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 m
2
, 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.
9

3.Bằng phƣơng pháp thí nghiệm thủy lực trên MHVL, nghiên cứu xây dựng
các biểu đồ đánh giá hiệu quả điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng của các sơ
đồ bố trí không gian khác nhau trong công trình chỉnh trị sông phân lạch vùng
triều sông, phục vụ lựa chọn phƣơng án công trình thích hợp với mục tiêu
chỉnh trị.
4.Ứng dụng các kết quả nghiên cứu, thông quaphần mềm MIKE 21C, tiến
hành các thí nghiệm số trên mô hình toán lòng động, đánh giá hiệu quảcủa các
phƣơng ánbố trí hệ thống công trình cho hiệu quả đề ra trong chỉnh trị đoạn

phân lạch Cù lao Long Khánh trên sông Tiền.











10

CHƢƠNG1
TỔNG QUAN VỀ CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG
TRÌNH CHỈNH TRỊ SÔNG PHÂN LẠCH
1.1. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ SÔNG PHÂN LẠCH
1.1.1. Nhu cầu nghiên cứu đoạn sông phân lạch
Sông phân lạch là đoạn sông nằm giữa nút phân lƣu và nút hợp lƣu trên
cùng một tuyến sông, lòng dẫn của nó tồn tại các cồn bãi có cao trình ngang
thềm bãi tràn, tách dòng chảy đơn lạch thành 2 hoặc nhiều lạch.Đây là loại
sông tồn tại rất phổ biến trên các sông tƣơng đối lớn vùng đồng bằng. Ở nƣớc
ta, ở cả 3 vùng miền Bắc, Trung, Nam, nhất là trong vùng ĐBBB, ĐBSCLđều
tồn tại phổ biến lọai sông này.
- Trên sông Hồng, chỉ trên 34km chảy qua Hà Nội đã có 5 đoạn phân
lạch nối tiếp nhau, tổng cộng dài trên 15km, chiếm 44% tổng chiều dài đoạn
sông.
- Trên sông Đồng Nai, đoạn qua tỉnh Đồng Nai từ Hồ Trị An đến sông
Nhà Bè dài 96km, có 3 đoạn sông phân lạch với tổng chiều dài 16,7 km,

chiếm 17% tổng chiều dài đoạn sông.
- Trên sông Tiền, từ biên giới Việt Nam – Campuchia về đến cầu Mỹ
Thuận dài 126km, đã có 4đoạn phân lạch với tổng chiều dài 56,6km, chiếm
45% tổng chiều dài đoạn sông.
- Trên sông Hậu, từ Châu Đốc về Cần Thơ dài 139 km, có 6 đoạn phân
lạch với tổng chiều dài 48,9 km, chiếm 35% tổng chiều dài đoạn sông.
Không phải tất cả các đoạn sông phân lạch đều xấu, sông phân lạch 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.
Trong đoạn sông phân lạch, do dòng nƣớc và bùn cát vận chuyển theo
các lạch riêng biệt, trạng thái chuyển động của nƣớc và cát luôn khó duy trì
11

ổn định, dễ gây ra diễn biến của lạch, gây những ảnh hƣởng bất lợi cho các
ngành kinh tế - xã hội - môi trƣờng.
Trong sông phân lạch các nút phân lƣu và hội lƣu đều là những vị trí co
hẹp ổn định, ít thay đổi.Dƣới lƣu lƣợng tạo lòng, tổng chiều rộng của các lạch
thƣờng lớn hơn chiều rộng ở đoạn đơn lạch, nhƣng độ sâu trung bình của các
lạch lại nhỏ hơn độ sâu trung bình sông đơn lạch. Đặc điểm diễn biến nổi bật
nhất của sông phân lạch là các lạch không ổn định và sự thay đổi ngôi thứ
diễn ra ở một mức độ nào đó có tính chu kỳ. Chính những đặc điểm diễn biến
đó, làm cho sông phân lạch có thể gây trở ngại cho thoát lũ, giao thông thủy,
lấy nƣớc và cuộc sống của cƣ dân trên các bãi hoặc ở hai nếu dòng sông là địa
giới hành chính.
Do vậy, sông phân lạch đãtrở thành đối tƣợng nghiên cứu của các nhà
khoa học trong nƣớc và trên thế giới.
1.1.2. Các vấn đề nghiên cứu
Tổng quan các nội dung nghiên cứu của các nhà khoa học trong nƣớc
và trên thế giới vềsông phân lạch từ trƣớc đến nay, có thể gom lại ở7 vấn đề
sau:

1. Điều kiện hình thành và phát triển sông phân lạch.
2. Phân loại sông phân lạch.
3. Những vấn đề thủy lực: tính toán phân chia lƣu lƣợng các lạch; kết cấu
dòng chảy tại các nút phân lƣu và hợp lƣu.
4. Tính toán chia nƣớc và chia cát trong sông phân lạch.
5. Dự báo sự phát triển và suy vong giữa các lạch.
6. Tính toán xác định phƣơng án bố trí và kích thƣớc đập khóa trong giải pháp
hạn chế dòng chảy lạch phụ.
7. Xác định phƣơng án bố trí không gian hệ thống công trình điều chỉnh tỷ lệ
phân chia lƣu lƣợng sông phânlạch.
12

