Một số vấn đề về động lực học dòng chảy và quan hệ hình thái sông Cửu Long

Bộ GIáO DụC Bộ NÔNG NGHIệP
V ĐO TạO V PHáT TRIểN NÔNG THÔN
VIệN KHOA HọC THủY LợI MIềN NAM




Đinh Công Sản



MộT Số VấN Đề
Về ĐộNG LựC HọC DòNG CHảY
V QUAN Hệ HìNH THáI SÔNG CửU LONG

Chuyên ngành: Chỉnh trị sông và bờ biển
Mã số: 62449401


Tóm tắt Luận án tiến sĩ kỹ thuật

Thành phố Hồ Chí Minh 2006



Công trình hòan thành tại:
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam


Ngời hớng dẫn khoa học:

1. GS.TS. Lơng Phơng Hậu
2. PGS. Lê Ngọc Bích





Phản biện 1: GS,TS. Nguyễn Thế Hùng,
Trờng Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng

Phản biện 2: PGS,TS. Đỗ Tất Túc,
Trờng Đại học Thủy lợi

Phản biện 3: PGS,TS. Lê Song Giang,
Trờng Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh

Luận án đợc bảo vệ trớc hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc
họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, số 2A Nguyễn Biểu
(28 Hàm Tử), Phờng 1, Quận 5, Tp. Hồ Chí Minh
vào hồi 08 giờ 00 ngày 17 tháng 04 năm 2007




Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Th viện quốc gia Việt Nam
- Th viện Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam

1
Mở đầu
i. ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Sông Cửu Long (SCL) có chiều dài khoảng 230 km, nơi tập
trung các đô thị lớn nằm trên bờ lõm của các đọan sông cong với 10
triệu dân. Lũ lụt và sạt lở bờ sông là hai thảm họa lớn ở đồng bằng
sông Cửu Long (ĐBSCL). Tuy nhiên, sử lý sạt lở ở ĐBSCL không
đơn giản do tính đặc thù của điều kiện tự nhiên đặc biệt về kết cấu
dòng chảy và quan hệ hình thái sông, với sự tồn tại của các hố xói
cục bộ sâu từ 30 đến 50 m và hậu qủa của sự phát triển các hố xói
này là những thảm họa về sạt lở. Lấy dòng chảy và lòng dẫn SCL làm
đối tợng nghiên cứu để xác định đối tợng chỉnh trị và đối tợng tác
động trong chống sạt lở chính là ý nghĩa thực tiễn của luận án này.
ii. ý nghĩa khoa học của đề tài
Luận án đề cập đến sự tơng tác giữa dòng chảy và lòng dẫn
theo các kịch bản về góc giữa phơng dòng chủ lu và bờ diễn ra gần
với các nguyên mẫu trên SCL. Từ đó, quá trình tạo ra hố xói cục bộ

sẽ đợc khảo sát để phân tích, xây dựng quan hệ.
Hố xói cục bộ là hậu qủa của sự thay đổi kết cấu dòng chảy do
trờng áp mà dòng xung kích tạo ra trên mái bờ dốc. Hiện tợng này
đợc phân tích các yếu tố ảnh hởng, sử dụng phép phân tích thứ
nguyên để tìm ra mối quan hệ giữa chúng và xác lập biểu thức tóan
học. Kết qủa tính từ biểu thức đề xuất có thể áp dụng cho những đọan
sông có dòng chủ lu xô ngang vào bờ sông và đợc thử nghiệm
bằng số liệu thực đo (SLTĐ) trên SCL.
iii. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
1) Thu thập, phân tích sự hình thành và phát triển, giải thích nguyên
nhân và cơ chế hình thành các hố xói cục bộ trong lòng dẫn SCL và

2
hậu qủa do chúng gây ra; 2) Xây dựng đợc công thức tổng quát tính
chiều sâu lớn nhất của hố xói cục bộ ở đọan sông có dòng chảy xô
ngang bờ sông và áp dụng cho trờng hợp cụ thể là SCL; 3) Định
hớng các biện pháp công trình chỉnh trị nhằm giảm chiều sâu hố xói
cục bộ, giảm sạt lở bờ sông bảo vệ cơ sở hạ tầng gần khu vực hố xói
cục bộ.
iv. Phạm vi nghiên cứu và số liệu xuất phát
Luận án đi sâu vào hiện tợng xói sâu cục bộ trong sự phát triển
hình thái sông tự nhiên (cha có công trình) tại các đọan sông có
dòng chủ lu xô ngang bờ sông và đợc áp dụng cụ thể cho SCL.Tài
liệu sử dụng là các SLTĐ từ các dự án điều tra cơ bản và đề tài
KHCN các cấp giai đọan 1995 -2000 của Viện Khoa học Thủy lợi
miền Nam.
v. Cấu trúc của luận án
Ngòai phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chơng chính:
Chơng 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu về động lực học dòng
chảy và quan hệ hình thái sông; Chơng 2: Cơ sở thực tiễn và

phơng pháp luận trong nghiên cứu về sự hình thành và phát triển hố
xói cục bộ trong lòng sông tự nhiên; Chơng 3: Xây dựng công thức
tính tóan chiều sâu lớn nhất của hố xói cục bộ trong lòng sông tự
nhiên; Chơng 4: ứng dụng kết qủa nghiên cứu vào chỉnh trị đọan sạt
lở Tân Châu- sông Tiền.
CHƯƠNG 1 : tổng quan tình hình nghiên cứu động lực
học dòng chảy v quan hệ hình thái sông
1.1 Tổng quan thành tựu trong động lực học dòng sông
- Về chuyển động bùn cát, từ những năm 80 của thế kỷ XX trở lại
đây cha thể đạt tới mức độ chính xác có thể chấp nhận. ở Việt Nam
có các chuyên gia nh Lu Công Đào,Vi Văn Vị, Nguyễn Viết Phổ,

3
Đỗ Trọng Thuận, Hòang Hữu Văn, Lơng Phơng Hậu, Lê Ngọc
Bích v.vTrong luận án thạc sĩ tại AIT (Thái Lan), tác giả luận án
có đánh giá độ mài mòn của bùn cát trên sông Tiền.
- Về diễn biến lòng sông, quan điểm dòng sông là sản phẩm của sự
tác động giữa hai yếu tố dòng chảy và lòng dẫn là một quan điểm
biện chứng soi sáng cho mọi nghiên cứu. ở Việt Nam, có nhiều
nghiên cứu về diễn biến, hình thái và công trình chỉnh trị sông. Các
sông ở miền Bắc có nghiên cứu của Quản Ngọc An, Hòang Hữu Văn,
Võ Phán, Lê Ngọc Túy, Lê Ngọc Bích, Lơng Phơng Hậu, Nguyễn
Văn Tóan, Hòang Hng, Trần Minh Quang, Nguyễn Thới Giáp,
Nguyễn Ngọc Cẩn, Trần Đình Tri, Lê Văn Kiến, Vũ Tất Uyên, Trần
Xuân Thái, Đào Xuân Sơn, Trịnh Việt An, Phùng Quang Phúc,
Nguyễn Thới Giáp, Tôn Thất Vĩnh, Trần Đình Hợi. ở miền Trung, có
Ngô Đình Tuấn, Đỗ Tất Túc, Nguyễn Bá Quỳ, Lơng Phơng Hậu,
Trịnh Việt An, Nguyễn Văn Tuần. Nam Trung Bộ có Nguyễn Ân
Niên, Lê Ngọc Bích, Lơng Phơng Hậu, Lê Mạnh Hùng. Miền Nam
có Lê Ngọc Bích, Lơng Phơng Hậu, Nguyễn Sinh Huy, Trần Minh

