Nghiên Cứu & Giải Pháp Bảo Vệ Bờ Sông Chống Lũ: Đê Hữu Hoàng Long, Ninh Bình

LỜI TÁC GIẢ

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MAI DE SÔNG

1.1. Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông trên thé giới

1.2. Giải pháp bảo vệ mái đê phía sÔng

1.2.1. Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn

1.2.2. Gia cố mái đê bằng nhựa đường

1.2.3. Tham bê tÔng

1.2.4. Tham bằng các túi địa kỹ thuật chứa cát

1.2.5. Hệ thống ống địa kỹ thuật chứa cát

1.3. Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp

1.4. Giải pháp bảo vệ mái đê phía đỒng

1.4.1. Thảm ba chiều bằng sợi tổng hợp

1.4.2. Giải pháp kết cấu thuỷ công giảm vận tốc xói do sóng tràn

1.5. Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê sông ở Việt Nam

1.5.1. Một số hình thức kết cấu kè mái đê phía sông

1.5.1.1. Kè lát mái bằng đá lát khan

1.5.1.2. Kè lát mái bằng đá xây, đá chít mạch

1.5.1.3. Kè mái bằng bê tông

1.5.2. Bảo vệ mái đê phía trong đồng

1.5.2.1. Một số vấn đề gây mất ổn định lớp bảo vệ mái đê sông thường gặp

1.6. Cơ chế phá huỷ đê khi sóng tràn

1.7. Tải trọng tác động lên mái kè phía sông

1.8. Tính toán gia cố mái đê

1.9. Một số tồn tại kỹ thuật của kè bảo vệ mái đê phía sông và mất ổn định do xói mái đê trong đồng

1.10. Sự phá huỷ đê sông do sóng tràn

1.11. Hướng tiếp cận lựa chọn giải pháp công nghệ mới

1.12. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ BẢO VỆ BỜ SÔNG

2.1. Một số nguyên nhân sạt lở

2.2. Tác dụng xâm thực của SÔN

2.3. Quá trình tâm ướt đất đá

2.4. Tác động của áp lực thủy tĩnh

2.5. Tác động của áp lực thủy động. Hoạt động nhân sinh

2.6. Giải pháp xử lý chống sạt lở bảo vệ bờ phía sông

2.6.1. Giải pháp giảm lực gây trượt bảo vệ bờ phía sông

2.6.2. Xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè mỏ hàn

2.6.3. Xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè lát mái

2.6.4. Xử lý chống sạt lở bờ bằng rọ đá

2.6.5. Xử lý chống sạt lở bờ bằng các loại cây, cỏ bó cành cây

2.6.6. Giải pháp tăng lực kháng trượt bảo vệ bờ phía sông

2.6.7. Gia cố sử dụng vải địa kỹ thuật chống sạt lở bảo vệ bờ

2.6.8. Gia cố làm cứng đất bảo vệ bờ sông chống sạt lở

2.6.9. Sử dụng tường chắn bảo vệ bờ chống xói lở

2.6.10. Gia cố nền mái bờ sông bằng công nghệ NeowebTM

2.7. Giải pháp xử lý chống sạt lở bảo vệ bờ phía đồng

2.7.1. Giải pháp chống sạt trượt do mái đê phía đồng đắp quá dốc

2.7.2. Giải pháp chống thấm, thẩm lậu, rò rỉ qua thân đê phía đồng trong điều kiện nước lũ dâng cao

2.7.3. Giải pháp chống rò rỉ, sập tổ mối, mạch sủi, mạch đùn bục đất, giếng PRUE

2.7.4. Giếng quây lọc ngược, giảm cột nước chênh lệch

2.7.5. Xử lý giếng đùn, giếng phục

2.8. Nước lũ tràn đỉnh đê

2.9. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ CHO ĐÊ HỮU HOÀNG LONG - TỈNH NINH BÌNH

3.1. Giới thiệu về hệ thống sông và đê sông tỉnh Ninh Bình

3.2. Đặc trưng một số sông trục chính

3.3. Các sông trục nội đồng

3.4. Đặc điểm của sông và đê sông Hoàng Long

3.5. Quá trình phát triển và nghiên cứu

3.6. Hệ thống đê điều

3.6.1. Tuyến đê tả Hoàng Long

3.6.2. Tuyến đê hữu Hoàng Long

3.6.3. Tuyến đê Trường Yên

3.6.4. Tuyến đê Gia Tường - Đức Long - Lạc Vân

3.7. Thực trạng hoạt động của hệ thống công trình đê điều trên sông Hoàng Long

3.7.1. Chất lượng thân đê

3.7.2. Cao trình các tuyến đê

3.7.3. Các tài liệu dùng trong thiết kế

3.8. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ cho một số đoạn xung yếu

3.8.1. Kiểm tra ổn định mái cho một số đoạn xung yếu

3.8.2. Mực nước tính toán

3.9. Tài liệu sử dụng trong tính toán

3.10. Kết quả tính toán

3.10.1. Đánh giá nguyên nhân mất ổn định

3.10.2. Nguyên nhân một số đoạn xung yếu bị mất ổn định

3.11. Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ

3.12. Phương án kè mái nghiêng (PA 1)

3.13. Phương án kè đứng (PA 2)

3.14. Phân tích lựa chọn phương án

3.15. Kết luận chương 3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Bảo Vệ Bờ Sông Chống Lũ Tại Ninh Bình

Đê sông là công trình thủy lợi trọng yếu, bảo vệ khu dân cư và đất canh tác khỏi tác động của bão lũ. Đảm bảo an toàn đê điều, đặc biệt là các tuyến đê như đê hữu Hoàng Long, là nhiệm vụ cấp thiết, liên quan trực tiếp đến dân sinh, kinh tế và an ninh quốc phòng. Các nước phát triển đã đầu tư mạnh vào nghiên cứu khoa học và công nghệ để tăng cường an toàn cho đê sông, thậm chí thay thế các giải pháp cũ bằng công nghệ mới, an toàn và vững chắc hơn. Việt Nam cũng có những tiến triển nhất định, song vẫn cần cải thiện để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hiện tại của đê sông. Tổng quan về gia cường đê sông trên thế giới và tại Việt Nam sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ thuật, từ đó đưa ra những đề xuất khoa học và công nghệ sáng tạo, an toàn, kinh tế và phù hợp với Việt Nam.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Đê Hữu Hoàng Long Trong Chống Lũ

Sông Hoàng Long có lưu vực rộng lớn, dễ xảy ra lũ nhanh và cường suất lớn. Đê hữu Hoàng Long đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các huyện Gia Viễn, Nho Quan và Hoa Lư khỏi ngập lụt. Tuyến đê dài 20,85 km, với nhiều cống và âu, đặc biệt có tràn Lạc Khoái giúp phân lũ khi mực nước sông lên cao. Việc nâng cấp và bảo trì đê hữu Hoàng Long là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn cho vùng hạ du.

1.2. Thực Trạng Xói Lở Bờ Sông Gây Mất Ổn Định Đê Điều

Tình trạng xói lở bờ sông tại nhiều vị trí trên sông Hoàng Long, đặc biệt trong mùa mưa lũ, gây ảnh hưởng đến sự ổn định của đê điều. Các vị trí xung yếu thường xuyên bị sạt trượt, đòi hỏi các biện pháp xử lý kịp thời và hiệu quả. Tuy nhiên, việc xử lý trong điều kiện mưa lũ thường gặp nhiều khó khăn và hiệu quả không cao. Tình trạng này càng trở nên nghiêm trọng hơn do tác động của biến đổi khí hậu, gây ra những diễn biến bất thường của dòng chảy và mực nước.

