BÁO CÁO " NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY XÓI LỠ 5 MỎ HÀN XÃ PHONG AN, HUYỆN PHONG ĐIỀN, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ " pptx

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012

1
NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN GÂY XÓI LỠ 5 MỎ HÀN
XÃ PHONG AN, HUYỆN PHONG ĐIỀN, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
STUDY ON THE CAUSES DISTRIBUTED TO THE EROSION OF FIVE GROYNES
AT PHONG AN COMMUNE, PHONG ĐIEN DISTRICT, THUA THIEN HUE

SVTH : Hoàng Văn Hoàn, Nguyễn Hoàng Đạt
Lớp 08X2B, Khoa Xây Dựng Thủy Lợi-Thủy Điện, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng
GVHD: Nguyễn Trường Huy
Khoa Xây Dựng Thủy Lợi-Thủy Điện, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng

TÓM TẮT
Được xây dựng từ năm 1992, 5 mỏ hàn trên đoạn sông cong thuộc sông Bồ, đoạn đi qua xã
Phong An, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế được xem là một trong các giải pháp chỉnh trị
sông giúp bảo vệ các tính mạng và tài sản của người dân sinh sống ở khu vực này. Tuy nhiên khu
vực xung quanh các mỏ hàn hiện nay đã hình thành nhiều hố xói rất sâu và bản thân một số mỏ
hàn cũng đang bị hư hỏng khá nặng. Điều này gây không ít lo ngại cho người dân đang sinh sống
cũng như là một mối quan tâm lớn của chính quyền địa phương ở đây. Trong bài báo này, nhóm
tác giả sẽ phân tích các nguyên nhân gây nên việc xói lở và hư hỏng các mỏ hàn thông qua việc
khảo sát và điều tra thực địa; kết hợp với việc ứng dụng mô hình toán dòng chảy River2D. Đây là
một mô hình thủy động lực được nhóm tác giả sử dụng để phân tích trường dòng chảy ở khu vực
đoạn sông cong xét đến sự có mặt của các mỏ hàn. Trên cơ sở các nguyên nhân đã phân tích và
tìm được, từ đó, nhóm tác giả đề xuất các giải pháp để khắc phục.

ABSTRACTS
Built in 1992, five groynes on the curvature of Bo river, at Phong An commune, Phong Dien
district, Thua Thien Hue province were considered as one of the river training solutions so that it
can help to protect the resident and their property that inhabit at this place. However, the areas
around five groynes have formed several deep scour holes and some groynes are in serious

deterioration. This raises the concern in the resident community as well as the local government
here. In this paper, the authors analyze the causes distributed to the erosion and destruction of five
groynes through the results of investigation and field trip, combined with the application of River 2D
model. This is a hydro-dynamic model the authors have implemented to analyze the flow field in
the curvature considered the existence of five groynes. Based on the causes analyzed, the authors
then propose the solution for recovery.

1. Đặt vấn đề
Đoạn sông cong trên đoạn sông Bồ, đoạn ngang qua xã Phong An, huyện Phong
Điền, tỉnh Thừa Thiên-Huế hàng năm bị sạt lở mạnh làm ảnh hưởng đến tính mạng và tài
sản của người dân sinh sống ở hai bên bờ sông. Năm 1992 chính quyền đã cho xây dựng 5
mỏ hàn ở đoạn sông cong này như một giải pháp chỉnh trị để bảo vệ bờ sông nhưng sau
một thời gian sử dụng, 5 mỏ hàn bị hư hỏng nặng và chính quyền địa phương phải tu bổ
sửa chữa lại vào năm 1999. Từ đó đến nay, trải qua nhiều trận lũ liên tiếp, khu vực giữa
các mỏ hàn đã xuất hiện nhiều hố xói rất sâu và nhiều mỏ hàn đã bị hư hỏng nặng. Vì thế,
việc tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến xói lở và hư hỏng các mỏ hàn từ đó đưa ra các giải
pháp khắc phục là một vấn đề vô cùng bức bách và cấp thiết.
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012

2
2. Mô hình hóa đoạn sông cong và 5 mỏ hàn
2.1. Lý thuyết mô hình
2.1.1. Cơ sở tính toán của mô hình RIVER2D
River2D là mô hình thủy động hai chiều dựa trên “Mô hình toán nước nông hai
chiều ngang”. Mô hình này dựa vào hai nguyên lý cơ bản là bảo toàn khối lượng và động
lượng để thiết lập mô hình vật lý bài toán. Mô hình áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn
để rời rạc hóa các phương trình liên tục . River2D kết hợp 2 sơ đồ giải là sơ đồ hiện và sơ
đồ ẩn và dùng phép giải lặp để tìm ra nghiệm.
2.1.2. Cấu trúc chương trình RIVER2D
Chương trình River 2D gồm có 4 modul

con: R2D_Bed, R2D_Ice, R2D_Mesh, và
River2D, mỗi modul có một chức năng riêng:
 R2D_BED đưa vào và xử lý số liệu địa hình;
 R2D_ICE mô tả bài toán khi có băng tuyết trên đất, mặt nước;
 R2D_MESH tạo lưới phần tử và thiết lập điều kiện biên cho miền tính;
 RIVER2D tính toán các đặt trưng của dòng chảy ổn định và không ổn định.
2.2. Mô hình hóa đoạn sông cong và 5 mỏ hàn bằng River2D
2.2.1. File *.BED (địa hình) và File *.MESH (chia lưới)
File địa hình
Chia lưới




