Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến và giải pháp chỉnh trị đoạn sông phân lạch - ứng dụng cho sông Cửu Long

Chia sẻ: Quỳnh Quỳnh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:147

Thêm vào BST

Báo xấu

159
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến và giải pháp chỉnh trị đoạn sông phân lạch - ứng dụng cho sông Cửu Long nhằm nghiên cứu đề xuất phương án bố trí không gian hợp lý cho các giải pháp công trình để đạt mục tiêu chỉnh trị cho một vài đoạn sông phân lạch trọng điểm trên sông Cửu Long (SCL).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến và giải pháp chỉnh trị đoạn sông phân lạch - ứng dụng cho sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM TRẦN BÁ HOẰNG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÀ GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH - ỨNG DỤNG CHO SÔNG CỬU LONG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG SÔNG DƢỚI TÁC DỤNG CỦA CÔNG TRÌNH HOÀN LƢU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM TRẦN BÁ HOẰNG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÀ GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH - ỨNG DỤNG CHO SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ: 62 58 02 02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. LÊ MẠNH HÙNG 2. GS.TS. LƢƠNG PHƢƠNG HẬU Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2014
ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 0.1. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN .................................. 1 0.1.1Diễn biến lòng dẫn phức tạp ở các đoạn sông phân lạch gây sạt lở bờảnh hƣởng xấu đến an sinh xã hội................................................................. 1 0.1.2 Nhu cầu ổn định các cù lao trên sông để khai thác vào các mục tiêu kinh tế- xã hội............................................................................................ 6 0.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ................................. 7 0.3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN .................................................................... 8 0.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .......................................... 8 CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU VỀCÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SÔNG PHÂN LẠCH .................................. 10 1.1. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ SÔNG PHÂN LẠCH ..................... 10 1.1.1. Nhu cầu nghiên cứu đoạn sông phân lạch............................................. 10 1.1.2. Các vấn đề nghiên cứu .......................................................................... 11 1.1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 12 1.2. CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI ......................... 12 1.2.1. Nguyên nhân hình thành sông phân lạch .............................................. 12 1.2.2. Diễnbiến sông phân lạch ...................................................................... 14 1.2.3. Côngtrình chỉnh trị đoạn sông phân lạch ............................................. 15 1.3. CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM .............................. 19 1.3.1. Các hoạt động nghiên cứu ..................................................................... 19 1.3.2. Thành tựu nghiên cứu lý thuyết ............................................................ 20 1.3.3. Các công trình chỉnh trị đoạn sông phân lạch đã xây dựng .................. 20 1.4. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI TRONG NGHIÊN CỨU CHỈNHTRỊ SÔNG PHÂN LẠCH ...................................................................................... 34
iii 1.4.1. Quan niệm về vai trò các bãi giữa ........................................................ 35 1.4.2. Mối quan hệ giữa các yếu tố hình thái và thủy lực của đoạn đơn lạch và đoạn phân lạch................................................................................................. 35 1.4.3. Bố trí không gian công trình chỉnh trị ................................................... 35 1.4.4. Đánh giá hiệu quả của các hạng mục công trình chỉnh trị .................... 36 1.5. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................................... 36 1.5.1. Vấn đề nghiên cứu................................................................................. 36 1.5.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 37 1.5.