Quang, Nguyễn Ân Niên, Lê Mạnh Hùng, Hòang Văn Huân v.v và
một số cơ quan khác.
Một số kết qủa nghiên cứu riêng cho các đọan sông cong, về
chiều sâu trung bình và lớn nhất có các công thức thực nghiệm của
PhaGờ , Atxmun và Boussinesque, Leliavsky (1955), Bagnold
(1960), Abđurapốp (1977), Thorne (1988). Các hố xói cục bộ ở trụ
cầu hay mỏ hàn có khỏang vài chục công thức kinh nghiệm tính
chiều sâu hố xói của nhiều tác giả.
1.2 Tổng quan về phơng pháp nghiên cứu
1.2.1 Khái quát: Các hiện tợng vật lý trong động lực học dòng
sông (ĐLHDS) liên quan đến chuyển động của môi trờng nớc, rời

4
và rắn, theo không gian, thời gian, không theo quy luật, nên cha có
phơng pháp nào nghiên cứu đầy đủ. Nhận thức diễn biến dòng sông
phần lớn là định tính. Để dự báo định lợng cần giải đợc các
phơng trình biến hình lòng sông phức tạp và chúng cũng cha hòan
thiện. Do các chuẩn tắc tơng tự của mô hình vật lý (MHVL) có thể
dễ dàng tìm đợc, kể cả những vấn đề có tính chất 3 chiều (3D) của
dòng chảy và bùn cát nên MHVL phát triển mạnh. Do sự xuất hiện
của máy tính dung lợng lớn, tốc độ tính toán cao đã làm cho MHT
có thể thay thế MHVL. Với diễn biến lòng sông 2 chiều (2D) ở
khoảng cách ngắn, mô hình tóan (MHT) cũng đang phát triển song
song với MHVL. Chỉ còn vấn đề biến hình 3D, do điều kiện biên quá
phức tạp mà các quy luật chuyển động bùn cát cha đợc nghiên cứu
đầy đủ, MHT 3D cha thể thay thế MHVL.
1.2.2 Phơng pháp nghiên cứu dựa đơn thuần trên cơ sở số liệu
thực đo: Các quan hệ hình thái sông đợc ứng dụng đều là kết qủa
của chỉnh lý, phân tích SLTĐ, điển hình là quy luật L.Fargue, lý
thuyết chế độ (Regime Theory), của Gluscôp, Antunin ở Việt

Nam, các công thức nớc ngòai đợc Nguyễn Thới Giáp, Lê Ngọc
Bích, Vi Văn Vị, Lơng Phơng Hậu địa phơng hóa các hệ số, số
mũ bằng các SLTĐ trên sông Hồng và SCL .
1.2.3 Phơng pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý hoặc kết hợp số
liệu thực đo và bổ sung bằng số liệu đo đạc trên mô hình vật lý:
Những công thức nổi tiếng dựa trên MHVL là công thức lu lợng
bùn cát đáy của E. Meyer - Peter và Muller, vận tốc khởi động của
bùn cát dính của Đậu Quốc Nhân (1962), trờng động lực dòng chảy
quanh mỏ hàn của Lơng Phơng Hậu, xói cục bộ ở sau đập, mỏ hàn
hay trụ cầu của Nguyễn Xuân Trục (1980) thông qua MHVL kết hợp
với SLTĐ v.v.

5
1.2.4 Một xu thế khác là kết hợp giữa lý thuyết và số liệu thực đo
hay số liệu trong phòng thí nghiệm: Ibad-Zađê dùng các SLTĐ điều
chỉnh biểu thức cho nguyên lý ổn định lòng sông của Vêlicanốp. Đậu
Quốc Nhân đề ra giả thiết độ biến động nhỏ nhất cùng với SLTĐ để
suy ra quan hệ hình thái sông vùng triều. Lơng Phơng Hậu xác lập
quan hệ hình thái sông với theo SLTĐ ở Việt Nam.
1.2.5 Phơng pháp mô phỏng số: MHT đợc phát triển mạnh tính
tóan cho các hiện tợng vật lý 1D, 2D và 3D nh bộ HEC của Mỹ,
SMS của Anh, SOGREAH của Pháp, MIKE của Đan Mạch, TREM
của Nhật, DELFT-3D của Hà Lan v.v
1.2.6 Kết hợp mô hình tóan và mô hình vật lý
MHT và MHVL, là hai phơng pháp độc lập nhau có thể kết hợp với
nhau để bổ sung cho nhau.
1.2.7 Phơng pháp phân tích thứ nguyên
Releigh (1899) áp dụng đầu tiên và Buckingham (1914) phát triển
định lý tổng quát về phép phân tích thứ nguyên (định luật

). Ví dụ
điển hình ứng dụng thành công phơng pháp này là công thức tính
sức tải cát lở lửng của Trơng Thụy Cẩn với hệ số và số mũ xác định
bằng SLTĐ. ở Việt Nam, Hòang Hữu Văn đã sử dụng phơng pháp
này để xác định phơng trình sức cản ở khúc sông cong.
1.2.8 Nhận xét chung: Với việc thu thập SLTĐ thì cần thiết cho mọi
mô hình. Trớc mắt, MHT và MHVL là hai phơng pháp quan trọng
có thể hỗ trợ lẫn nhau. Phơng pháp phân tích thứ nguyên dùng cho
hiện tợng vật lý có nhiều biến, phức tạp, cần đợc kết hợp với
SLTĐ.
1.3 Đánh giá chung
1.3.1 Những thành tựu đ đạt đợc

6
a) Trên thế giới: Các quy luật cơ bản của ĐLHDS và các vấn đề chủ
yếu đặt ra đều đã có lời giải.
b) ở Việt Nam: Đội ngũ cán bộ nghiên cứu ĐLHDS ngày càng lớn
mạnh. Cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu ngày càng hiện đại (máy
hồi âm +DGPS, ADCP, OBS). Công tác chỉnh trị sông có những
kết qủa đáng khích lệ với các công trình xây dựng trên cả nớc.
1.3.2 Những vấn đề tồn tại
a) Về lu lợng tạo lòng:
vùng cửa sông, việc xác định chúng gặp
khó khăn do dòng chảy thuận nghịch, bậc sông các mùa nớc không
rõ ràng. b) Về sạt lở bờ sông: không thể giải bằng các phơng trình
ĐLHDS vì chúng liên quan đến cơ học đất với nhiều yếu tố không có
mặt trong phơng trình bùn cát. c) Vấn đề về xói cục bộ: xảy ra do
biến động mạnh kết cấu dòng chảy, cha đợc nghiên cứu đầy đủ,
cha giải đợc bằng MHT. Nguyên nhân là do bản chất vật lý của
hiện tợng xói sâu có những điểm khác biệt của hớng và độ lớn