Hình 1. File địa hình
Hình 2. File chia lưới
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012

3
2.2.2. Kết quả trường dòng chảy tương ứng với 4 kịch bản tính toán

Hình 3.1 kết quả tính toán với Kich bản 1 –
Q
thluu
= 173,442 m
3
/s, H
haluu
=2m

Hình 3.2 Kết quả tính toán ứng với Kich bản 2 -
Q
thluu
= 500 m
3
/s, H
haluu
=3m

Hình 3.3 Kết quả tính toán ứng với Kich bản 3 - Qt
hluu
=
700 m
3
/s, H
haluu
=4m

Hình 3.4 Kết quả tính toán ứng với Kich bản 4
- Q
thluu
= Q
taolong
=950 m
3
/s, H
haluu
=4.8m

2.2.3. Các mặt cắt ngang đặc trưng

Từ dữ liệu chạy ra từ chương trình RIVER 2D, có thể xuất các kết quả trường vận tốc,
độ sâu dòng chảy tại từng vị trí hoặc tại các mặt cắt. Cũng có thể dùng đồ họa để hiển thị
cường độ của dòng chảy hay độ sâu nước. Trong trường hợp này cần trích xuất các dữ liệu
về địa hình đáy, chiều sâu nước và chiều sâu hố xói. Sau đây chỉ trích xuất số liệu ứng với
trường hợp nguy hiểm nhất - tính ứng với lưu lượng tạo lòng.


Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012

4




3. Phân tích nguyên nhân gây xói lở và đề xuất giải pháp khắc phục
3.1. Các nguyên nhân gây xói lở và hư hỏng 5 mỏ hàn
 Do dòng chảy vòng gây ra sự xói lỡ bờ lõm trên đoạn sông cong này




 Do sai lệch giữa thiết kế và thi công :
o Sai lệch trong việc bố trí tuyến chỉnh trị trong quá trình thi công :
Theo thực tế hình dạng công trình và tuyến công trình đã thi công thì đầu của 5 mỏ
hàn không cùng nằm trên một bán kính cong chỉnh trị. Điều này dẫn đến việc các kè mỏ
hàn được bố trí nằm trước không thể phát huy tác dụng che chắn bảo vệ cho các mỏ hàn
tiếp theo và đồng thời cũng làm thay đổi trường dòng chảy so với thiết kế, nghĩa là trường
dòng chảy không còn bám sát tuyến chỉnh trị thiết kế đã vạch, mà dẫn đến việc xuất hiện
các xoáy nước cục bộ không mong muốn, và các xoáy nước này không thể tạo đường bờ
bồi lắng theo mong muốn mà ngược lại còn là nguyên nhân dẫn đến việc xói lở hình thái

đường bờ và đáy lòng sông.
Áp lực dư Lực li tâm Lực tổng hợp Vận tốc hướng ngang
vận tốc
Hình 4. Một số mặt cắt ngang đặc trưng
Hình 5. Biểu đồ cơ chế hình thành dòng chảy vòng một phía
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012

5
o Khoảng cách giữa các mỏ hàn chưa hợp lý :
Khoảng cách giữa các mỏ hàn cần đảm bảo sao cho hướng dòng nước chảy khi băng
qua mỏ hàn đằng trước không đến được vị trí quá 2/3 chiều dài mỏ hàn đằng sau. Ngoài ra,
khi thiết kế, bố trí khoảng cách giữa 2 mỏ hàn cần đảm bảo điều kiện sao cho chỉ tồn tại
một cuộn xoáy để tạo được đường bờ bồi lắng mới ổn định theo ý đồ của người thiết kế.
Theo như các kết quả tính toán trường vận tốc ứng với 4 kịch bản đã nêu, giữa mỏ hàn số
3 và 4, và giữa mỏ hàn số 4 và 5 luôn tồn tại hai cuộn xoáy trở lên. Đặc biệt giá trị vận tốc
tại 2 cuộn xoáy này khá lớn, đây chính là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến
việc hình thành các hố xói khá sâu ở sau mỏ hàn 4 và mỏ hàn 5.
Ngoài ra, một trong những mối quan tâm chính của người thiết kế khi sử dụng biện
pháp mỏ hàn là biện pháp gia cố chân ở đầu mỏ hàn Ở đây, ngay trước mỏ hàn 5, biện
pháp gia cố mà tư vấn cũ sử dụng hầu như đã không có hiệu quả dẫn đến việc hình thành
hố xói với chiều sâu xói khá lớn ngay trước mỏ hàn 5.
o Chiều dài các mỏ hàn chưa chính xác :
.Theo như hồ sơ thiết kế và kết quả đo đạc thực tế thì chiều dài các mỏ hàn sai khác nhiều
(đặc biệt là mỏ hàn số 4 và số 5)
Mỏ hàn
Chiều dài
Cao trình đỉnh kè
Cao trình gốc kè
Thiết kế
Thực đo

Thiết kế
Thực đo
Thiết kế
Thực đo
Mỏ 4
45
38.95
2.75
2.538
5
4.7698
Mỏ 5
32
23.45
3.4
2.3529
5
4.9729
Bảng So sánh sự khác nhau giữa kích thước kè (m)
 Địa chất đáy lòng dẫn thường xuyên bị thay đổi do hiện tượng khai thác cát
Mỗi dòng chảy trong sông tương ứng với trạng thái cân bằng ổn định tạm thời của
mình đều có một sức tải cát nhất định. Việc khai thác cát, nạo vét và hút cát lòng sông
đang diễn ra hàng ngày hàng giờ ở ngay khu vực 5 mỏ hàn Phong An dẫn đến việc mất cân
bằng lượng bùn cát trong dòng chảy tại khu vực đoạn sông qua 5 mỏ hàn. Để đạt lại trạng
thái cân bằng vốn có, dòng chảy sẽ cuốn bùn cát ở ngay khu vực đó làm dẫn đến hiện
tượng các hố xói ngày càng xói sâu.


Hình 6. Một số hình ảnh về hiện trạng khai thác cát
 Thiết kế chưa hợp lý:

Theo thực đo độ dốc mái của thân mỏ hàn và đầu mỏ hàn quá nhỏ (m
thân
=1,5 và
m
đầu
=2,0), theo tiêu chuẩn thiết kế công trình bảo vệ bờ đê 14TCN 84-91, hệ số mái của
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012

6
thân mỏ hàn thường từ 2-2.5, còn đối với đầu mỏ hàn, hệ số mái từ 2,5-3 thậm chí có thể
lên đến 3,5. Do đó, trong trường hợp này, thiết kế cần phải tăng hệ số mái của thân và đầu
mỏ hàn để tăng cường ổn định cục bộ cho các mỏ hàn.
3.2. Đề xuất giải pháp khắc phục
 Sửa chữa và bố trí lại vị trí 5 mỏ hàn đúng với hồ sơ thiết kế ban đầu sao cho :
 Bố trí lại đầu 5 mỏ hàn cùng nằm trên bán kính cong chỉnh trị
 Khoảng cách giữa các mỏ hàn chính xác
 Chiều dài các mỏ hàn hợp lý
 Thay đổi vật liệu làm kè mỏ hàn
 Giữ nguyên vị trí 5 mỏ hàn
 Hiệu chỉnh lại hệ số mái đầu và thân 5 mỏ hàn theo 14TCN84-91
 Gia cố mái kè mỏ hàn bằng phương pháp lát đá , trồng cỏ…nhằm hạn
chế sự xói lỡ của các mỏ hàn
 Thêm vào giữa 2 hố xói do mỏ hàn 3 và 4 , 4 và 5 gây ra đó 2 mỏ hàn
mới nhằm tránh tình trạng xuất hiện 2 cuộn xoáy giữa các mỏ hàn
 Cấm người dân nạo vét đất cát trên đoạn sông này nhằm tránh tình trạng hố xói
ngày càng sâu thêm

4. Kết luận
Trên cơ sở các kết quả điều tra thực địa, phân tích và so sánh với các hồ sơ
thiết kế và thi công; cộng với việc mô hình hóa đoạn sông cũng như 5 mỏ hàn bằng

mô hình thủy động lực dòng chảy 2 chiều River2D, đề tài đã phân tích và làm rõ các
nguyên nhân dẫn đến việc hình thành các hố xói sâu tại khu vực xung quanh 5 mỏ
hàn cũng như các nguyên nhân gây nên sự hư hỏng 5 mỏ hàn. Trên cơ sở các
nguyên nhân đã phân tích và tìm được, nhóm tác giả cũng đã kiến nghị và đề xuất
một vài giải pháp để khắc phục tình trạng hư hỏng này.



TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Ứng dụng mô hình River2D vào một số bài toán Thủy lợi, Võ Nguyễn Đức Phước,
Huỳnh Thị Thu Trâm, 06x2, Báo cáo SV NCKH-Đại học Đà Nẵng, 2010
[2] Nghiên cứu khả năng xói lở lòng sông tại công trình cầu Trần Thị Lý khi xây dựng
mới, Lương Nguyễn Hoàng Phương, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, 2010.
[3] Thủy lực dòng chảy hở, Nguyễn Cảnh Cầm.