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 38 CHƢƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU ... 39 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHỈNH TRỊ SÔNG PHÂN LẠCH ...................... 39 2.1.1. Định nghĩa và phân loại đoạn sông phân lạch ...................................... 39 2.1.2. Đoạn tiếp cận cửa sông trong vùng ảnh hƣởng triều ............................ 41 2.1.3. Kết cấu dòng chảy tại khu vực phân lƣu ............................................... 42 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 45 2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thông qua chỉnh lý, phân tích số liệu thực đo từ sông thiên nhiên .......................................................................................... 45 2.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý ....................................... 48 2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu bằng mô hình toán........................................ 63 CHƢƠNG 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƢNG SÔNG PHÂN LẠCH VÀ BỐ TRÍ KHÔNG GIAN CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ CÁC ĐOẠN PHÂN LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG ............................... 75 3.1. NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA SÔNG PHÂN LẠCH ĐBSCL ............................................................................................................ 75 3.1.1.Tổng quan sông phân lạch trên sông Cửu Long .................................... 75 3.1.2. Các đặc trƣng cơ bản của sông phân lạch vùng thƣợng châu thổ ĐBSCL……………………………………………………………………… 80
iv 3.1.3. Phân tích tính chất đặc thù của các đoạn phân lạch ĐBSCL ................ 83 3.2. PHÂN TÍCH CÁC MỐI QUAN HỆ HÌNH THÁI VÀ TỶ LỆ PHÂN LƢU TRONG SÔNG PHÂN LẠCH ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG ... 87 3.2.1. Tổng hợp số liệu thực đo....................................................................... 87 3.2.2. Xây dựng đồ thị và công thức quan hệ ................................................. 89 3.2.3. Phân tích ................................................................................................ 90 3.3. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHÂN CHIA LẠI LƢU LƢỢNG GIỮA CÁC LẠCH CỦA CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ( LẤY ĐOẠN CÙ LAO ÔNG HỔ LÀM ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU)............................................. 92 3.3.1. Phân tích các yếu tố cơ bản ảnh hƣởng đến sự biến động trong phân chia lƣu lƣợng của sông phân lạch .................................................................. 92 3.3.2. Các giải pháp cơbản nhằm điều chỉnh tỷ lệ phân lƣu trong sông phân lạch .................................................................................................................. 94 3.3.3. Kết quả nghiên cứu hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp công trình hƣớng dòng .................................................................... 96 3.3.4. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp công trình đón dòng từ đầu bãi giữa ............................................................................... 101 3.3.5. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp công trình đập khóa ngầm .............................................................................................. 102 3.3.6. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp nạo vét lòng sông trong lạch cần tăng lƣu lƣợng ....................................................... 107 3.3.7. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp tổ hợp công trình....................................................................................................... 108 3.3.8. Phân tích chung về hiệu quả kỹ thuật của các giải pháp công trình với các phƣơng án bố trí không gian khác nhau ................................................. 110 CHƢƠNG 4.ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾ CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH .................................................. 112