dòng chảy xô ngang vào bờ, dẫn đến một cơ chế tạo thành hố xói
riêng biệt. d) Tồn tại trong các phơng pháp nghiên cứu: Phơng
pháp chỉnh lý SLTĐ không đáp ứng đợc mọi yêu cầu. MHT 2D, 3D
do dòng chảy không đều, không ổn định, bùn cát không đều và tải
cát không cân bằng vẫn cha sáng tỏ. Mặt khác phơng pháp và kỹ
thuật tính vẫn còn phải hòan thiện hơn. MHVL cần xem xét ảnh
hởng của biến thái hình học, độ dốc, thời gian và vật liệu cho mô
hình lòng động. Vì vậy, nghiên cứu về hình thái sông phải đợc tiếp
cận từ nhiều phía và kết hợp nhiều phơng pháp để hỗ trợ cho nhau.
1.4 Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án
Hiện tợng bức xúc nhất ở SCL là sạt lở tại các điểm dân c tập trung
do sự phát triển các hố xói cục bộ mà các biện pháp công trình cha
thể khống chế đợc. Vấn đề này cha lý giải đợc cơ chế hình thành

7
và phát triển, cha xây dựng đợc các công thức tính tóan và cơ sở
khoa học cho biện pháp công trình. Chính vì vậy luận án chọn vấn đề
này để nghiên cứu, với mong muốn có những giải thích khoa học cho
hiện tợng này và đa ra đợc phơng pháp tính chiều sâu hố xói.
CHƯƠNG 2: cơ sở thực tiễn v phơng pháp luận
trong nghiên cứu về sự hình thnh v phát
triển hố xói cục bộ trong lòng sông tự nhiên
2.1 Hiện tợng xói sâu trong lòng dẫn sông Cửu Long.
2.1.1 Mô tả chung: SCL đã tạo ra rất nhiều hố xói sâu, gây ra sạt lở
và thiệt hại lớn. Có 9 hố xói có cao trình đáy thấp hơn -30 m.
2.1.2 Nhận xét
a) Vị trí xuất hiện của hố xói: Bảy hố xói sâu xuất hiện ở đọan sông
có dòng chảy xô ngang vào bờ. Hai hố xói xuất hiện ở điểm hợp lu
(Vàm Nao, Hồng Ngự). Bảy trong chín hố xói xuất hiện ở cả vùng
ảnh hởng thợng nguồn là chính.

b) Về độ sâu: Các hố xói có độ sâu bất thờng so với độ sâu trung
bình trên và dới nó từ 2.3 đến 5.5 lần và từ 1.6 đến 3.8 lần so v
i
bán kính thủy lực tại đó.
B
/H qua tâm hố xói khác với các mặt cắt
ổn định trên SCL, dao động quanh giá trị 1.0. Riêng tại Sa Đéc,
B
/H lớn hơn nhiều và lớn hơn cả ở các mặt cắt ổn định (hình 2.6).
c) Mặt cắt đi qua hố xói : Có hai lọai: dạng tam giác lệch về phía bờ
lõm của đọan sông cong và có dòng chủ lu xô ngang; dạng tam giác
khá đối xứng đại diện cho các hố tại hợp lu. Độ dốc dọc hố xói i >
1% và có xu thế hố xói càng sâu thì càng dốc. Riêng tại Sa Đéc, i <
0,5%, nhỏ hơn nhiều các hố xói khác.
d) Dòng chảy ở đọan có hố xói cục bộ : Trừ hố xói Sa Đéc, các hố
xói khác đều có chủ lu xô ngang vào bờ. Chủ lu chảy thẳng, hớng
vào bờ một góc nhọn và chỉ đổi hớng đột ngột khi tới gần bờ.

8
Tỷ lệ B
0.5
/H trên sông Tiền
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
0255075100125150175200225250
Khỏang cách tính từ cửa sông (Km)

B
0.5
/H
Tại mặt cắt ổn định
Tại các hố xói cục bộ
tại hố xói Sa Đéc

Hình 2.6
Quan hệ
B
/H và
khỏang
cách mặt
cắt tính từ
cửa sông
e) Quan hệ với sạt lở: Tất cả các hố xói sâu đều kèm theo sạt lở bờ.
f) Định danh hố xói: Các hố xói trên SCL có các đặc trng hình thái
sau đây đợc gọi là hố xói cục bộ (scour hole):
H
B
= 0,85 ữ2,0;
i
1%;


45
o
. Các hố xói có các đặc trng hình thái sau đây đợc
gọi là lạch sâu (deep pool):
H

B
> 4,0; i 0,5 %;


110
o
. Hai lọai
hố xói này tuy đều có chung hiện tợng xói sâu, nhng về bản chất
nguyên nhân tạo thành hố xói khác nhau.
2.2 Phân tích sự hình thành và phát triển của các hố xói sâu:
Sự hình thành, phát triển của chúng liên quan đến điều kiện hình thái,
dòng chảy, địa chất, bùn cát cùng tồn tại và là nhân qủa của nhau.
2.2.1 Điều kiện hình thái
a) Sông cong gấp tạo ra hố xói cục bộ tại bờ lõm của đoạn cong:
Việc giải thích nguyên nhân hình thành sông cong chia làm 4 loại: 1)
tính tự điều chỉnh của dòng sông; 2) tính chuyển động cong theo chu
kỳ của dòng nớc và lòng sông bị uốn theo; 3) sự hình thành các yếu
tố cục bộ trên sông; 4) quan hệ tơng đối giữa tốc độ vận động trầm
tích đáy sông và tốc độ xói lở bờ.
b) Đoạn sông nhập lu tạo ra hố xói cục bộ ở ngã ba sông: Sau khi
nhập lu dòng chảy bị co hẹp, tạo các khu xóay trục đứng. Mặt khác,
bờ sông thờng khó xói hơn đáy sông, nên sông phát triển chiều sâu.

9
2.2.2 Điều kiện dòng chảy: ở đoạn sông gấp khúc, dòng chảy bị co
hẹp và tăng tốc, vợt quá vận tốc không xói của lòng sông cùng với
dòng hoàn lu gây mất cân bằng bùn cát theo phơng ngang, làm
bùn cát di chuyển từ bờ lõm sang bờ lồi. ở đoạn sông nhập lu, sự co
hẹp trên mặt bằng làm vận tốc tăng, sức tải cát tăng lên nhiều lần và
dòng chảy phải lấy bùn cát bù vào lợng thiếu hụt so với sức tải của

