huyện Ba Vì, Hà Nội) đã xảy ra sạt lở nghiêm trọng. Tại hiện trường vị trí sạt lở, chiều dài cung sạt dài từ 50-70m, sâu từ 15-20m, chiều rộng 3- 5m, khoảng cách sạt lở cách nhà dân gần nhất chỉ 8,5m và đang tiếp tục lở lắn sâu vào bên trong (hình 1. Một số hình ảnh sạt lở bờ sông: Hình 1.1 — Sạt lở quốc lộ 91 (An Giang) ngày 22/03/2010.2 — Sạt lở cho Long Hoa (Can Tho) ngay 09/05/2011.4 — Sat lo bo sông Hậu (Long Xuyên, An Giang) ngày 26/05/2012 .6 — Sạt lở bờ sông Tiên (cù lao An Bình, Vĩnh Long) ngày 29/10/2012.8 — Sạt lở bờ tại bến xe Năm Căn (Cà Mau) ngày 20/05⁄2014.9 — Sat lở bờ sông Hương dọc theo quốc lộ 49A, đoạn đi qua thị xã Hương Thủy (Thừa Thiên Huế) ngày 04/10/2010.10 — Sat lo bo séng Vu Gia tại thôn Phước Yên (xã Dai An, huyện Đại Lộc, tinh Quang Nam), thang 11/2011.12 — Sạt lở bờ sông Thao (Phú Thọ) ngày 19/10/2010.

10 Hình I_13 — Sạt lở tại thôn Đan Thê, xã Sơn Đà, huyện Ba Vì ( Hà Nội) đang ngày càng ăn sâu vào vườn nhà dân. Ở Việt nam, vấn đề sạt lở bờ sông đã và đang thu hút khá nhiều nhà khoa học, các kỹ sư trong các trường Đại học, Viện nghiên cứu, Công ty tư vấn,. tham gia nghiên cứu giải quyết ở nhiều góc độ và mức độ khác nhau. Điều đầu tiên có thể nhận thấy [2]: sạt lở bờ sông là một vấn đề phức tạp có liên quan đến nhiều lĩnh vực khoa học, kỹ thuật và công nghệ như thủy lực nước mặt và nước ngầm, cơ học đất, chuyển tải bùn cát, cơ học kết cấu, vật liệu xây dựng; không chỉ là nghiên cứu lý thuyết như mô hình toán giải tích, toán số và mô hình vật lý mà còn là những áp dụng thực tế như thiết kế tối ưu kè gia có bờ sông và các công trình chỉnh trị sông, đặc biệt là trong điều kiện đòng chảy không ổn định và nền đất yếu tại TP.

HCM và ở đồng bằng sông Cửu Long. Bên cạnh việc khảo sát và đo đạc thực tế, việc nghiên cứu lý thuyết bài toán sạt lở bờ sông luôn luôn là điều cần thiết nhằm dự báo một “hành lang an toàn” dọc theo bờ sông. Có hai cách nghiên cứu, một trên quan điểm cục bộ hay vi mô và một trên quan điểm tông thê hay vĩ mô. Theo quan điểm cục bộ, những phương pháp cung trượt truyền thống như phương pháp Fellenius hay Bishop thường được dùng để ước định cung trượt nguy 11 hiểm nhất tại vị trí bờ được chọn.

Hiện nay, hai module SEEP/W va SLOPE/W trong bộ phần mềm GEO- SLOPE nỗi tiếng của Canada là những công cụ rất hữu ích để xác định đường bão hòa và tính toán ôn định mái đốc đất. Áp dụng phương pháp trên cho nhiều vị trí khác nhau, có thể xác định được “hành lang an toàn” dọc theo bờ sông. Tuy nhiên với cách làm này, bài toán sạt lở bờ sông hình như bị cô lập và trở thành một bài toán cơ học đất thuần túy vì đã không đề cập đến những thông số ngoại lai khác có liên quan như vận tốc dòng chảy, tác động của sóng, sự thay đối đáy sông do chuyển tải bùn cát, v. Theo quan điểm tổng thể, một số mô hình toán số đã được phát triển với đặc điểm chung là phức tạp vì phải giải một hệ phương trình đạo hàm riêng cho dòng chảy, chuyển tải bùn cát, sự thay đổi đáy sông và sạt lở bờ.

Những mô hình này có thé là 1D như mô hình FLUVIAL hay 2D như mô hình MIKE 2IC, v.