v 4.1. LỰA CHỌN ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ YÊU CẦU CHỈNH TRỊ ......................................................................................... 112 4.1.1.Giới thiệu đoạn sông nghiên cứu ......................................................... 112 4.1.2. Yêu cầu chỉnh trị ................................................................................. 113 4.2. LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ..... 115 4.2.1. Phân tích chung ................................................................................... 115 4.2.2. Các tham số thiết kế ............................................................................ 115 4.2.3. Phƣơng án bố trí công trình................................................................. 116 4.3. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ ................................................................................................................ 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 121 KẾT LUẬN ................................................................................................... 121 KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 123 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........ 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 126 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 133
vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 0.1. Đoạn Phân lạch Long Khánh trên sông Tiền....................................2 Hình 0.2. Sạt lở đầu Cù lao Long Khánh ......................................................... 3 Hình 0.3. Sạt lở bờ phải lạch Long Khánh-xã Long Thuận.............................. 3 Hinh 0.4. Sạt lở bờ sông Hậu tại khu vực Long Xuyên (An Giang) ................ 4 Hình 0.5. Sạt lở ở khu vực Cồn Sơn, 2010 ....................................................... 5 Hình 1.1. Một số công trình chỉnh trị sông phân lạch ở Mỹ ........................... 17 Hình 1.2. Một số công trình chỉnh trị sông phân lạch ở Châu Âu .................. 18 Hình 1.3. Một số công trình chỉnh trị sông phân lạch ở Châu Á .................... 19 Hình 1.4. Một số công trình chỉnh trị sông phân lạch ở Việt Nam................. 22 Hình 1.5. Bình đồ lòng sông Hồng qua Hà Nội vào tháng 7/1985 ................. 23 Hình 1.6. Mặt bằng đoạn sông sau khi chỉnh trị (1991) ................................. 24 Hình 1.7. Sơ đồ bố trí công trình đoạn phân lạch Trung Hà -sông Đà ........ 24 Hình 1.8.Tác dụng bồi tụ, chống sạt lở của các mỏ hàn trên lạch trái ........... 25 Hình 1.9. Hiệu quả bồi lấp lạch phải bằng đê hƣớng dòng chữ ................ 26 Hình 1.10. Công trình chỉnh trị đoạn Quản Xá trên sông Chu ....................... 27 Hình 1.11. Hình ảnh đoạn sông Quản Xá sau chỉnh trị ................................. 28 Hình 1.12. Sơ đồ bố trí cụm công trình chỉnh trị Phú Gia – Tứ Liên đã xây dựng trên sông Hồng đoạn Hà Nội ................................................................. 29 Hình 1.13. Các hình ảnh về hệ thống công trình Phú Gia- Tứ Liên ............... 30 Hình 1.14. Phân tích kết cấu dòng chảy tại khu vực công trình Phú Gia - Tứ Liên.................................................................................................................. 31 Hình 1.15. Nhánh sông mới mở năm 2001 Vu Gia - Quảng Huế .................. 33 Hình 1.16. Hình ảnh phá hoại công trình Quảng Huế (2007) ......................... 33 Hình 2.1.Các loại sông phân lạch ................................................................... 41 Hình 2.2.Phân loại sông phân lạch theo các tác giả [33] ................................ 41
vii Hình 2.3.Mặt bằng tổng thể mô hình thí nghiệm ............................................ 50 Hình 2.4. Sơ đồ các loại giải pháp điều chỉnh tỷ lệ phân lƣutại sông phân lạch…………………………………………………………………….……. 57 Hình 2.5.Các hình ảnh hoạt động nghiên cứu mô hình thí nghiệm ................ 59 Hình 2.6. Thiết bị nghiên cứu thí nghiệm ....................................................... 61 Hình 2.7. Sơ đồ bố trí các mặt cắt đo đạc ....................................................... 62 Hình 2.8. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 63 Hình 2.9.Sơ đồ các bƣớc ứng dụng mô hình MIKE21C để nghiên cứu thủy động lực và bồi xói tại VNC .......................................................................... 66 Hình 2.10. Địa hình sông Tiền khu vực Tân Châu - Hồng Ngự năm 2009 .... 67 Hình 2.11. Sơ đồ chia lƣới khu vực Tân Châu - Hồng Ngự ........................... 68 Hình 2.12. Biên lƣu lƣợng ở thƣợng lƣu 2009-2011 ...................................... 69 Hình 2.13. Biên mực nƣớc ở hạ lƣu 2009-2011 ............................................. 69 Hình 2.14. Số liệu bùn cát biên thƣợng lƣu 2009-2010 .................................. 70 Hình 2.15. Số liệu bùn cát biên hạ lƣu 2009-2010 ........................................ 70 Hình 2.16. So sánh lƣu lƣợng trích xuất từ 21C vớ 1-1,2-2,3-3 ........................... 