nó. Mặt khác, bùn cát đi vào nhỏ hơn đi ra khỏi điểm nhập lu (đã
đợc tác giả luận án chứng minh), tạo ra hố xói sâu.
2.2.3 Điều kiện địa chất: do các lớp mặt là bùn sét, có vận tốc không
xói lớn hơn lớp cát lòng sông, nên lòng dẫn dễ bị xói sâu hơn xói
ngang, tạo hố xói cục bộ (sông Tiền: 6 /7; sông Hậu: 3 /4 khu vực).
2.3 Phân tích diễn biến của các hố xói sâu trên SCL
2.3.1 Diễn biến trên mặt bằng: Diễn biến SCL giai đoạn 1890 -
2000 cho thấy biến đổi trên mặt bằng của các hố xói nhỏ, trừ Sa Đéc.
2.3.2 Diễn biến trên mặt cắt dọc và cao trình đáy hố xói : vị trí
tâm xói dịch chuyển ngợc xuôi, nhng xu thế chung là dịch chuyển
về hạ lu với tốc độ chậm (lớn nhất tại Hồng Ngự: 31.6m/năm). Tốc
độ xói sâu trung bình hố xói nhỏ (lớn nhất tại Sa Đéc: 0.25m/năm)
2.4 Cơ chế hình thành và phát triển hố xói cục bộ: Tham khảo hai
trờng hợp: a) Hố xói cục bộ đầu mũi mỏ hàn không ngập và b) Hố
xói cục bộ ở trụ cầu qua sông cho thấy dòng chảy có vận tốc lớn khi
xô vào bờ giống nh trớc kè chắn hoặc mỏ hàn. Ngay dọc bờ, động
năng biến thành thế năng, nớc dâng lên và tạo vùng áp suất cao.
Phần sông phiá ngoài lu tốc lớn, hình thành vùng áp suất thấp. Khi
bờ sông khó bị sạt lở vì lực xung kích, phần lớn khối nớc ở vùng áp
suất cao đi về vùng áp suất thấp, luồn xuống đáy để hình thành dòng
chảy xoắn, gặp đáy sông có điạ chất yếu sẽ xói sâu mang bùn cát ra
ngoài hố xói.

10
2.5 Lựa chọn trờng hợp nghiên cứu
2.5.1 Tiêu chí lựa chọn: a) Tính phổ biến của vấn đề, là sự tồn tại
các hố xói sâu tại các đọan sông có dòng chảy xô ngang; b) Tại các
hố xói có nhiều tài liệu cơ bản phục vụ nghiên cứu.
2.5.2 Trờng hợp nghiên cứu : các yếu tố quyết định chiều sâu hố
xói cục bộ (scour hole) tại các đọan sông có dòng chủ lu xô ngang

vào bờ trong lòng dẫn tự nhiên, thờng hình thành từ: a) các sông
cong gấp, tức là từ đọan sông thẳng và một đọan sông cong ở giữa có
chiều dài không lớn, làm cho sông bị gấp với góc ở tâm nhỏ hơn
45
0
; b) từ đọan nhập lu của một sông có vận tốc lớn với sông có vận
tốc nhỏ. Đây là vấn đề xói cục bộ
lòng dẫn do sự xáo động mạnh kết
cấu nội của dòng chảy mà mạch động áp suất và mạch động lu tốc
là nguyên nhân chủ yếu. Trục động lực gần nh thẳng và chỉ đổi
hớng mạnh tại chỗ gấp khúc, tạo ra dòng biến đổi nhanh.
2.5.3 Các hố xói cục bộ điển hình: là các hố xói sâu tại Tân Châu,
Bình Thạnh, Mỹ Thuận và Cần Thơ. Những hố xói này vừa bảo đảm
tính phổ biến của vấn đề, vừa có tài liệu để phân tích.
2.6 Xác định phơng pháp nghiên cứu.
Do thiếu các số liệu lịch sử đồng bộ và tin cậy, nên không thể dựa
hòan tòan vào SLTĐ. Không thể dựa vào MHVL của cơ sở đào tạo
do cha đáp ứng đựợc yêu cầu nghiên cứu. Vấn đề đặt ra là có thể
nghiên cứu trên MHT đợc hay không. Phơng trình biến hình lòng
sông (2.11) đã thiết lập trên cơ sở cân bằng lăng thể dòng chảy dài
dx, rộng dy, sâu h=Z-Z
0
(hình 2.20).

0)1(
0
=


+

+





t
hs
t
Z
b
q
l
q
sbsl

(2.11)

11

h
dx
Zo
Z'
dZo
q

s
s
q
x
dx
s
q
dy
+


Hình 2.20 Sơ đồ
thiết lập phơng
trình biến hình
lòng dẫn
Vì vấn đề phức tạp của vận chuyển bùn cát đáy theo phơng dọc,
ngang, bùn cát lơ lửng theo phơng đứng v.v đặc biệt là ở đọan
sông cong, nên không thể giải trực tiếp phơng trình (2.11). Do vậy,
luận án sử dụng phép phân tích thứ nguyên kết hợp với SLTĐ.
2.7 Cơ sở lý thuyết của phép phân tích thứ nguyên.
Một phơng trình vật lý hòan chỉnh tất yếu phải thỏa mãn điều kiện
thứ nguyên đồng nhất, đó là nguyên lý của phép phân tích thứ
nguyên. a) Phép phân tích thứ nguyên theo định lý Releigh: giả thiết
hàm số một hiện tợng nào đó bằng tích các hàm số mũ của các biến
lợng. b) Phép phân tích thứ nguyên theo định lý

: dùng đại lợng
vật lý cơ bản mới, độc lập với nhau và bao gồm đợc tòan bộ thứ
nguyên cơ bản. c) Cơ sở số liệu đáp ứng yêu cầu của phép phân tích
thứ nguyên: Trên SCL đã có SLTĐ tại các hố xói cục bộ ở các đọan

sông có dòng chủ lu xô ngang là Tân Châu, Bình Thạnh, Mỹ Thuận
và Cần Thơ. Những hố xói trên vừa bảo đảm tính phổ biến vừa có thể
kiểm nghiệm phép phân tích thứ nguyên về tính tóan hố xói cục bộ.
CHƯƠNG 3: xây dựng công thức tính tóan
chiều sâu lớn nhất của hố xói cục bộ
trong lòng sông tự nhiên
3.1. Phân tích yếu tố ảnh hởng đến hố xói ở đọan sông có dòng
chảy xô ngang vào bờ sông

12
3.1.1 Yếu tố dòng chảy a) Độ lớn của dòng chảy: Độ lớn dòng chảy
ở đây là lu lợng Q, (hoặc q) hay vận tốc V thông qua kích thớc
mặt cắt (R, B). b) Phân bố dòng chảy theo thời gian: Biểu đồ dòng
chảy nhiều đỉnh sẽ tạo ra hố xói có chiều sâu lớn hơn biểu đồ ít đỉnh.
3.1.2 Yếu tố lòng dẫn a) Khả năng chống xói của lòng dẫn: là vận
tốc không xói cho phép V
0
hay đờng kính hạt trung bình d. b) Mái
dốc của lòng dẫn: bờ sông càng dốc hố xói tạo ra càng sâu.
3.1.3 Yếu tố lực tác động giữa dòng chảy và lòng dẫn
a) Xung lực của dòng chảy p: tỷ lệ với độ lớn của vận tốc và góc hợp
bởi dòng chủ lu với bờ sông (

). Do p lớn, mực nớc tại bờ đối
diện dâng lên, dẫn đến vùng áp suất cao, tạo ra dòng chảy đi đến
vùng áp suất thấp càng mạnh, gây ra dòng chảy xoắn và mạch động
càng lớn, tạo ra hố xói càng sâu. b) Hình thái và cân bằng bùn cát:
khi

càng lớn, dòng chảy càng bị dồn ép, co hẹp, vận tốc gia tăng,

sức tải cát tăng lên, lòng dẫn bị đào xói bù vào bùn cát bị thiếu hụt,
gây ra xói sâu.
3.1.4 Lựa chọn các yếu tố cơ bản và quyết định chiều sâu hố xói:
Q và R của đọan sông trớc hố xói liên quan đến vận tốc và sức tải
cát. Yếu tố lòng dẫn là V
0
hay d. Độ dốc mái bờ sông i đợc xét đến
trong xung lực của dòng chảy. Tơng tác dòng chảy và lòng dẫn là p
tác động lên mái bờ sông. Còn sức tải cát đã bao hàm trong Q
(hoặcV) và V
o
(hoặc d). Trọng lợng nớc liên quan đến độ lớn của
áp lực.
3.2 Xây dựng công thức tính chiều sâu hố xói theo phép phân
tích thứ nguyên
3.2.1 Đặt bài tóan: Xét dòng chảy tại đoạn sông gấp khúc từ một
đoạn sông thẳng có bán kính thủy lực R, có vận tốc V đâm vào mái

13
dốc i tại điểm S, tạo với bờ một góc

(hình 3.2). Đáy sông là vật liệu
đồng nhất. Chiều sâu xói tới hạn cần xác định là H
max
= H +Z
max
.

V
S

I
MAậT BAẩNG

MAậT ẹệNG

H
I
H
Z

S


Hình 3.2: Sơ đồ
dòng chảy ở đọan
sông gấp khúc tác
động vào bờ

Khi đập vào bờ, dòng chảy giống nh dòng tác động vào thành
phẳng. Do bị bờ sông cản lại, khu vực điểm S trở thành vùng áp suất
cao. Sau đó dòng chảy đổi hớng, xiên xuống đáy tới vùng áp suất
thấp và đi tới điểm I. Năng lợng dòng chảy bị giảm do ma sát với
bờ, tiêu hao năng lợng trong nội bộ dòng chảy, tạo ra bùn cát và vận
chuyển bùn cát. Khi dòng chảy đi tới điểm I, nó đã bào xói lòng dẫn
độ sâu Z.
3.2.2 Yếu tố lòng dẫn xem xét dới dạng đờng kính hạt cát
a)Theo định lý Releigh:
4
3
21

/
max




pdKQRH =
(3.3)
Cân bằng thứ nguyên:
[] []
43
2
1
32
3
1

=
L
F
L
F
L
T
L
(3.4)
Thứ nguyên L: 0 = 3
1
+
2
- 2
3
- 3
4
(3.5)
Thứ nguyên T: 0 = -
1
(3.6)
Thứ nguyên F: 0 =
3

+
4
(3.7)
Giải hệ (3.5), (3.6) và (3.7) ta đợc một nghiệm tầm thờng

1
=
2
=
3
=
4
=0 và :
1
= 0 ;
2
= -
3
=
4
(3.8)
Thay (3.7) vào (3.3) ta đợc:
3
max

=
d
p
K
R
H
(3.9)

14
Phân tích hàm (3.9) thành chuỗi Taylor ta đợc:
0
10
max
K
d
p
K
d
p
K
R
H
n
n
n
n
+

=






=



(3.10)
cuối cùng đợc phơng trình
2
3
1max
/ K
d
p
KRH +

=


(3.11).
b) Theo định lý

: Biểu thức (3.2), có thể viết lại nh sau :

0),,,,/(
max
=
=

pdQRHf
(3.12)
Chọn d, Q, làm ba đại lợng vật lý cơ bản mới và dùng tích hàm số
mũ của chúng để mô tả các đại lợng còn lại trong (3.12) dẫn tới:
0,,,,
/
535251434241333231232221131211
max
=

dQdQ
p
dQ
d
dQ
Q
dQ
RH
f
(3.13)
RH
dQ
/
max
131211
1



=
(3.14)
Q
dQ
232221
2

=
(3.15)
d
dQ
333231
3



=
(3.16)
p
dQ
434241
4



=
(3.17)




535251
5
dQ

=
3.18)
Đồng nhất thứ nguyên các phơng trình từ (3.14) đến (3.18) dẫn tới:
[]
[
]
[
][]
131211
max
/


dQRH =
(3.14)
[]
[
]
[
][]
232221


dQQ =
(3.15)
[]
[
]
[
][]

333231


dQd =
(3.16)
[]
[
]
[
][]
434241


dQp =
(3.17)
[]
[
]
[
][]
535251


dQ=
(3.18).
Để xác định các số mũ
ii

và

ii
, từ các phơng trình
(3.14) đến (3.18) có thể viết đợc 3 phơng trình từ mỗi phơng
trình đó bằng cách đồng nhất các thứ nguyên, kết qủa thu đợc là:
(3.14) và (3.14):
11

= 0;

12 = 0;

13 = 0;

1
= R /H
max

(3.15) và (3.15):

21 = 0;

22 = 1;

23 = 0;

2
=1
(3.16) và (3.16):

31 = 1;

32 = 0;

33 = 0;

3
=1
(3.17) và (3.17):

41 = 0;

42 = 1;

43 = 1;

4
= ( pd /)


(3.18) và (3.18):

51 = 0;

52 = 0;

53 = 1;

5
=1.

15
Quan hệ hàm số (3.13) đợc viết lại dới dạng thức mới:

0),/(1,,1,1),/(
maxmax
=








=










d
p
RHf
p
d

HRf
(3.19)
Biểu thức (3.19) có thể viết thành:








=

d
p
KRH
max
(3.20)
3.2.3 Yếu tố lòng dẫn xem xét là vận tốc không xói của cát đáy V
0

Các yếu tố quyết định chiều sâu hố xói trong trờng hợp này là Q,
V
0
, p, , R. Cách thức tiến hành nh mục 3.2.2 theo cả định luật
Releigh và định luật

, công thức tìm đợc là:
4
1

2
0
3max
)/( K
pV
Q
KRH +
















=


(3.29)
3.2.4 Nhận xét: Biểu thức tính chiều sâu hố xói theo định luật
ReLeigh và định luật

về cơ bản là giống nhau.
3.3 Xây dựng công thức tính tóan xung lực của dòng chảy tác
động trên mái bờ dốc và công thức chi tiết tính chiều sâu lớn
nhất hố xói
Xung lực p chính là áp lực thủy động của dòng chảy. Việc tính tóan
áp lực thủy động của dòng chảy đã đợc tiêu chuẩn hóa thành Tiêu
chuẩn ngành trong thiết kế công trình bảo vệ bờ sông. Dòng chảy
xô ngang vào bờ sông cũng tơng tự dòng chảy bị chắn bởi kè mỏ
hàn. Từ đó có thể tính đợc áp lực thủy động bằng cách viết phơng
trình động lợng cho tòan dòng. áp lực thủy động cũng đợc sử
dụng trong việc tính tóan áp lực của dòng tia lên thành phẳng. Trong
tất cả các trờng hợp nêu trên, áp lực thủy động không những tỷ lệ
thuận với bình phơng trị số của vận tốc trung bình, mà còn tỷ lệ với
hàm sin của góc hợp bởi hớng dòng chủ lu và đờng mép nớc bờ
sông. Xung lực p của dòng chảy tác động lên mái bờ sông có độ dốc
i tại điểm S đợc tính tóan nh trên Hình 3.3.

16


Hình 3.3: Phân tích áp lực của dòng tia tác động vào bờ sông








=

g
V
kp
2
2
2
"

;








=

sin
2
2
2
'
g
V
kp
;

=

sin.sin
2
2
2
g
V
kp
(3.40)
Vì

gi tan
=
=1 / m nên ta có
2
2
1
sin
i
i
+
=

và








+
=
2
22
1
sin
2
2
i
i
g
V
kp

(3.42)
Thay giá trị tìm đợc từ (3.42) vào (3.11) và (3.29):

2
2
22
1

max
3
1
sin
2
2
K
d
i
i
g
V
k
K
R
H
+

+
=


(3.43)

4
1
2
2
22
0
3
max
1
sin
2
2
1
K
i
i
g
V
k
V
Q
K
R

H
+

+
=


(3.44)

17
3.4 Xác định hệ số thực nghiệm trong các công thức đã thiết lập
Các hố xói sâu điển hình đợc chọn là Tân Châu, Bình Thạnh, Mỹ
Thuận, Cần Thơ với địa hình thực đo giai đọan 1983-2003.
3.4.1 Công thức có chứa đờng kính hạt lòng dẫn d
Kết qủa tính tóan từ SLTĐ và công thức (3.43) là công thức (3.45)
với sai số trung bình giữa tính tóan và thực đo là 5 % (hình 3.5).
69,1
1
sin
2
2
78,8
5.1
2
22
max
+

+
=
d
i
i
g
V
k
H
H

(3.45)
Biểu đồ thiết lập công thức tính tóan chiều sâu lớn nhất của hố xói
tại các đọan gấp khúc trên sông Cửu Long theo công thức (3.11')
H
max
/H = 8.78M
1.5
+ 1.69
R
2
= 0.92

0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24
M
1.5
(H
max
/H)
Tan Chau Binh Thanh
My Thuan Can Tho
Hình 3.5: Biểu
đồ tính tóan
chiều sâu lớn
nhất của hố
xói cục bộ tại
các đọan sông
có dòng chảy
xô ngang vào
bờ theo công
thức (3.45).
3.4.2 Công thức chứa vận tốc không xói của chất tạo lòng dẫn V
0
.

Tơng tự nh mục 3.4.1 từ (3.44) tìm đợc công thức (3.46) và biểu
đồ hình 3.8 với sai số giữa tính tóan và thực đo là 7.4%.

07,1
1
sin
2
2
1
14,178
25,0
2
2
22
0
max
+

+
=

i
i
g
V
k
V
Q
H
H

(3.46)

18
Biểu đồ thiết lập công thức tính tóan chiều sâu lớn nhất của
hố xói tại các đọan gấp khúc trên sông Cửu Long
theo công thức (3.30)
H
max
/H = 178.14A
-0.25
+ 1.07
R
2
= 0.77
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016
A
-0.25
(H
max
/H)
Tan Chau
Binh Thanh
My Thuan
Can Tho


Hình 3.8 Sơ

đồ tính tóan
chiều sâu lớn
nhất của hố
xói trên sông
Cửu Long
theo công
thức (3.46)
3.5 Phạm vi ứng dụng của các công thức
3.5.1 Điều kiện ứng dụng
Công thức tổng quát (3.43), (3.44) không hạn chế phạm vi ứng dụng.
Công thức (3.45) và (3.46) với các hệ số thực nghiệm chỉ áp dụng
cho sông Cửu Long với phạm vi : Q = 12000 ữ 20.000 m
3
/s; V= 0,9
ữ 1,5 m/s; d = 0,11ữ 0,23 mm; i = 0,16 ữ0,36 ; = 20
0
ữ75
0
.
3.5.2 Kiến nghị áp dụng
+ Khi có thêm tài liệu thực đo cần phải xác định lại hệ số thực
nghiệm trong các công thức (3.45) và (3.46). + Công thức (3.43) và
(3.44) có bản chất nh nhau, vì khi tính tóan V
0
thì d lại nằm trong
công thức này. Tuy nhiên, vì tính V
0
- thờng là các công thức thực
nghiệm - có sai số, vì vậy kết qủa tính tóan H
max

cũng sai số theo. Vì
vậy, trên SCL, công thức đợc đề nghị sử dụng là công thức (3.43) và
(3.45) khi cha có thêm SLTĐ.
CHƯƠNG 4: ứng dụng kết qủa nghiên cứu
vo chỉnh trị đọan sạt lở tân châu
4.1 Giới thiệu đọan sông nghiên cứu
4.1.1 Vị trí địa lý: Đọan Tân Châu thuộc sông Tiền, cách biển Đông
237 km và cách biên giới Việt Nam - Campuchia 13 km về hạ lu.

19
4.1.2 Diễn biến của đọan sông: Xói lở mạnh nhất ở Thờng Phớc,
với tốc độ đạt tới 40 m/năm. Thị trấn Tân Châu, tốc độ sạt lở chỉ đạt
vài m/năm. Cao trình đáy hố xói từ - 40 đến - 45 m.
4.1.3 Phân tích nguyên nhân, cơ chế gây sạt lở
a) Nguyên nhân xói lở: Xa xa, Tân Châu khá ổn định do bán kính
cong lớn, góc của dòng chủ lu tác động vào bờ nhỏ. Sau những năm
60, khu vực Vĩnh Hòa bị sạt lở mạnh, dòng chảy bị phản xạ và làm
xói lở bờ Thờng Phớc khỏang 6 km. Thờng Phớc càng xói lở,
góc dòng chủ lu hớng vào bờ Tân Châu càng lớn, dòng chảy càng
xô ngang vào bờ, tạo dòng xoắn càng mạnh, gây xói càng sâu.
b) Cơ chế gây sạt lở : là cơ chế xói cục bộ
4.1.4 Yêu cầu chỉnh trị : Nhằm giảm bớt thiệt hại cơ sở vật chất cho
thị trấn Tân Châu phải có các biện pháp công trình chỉnh trị phù hợp.
4.2 Xác định các yếu tố điều kiện tự nhiên
4.2.1 Góc chủ lu tác động vào bờ Tân Châu : các góc 73,4
0
, 65,7
0

và 52

0
tơng ứng với các năm 1983, 1995 và 2003 cùng với cao trình
hố xói là -46.5m, - 43.3 m và - 41.1 m.
4.2.2 Mái dốc bờ sông : mái dốc bờ sông trung bình từ SLTĐ các
năm 1983, 1995 và 2003 tơng ứng là i = 0,206; 0,242 và 0,172.
4.2.3 Địa chất bờ sông: lớp bùn sét từ -30 m lên mặt đất khó xói.
Dới là lớp cát mà hố xói nằm tòan bộ ở lớp này, rất dễ bị xói lở.
4.2.4 Các yếu tố thủy văn
a) Mực nớc: biến động của mực nớc từ khỏang 1m trong mùa kiệt,
xuống vài dm ở đầu, cuối lũ và xuống còn vài cm thời kỳ đỉnh lũ.
b) Lu lợng và lu tốc: Giai đọan kiệt nhất, lu lợng chảy ngợc
đạt đến vài trăm m
3
/s duy trì trong vài giờ. Giai đọan lũ lu tốc vào
lọai lớn nhất ĐBSCL, trung bình đạt 1.5 m/s, tức thời lên tới 2.8 m/s.

