Luận văn thạc sĩ nghiên cứu và đề xuất giải pháp kĩ thuật hộ chân kè phụ trợ với các kịch bản xói sâu của sông hồng trên địa bàn hà nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu và đề xuất giải pháp kĩ thuật hộ chân kè phụ trợ với các kịch bản xói sâu của sông hồng, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Ngô Sỹ Hiệp
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Hùng
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu và giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phụ trợ cho xói sâu sông Hồng tại Hà Nội là một vấn đề cấp bách. Sông Hồng, với vai trò quan trọng trong hệ thống thủy lợi và giao thông, đang đối mặt với tình trạng xói lở nghiêm trọng. Nguyên nhân chính bao gồm khai thác cát ồ ạt, xây dựng các hồ thủy điện, và biến đổi khí hậu. Những yếu tố này đã làm thay đổi chế độ thủy lực, gây ra hiện tượng xói sâu lòng dẫn, đe dọa an toàn hệ thống đê điều và đời sống người dân. Việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè là cần thiết để bảo vệ bờ sông, đảm bảo an sinh kinh tế và giao thông thủy.

1.1. Hiện trạng xói lở sông Hồng

Hiện trạng xói lở sông Hồng tại Hà Nội ngày càng nghiêm trọng. Các đoạn sông bị sạt lở kéo dài hàng trăm mét, gây thiệt hại lớn về tài sản và đe dọa tính mạng người dân. Nguyên nhân chính bao gồm khai thác cát quá mức, xây dựng các hồ thủy điện, và biến đổi khí hậu. Những yếu tố này đã làm thay đổi chế độ thủy lực, gây ra hiện tượng xói sâu lòng dẫn. Việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè là cần thiết để bảo vệ bờ sông, đảm bảo an sinh kinh tế và giao thông thủy.

1.2. Tác động của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu đã làm thay đổi chế độ thủy văn của sông Hồng. Mực nước sông biến động bất thường, gây ra hiện tượng xói lở nghiêm trọng. Các kịch bản xói sâu trong tương lai cần được dự báo để có giải pháp kỹ thuật phù hợp. Việc nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè là cần thiết để bảo vệ bờ sông, đảm bảo an sinh kinh tế và giao thông thủy.

II. Mục đích của đề tài

Mục đích chính của đề tài là đánh giá tình hình xu thế xói sâu lòng dẫn sông Hồng trên địa bàn Hà Nội và đề xuất các giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp. Nghiên cứu này nhằm bảo vệ hệ thống đê điều, đảm bảo an toàn cho người dân và cơ sở hạ tầng ven sông. Đồng thời, đề tài cũng hướng đến việc cải thiện hiệu quả quản lý và khai thác tài nguyên nước, góp phần phát triển bền vững khu vực.

2.1. Đánh giá xu thế xói sâu

Đánh giá xu thế xói sâu lòng dẫn sông Hồng là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Các yếu tố như khai thác cát, xây dựng hồ thủy điện, và biến đổi khí hậu được phân tích để dự báo các kịch bản xói sâu trong tương lai. Việc này giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao và đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp.

2.2. Đề xuất giải pháp kỹ thuật

Dựa trên kết quả đánh giá, các giải pháp kỹ thuật hộ chân kè được đề xuất. Các giải pháp này bao gồm sử dụng vật liệu bền vững, thiết kế kết cấu phù hợp với điều kiện địa chất và thủy văn. Mục tiêu là tăng cường độ ổn định của các công trình chỉnh trị, giảm thiểu tác động của xói lở.

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau để đạt được mục tiêu đề ra. Cách tiếp cận bao gồm thực tiễn, hệ thống, và hiện đại, kết hợp với các công cụ tính toán tiên tiến như Plaxis và Geo-Slope. Phương pháp nghiên cứu bao gồm tổng quan, điều tra khảo sát, và chuyên gia, nhằm đảm bảo tính chính xác và khả thi của các giải pháp đề xuất.

3.1. Phương pháp tổng quan

Phương pháp tổng quan được sử dụng để nghiên cứu tình hình xói sâu lòng dẫn sông Hồng trong những năm gần đây. Các kết quả nghiên cứu trước đây được phân tích để rút ra các bài học kinh nghiệm và áp dụng vào đề tài.

3.2. Phương pháp điều tra khảo sát

Phương pháp điều tra khảo sát được thực hiện để thu thập dữ liệu thực tế về tình hình xói lở sông Hồng. Các thông số về địa chất, thủy văn, và kết cấu công trình được phân tích để đưa ra các kết luận chính xác.