73 Hình 2.17. Phân bố lƣu tốc mô phỏng bằng MIKE 21C................................. 74 Hình 2.18. Phân bố lƣu tốc thực đo bằng thiết bị ADCP............................... 74 Hình 2.19. So sánh biến đổi lòng dẫn giữa mô phỏng bằng MIKE 21C và thực đo 2010 ............................................................................................................ 74 Hình 2.20. So sánh Q thực đo và Q MIKE 21C tại Tân Châu năm 2011 ....... 74 Hình 3.1. Các bãi bồi đầu lạch phụ ................................................................. 82 Hình 3.2. So sánh hình dạng bãi giữa trên các đoạn phân lạch của sông Hồng và sông Cửu Long ........................................................................................... 86 Hình 3.3. Đồ thị quan hệ giữa các yếu tố thủy lực và tỷ lệ phân lƣu thực đo. 89 Hình 3.4. Đƣờng cong quan hệ giữa các tham số công trình hƣớng dòngvà tỷ
viii lệ phân lƣu tăng lên ở lạch trái ...................................................................... 100 Hình 3.5. Đƣờng cong quan hệ giữa các tham số công trình đập khóavà tỷ lệ phân lƣu nhánh trái ........................................................................................ 105 Hình 3.6. Đƣờng cong quan hệ giữa lƣu lƣợng và tỷ lệ phân lƣu nhánh trái ứng với cao trình đập khóa -8m .................................................................... 106 Hình 3.7.Hiệu quả tăng lƣu lƣợng vào lạch trái của các giải pháp tổ hợp.... 109 Hình4.1.Vị trí địa lý của đoạn sông Tân Châu- Hồng Ngự ........................ 113 4.2.Quy họach chỉnh trị đọan Tân Châu - Hồng Ngự ........................... 117 Hình 4.3. Phân chia lƣu lƣợng đoạn TC-HN khi có công trình .................... 118 Hình 4.4. Phân bố trƣờng vận tốc khi có công trình ..................................... 119 Hình 4.5. Bình đồ lòng dẫn sau 2 năm xây dựng công trình ....................... 119
ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Hệ thống mỏ hàn xây dựng tại Nhật Tân - Tứ Liên ....................... 29 Bảng 2.1.Tỷ lệ phân lƣu thực đo trên đoạn phân lƣu từ Tân Châu đến Hồng Ngự trên sông Tiền (không tính lạch Cái Vừng)(%) ...................................... 47 Bảng 2.2. Tỷ lệ phân lƣu thực đo trên đoạn phân lƣu cù lao Ông Hổ trên sông Hậu (%) ........................................................................................................... 47 Bảng 2.3.Tỷ lệ phân lƣu thực đo trên đoạn phân lƣu cù lao Thốt Nốt (%) .... 47 Bảng 2.4. Các cấp lƣu lƣợng - mực nƣớc thí nghiệm ..................................... 53 Bảng 2.5. Các trƣờng hợp thí nghiệm ............................................................. 54 Bảng 2.6. Đánh giá độ chính xác của mô hình theo các chỉ số NSE, RSR .... 72 Bảng 3.1. Thống kê các đoạn sông phân lạch trên sông Tiền, sông Hậu ....... 76 Bảng 3.2. Đặc trƣng hình học các đoạn phân lạch nghiên cứu trong vùng ĐBSCL ............................................................................................................ 81 Bảng 3.3. Tổng hợp các số liệu thực đo về tỷ lệ phân lƣu và đặc trƣng hình thái các lạch ..................................................................................................... 88 Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong điều kiện hiện trạng, dƣới các lƣu lƣợng thí nghiệm ...................................................... 97 Bảng 3.5.Tổng hợp kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp HD.1A .................................................................................... 98 Bảng 3.6.Tổng hợp kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp HD.1B..................................................................................... 99 Bảng 3.7. Độ tăng lên của tỷ lệ % lƣu lƣợng cho lạch trái ............................. 99 Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp công trình ĐD.2A .......................................................................... 101 Bảng 3.9. Độ tăng tỷ lệ lƣu lƣợng ở lạch trái khi áp dụng các giải pháp đón dòng ĐD. 2A(ở lƣu lƣợng tạo lòng 14.000 m3/s) ......................................... 101
x Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp đập khóa ở vị trí mặt cắt 3 lạch phải (ĐK.3) ........................................ 102 Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp đập khóa ở vị trí mặt cắt 4 lạch phải (ĐK.4) ........................................ 103 Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp đập khóa ở vị trí mặt cắt 5 lạch phải (ĐK.5) ........................................ 104 Bảng 3.13. Độ tăng lƣu lƣợng vào lạch trái của các phƣơng án bố tríđập khóa trong lạch phải ............................................................................................... 105 Bảng 3.14. Tỷ lệ phân lƣu khi thanh thải ngƣỡng cạn lạch trái đến độ sâu-8m107 Bảng 3.15. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp TH.A ..................................................................................................... 108 Bảng 3.16. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp TH.B ..................................................................................................... 108 Bảng 3.17. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp TH.C ..................................................................................................... 109 Bảng 3.18.Tổng hợp độ tăng tỷ lệ lƣu lƣợng ở lạch trái khi áp dụng các giải pháp công trình tổ hợp ( ở lƣu lƣợng tạo lòng 14.000 m3/s) ........................ 109 Bảng 4.1. Diễn biến tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng qua các thời kỳ .................... 113 Bảng 4.2. Lƣu lƣợng và mực nƣớc lũ thiết kế .............................................. 115 Bảng 4.3. Lƣu lƣợng và mực nƣớc tạo lòng ................................................. 116 Bảng 4.4. So sánh tỷ lệ phân lƣu hai nhánh hiện trạng và khi có công trình 118
xi CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BĐCM: Bán đảo Cà Mau CT: Công trình ĐBBB: Đồng bằng Bắc Bộ ĐBNB: Đồng bằng Nam Bộ ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ĐD: Đón dòng ĐK: Đập khóa ĐTM: Đồng Tháp Mƣời HD: Hƣớng dòng HGN: Hồng Ngự LK: Long Khánh MHT: Mô hình toán MHVL: Mô hình vật lý NCS: Nghiên cứu sinh SCL: Sông Cửu Long TH: Tổ hợp TGLX: Tứ giác Long Xuyên VNC: Vùng nghiên cứu
1 MỞ ĐẦU 0.1. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Sông phân lạch là loại hình sông tồn tại khá phổ biến trên các sông tƣơng đối lớn vùng đồng bằng.Trong vùng đồng bằng Bắc Bộ(ĐBBB), các đoạn sông phân lạch xuất hiện gần nhƣ trên khắp các con sông chính.Đi dọc theo các triền đê ven sông, sẽ luôn bắt gặp những cồn bãi xanh mƣớt cây trồng bồng bềnh giữa các lạch sông mang nặng phù sa, kể cả đoạn sông Hồng qua thủ đô Hà Nội. Tại vùng đồng bằng Nam Bộ (ĐBNB), trên sông Tiền và sông Hậu, có đến hơn 40% tổng số chiều dài là các đoạn sông phân lạch, so với 20% trên các sông vùng ĐBBB.Đặc điểm chủ yếu của đoạn sông này là lòng sông thu hẹp 2 đầu, giữa phình ra, dòng chảy chia thành hai lạch hoặc nhiều lạch, giữa các lạch là bãi giữa (ngƣời Nam Bộ gọi là cù lao hoặc cồn), có cao trình tƣơng ứng với bãi tràn, trên đó sinh trƣởng thực vật hoặc có dân cƣ sinh sống. Đặc điểm nổi bật nhất của sông phân lạch là sự phát triển không đồng đều, không ổn định của các lạch,dẫn đến sự thay đổi ngôi thứ (chính, phụ) diễn ra ở một mức độ nào đó có tính chu kỳ. Chính những đặc điểm diễn biến đó, làm cho sông phân lạch gây trở ngại cho thoát lũ, giao thông thủy, lấy nƣớc và cuộc sống của cƣ dân trên các bãi hoặc ở hai bờ, nếu dòng sông là địa giới hành chính.Nhƣng sông phân lạch cũng có những khía cạnh có thể khai thác đáp ứng các yêu cầu về tôn tạo cảnh quan, môi trƣờng sinh thái phục vụ xây dựng thành phố, du lịch. 0.1.1.Diễn biến lòng dẫn phức tạp ở các đoạn sông phân lạch gây sạt lở bờ ảnh hƣởng xấu đến an sinh xã hội - Đoạn phân lạch Long Khánh trên sông Tiền: Đây là đoạn sông phân 3 lạch, biến đổi lòng dẫn rất phức tạp. Trƣớc đây, dòng chủ lƣu đi về nhánh bên trái (Thƣờng Phƣớc- Hồng Ngự), hiện nay lạch này đang bị lấp dần và nhánh
2 chủ lƣu đi về phía bên phải (Long Thuận). Hình 0.1. Đoạn Phân lạch Long Khánh trên sông Tiền Trƣớc 1996, khi lạch trái Hồng Ngự đang sở hữu trên 60% lƣu lƣợng, sạt lở diễn ra thƣờng xuyên trên chiều dài khoảng 8km thuộc các xã Thƣờng Phƣớc 1, Thƣờng Phƣớc 2, Thƣờng Thới Tiền, với tốc độ lấn vào bờ hàng chục mét mỗi năm, đã làm mất rất nhiều đất, nhiều hộ dân phải di dời nhà cửa nhiều lần.Sau 1996, khi chủ lƣu chuyển sang lạch Long Khánh, sạt lở đặc biệt nghiêm trọng xảy ra ở bờ hữu thuộc địa phận các xã Long Thuận, Phú Thuận B. Nhiều vị trí sạt lở sâu vào bờ từ 10 30m. Tại xã Long Thuận, có đoạn bờ sông đã vào sát đƣờng giao thông, làm sạt lở gần hết đƣờng. Năm 2010, vừa xảy ra vụ sạt lở gần 1.000m bờ sông, làm đứt thêm 30m đƣờng nhựa, tuyến giao thông liên xã bị đứt năm đoạn dài. Hai phía đầu và cuối cù lao Long Khánh, sạt lở cũng xảy ra rất mạnh, sâu vào bờ từ 20 30m /năm, đã làm mất nhiều nhà cửa và diện tích đất canh tác.
