CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về các giải pháp công nghệ chống xói lở bờ sông. Các giải pháp công nghệ chống xói lở bờ sông có thể phân thành 2 loại: giải pháp công trình và giải pháp phi công trình. Giải pháp công trình là dùng công trình để ngăn chặn quá trình xói lở. Giải pháp phi công trình là các giải pháp không dùng công trình, là loại giải pháp động, hay giải pháp mềm (như trồng cây nuôi bãi, thô hóa bãi, …) nhằm điều chỉnh luồng bùn cát để ổn định đường bờ theo ý muốn.
Ngoài ra, các hoạt động quản lý vùng bờ (xây dựng tiêu chuẩn, quy phạm, các chính sách …) cũng được coi là giải pháp phi công trình. Giải pháp công trình có thể chia thành 2 dạng: dạng công trình chủ động và dạng công trình bị động. Dạng công trình chủ động là công trình tác động trực tiếp vào tác nhân gây xói lở (sóng, dòng chảy…) như hệ thống giàn phao hướng dòng, kè mỏ hàn, công trình phá sóng xa bờ … Dạng công trình bị động là công trình trực tiếp chịu tác động của dòng chảy hay sóng tác động vào bờ như công trình kè bảo vệ bờ, gia cố kết cấu đất bờ… Tùy vào điều kiện cụ thể từng khu vực mà có thể áp dụng giải pháp công trình chủ động hay bị động hoặc kết hợp cả 2 giải pháp trên nhằm đạt được mục tiêu, nhiệm vụ đề ra và đảm bảo tối ưu về kỹ thuật và kinh tế.1 Các kết quả nghiên cứu về các giải pháp công nghệ chống xói lở bờ sông trên thế giới. Trên thế giới, công trình bảo vệ bờ sông nói riêng và công trình chỉnh trị sông nói chung đã được nghiên cứu và áp dụng thành công, hiệu qủa, mạnh mẽ từ thế kỷ XIX nhất là ở Trung Quốc, Pháp, Mỹ, Nga, Ấn Độ, Hà Lan với các công nghệ truyền thống như kè đá xếp, đá đổ, tre nứa, cành cây.
Một số loại cừ thép, cừ bê tông v. cũng được sử dụng trong công trình kè. Gần đây một số công nghệ và vật liệu được sử dụng trên thế giới như rọ đá (gabion), thảm đá (renomatress) có lưới bọc nhựa (PVC) chống ăn mòn trong môi trường nước mặn, chua., vải địa kỹ 12 thuật (geotextile). Cỏ vetiver, thảm cỏ cũng được đưa vào chống xói lở ở một số công trình.
Cừ bản nhựa, cừ bê tông dự ứng lực cũng đang được áp dụng nhiều nơi. Một số công nghệ khác như cọc vôi xi măng, túi địa kỹ thuật (stabiplage hay geotube) gây bồi chống xói lở bờ được nhiều nơi trên thế giới áp dụng như ở Pháp, Tây Ban Nha, Thụy Sĩ. Các công nghệ mới về lĩnh vực chống xói lở bảo vệ bờ sông, cửa sông trên thế giới đã được nghiên cứu và áp dụng, mang lại hiệu qủa về kỹ thuật và kinh tế.1: Trải vải địa kỹ thuật làm tầng lọc mái kè Hình 1.2: Kết cấu thảm bê tông FS 13 Hình 1.3: Thảm rồng đá túi lưới Hình 1.4: Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống BTCT trên sông Brahmaputra – Jamuna – Băngladet.5: Bảo vệ bờ bằng cừ Lasen bản nhựa 14 Hình 1.6: Công nghệ Stabiplage của Pháp làm nhiệm vụ ổn định bờ biển Các giải pháp thân thiện với môi trường cũng được nhiều nước tiên tiến và các nước trong khu vực áp dụng để bảo vệ bờ sông như trồng cỏ, kết hợp gia cố với trồng cây .7: Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật 1.2 Các kết quả nghiên cứu về các giải pháp công nghệ chống xói lở bờ sông trong nước. Ở Việt Nam nghiên cứu về chỉnh trị sông, ổn định lòng dẫn.
