MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Tỉnh An Giang nằm ở vị trí đầu nguồn của hệ thống sông Mê Kông chảy vào lãnh thổ Việt Nam, là nơi có ba con sông lớn chảy qua gồm: sông Tiền, sông Hậu, sông Vàm Nao. Sông Hậu có hướng dòng chảy song song với sông Tiền từ biên giới Việt Nam - Campuchia xuôi về hạ lưu đổ ra biển Đông qua cửa Trần Đề và cửa Định An tỉnh Sóc Trăng. Sông Vàm Nao nối từ sông Tiền với sông Hậu, chảy qua các huyện Chợ Mới, Phú Tân, Châu Phú tỉnh An Giang Sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang dài gần 100km mang lại cho con người nhiều nguồn lợi về thủy sản, vật liệu xây dựng; làm tuyến thoát lũ, tuyến giao thông thủy từ thượng lưu về hạ lưu phục vụ cuộc sống của con người tại các cụm dân cư, các điểm du lịch, các khu công nghiệp, cầu, bến cảng… dọc hai bên bờ sông.
Tuy nhiên, sông Hậu cũng gây ra nhiều bất lợi như: lũ lụt, trượt lở, xói lở bờ sông, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, kinh tế, xã hội của người dân sống ven sông. Hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông Hậu trên địa bàn tỉnh An Giang diễn ra trong những năm gần đây với quy mô ngày càng lớn và cường độ ngày càng mạnh. Đoạn sông Hậu qua xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú mất ổn định và xảy ra hiện tượng trượt lở mang tính quy luật, lặp đi lặp lại qua các năm 2010, 2019, 2020 (hình I). Đoạn sông Hậu chảy qua phường Bình Đức, phường Bình Khánh, thành phố Long Xuyên xảy ra trượt lở nặng vào năm 2012 (hình II).
Theo thống kê, dọc bờ sông Hậu có 21 đoạn trượt lở, xói lở với tổng chiều dài là 61.720m chiếm gần 66,3% độ dài sông Hậu. Trong số này, khu vực sông Hậu đoạn dưới ngã ba sông Vàm Nao do đón nhận thêm lượng nước từ sông Tiền qua sông Vàm Nao có cao trình đáy sông sâu, độ rộng lòng sông lớn, trong lòng sông có nhiều cù lao, nhiều mỏ cát lớn, bờ sông bị trượt, xói lở nghiêm trọng và có tính hệ thống cao với khu vực thành phố Long Xuyên là trọng điểm. Trong những năm gần đây, hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông Hậu diễn ra phức tạp hơn do hoạt động kinh tế - xây dựng của con người gia tăng. Việc xây dựng các công trình ven sông làm gia tăng tải trọng tác dụng lên bờ sông, hoạt động giao thông thủy gây ra 1 sóng tác động trực tiếp vào đường bờ, việc khai thác tận thu cát tràn lan dọc sông Hậu làm cho hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn.
Hình I: Trượt lở bờ sông Hậu trên Quốc lộ Hình II: Trượt lở bờ sông Hậu tại 91, ấp Bình Tân, xã Bình Mỹ, H. Châu Phú phường Bình Đức, Tp. Long Xuyên Các kết quả nghiên cứu thông qua sử dụng ảnh viễn thám Landsat 5 năm 1993, 2011 và Landsat 8 năm 2016, Landsat 9 năm 2021 cho thấy diễn biến đường bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang trong giai đoạn từ năm 1993 đến năm 2021 rất phức tạp được thể hiện trong hình III, cụ thể như sau: - Khu vực xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú: Đường bờ xâm thực mạnh từ năm 1993 đến 2011, tốc độ xâm thực khá lớn khoảng 3,5m/năm đến 8,5m/năm, kéo dài khoảng 2. Đây cũng là khu vực đã xảy ra hiện tượng trượt bờ sông Hậu, lặp lại nhiều lần qua các năm 2010, 2019, 2020; - Khu vực xã Châu Phong, thành phố Châu Đốc: Đoạn xâm thực nằm ngay bờ trái sông Hậu, kéo dài từ kênh Xáng Tân An đến gần khu vực ngã 3 sông Châu Đốc với tổng chiều dài khoảng 6.
Tốc độ xâm thực bờ trung bình từ 1,5m đến 5,0m/năm trong giai đoạn từ 1993 đến 2011. Bờ phải sông Hậu ở xã Đa Phước hiện đang bồi tụ mạnh với tốc độ từ 1,0m đến 8,0m/năm; - Khu vực sông Hậu đoạn qua cù lao Bình Thạnh: Đường bờ xâm thực mạnh tại khu vực đầu cù lao từ năm 1993 đến 2016 với tốc độ trung bình khoảng 22,0m/năm; - Khu vực sông Hậu đi qua cù lao Mỹ Hòa Hưng: Đường bờ sông tại địa phận xã Mỹ Hòa Hưng có tổng chiều dài 5.600m cù lao Mỹ Hòa Hưng, 400m cù lao Phó Ba, 1.000m cù lao An Thạnh Trung. Quá trình bồi lấp lòng mạnh tại nhánh sông nhỏ phía cù lao An Thạnh Trung, tốc độ bồi tụ bình quân từ năm 1993 đến 2016 là 2 22,0m/năm. Tuy nhiên, khu vực đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng hiện tượng xâm thực bờ bình quân từ 10,0m/năm đến 30,0m/năm.