3 Hình 0.2. Sạt lở đầu Cù lao Long Khánh Hình 0.3. Sạt lở bờ phải lạch Long Khánh-xã Long Thuận - Đoạn phân lạch cù lao ông Hổ trên sông Hậu: Đây là đoạn sông có chiều dài khoảng 10km, nằm trên sông Hậu, khu vực thành phố Long Xuyên, gồm có cù lao Ông Hổ, cù lao Phó Ba, biến động mạnh tốc độ sạt lở trung bình 15m/năm. Bên cạnh đó đối diện với thành phố Long Xuyên là cù lao Phó Ba đang trong giai đoạn xói lở mạnh với tốc độ hàng năm lên tới 30m/năm cả
4 đầu và đuôi cù lao. Ƣớc tính xói lở tại các cù lao thuộc khu vực thành phố Long Xuyên mỗi năm đã cuốn trôi khoảng hơn 50.000 m2, làm cho hàng trăm hộ dân rơi vào cảnh mất nhà cửa hoặc phải di dời. Hình 0.4. Sạt lở bờ sông Hậu tại khu vực Long Xuyên (An Giang) -Các đoạn phân lạch trên sông Hậu khu vực thành phố Cần Thơ: Hiện tƣợng xói lở trên sông Hậu thuộc địa bàn thành phố Cần Thơ diễn ra ở mức độ khác nhau theo không gian và thời gian.Đoạn sông này có 4 đoạn phân lạch chính: Cồn Tân Lộc, Cồn Khƣơng, Cồn Sơn và cồn Ấu, có tổng diện tích khoảng 3.700ha. Khu vực cồn Tân Lộc thuộc quận Thốt Nốt (3.200ha), đầu cồn sạt lở mạnh, đất bờ có dạng hàm ếch, chƣa có biện pháp phòng chống, trên dọc tuyến hai bên cồn chỗ nào sạt mạnh ngƣời dân và chính quyền địa phƣơng đóng cọc dừa hoặc cừ tràm, gia cố bao tải cát để bảo vệ. Tại khu vực Cồn Sơn (69ha), tốc độ xói lở lớn, nhất là khu vực đầu cồn 10,8m/năm. Trong qui hoạch tƣơng lai, Cồn Sơn sẽ là khu du lịch, khu nghỉ
5 , đây là những điểm lý tƣởng đến tôn lên nét đẹp đô thị sông nƣớc của thành phố Cần Thơ. Hiện nay, Cồn Sơn là khu vực tập trung nhiều các ao nuôi cá Tra và cá Ba Sa, đất trồng cây ăn trái. Tại đầu cù lao Sơn, xói lở diễn ra rất mạnh, theo nghiên cứu sinh (NCS) đo đƣợc từ ảnh vệ tinh, qua 6 năm, tốc độ sạt lở khoảng 65m. Do sạt lở uy hiếp, ngƣời dân đã dùng nhiều biện pháp để giữ đất: trồng cây, cừ cọc tre, bao tải cát,…(xem hình 0.5). Khu vực Cồn Khƣơng (293ha), cũng giống nhƣ Cồn Sơn,sạt lở ở Cồn Khƣơng diễn ra gần nhƣ trên toàn chu vi, đặc biệt đầu cồn sạt lở mạnh, có chỗ vào sâu 8÷10m. Cồn Khƣơng đang đƣợc quy hoạch thành khu biệt thự cao cấp, nhà hàng, du lịch, cần thiết phải tính toán phạm vi an toàn, và bố trí công trình để tôn tạo cảnh quan