và công trình bảo vệ bờ đã được tiến hành trong nhiều thập kỷ qua, được đánh giá cao về ý nghĩa khoa học và thực tế. Các trung tâm nghiên cứu chủ yếu về chỉnh trị sông và công trình bảo vệ bờ ở miền Bắc và miền Trung bao gồm Viện Khoa học Thuỷ lợi Hà 15 Nội, trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Trường Đại học Thuỷ lợi, Viện Cơ học, Công ty tư vấn Xây dựng công trình thủy, Cục đê điều và phòng chống lụt bão. Đối với hệ thống sông ở ĐBSCL, một số cơ quan chuyên nghiên cứu về xói lở và giải pháp phòng tránh phải kể đến viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, đã có nhiều đề tài, dự án nghiên cứu về xói bồi lòng dẫn và công trình bảo vệ bờ trên hệ thống sông ở ĐBSCL. Để đối phó với hiện tượng sạt lở bờ sông, hàng năm Nhà nước đã phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng các công trình bảo vệ bờ sông trên khắp cả nước.
Tuy nhiên về công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình này vẫn chủ yếu dựa vào giải pháp truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển như kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bê tông đơn giản. Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nhiều nghiên cứu mới ứng dụng các thành tự khoa học công nghệ tiên tiến trong các ngành vật liệu, kết cấu xây dựng để tăng cường hiệu quả bảo vệ bờ sông, cửa sông và bờ biển đã được tiến hành, thử nghiệm và đưa vào sử dụng rộng rãi, thay thế, bổ sung cho các giải pháp truyền thống. Vì vậy việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng các công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ sông chống lũ vào điều kiện thực tế ở Việt Nam là một yêu cầu cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao. Một số giải pháp công nghệ chống xói lở bờ sông đã được ứng dụng hoặc thử nghiệm ở trong nước.1 Giải pháp mỏ hàn.
Mỏ hàn thường xây dựng với một góc nhất định với đường bờ để ngăn chặn việc vận chuyển bùn cát dọc theo bờ, từ mép bờ ra vùng bờ nơi phần lớn vận chuyển dọc bùn cát xảy ra, nhờ vậy giảm được gradient vận chuyển bùn cát. Chức năng của mỏ hàn là che chắn cho bờ khi sóng xiên truyền tới, giảm lực xung kích của sóng tác dụng vào bờ, hướng dòng chảy ven bờ đi lệch ra xa vùng xói lở. Nếu mỏ hàn xây dựng hợp lý có thể dẫn đến giảm gradient đến zero và hiện tượng xói lở bờ có thể ngừng.8: Các kiểu bố trí mỏ hàn Hình 1.9: Mỏ hàn Tổng kho xăng dầu Nhà Bè Vật liệu xây dựng kè mỏ hàn rất đa dạng: đá hộc, khối bê tông dị hình (Tetrapod, Accropod, .), cừ bê tông đúc sẵn, cừ thép, cừ bản nhựa, gỗ.2 Giải pháp Kè bê tông định hình liên kết Cấu kiện bê tông gồm nhiều viên vật liệu bằng bê tông đúc sẵn có dạng liên kết hình nêm ba chiều, tạo thành mảng mềm liên kết trọng lượng có khả năng tự điều chỉnh lún võng bán kính lớn, lún đồng bộ với nền, khắc phục hư hỏng do lún cục bộ gây ra (viên vật liệu không phải liên kết ngàm) và chống chịu được sóng, dòng chảy.13: Kè lát mái bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh 1.3 Giải pháp Tường kè đứng sử dụng cừ bản BTCT ứng suất trước. Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là tiến bộ kỹ thuật mới được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới và Việt Nam.10: Kè bờ cửa sông Gành Hào 1.4 Giải pháp Công trình kè đảo chiều hoàn lưu Đây là Công trình nghiên cứu của GS.