3.3. Phương pháp chuyên gia

Phương pháp chuyên gia được sử dụng để đánh giá các giải pháp kỹ thuật đề xuất. Các chuyên gia trong lĩnh vực thủy lợi và xây dựng công trình được tham vấn để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp.

IV. Kết quả dự kiến đạt được

Kết quả dự kiến của đề tài bao gồm đánh giá tổng quan tình hình diễn biến lòng dẫn sông Hồng, tổng hợp các giải pháp công trình kè hộ chân, và đề xuất giải pháp cụ thể cho một công trình tại Hà Nội. Những kết quả này sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống đê điều, đảm bảo an toàn cho người dân và cơ sở hạ tầng ven sông.

4.1. Đánh giá tổng quan

Đánh giá tổng quan tình hình diễn biến lòng dẫn sông Hồng là kết quả đầu tiên của đề tài. Các yếu tố như khai thác cát, xây dựng hồ thủy điện, và biến đổi khí hậu được phân tích để dự báo các kịch bản xói sâu trong tương lai.

4.2. Tổng hợp giải pháp

Tổng hợp các giải pháp công trình kè hộ chân là kết quả quan trọng của đề tài. Các giải pháp này bao gồm sử dụng vật liệu bền vững, thiết kế kết cấu phù hợp với điều kiện địa chất và thủy văn.

4.3. Đề xuất giải pháp cụ thể

Đề xuất giải pháp cụ thể cho một công trình tại Hà Nội là kết quả cuối cùng của đề tài. Giải pháp này được thiết kế dựa trên các kịch bản xói sâu trong tương lai, nhằm tăng cường độ ổn định của công trình và giảm thiểu tác động của xói lở.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống sông Hồng là một mạng lưới các con sông, tập hợp quanh con sông chính là sông Hồng, góp nước cho sông Hồng hoặc nhận nước của con sông này đổ ra biển Đông. Hệ thống sông Hồng tạo nên phần lớn diện tích đồng bằng Bắc Bộ, một vùng bình nguyên tam giác châu thổ lớn thứ hai của Việt Nam. Cùng với hệ thống sông Thái Bình ở phần phía Đông Bắc đồng bằng Bắc Bộ, tạo nên đồng bằng này, đồng thời hệ thống sông Hồng còn được nối thông và góp một phần lưu lượng nước của mình cho hệ thống sông Thái Bình, do đó cả hai hệ thống sông này còn được biết tới với cái tên chung là Hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình.

Hệ thống sông Hồng bồi đắp nên phần trung tâm và phần phía Nam đồng bằng Bắc Bộ. Hệ thống sông Hồng bắt nguồn từ Vân Nam, Trung Quốc và chảy qua địa phận Việt Nam gồm các tỉnh: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, Thái Bình. Đoạn Sông Hồng qua địa bàn Hà Nội là nơi tập trung dân cư đông đúc và lâu đời. Đây là trung tâm văn hóa, chính trị của cả nước và được bảo vệ trước thiên tai lũ lụt bởi hệ thống đê sông, hiện đã và đang được đầu tư củng cố vững chắc.

Hiện nay, vùng hạ du Sông Hồng do tình hình khai thác cát ồ ạt, khó kiểm soát kết hợp với việc xây dựng hệ thống các hồ thủy điện (thủy điện Hòa Bình, thủy điện Sơn La….) nên chế độ thủy lực, thuỷ văn sông, lòng dẫn và đường bờ thường xuyên bị biến động do quá trình bồi, xói, biến đổi dòng chảy đe dọa an toàn hệ thống đê điều, an sinh kinh tế và gây khó khăn cho giao thông thủy. Trong những năm gần đây, cùng với sự biến đổi khí hậu toàn cầu, dòng chảy của các sông cũng có sự biến động bất thường không theo quy luật, liên tục trong các năm 2005, 2006, 2007 và 2010 mực nước mùa kiệt xuống mức thấp nhất trong vòng 100 năm qua, trong khi đó vào các tháng cuối mùa lũ hoặc đầu mùa khô hồ Hòa Bình phải xả lũ để đảm bảo an toàn công trình (tháng 01/2005 xả 02 cửa xả đáy và tháng 10/2006 xả 04 cửa xả đáy) làm mực nước sông lên nhanh đột ngột gây sạt 2 lở bờ ở nhiều nơi. Có thể nói sạt lở bờ tại khu vực này ngày càng diễn biến phức tạp với quy mô ngày càng lớn, xảy ra cả trong mùa lũ, mùa nước trung và mùa nước kiệt. Sạt lở bờ sông Hồng khu vực xã Phú Châu, Ba Vì, Hà Nội (2013) Thực trạng cho thấy, dọc theo tuyến đê Sông Hồng đoạn qua địa bàn Hà Nội có rất nhiều đoạn bị sạt lở, có những đoạn sạt lở kéo dài đến hàng trăm mét.