20
c) Bïn c¸t : l−u l−ỵng bïn c¸t l¬ lưng mïa lò ®¹t tíi 10 m
3
/s. §¸y
s«ng lµ c¸t h¹t nhá d = 0.24 mm.
4.3 Quy häach chØnh trÞ
4.3.1 C¸c tham sè quy ho¹ch chØnh trÞ: C¸c tham sè chØnh trÞ ®äan
T©n Ch©u-Hång Ngù ®−ỵc nghiªn cøu thiÕt lËp trªn b¶ng 4.1.
4.3.2 Tun chØnh trÞ: b¾t ®Çu vµ kÕt thóc tõ ®äan s«ng ỉn ®Þnh ë
th−ỵng l−u vµ h¹ l−u. PhÇn nµy chØ nªu ph−¬ng ¸n II: chđ ®éng ®−a
chđ l−u tõ bê Th−êng Ph−íc Ðp sang bê ph¶i b»ng hƯ thèng kÌ má
hµn, ®Ĩ dßng ch¶y vµo T©n Ch©u xu«i thn.
B¶ng 4.1 Tham sè quy häach chØnh trÞ ®äan T©n Ch©u-Hång Ngù
STT Tham sè §¬n vÞ T¹i T©n Ch©u T¹i Hång Ngù

1 L−u l−ỵng lò m
3
/s 28 800 11520
2 Mùc n−íc lò m 5.5 4.5
3 L−u l−ỵng t¹o lßng m
3
/s 19000 7600
4 Mùc n−íc t¹o lßng m 4 3
5 Mùc n−íc mïa kiƯt m -0.36 -0.36
6 Tû lƯ ph©n l−u % 100 40
4.3.3 Bè trÝ c«ng tr×nh CTS: chØ ®Ị cËp ®Õn c«ng tr×nh t¹i T©n Ch©u:
a) Ph−¬ng ¸n 1: (h×nh 4.13).
H×nh 4.13 ChØnh trÞ
®äan T©n Ch©u -
Ph−¬ng ¸n 1: Gia cè
bê s«ng t¹i thÞ trÊn
T©n Ch©u dµi 1700m,
t¹i Th−êng Ph−íc dµi
3600 m t¹o cho bê
s«ng “mét chiÕc ¸o
gi¸p”, ng¨n chỈn xãi
lë tiÕp tơc x¶y ra
b) Ph−¬ng ¸n 2, c) Ph−¬ng ¸n 3: (h×nh 4.14).
KÌ gia cè bê
Ghi chó

21
Thường Phước
Tỉnh AN GIANG
Tuyến chỉnh tri

.
TT TÂN CHÂU
Tỉnh ĐỒNG THÁP
Kênh Vónh An
Vónh Hòa
GHI CHÚ:
Gia cố bờ.
Kè mỏ hàn
Đường bờ sông 7/2004
H×nh 4.14 ChØnh trÞ ®äan
T©n Ch©u- Ph−¬ng ¸n 2 vµ 3:
§iỊu chØnh gãc
β
1
,
β
2
b»ng
má hµn M1, M2, M3 ë
Th−êng Ph−íc vµ gi¶m gãc
cđa chđ l−u vµo bê s«ng T©n
Ch©u xng cßn
β
2
,
β
3
, kÕt
hỵp gia cè bê t¹i T©n Ch©u
nh− ph−¬ng ¸n1

4.4 Ph©n tÝch hiƯu qđa kü tht
4.4.1 Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch: Ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t thùc tÕ kh«ng
phï hỵp, MHVL l¹i qu¸ tèn kÐm, do vËy chØ cã MHT lµ phï hỵp.
MIKE 21C lµ MHT kh¸ m¹nh hiƯn nay ®−ỵc øng dơng.
4.4.2 X¸c lËp, hiƯu chØnh vµ nghiƯm chøng m« h×nh.
§Þa h×nh giai ®äan 2002-2003-2004 dïng ®Ĩ thiÕt lËp, hiƯu chØnh vµ
nghiƯm chøng mùc n−íc, l−u l−ỵng, ph©n bè vËn tèc, l−u l−ỵng bïn
c¸t, diƠn biÕn ®¸y ( kÕt qđa c¸c dù ¸n Danida do t¸c gi¶ thùc hiƯn).
4.4.3 KÕt qđa tÝnh tãan dù b¸o trªn m« h×nh MIKE 21C
Sè liƯu thđy v¨n 3 n¨m ®¹i diƯn cho c¸c n¨m lò nhá, trung b×nh vµ lò
lín, t−¬ng øng c¸c n¨m 1998, 1999 vµ 2000. Sau khi tÝnh tãan x¸c
®Þnh h−íng cđa dßng chđ l−u vµo bê s«ng β, x¸c ®Þnh chiỊu s©u hè
xãi trªn m« h×nh vµ theo c«ng thøc (3.45), (3.46) ( b¶ng 4.2)
B¶ng 4.2 ChiỊu s©u hè xãi lín nhÊt c¸c ph−¬ng ¸n ë T©n Ch©u
Ph−¬ng ¸n
β
1
=45
o
(hiƯn tr¹ng)
β
2
=26
o

β
3
=11
o

C«ng thøc 3.45 3.46
Mike
21C
3.45 3.46
Mike
21C
3.45 3.46
Mike
21C
H
max
tt (m)
41.5 42.7 44
33.1 35.1 32 29.4 30.2 28
H
max
tb
(m)
42.1
34.1 29.8
T (n¨m)
4
4.5 6.5

22
Ghi chú: + H
max
tt (m): chiều sâu hố xói tính tóan; H
max
tb (m): chiều

sâu hố xói trung bình tính theo (3.45) và 3.46; + T (năm): thời gian
đạt chiều sâu hố xói ổn định.
4.5 Phân tích chung: Dựa vào kết qủa tính H
max
tại Tân Châu cho
thấy các yếu tố chủ đạo quyết định chiều sâu hố xói cục bộ tại các
đọan sông có dòng chảy xô ngang. Ngòai phụ thuộc vào các yếu tố tự
nhiên hầu nh không thể thay đổi đợc nh vận tốc dòng chảy, vật
liệu tạo lòng dẫn, còn góc của hớng dòng chủ lu tác động vào bờ
và độ dốc của mái bờ lòng dẫn là yếu tố có thể dùng biện pháp công
trình để thay đổi nhằm tăng giảm chiều sâu của hố xói cục bộ, tăng
giảm quy mô công trình.