II. Thách Thức Bảo Vệ Bờ Sông Trước Biến Đổi Khí Hậu Ninh Bình

Ninh Bình, nằm ở hạ lưu các sông và có địa hình phức tạp, thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ từ các sông như Hoàng Long, sông Đáy, và lũ sông Hồng. Từ năm 2000 đến 2010, tỉnh đã nhiều lần chịu thiệt hại do thiên tai, bão lũ. Sông Hoàng Long có lưu vực rộng lớn, nước lũ tập trung nhanh, cường suất lũ lớn. Do vị trí địa lý đặc biệt, Ninh Bình chịu ảnh hưởng khí hậu của cả đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, khiến lũ sông Hoàng Long thường kéo dài và xảy ra lũ kép. Chế độ dòng chảy của sông Hoàng Long diễn biến rất phức tạp. Biến đổi khí hậu làm gia tăng nguy cơ lũ lụt và xói lở bờ sông, đòi hỏi các giải pháp bảo vệ bờ sông chủ động và hiệu quả.

2.1. Ảnh Hưởng Của Lũ Lụt Đến Kinh Tế Xã Hội Tỉnh Ninh Bình

Lũ lụt gây ra những thiệt hại to lớn về người và của, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, giao thông vận tải, và đời sống sinh hoạt của người dân. Tình trạng ngập lụt kéo dài làm gián đoạn hoạt động kinh tế, gây khó khăn cho việc phục hồi và phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh. Do đó, việc giảm thiểu tác động của lũ lụt là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững của Ninh Bình.

2.2. Các Vấn Đề Về Chất Lượng Đê Điều Hiện Nay Ở Ninh Bình

Tuy các tuyến đê hiện có về cơ bản ổn định, nhưng vẫn còn một số đoạn xuất hiện hiện tượng thấm, lậu, mạch đùn, mạch sủi dưới chân đê và sạt lở nhỏ mái đê. Tuyến đê hữu Hoàng Long là đê cấp IV, đoạn từ K10 đến K20+850 chịu tác động lớn nhất của lũ. Cao trình đê hiện tại chỉ ngăn được lũ với tần suất mực nước 10%. Một số đoạn đê còn chưa có cơ đê, làm biến dạng mái đê. Tuyến đê Trường Yên do đi qua địa chất yếu dễ bị thấm lậu, sạt trượt khi mực nước sông Hoàng Long lên cao.

2.3. Giải Pháp Nâng Cấp Công Trình Thủy Lợi Phòng Chống Lũ

Để giải quyết vấn đề bảo vệ bờ sông và phòng chống lũ, cần nâng cấp các tuyến đê ngăn lũ theo yêu cầu chống lũ. Phân chậm lũ vào các khu để hạ thấp mực nước lũ trên sông Hoàng Long. Xây dựng hồ chứa Hưng Thi ở thượng nguồn để cắt giảm lũ cho hạ du. Do đó, việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long – tỉnh Ninh Bình” là rất cấp thiết.

III. Phương Pháp Gia Cố Giải Pháp Bảo Vệ Bờ Sông Tiên Tiến

Các giải pháp bảo vệ bờ sông trên thế giới rất đa dạng. Phổ biến nhất là bảo vệ mái bằng đá đổ, đá lát khan, cấu kiện bê tông đúc sẵn, hoặc lắp ghép với các dạng liên kết khác nhau. Cấu kiện bê tông tự chèn liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho mái phía sông. Để gia tăng ổn định và giảm kích thước cấu kiện, hình dạng cấu kiện và liên kết giữa chúng được cải tiến liên tục. Kết cấu này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với đê nên có độ ổn định tương đối cao. Với các nước phát triển, có điều kiện kinh tế nên...

3.1. Sử Dụng Vật Liệu Địa Kỹ Thuật Trong Gia Cố Đê Điều

Công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp ngày càng phổ biến trong gia cố đê điều. Các loại vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật, và các sản phẩm địa kỹ thuật khác được sử dụng để gia cố mái đê, tăng cường khả năng chống xói lở và sạt trượt. Việc lựa chọn vật liệu địa kỹ thuật phù hợp cần dựa trên các yếu tố như điều kiện địa chất, thủy văn, và yêu cầu kỹ thuật của công trình.