Có những vị trí sạt lở kéo theo cả nhà cửa của người dân. Những hộ dân ven đê luôn phải sống trong tình trạng nguy hiểm cả về tính mạng lẫn tài sản và Nhà nước cũng đã phải tính đến khả năng phải di dời các hộ dân sống trong những vùng nguy hiểm đến khu tái định cư mới để đảm bảo cuộc sống cho họ. Do vậy việc “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội” để bảo vệ bờ hiện đang là nhiệm vụ cấp bách. Mục đích của đề tài Đánh giá tình hình xu thế xói sâu về lòng dẫn của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội.

Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3. Cách tiếp cận 3 - Tiếp cận thực tiễn, hệ thống, toàn diện và tổng kết trong thực tế. - Tiếp cận kế thừa tri thức, kinh nghiệm của các nghiên cứu đã có một cách chọn lọc sẽ được vận dụng.

- Tiếp cận hiện đại: Sử dụng các công cụ hiện đại như các phần mềm tính toán như: Plaxis, Geo - Slope để giải quyết các vấn đề của để tài đặt ra. - Tiếp cận tổng hợp và phát triển bền vững: Các kịch bản phát triển được xem xét theo khía cạnh lợi ích tổng hợp, có tính bền vững cao. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu về tình hình xói sâu của lòng dẫn hạ du Sông Hồng những năm gần đây, từ đó rút ra các kết quả có thể áp dụng cho đề tài. - Phương pháp điều tra khảo sát: Từ các kết quả điều tra khảo sát, đi tới phân tích các thông số và các kịch bản biến đổi lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định của các hệ thống kè.

- Phương pháp chuyên gia: Tiếp cận từ các đánh giá của các chuyên gia, các cuộc hội thảo có liên quan đến các vấn đề mà đề tài nghiên cứu. Trao đổi với thầy hướng dẫn và các chuyên gia có kinh nghiệm nhằm đánh giá và đưa ra giải pháp kết cấu phù hợp nhất. - Phương pháp lý thuyết: Sử dụng các phần mềm, các mô hình mô phỏng: Geo-slop 2004,… để tính toán, nghiên cứu đề tài. Kết quả dự kiến đạt được - Đánh giá tổng quan tình hình diễn biến lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội tại các thời điểm khác nhau.

- Tổng hợp các giải pháp công trình kè hộ chân phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội. - Đề xuất giải pháp kè hộ chân tại một công trình cụ thể phù hợp với các kịch bản xói sâu trong tương lai. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH DIỄN BIẾN CỦA LÒNG DẪN SÔNG HỒNG VÀ DỰ BÁO XU HƯỚNG XÓI SÂU TRONG TƯƠNG LAI 1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và công tác quản lý lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội 1.

Đặc điểm thủy văn 1. Dòng chảy năm: - Dòng chảy trên lưu vực sông Hồng được hình thành từ mưa và khá dồi dào. Tổng lượng bình quân nhiều năm qua Sơn Tây khoảng 118 tỷ m3 tương ứng với lưu lượng 3. - Trong 3 nhánh lớn của sông Hồng thì sông Đà có lượng dòng chảy lớn nhất chiếm khoảng 42%, sông Thao chỉ chiếm 19%, sông Lô chiếm 25,4% (tỷ lệ này so với lượng dòng chảy đến tại Sơn Tây).

- Dòng chảy năm không biến đổi nhiều lắm, năm nhiều nước nhất so với năm ít nước nhất trong thời gian từ đầu thế kỷ tới nay cũng chỉ khoảng 2,0 ÷ 2,6 lần. Dòng chảy lũ: - Nước lũ sông Hồng có nhiều ngọn, lên nhanh, xuống nhanh, biên độ lớn (biến đổi mực nước hàng năm trung bình từ 5m ÷ 8m ở trung du và đồng bằng, tối đa có năm lên tới 8m ÷ 14 m). - Lũ trên lưu vực do mưa rào nhiệt đới gây ra, nhiều loại thời tiết có thể gây mưa lớn trên lưu vực như: áp thấp, dải hội tụ nhiệt đới, bão. - Do chế độ mưa trên lưu vực biến đổi cả về không gian và thời gian, nên sự xuất hiện lũ lớn trên sông Hồng có tính chất phân kỳ rõ rệt.

Ở Bắc Bộ mùa lũ từ tháng 6 ÷ tháng 10. Dòng chảy kiệt: - Mùa kiệt trên lưu vực thường từ tháng XI đến tháng V gồm 7 tháng (có lưu lượng bình quân tháng nhỏ hơn lưu lượng trung bình năm). Trong đó, có tháng XI là tháng chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa ít mưa. Từ tháng X đến tháng XI dòng chảy trong sông giảm nhanh và từ tháng XII đến tháng IV dòng chảy ít biến động, 5 cuối tháng IV và tháng V do có mưa nên dòng chảy lại tăng nhanh, chính thức mùa kiệt là từ tháng XII đến tháng IV.

- Trong các tháng mùa kiệt vẫn còn có lượng mưa chiếm khoảng 20 ÷ 25% lượng mưa cả năm lượng mưa cả năm nhưng lượng mưa này lại tập trung vào 3 tháng XI, IV và V còn các tháng XII đến tháng III mưa nhỏ và nhất là 2 tháng XII và I là thời tiết khô hanh, tháng II và III tuy đã có mưa nhưng chỉ là mưa phùn, từ tháng XII đến tháng III dòng chảy trong sông suối là do nước ngầm và nước điều tiết từ các hồ chứa cung cấp. Do vậy tháng có lưu lượng nhỏ nhất trong năm hầu hết rơi vào tháng III. Mô đuyn dòng chảy kiệt vùng châu thổ sông Hồng là 4,9 l/s. Dòng chảy rắn: - Lượng phù sa lơ lửng của hệ thống sông Hồng là rất lớn.

Tổng lượng phù sa trung bình nhiều năm chuyển qua sông Hồng tại Sơn Tây (chuỗi số liệu từ 1958 ÷ 1990) đạt từ 114 ÷ 115.106 tấn/năm, so với lượng phù sa sông Mê Kông ở lãnh thổ Việt Nam thì gấp 5 lần. - Phù sa sông Hồng nói chung là rất màu mỡ chứa nhiều vôi và bazơ nên là nguồn phân rất tốt để bón ruộng và cải tạo đất bạc màu. Đặc điểm địa chất - Phân tích mối quan hệ nhân – quả, các đặc điểm và quá trình địa chất, trực tiếp hoặc gián tiếp đều có tác động đến quá trình phát triển của lòng sông. Hầu hết khu vực sông nghiên cứu mới hình thành khoảng hơn 1000 năm trước cho tới nay.

Đây là khu vực có quá trình phát triển địa chất lâu dài và mạnh mẽ thể hiện qua những mối tương tác tích cực giữa các nhân tố nội sinh và ngoại sinh, khí hậu và phi khí hậu, giữa lục địa và biển. - Căn cứ vào tài liệu khảo sát ở khu vực ta thấy địa tầng đoạn sông chủ yếu gồm hai loại: + Trầm tích lòng sông gồm các tầng cát thô có màu vàng nhạt, lớp thực vật chưa phân hoá hết, phía trên có lớp phù sa nông. + Tầng bồi tích đồng bằng, tầng này hiện nay chủ yếu là bờ của dòng sông 6 gồm chủ yếu là các tầng đất sét - cát dày từ 0,8 ÷ 1m, giữa các tầng đất sét cát có xen kẽ các lớp của con người đi lại trồng cây nên kết cấu của đất chặt chẽ hơn. + Địa chất ở đây được cấu tạo bởi nhiều nham thạch khác nhau.

Trong quá trình xâm thực của Mác ma, sản phẩm của núi lửa như phún xuất, phiến trầm tích cùng với sự phân bố của tầng đá vôi dày đến hàng nghìn met. Nham thạch ở đây được phân bố phức tạp, diệp thạch và sa diệp thạch chiếm diện tích rất nhiều. Đặc điểm dòng chảy Đồng bằng châu thổ sông Hồng là nơi tập trung dân cư đông đúc và lâu đời và là trung tâm văn hóa – kinh tế - chính trị của cả nước.