Hình 4.16 Phân bố
vận tốc và hớng chủ
lu phơng án 1:
Dòng chủ lu lệch về
phía bờ Thờng
Phớc (bờ trái)


Hình 4.20 Phân bố vận tốc
và hớng chủ lu phơng án
3: hớng chủ lu vào bờ
giảm còn 11
o
. Chủ lu đã
đợc đẩy từ Thờng Phớc
sang phía bờ đối diện, phân

bố vận tốc giống nh ở đọan
sông cong thờng. Bán kính
cong ở Tân Châu tăng lên từ
1400 m thành 3800 m và
H
max
chỉ còn sâu 30 m

2
=11
o

1
=45
o

23
Kết luận v kiến nghị
1. Luận án đã thu thập, chỉnh lý đợc một bộ số liệu thực đo tơng
đối hoàn chỉnh, phân tích chi tiết các đặc điểm diễn biến ở các
đoạn sông có hố xói sâu bất thờng trên sông Cửu Long, làm cơ sở
cho việc nghiên cứu tính đặc thù về hình thái của hệ thống sông
này, cũng nh nguyên nhân gây sạt lở bờ nghiêm trọng ở các đoạn
sông đó.
2. Trên cơ sở thống kê, mô tả và phân tích các đặc điểm của các hố
xói sâu, luận án đã đề ra các chỉ tiêu cụ thể để nhận dạng hố xói
cục bộ, phân biệt với loại lạch sâu tại các đoạn cong thông thờng
trên sông Cửu Long.
3. Luận án đã lý giải về cơ chế hình thành hố xói cục bộ trên lòng
dẫn tự nhiên, là hiện tợng còn ít đợc nghiên cứu trên thế giới và

trong nớc. Luận cứ cơ bản là sự xuất hiện một vùng chênh lệch
trờng áp bất thờng khi bờ sông bị dòng chủ lu xô ngang vào bờ
với năng lợng lớn. Sự chênh lệch trờng áp này luôn hình thành
các dòng chảy xoắn di chuyển từ đỉnh bờ luồn xuống đáy sông với
một mạch động lớn. Mạch động lớn của dòng xoắn sát đáy làm xới
tung hạt bùn cát cấu tạo lòng sông và cuốn đi, tạo ra hố xói hình
phễu có mái dốc và độ sâu lớn.
4. Dựa trên cơ sở lý thuyết của phép phân tích thứ nguyên, bằng định
lý Releigh cũng nh định lý Buckingham (định lý

) và phân tích
tính tóan áp suất thủy động của dòng chảy tác động vào mái bờ
dốc, luận án đã xây dựng đợc công thức tổng quát xác định chiều
sâu lớn nhất của hố xói cục bộ (H
max
) tại đọan sông có dòng chủ
lu xô ngang vào bờ sông, theo các yếu tố cơ bản của dòng chảy và
lòng dẫn. Các yếu tố đó bao gồm lu lợng tạo lòng (Q), vận tốc
tạo lòng (V), bán kính thủy lực (R) ứng với mực nớc tạo lòng, tại
đọan sông trớc hố xói, góc của hớng dòng chủ lu và bờ sông

24
(), hệ số độ dốc của bờ sông i và đờng kính hạt cát lòng dẫn
trung bình (d ) hoặc vận tốc cho phép không xói của lòng dẫn V
0

(công thức (3.43) và (3.44)). Công thức đã thiết lập phản ánh rõ
ràng bản chất vật lý của hiện tợng, có tính tổng quát, có thể áp
dụng cho các đọan sông bất kỳ có dòng chủ lu xô ngang bờ sông.
5. Dựa trên cơ sở SLTĐ ở các hố xói cục bộ điển hình trên SCL, luận

án xác định đợc các hệ số thực nghiệm trong các công thức tổng
quát nhằm xác định chiều sâu lớn nhất của hố xói cục bộ trên SCL
(công thức 3.45 và 3.46).
6. Luận án đã áp dụng kết qủa nghiên cứu để đề xuất phơng hớng
chỉnh trị chống sạt lở các đọan sông có dòng chủ lu xô ngang vào
bờ, với trờng hợp cụ thể ở đọan Tân Châu trên sông Tiền. Thông
qua phân tích các yếu tố dòng chảy và lòng dẫn trong các công
thức đã thiết lập, luận án đã đề xuất biện pháp công trình chủ động
thay đổi hai yếu tố quyết định để giảm chiều sâu hố xói cục bộ
nhằm ổn định hoặc giảm quy mô cho các công trình gần hố xói cục
bộ: + Biện pháp tác động vào dòng chảy : giảm góc của hớng
dòng chủ lu vào bờ sông; + Biện pháp tác động vào lòng dẫn là
tăng hệ số mái dốc của bờ sông; + Kết hợp cả hai biện pháp giảm
góc của hớng dòng chủ lu vào bờ sông và tăng hệ số mái dốc bờ
sông.
Luận án đã sử dụng mô hình MIKE 21C để đánh giá hiệu
qủa ổn định dòng sông do các phơng án chỉnh trị đem lại.
7. Các công thức do luận án đề xuất chỉ để tính tóan cho độ sâu hố
xói cục bộ khi đã phát triển ổn định, cha phản ánh đợc quá trình
phát triển của hố xói.
8. Các công thức do luận án đề xuất cũng cha xét đến ảnh hởng
của sự thô hóa lòng sông trong trờng hợp lòng dẫn có kết cấu hạt
không đều.

25
Danh mục công trình chính tác giả đ công bố

1. Đinh Công Sản (2006), Đặc điểm sự hình thành và phát triển các
hố xói cục bộ trên sông Cửu Long , Tuyển tập kết qủa khoa học
và công nghệ năm 2005, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr.

304-318.
2. Đinh Công Sản (2006), Đặc điểm hình thái các hố xói cục bộ
trong lòng sông tự nhiên trên sông Cửu Long, Tạp chí khoa học
Thủy lợi & Môi trờng, Trừơng đại học Thủy lợi số 15/11-2006.
3. Đinh Công Sản (2006), Kết cấu dòng chảy trong hố xói cục bộ tự
nhiên trên sông Cửu Long và định hớng phơng pháp xác định
chiều sâu hố xói, Tạp chí khoa học Thủy lợi & Môi trờng,
Truờng đại học Thủy lợi số 15/11-2006.
4. Đinh Công Sản (2007), Xây dựng công thức tính chiều sâu lớn
nhất của hố xói cục bộ trên sông Cửu Long tại những đọan sông có
dòng chủ lu xô ngang bờ sông dựa trên phép phân tích thứ
nguyên. Tuyển tập kết qủa khoa học và công nghệ năm 2006,
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam.
Tiếng Anh
1. Tawatchai Tingsanchali and Dinh Cong San (2001), Flood flow
and morphology of the Lower Mekong River in Vietnam, Soil
Erosion Research for the 21
st
Century, Proc. Int. Symp. (3-5
January 2001 Honolulu, HI, USA), pp. 564-567.
2. G.J.Klaassen, K.W.Pilarczyk, C.S.Dinh, (2005), River bank
erosion and mitigation strategies in Vietnam, Flood from defence
to Management - Symposium papers- The third international
symposium on flood defence in Nijmegen - The Netherlands.
Paper's number: 63.
3. Dinh Cong San, (2005) Research on river bed erossion and
sedimentation prediction by MIKE21C model at Tan Chau-Hong
Ngu area, in the Mekong River, Proceedings of the International
Syposium on Sustainable Development in the Mekong River basin,
pp. 188-195.