và bảo vệ những công trình nơi đây. Hình 0.5. Sạt lở ở khu vực Cồn Sơn, 2010 - Đoạnphân lạch An Bình trên sông Cổ Chiên (tỉnh Vĩnh Long): An Bình là đoạn phân lạch lớn nằm ở ngã ba sông Tiền và sông Cổ Chiên, phía hạ lƣu cầu Mỹ Thuận. Quá trình diễn biến lòng sông và đặc trƣng hình thái sông của khu vực này chịu ảnh hƣởng nhiều yếu tố: dòng chảy thƣợng nguồn, dòng bùn cát, dòng triều. Về hình thái lòng sông khu vực này biến đổi rất lớn trong hàng chục năm qua. Dòng chủ lƣu của dòng chảy ép sát bờ tả (bến phà
6 Mỹ Thuận) sau đó chuyển hƣớng về phía bờ hữu (Vĩnh Long) gây xói lở mạnh ở khu vực thành phố Vĩnh Long. - Đoạn phân lạch Đồng Phú trên sông Tiền (tỉnh Tiền Giang): Đây là đoạn phân lạch nằm trên sông Tiền, phía hạ lƣu cầu Mỹ Thuận, phải nói trong vòng 10 năm cù lao này đã phát triển mạnh mẽ. Năm 2001 chỉ là một dải đất rất nhỏ nằm ở bờ phải khúc sông cong của sông Tiền, đến nay cù lao này đã dịch chuyển về phía hạ lƣu khoảng 304m (ở đầu cù lao) và 598m (phía đuôi cù lao), tốc độ bình quân xấp xỉ 40m/năm. Nhƣ vậy ở cù lao này sau 7 năm từ một bãi non thành một vùng đất để ngƣời dân khai thác nuôi trồng thủy sản rất có giá trị. 0.1.2.Nhu cầu ổn định các cù lao trên sông để khai thác vào các mục tiêu kinh tế- xã hội Ngoài mục tiêu chống sạt lở trong các lạch để bảo đảm an sinh xã hội, chống bồi lấp suy thoái lạch chạy tàu, chỉnh trị sông phân lạch còn hƣớng đến phát triển kinh tế trên đất cù lao. Một nhà đầu tƣ Nhật Bản sau khi tham quan Cồn Ấu (Cần Thơ) nhận xét: “Chỉ cần bán không khí cũng hốt bạc”. Hiện nay, việc khai thác các cù lao trên sông phục vụ phát triển kinh tế đang diễn ra ở nhiều tỉnh, thành Nam Bộ. Cù lao Thới Sơn (Tiền Giang) nối kết với các cù lao Bến Tre, cồn Ấu (Cần Thơ) với khu du lịch Phù Sa, cù lao An Bình (Vĩnh Long)… đã định hình thành tuyến du lịch sông nƣớc nhộn nhịp suốt đêm ngày. Hàng loạt cồn trong vùng đƣợc quy hoạch thành khu du lịch, giải trí, nghỉ dƣỡng cao cấp. Cù lao Long Trị thuộc xã Long Đức, thành phố Trà Vinh, với diện tích tự nhiên gần 200ha, nằm trải dài hơn 7km giữa dòng sông Cổ Chiên. Ngành du lịch địa phƣơng đang triển khai kế hoạch hình thành một tuyến du lịch sinh thái sông nƣớc trên chuỗi cù lao này.