Đoạn bờ phải sông Hậu từ phường Bình Đức, phường Bình Khánh, đến phường Mỹ Bình với tốc độ xâm thực bình quân khoảng 2,0m/năm. Phía đuôi cù lao Mỹ Hòa Hưng (giữa cù lao Phó Ba và cù lao Mỹ Hòa Hưng), quá trình bồi tụ cũng đang diễn ra nhưng với tốc độ yếu hơn tạo thành các bãi cát ngầm đang có xu thế bồi lấn dần ra phía sông và về phía đuôi cù lao. Cù lao Phó Ba trong giai đoạn 1993 - 2011 đã bị xói gần 1.200m, trong khi bồi tụ là 80m ở phần đuôi cù lao. Diễn biến đường bờ sông Hậu đoạn qua xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, cù lao Mỹ Hòa Hưng qua các năm 1993, 2011, 2016, 2021 – Nguồn ảnh Lansat 5,8,9 Trong những năm gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu về ổn định bờ sông Hậu.
Tuy nhiên, chưa có công trình nào đưa ra kết quả mang tính toàn diện trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự thay đổi mạnh mẽ về điều kiện tự nhiên dưới tác động của hoạt động kinh tế-xây dựng của con người. Do vậy, việc nghiên cứu một cách khoa học và hệ thống về hiện tượng trượt lở, xói lở bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ phù hợp, hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại do hiện tượng trượt lở, xói lở bờ gây ra là xuất phát từ thực tiễn khách quan, có tính cấp thiết cao. Chính vì thế, đề tài “Nghiên cứu dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp” được lựa chọn để bảo vệ luận án tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án - Đối tượng nghiên cứu của luận án là vấn đề ổn định bờ sông Hậu và các giải pháp bảo vệ bờ.
- Phạm vi nghiên cứu của luận án là bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang, không gian phân bố cấu trúc nền đất bờ sông 200m theo chiều ngang, chiều sâu nghiên cứu là 60m. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Làm sáng tỏ nguyên nhân, phạm vi phân bố, quy luật phát sinh, phát triển sự mất ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang. - Dự báo được diễn biến quá trình mất ổn định và thành lập được bản đồ phân vùng dự bảo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang. - Đề xuất được các giải pháp phòng chống, bảo vệ bờ thích hợp phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường bền vững khu vực nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu chính của luận án Nội dung nghiên cứu chính của luận án bao gồm: - Nghiên cứu tổng quan vấn đề ổn định bờ sông; - Nghiên cứu đặc điểm môi trường địa chất bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang; - Phân tích đánh giá các nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng đến ổn định bờ sông Hậu; - Phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của luận án 5. Cách tiếp cận nghiên cứu Luận án sử dụng cách tiếp cận nghiên cứu như sau: - Cách tiếp cận hệ thống: Xem xét mục tiêu, nội dung nghiên cứu của đề tài theo một hệ thống logic, nhất quán. Cụ thể, vấn đề nghiên cứu được tiếp cận theo trình tự sau: sự mất ổn định bờ sông Hậu là do các quá trình trượt lở, xói lở bờ gây ra mà hiện 4 tượng trượt lở, xói lở bờ sông là kết quả tác động tương hỗ của cấu trúc nền bờ sông, hoạt động của dòng sông và hoạt động kinh tế - xây dựng của con người hai bên bờ sông và trên sông.
Vì vậy, để làm sáng tỏ vấn đề ổn định bờ sông phải đánh giá, làm sáng tỏ tác động qua lại của nguyên nhân chính là cấu trúc nền bờ sông dưới tác động trực tiếp của yếu tố ảnh hưởng: thủy động lực dòng chảy, hình thái sông gây mất ổn định bờ và được thúc đẩy bởi các yếu tố nhân sinh: khai thác cát, xây dựng công trình, giao thông thủy gây ra sóng tàu thuyền đến quá trình mất ổn định bờ sông. Từ đó, thành lập được bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông và đề xuất, thiết kế giải pháp bảo vệ bờ thích hợp, - Cách tiếp cận kế thừa: Sử dụng các kết quả nghiên cứu về ổn định bờ sông đã có trên thế giới và ở Việt Nam; tham khảo ý kiến các chuyên gia, nhà khoa học để phân tích, đánh giá ổn định bờ sông theo quan điểm địa chất công trình, - Cách tiếp cận lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết cơ học đất, cơ học chất lỏng, thủy động lực dòng chảy và các lý thuyết liên quan để đánh giá định lượng vấn đề trượt lở, xói lở gây mất ổn định bờ sông, - Cách tiếp cận thực nghiệm: Tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm ở hiện trường và trong phòng để xác định các yế tố nguyên nhân và yếu tố thúc đẩy quá trình mất ổn định bờ sông, - Cách tiếp cận hiện đại: Ứng dụng các thành tựu khoa học và công nghệ mới vào giải quyết các vấn đề đặt ra của đề tài, sử dụng các mô hình toán, mô hình vật lý mô phỏng dòng chảy sông, tác động qua lại giữa các yếu tố gây mất ổn định bờ.