3.2. Các Loại Kè Mái Bảo Vệ Bờ Sông Hiệu Quả

Một số hình thức kết cấu kè mái đê phía sông thường được sử dụng bao gồm: kè lát mái bằng đá lát khan, kè lát mái bằng đá xây, đá chít mạch, kè mái bằng bê tông. Mỗi loại kè có ưu nhược điểm riêng và phù hợp với các điều kiện địa hình và thủy văn khác nhau. Việc lựa chọn loại kè phù hợp cần dựa trên các yếu tố như chi phí xây dựng, độ bền, và khả năng bảo trì.

3.3. Ứng Dụng Công Nghệ Giảm Vận Tốc Xói Do Sóng Tràn

Các giải pháp kết cấu thủy công giảm vận tốc xói do sóng tràn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đê điều. Các biện pháp như xây dựng bậc thềm, sử dụng tấm chắn sóng, hoặc tạo các rãnh tiêu năng giúp giảm thiểu tác động của sóng lên mái đê, từ đó giảm nguy cơ xói lở và sạt trượt.

IV. Nghiên Cứu Nguyên Nhân Sạt Lở Bờ Sông Giải Pháp Phòng Tránh

Có nhiều nguyên nhân gây sạt lở bờ sông, bao gồm: tác dụng xâm thực của sóng, quá trình tâm ướt đất đá, tác động của áp lực thủy tĩnh và thủy động, và hoạt động nhân sinh. Việc hiểu rõ các nguyên nhân này là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp phòng tránh hiệu quả. Các giải pháp có thể tập trung vào việc giảm lực gây trượt hoặc tăng lực kháng trượt bảo vệ bờ phía sông.

4.1. Tác Động Của Thủy Văn Dòng Chảy Đến Sạt Lở Bờ Sông

Chế độ thủy văn và dòng chảy của sông có ảnh hưởng lớn đến quá trình sạt lở bờ sông. Các yếu tố như vận tốc dòng chảy, độ sâu dòng chảy, và sự thay đổi mực nước có thể gây ra xói lở và sạt trượt bờ sông. Việc theo dõi và phân tích các yếu tố thủy văn là cần thiết để dự báo và phòng tránh sạt lở bờ sông.

4.2. Các Giải Pháp Giảm Lực Gây Trượt Bảo Vệ Bờ Sông

Các giải pháp giảm lực gây trượt bao gồm: xử lý chống sạt lở bờ sông bằng kè mỏ hàn, kè lát mái, rọ đá, và các loại cây, cỏ bó cành cây. Kè mỏ hàn giúp chuyển hướng dòng chảy, giảm áp lực lên bờ sông. Kè lát mái bảo vệ mái bờ khỏi xói lở. Rọ đá và cây cỏ giúp gia cố bờ và giảm vận tốc dòng chảy gần bờ.

4.3. Giải Pháp Tăng Lực Kháng Trượt Chống Xói Lở Bờ Sông

Các giải pháp tăng lực kháng trượt bao gồm: gia cố sử dụng vải địa kỹ thuật, làm cứng đất, sử dụng tường chắn, và công nghệ NeowebTM. Vải địa kỹ thuật giúp gia cố mái bờ và tăng cường khả năng chống xói lở. Làm cứng đất giúp tăng độ ổn định của bờ. Tường chắn bảo vệ bờ khỏi tác động trực tiếp của dòng chảy. Công nghệ NeowebTM tạo ra một hệ thống ô ngăn cách giúp phân tán lực và giảm nguy cơ sạt trượt.

V. Đề Xuất Giải Pháp Bảo Vệ Bờ Thiết Kế Đê Hữu Hoàng Long

Để bảo vệ đê hữu Hoàng Long, cần xem xét kỹ lưỡng đặc điểm hệ thống sông và đê sông tỉnh Ninh Bình. Hệ thống sông Hoàng Long có nhiều sông trục chính và sông trục nội đồng. Quá trình phát triển và nghiên cứu hệ thống đê điều đã trải qua nhiều giai đoạn. Các tuyến đê bao gồm đê tả, hữu Hoàng Long, đê Trường Yên, và đê Gia Tường - Đức Long. Cần đánh giá thực trạng hoạt động của hệ thống công trình đê điều trên sông Hoàng Long để đề xuất các giải pháp phù hợp.

5.1. Đánh Giá Hiện Trạng Xác Định Đoạn Xung Yếu Cần Bảo Vệ

Cần kiểm tra ổn định mái cho một số đoạn xung yếu trên tuyến đê hữu Hoàng Long. Các yếu tố cần xem xét bao gồm mực nước tính toán, tài liệu sử dụng trong tính toán, và kết quả tính toán ổn định. Cần đánh giá nguyên nhân mất ổn định để đề xuất giải pháp bảo vệ bờ phù hợp.

5.2. Phân Tích Lựa Chọn Phương Án Kè Bảo Vệ Bờ Sông

Có hai phương án kè chính: kè mái nghiêng và kè đứng. Cần phân tích ưu nhược điểm của từng phương án để lựa chọn phương án phù hợp với điều kiện địa hình và thủy văn của từng đoạn sông. Việc lựa chọn phương án cần dựa trên các tiêu chí như hiệu quả bảo vệ, chi phí xây dựng, và khả năng bảo trì.

5.3. Thiết Kế Chi Tiết Tính Toán Ổn Định Công Trình

Sau khi lựa chọn phương án, cần thiết kế chi tiết các cấu kiện kè, tính toán ổn định tổng thể công trình, và đưa ra các biện pháp thi công phù hợp. Quá trình thiết kế cần tuân thủ các quy trình, quy phạm kỹ thuật hiện hành để đảm bảo an toàn và độ bền của công trình.

VI. Kết Luận Kiến Nghị Giải Pháp Bảo Vệ Bờ Sông Ninh Bình

Nghiên cứu này đã đưa ra một số phương pháp xử lý chống sạt lở bờ sông và biện pháp xử lý cho từng loại sạt lở. Đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long thuộc tỉnh Ninh Bình, góp phần nâng cao khả năng phòng chống lũ cho tuyến đê sông Hoàng Long và phục vụ phát triển kinh tế xã hội của tỉnh.

6.1. Tóm Tắt Các Giải Pháp Hiệu Quả Được Đề Xuất

Tóm tắt các giải pháp hiệu quả được đề xuất, bao gồm: sử dụng vật liệu địa kỹ thuật, xây dựng các loại kè bảo vệ bờ sông, áp dụng công nghệ giảm vận tốc xói do sóng tràn, và tăng cường công tác quản lý và bảo trì đê điều.

6.2. Đề Xuất Chính Sách Hỗ Trợ Nguồn Lực Thực Hiện

Đề xuất các chính sách hỗ trợ và nguồn lực cần thiết để thực hiện các giải pháp bảo vệ bờ sông, bao gồm: tăng cường đầu tư cho công tác nghiên cứu khoa học và công nghệ, khuyến khích sử dụng vật liệu và công nghệ thân thiện với môi trường, và nâng cao năng lực quản lý và bảo trì đê điều.

6.3. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Để Hoàn Thiện Giải Pháp

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện các giải pháp bảo vệ bờ sông, bao gồm: nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nguy cơ lũ lụt và xói lở bờ sông, phát triển các mô hình dự báo lũ lụt chính xác hơn, và đánh giá hiệu quả kinh tế - xã hội của các dự án bảo vệ bờ sông.

Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao, đề xuất giải pháp và thiết kế cho đê hữu Hoàng Long - Tỉnh Ninh Bình