1.1.3. Phƣơng Pháp nghiên cứu
Chỉnh trị sông phân lạch là một vấn đề thủy động lực học 3 chiều
không gian và 1 chiều thời gian, rất phức tạp.Nghiên cứu dựa vào thu thập,
chỉnh lý, phân tích số liệu thực đo từ sông thiên nhiên là phƣơng pháp đƣợc
chú trọng từ thời kỳ đầu cho suốt đến hiện nay. Những công trình nghiên cứu,
kể cả một số luận án tiến sĩ, gần đây nhất ở các mức độ khác nhau vẫn dựa
vào phƣơng pháp này, có thể kể đến các công trình của [2], [3], [4], [18],
[42],[62].
Phƣơng pháp MHVL đã đƣợc ứng dụng rộng rãi từ những năm 60 của
thế kỷ trƣớc trong các công trình[4], [9], [11], [32], [44], [53], [59]nhất là từ
khi có các thiết bị nghiên cứu hiện đại nhƣ PIV,
Từ những năm 90 của thế kỷ XX, với sự tiến bộ vƣợt bậc của kỹ thuật
tính toán, phƣơng pháp mô phỏng số trị đã đƣợc ứng dụng ngày càng nhiều,
cho đến nay, mô hình toán đƣợc xem nhƣ là phƣơng pháp chủ lực, thu đƣợc
những kết quả quan trọng. Điều này có thể thấy rất rõ trong các công trình của
[1], [15], [22], [24], [25], [27], [31], [42], [59].
Nhìn chung bộ ba: "Thực đo-mô hình vật lý- mô hình toán" vẫn là "tam
pháp bảo" cho các vấn đề động lực học dòng sông và chỉnh trị sông, trong đó

có các vấn đề chỉnh trị sông phân lạch.
1.2. CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI
1.2.1. Nguyên nhân hình thành sông phân lạch
Do định nghĩa có khác nhau về sông phân lạch nêncác nhà khoa học
trên thế giới cũng có nhiều nghiên cứu về nguyên nhân hình thành đoạn sông
phân lạch. Trong luận án này, chỉ đề cập đến loại sông phân lạch ở đoạn tiếp
cận cửa sông vùng đồng bằng.
Với loại sông này,Xie J.H (1997) và Xu J. (1996)[53], [54], cho rằng:
13

Nguyên nhân chủ yếu hình thành đoạn sông phân lạch là dòng chảy cắt ngang
qua gốc bãi bên hoặc doi cát.Trên những đoạn sông thẳng hoặc ở những đoạn
sông uốn khúc phát triển không đầy đủ, có thể xuất hiện những bãi bên khá
rộng. Dòng chảy mùa kiệt quá uốn khúc, đến mùa lũ mặt cắt dòng chảy lại
rộng và nông, cản trở dòng chảy, dễ tạo điều kiện để trục động lực kéo thẳng,
cắt qua gốc bãi bên, hình thành bãi giữa và 2 lạch. Trƣờng hợp cắt doi cát
cũng xảy ra tƣơng tự. Do doi cát không ngừng kéo dài, mực nƣớc trong và
ngoài doi cát có độ chênh đáng kể. Mùa lũ, nƣớc tràn qua có độ dốc lớn, dễ
dàng cắt doi cát thành bãi giữa. Những bãi giữa do doi cát tạo thành thƣờng
có diện tích nhỏ, dễ bị dòng chảy mùa lũ cuốn đi. Lạch mới dễ bị lấp vì doi
cát cũ tiếp tục phát triển.
Để hình thành đoạn sông phân lạch cần có 2 điều kiện:
1. Sông tƣơng đối rộng để bãi bên có khả năng phát triển đầy đủ. Để có
điều kiện đó, yêu cầu bờ sông dễ xói hơn so với bờ đoạn sông thẳng, nhƣng
lại khó xói hơn so với bờ sông uốn khúc.Vì có nhƣ vậy, lòng sông vừa có thể
xói để mở rộng, vừa hạn chế tốc độ để không biến thành sông uốn khúc.Nếu ở
đầu và cuối đoạn bị khống chế đoạn bờ khó xói, càng dễ xúc tiến hình thành
mặt bằng sông dạng dạ dày của sông phân lạch.
2. Điều kiện quan trọng để duy trì sự ổn định của sông phân lạch là sự
khác nhau của vị trí trục động lực của mùa lũ và mùa kiệt. Nếu hình dạng

lòng sông thƣợng lƣu tạo thế để trục động lực xuyên qua vùng gốc bãi, thì
việc hình thành phân lạch càng thuận lợi.Vì nhƣ vậy, vừa ngăn chặn sông tự
phát triển thành vòng cong, vừa tăng cƣờng sự ổn định của lạch. Rất nhiều
đoạn phân lạch ổn định là vì lý do đó. Ở đây, phƣơng hƣớng dòng chảy mùa
lũ, không giống nhƣ ở đoạn sông uốn khúc dịch chuyển theo sự xói lở của bờ
lõm làm giảm khả năng cắt gốc bãi, mà thƣờng xuyên thúc vào gốc bãi, làm
nó không thể biến thành bãi tràn mà lại bị cắt rời khỏi bờ.