Lương Phương Hậu và PGS. Lê Ngọc Bích cùng các cộng sự, lần đầu tiên nghiên cứu và được xây dựng ứng dụng để bảo vệ bờ sông Dinh (thị xã Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận); đoạn sông Vu Gia (Đại Cường, tỉnh Quảng Nam) cho kết quả rất tốt.11: Công trình bảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) bằng hệ thống công trình hoàn lưu 1.5 Cấu kiện bê tông dị hình Có nhiều loại kết cấu khối bê tông dị hình được sử dụng làm khối phủ mái, với nhiều tên gọi khác nhau: khối Tetrapod, Tribar, Dolos, Stabit, khối chữ T, khối chữ U…ở Việt Nam hiện nay khối bê tông dị hình đã được sử dụng ở nhiều nơi nhưng chủ yếu là trong các công trình ngăn cát, giảm sóng của các bể cảng còn trong các công trình bảo vệ bờ thì chưa được ứng dụng nhiều. Thực tế khối bê tông dị hình có thể sử dụng tốt trong các công trình bảo vệ bờ cửa sông, ven biển. Cấu kiện Tetrapod Cấu kiện Accropode Hình 1.12: Một số cấu kiện bê tông dị hình 19 1.6 Thảm túi cát Ứng dụng các sản phẩm từ vải địa kỹ thuật (Geo system) đã được áp dụng gần đây như là các giải pháp mềm, trong trường hợp vận tốc dòng chảy không lớn hơn 1,5m/s thì thảm cát được áp dụng như là một giải pháp có chi phí thấp.
Ứng dụng loại kết cấu này vào một đoạn bờ sông Sài Gòn - chân cầu Bình Phước và cho kết quả khá tốt.13: Kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn 1.7 Công nghệ Stabilage Công nghệ này đang được sử dụng làm kè mỏ hàn, đê phá sóng… ở nước ta đang được ứng dụng tại bờ biển Lộc An, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, được thực hiện với 8 ống Stabiplage đặt vuông góc với đường bờ (kiểu mỏ hàn). Đây là một giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường, có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp truyền thống như làm kè đá, kè bê tông.14: Thi công công nghệ mềm tại bãi biển Lộc An, huyện Đất Đỏ 1.8 Giải pháp trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ Cỏ Vetiver là một trong những giống cỏ chống xói mòn, sạt lở đất được các nhà khoa học đánh giá hiệu quả nhất hiện nay vì các đặc tính chống xói tốt như: bộ rễ phát triển nhanh, khoẻ, cắm sâu vào lòng đất hình thành một dàn cừ sống sâu 3- 4m, thân cây thẳng đứng, không bò lan, phát triển tốt trên nhiều địa hình khác nhau. Cỏ Vetiver thích hợp cho 3 vùng sinh thái: ngọt, lợ và mặn đều có khả năng thích ứng, phát triển và chống xói mòn sạt lở. Với tính ưu việt như trên hiện nay cỏ Vetiver đang được đang được dùng để chống xói mòn cho các mái đê, mái dốc.
Cỏ Vetiver đã được áp dụng trong việc bảo vệ bờ ở đồng bằng sông Cửu Long. Ở miền Trung, dự án giảm nhẹ thiên tai tỉnh Quảng Ngãi cũng đã áp dụng và cho kết quả bảo vệ bờ khá tốt.15: Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ Kênh Bảy, tỉnh An Giang Hình 1.16: Ổn định bờ sông, trước và sau khi trồng cỏ Vetiver tại huyện Bình Sơn, Quảng Ngãi 1.9 Giải pháp nuôi bãi bằng trồng cây Có thể sử dụng giải pháp trồng rừng ngập mặn để nuôi bãi, bảo vệ bãi.