7 Ở Cần Thơ, dự án du lịch quốc gia “Hệ thống 5 cồn dọc sông Hậu, mỗi cồn là một làng du lịch". Một dự án có tổng đầu tƣ 490 tỷ đồng vừa đƣợc khởi công đầu tháng 6-2011: khu du lịch Sông Hậu rộng 94.550m² trên một cồn “nửa nổi nửa chìm” (nổi lên khi nƣớc cạn và chìm xuống khi nƣớc lên) ngay ngã ba sông đối diện bến Ninh Kiều. Từ các trình bày ở trên, thấy rõ ràng, chỉnh trịđể bảo vệ an toàn và khai thác tiềm năng kinh tế trên các đoạn sông phân lạch là một nhu cầu thực tế bức xúc cho sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội và môi trƣờng vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). 0.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Chỉnh trị sông phân lạch là một vấn đề khoa học-công nghệ khó, một số công trình đã xây dựng không những không đạt đƣợc mục tiêu cải thiện tình hình, mà còn gây ra những hậu quả xấu,ví dụ nhƣcông trình chỉnh trị đoạn Dền trên sông Đuống (đợt đầu- những năm đầu của thập kỷ 60 thế kỷ trƣớc), công trình chỉnh trị đoạn Phú Gia-Tứ Liên trên sông Hồng, khu vực Hà Nội; công trình chỉnh trị sông Quảng Huế, Quảng Nam (đợt đầu)... Vấn đề khoa học quyết định sự thành bại của công trình chỉnh trị sông phân lạch chính làsự điều chỉnh tỷ lệ phân nƣớc và phân cát giữa các lạch. Do sự phân nƣớc, phân cát tại nút phân lạch thƣờng không đồng đều về số lƣợng và về sự phân bố trên chiều thẳng đứng, tùy theo hình thái lòng sông và các quá trình thủy văn, bùn cát từ thƣợng lƣu đến. Để nắm đƣợc các quy luật phân bố này và các yếu tố ảnh hƣởng, yêu cầu phân tích sâu sắc đầy đủ cơ chế chuyển động theo không gian và thời gian của các yếu tố thủy thạch động lực vùng nghiên cứu. Từ đó, mới có thể vạch ra các giải pháp điều chỉnh theo các kịch bản chỉnh trị. Hiệu quả của các giải pháp chỉnh trị lại phụ thuộc vào việc bố trí không gian (cả trên mặt bằng và trên mặt thẳng đứng) của hệ thống công trình, nhƣ
8 vị trí tuyến, góc độ, chiều dài, chiều rộng, cao trình đỉnh, khoảng cách...Ngoài ra còn phụ thuộc vào kết cấu công trình (khối đặc hay xuyên thông, bình thƣờng hay đảo chiều hoàn lƣu...).Nói tổng quát là cần có sự phân tích chính xác về đối tƣợng chỉnh trị (phần lòng dẫn bố trí công trình) và đối tƣợng tác động (dòng chảy hay lòng dẫn). Thực hiện những nghiên cứu trên là tiến hành nghiên cứu các vấn đề biến động cả về không gian lẫn thời gian, tƣơng tác giữa chất lỏng (dòng chảy), chất rắn (công trình)và chất rời (bùn cát)nên cần huy động nhiều phƣơng pháp phối hợp nhau nhƣ chỉnh lý số liệu thực đo, mô hình vật lý (MHVL) và mô hình toán (MHT). Do đó, kết quả nghiên cứu sẽ mang tính thực nghiệm hoặc bán thực nghiệm và có phạm vi ứng dụng xác định. 0.3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu các loại giải pháp công trình điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong chỉnh trị sông phân lạch và đánh giá hiệu quả của chúng khi áp dụng các phƣơng án bố trí không gian khác nhau. Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm, đặc trƣng và yêu cầu chỉnh trị của các đoạn sông phân lạch vùng ĐBSCL, nghiên cứu đề xuất phƣơng án bố trí không gian hợp lý cho các giải pháp công trình để đạt mục tiêu chỉnh trị cho một vài đoạn sông phân lạch trọng điểm trên sông Cửu Long (SCL). 0.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Phân loại và phân tích đặc điểm hình thái, diễn biến, nêu rõ bản chất và quá trình hình thành, phát triển của các đoạn sông phân lạch vùng ĐBSCL, chỉ ra rằng đó là dấu tích của các delta triều cửa sông trong quá trình lấn ra biển. 2.Thông qua chỉnh lý số liệu thực đo, đề xuất phƣơng pháp xác định tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong đoạn sông phân lạchvùng triều sông theo quan hệ giữa các yếu tố hình thái lòng sông các lạch và các yếu tố thủy lực dòng chảy. Từ đó chỉ ra độ nhạy của các yếu tố tác động đến tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng.