Ứng dụng mô hình toán nghiên cứu quá trình diễn biến khu vực cửa sông tỉnh bến tre và đề xuất các phải pháp chỉnh trị

L IC M

N

Trong quá trình h c t p và làm lu n v n t t nghi p cao h c, đ
c a các th y, cô giáo tr
PGS.TS. Ph m Th H

ng

c s giúp đ

i h c Th y l i, đ c bi t là cô giáo h

ng Lan và cùng s n l c c a b n thân.

ng d n

n nay, tác gi

đã hoàn thành lu n v n th c s k thu t, chuyên ngành Xây d ng công trình th y.
Các k t qu đ t đ

c là nh ng đóng góp nh trong vi c l a ch n gi i pháp

và k t c u công trình h p lý ch ng xói l , b i l p c a sông t nh B n Tre. Tuy nhiên,
trong khuôn kh lu n v n và trình đ có h n nên không th tránh kh i nh ng thi u
sót. Tác gi r t mong nh n đ

c nh ng l i ch b o và góp ý c a các th y, cô giáo và

các đ ng nghi p.
Tác gi bày t lòng bi t n sâu s c t i cô giáo PGS.TS. Ph m Th H
Lan đã h

ng

ng d n, ch b o t n tình và cung c p các ki n th c khoa h c c n thi t

trong quá trình th c hi n lu n v n. Xin chân thành c m n các th y, cô giáo khoa
Công trình, phòng

ào t o

i h c và Sau

i h c tr

ng

i h c Th y l i đã t o

m i đi u ki n thu n l i cho tác gi hoàn thành t t lu n v n th c s c a mình.
Tác gi xin chân thành c m n các b n bè đ ng nghi p đã đ ng viên, khích
l tác gi trong quá trình h c t p và th c hi n lu n v n này.
Hà N i, ngày

tháng 11 n m 2014

Tác gi

Lê V n

c


B N CAM K T
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi. Các thông
tin, tài li u trích d n trong lu n v n đã đ
trong lu n v n là trung th c và ch a t ng đ
trình nào tr

c ghi rõ ngu n g c. K t qu nêu
c ai công b trong b t k công

c đây.
Tác gi

Lê V n

c


M CL C
M

U .......................................................................................................... 1
1. Tính c p thi t c a
2. M c đích c a

tài .......................................................................... 1

tài ................................................................................. 3

3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u .............................................. 3

4. Các k t qu d ki n đ t đ
CH

c................................................................... 4

NG 1: T NG QUAN V

NGHIÊN C U DI N BI N KHU

V C C A SÔNG............................................................................................ 5
1. T ng quan các nghiên c u di n bi n c a sông ........................................ 5
1.1 T ng quan các nghiên c u trên th gi i................................................ 5
1.3 Các ph

ng pháp nghiên c u di n bi n c a sông ................................. 9

1.3.2 Ph

ng pháp vi n thám ................................................................... 9

1.3.3 Ph

ng pháp mô hình toán ............................................................ 10

1.3.4 Ph

ng pháp mô hình v t lý .......................................................... 12

1.3.5 Ph

ng pháp phân tích t ng h p................................................... 13

1.3.6

u nh

c đi m các ph

ng pháp nghiên c u ............................... 13

1.4 Các gi i phápch nh tr c a sông ........................................................... 14
K t lu n ch
CH

NG 2:

ng 1 ...................................................................................... 21
C

I MT

NHIÊN, KINH T

XÃ H I KHU V C

NGHIÊN C U ............................................................................................... 22
2.1

c đi m t nhiên ................................................................................ 22

2.1.1 V trí đ a lý ..................................................................................... 22
2.1.2

c đi m đ a hình .......................................................................... 23

2.1.3

c đi m th nh

2.1.4

c đi m khí t

2.1.5

c đi m sông ngòi........................................................................ 29

ng ..................................................................... 23
ng, th y v n ........................................................ 25


2.1.6 Bùn cát............................................................................................ 30
2.1.7

2.2

c đi m h i v n .......................................................................... 30

c đi m hi n tr ng, di n bi n khu v c nghiên c u ........................... 33

K t lu n ch
CH

ng 2 ...................................................................................... 39

NG 3: NGHIÊN C U C

S

KHOA H C XÁC

NH QUY

LU T DI N BI N KHU V C C A SÔNG T NH B N TRE ............... 40
3.1. L a ch n mô hình đánh giá di n bi n khu v c nghiên c u ................ 40
3.1.1. Gi i thi u mô hình MIKE21/3 FM COUPLE ............................... 40
3.1.2 C s lý thuy t................................................................................ 41
3.2.

ng d ng mô hình .............................................................................. 47

3.2.1. Ph m vi nghiên c u ....................................................................... 47
3.2.2 Thi t l p l

i tính toán .................................................................. 47

3.2.3. Xác đ nh đi u ki n biên ................................................................. 48
3.2.4. Ki m đ nh và hi u ch nh mô hình.................................................. 50
3.3. K t qu tính toán và nh n xét ............................................................. 52
K t lu n ch
CH

ng 3 ...................................................................................... 60

NG 4:

XU T CÁC GI I PHÁP CH NH TR KHU V C

C A SÔNG T NH B N TRE ...................................................................... 61
4.1 C s đ xu t các gi i pháp n đ nh c a sông ..................................... 61
4.2 Gi i pháp phi công trình ...................................................................... 61
4.3 Các gi i pháp công trình ...................................................................... 62
4.3.1 Ph

ng án công trình đ xu t ....................................................... 62

4.3.2 K t qu tính toán cho các gi i pháp công trình ............................ 64
4.3 Thi t k s b đ p m hàn ................................................................... 65
4.3.1 Gi i pháp k t c u ........................................................................... 65
4.3.2 Các thông s thi t k ...................................................................... 65
4.3.3 Tr ng l

ng, kích th

c yêu c u c a l p ph mái nghiêng .......... 66


4.3.4 Kích th

c đá lót d

i l p ph mái ............................................... 67

4.4.5 Tính toán l p th m b o v đ u m hàn.......................................... 67
4.4.6 Gia c b , g c m hàn ................................................................... 68
4.4.6 Ki m tra n đ nh công trình .......................................................... 69
K t lu n ch

ng 4 ...................................................................................... 71

K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................... 72
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 74


DANH M C HÌNH
Hình1.1: kè lát khan đúng k thu t ................................................................ 16
Hình1.2:C u t o t m Terrafix ......................................................................... 16
Hình 1.3:C u t o và m t b ng ghép kh i Armorflex ...................................... 17
Hình1.4: Kè b o v b ng r đá........................................................................ 17
Hình1.5:M hàn b ng kh i Tetrapod đê bi n Ngh a Phúc (Nam

nh) ......... 18

Hình1.6: M hàn ch T đê bi n I (H i Phòng) ............................................... 18

Hình 1.7:M hàn hàn hình Γ ng t quãng ........................................................ 19
Hình 1.8: S đ ti p c n gi i quy t bài toán ................................................... 20
Hình 2.1: B n đ hành chính t nh B n Tre ..................................................... 22
Hình 2.2 L

ng m a trung bình n m BSCL .............................................. 27

Hình 2.3 B n đ phân b t c đ gió trung bình (m/s) .................................... 31
Hình 2.4 Bi n đ ng đ

ng b qua các n m t i Bình

i – B n Tre .............. 35

Hình 2.5 Bi n đ ng di n tích đ t bãi b i qua các n m t i B n Tre ................ 36
Hình 2.6 Bi n đ ng di n tích bãi b i qua các n m t i Bình

i – B n Tre ... 36

Hình 3.1 Các c a sông thu c t nh B n Tre ..................................................... 47
Hình 3.2 L

i đ a hình cho mô hình mô ph ng.............................................. 48

Hình 3.3M c n

c tính toán và th c đo t i tr m Bình

i ............................ 50

Hình 3.4 Dòng ch y tính toán và th c đo t i đi m 1 (Point 1) ....................... 50
Hình 3.5 M c n

c tính toán và th c đo t i tr m An thu n ........................... 50

Hình 3.6 V n t c tính toán và th c đo t i đi m 2 (Point 2) ............................ 50
Hình 3.7 M c n

c tính toán và th c đo t i tr m B n Tr i ........................... 50

Hình 3.8 V n t c tính toán và th c đo t i đi m 3(Point 3) ............................. 50
Hình 3.9 N ng đ bùn cát th c đo và tính toán t i c a

i ........................... 51

Hình 3.10 N ng đ bùn cát th c đo và tính toán t i c a Ti u ........................ 51
Hình 3.11 N ng đ bùn cát th c đo và tính toán t i C a Hàm Luông ........... 51


Hình 3.12 Nông đ bùn cát th c đo và tính toán t i c a C Chiên ................ 51
Hình 3.13 K t qu tính toán tr

ng dòng ch y và v n t c mùa l 2000 ........ 53

Hình3.14 K t qu tính toán tr

ng dòng ch y và v n t c mùa khô 2001. ..... 53

Hình 3.15 S thay đ i đ a hình đáy tính toán mùa l 2000 ............................ 55
Hình 3.16 S thay đ i đ a hình đáy tính toán vào mùa khô 2001. ................. 55

Hình 3.17 S thay đ i m t c t sông t i c a

i (CR1). ................................. 56

Hình 3.18 S thay đ i m t c t sông t i c a Hàm Luông (CR2). .................... 57
Hình 3.19 S thay đ i m t c t sông t i c a

i – C a Ti u (CR3). .............. 57

Hình 3.20 S thay đ i m t c t t i c a Hàm Luông (CR4). ............................ 57
Hình 3.21 S thay đ i m t c t sông t i c a C Chiên – Cung H u(CR5). .... 58
Hình 4.1: m t b ng b trí công trình ............................................................... 63
Hình 4.2 tr

ng dòng ch y và bi n đ ng đ a hình theo PA1 ........................ 64

Hình 4.3: Tr

ng dòng ch y và bi n đ ng đ a hình theo PA2 ....................... 64

Hình 4.4 m t c t đ p đi n hình ...................................................................... 66
Hình 4.5 m t c t d c đ p................................................................................ 66
Hình 4.6:Kè lát mái b ng bêtông b c v i đ a k thu t k t h p tr ng c Vetiver
trên mái d c ..................................................................................................... 68
Hình 4.7: H s

n đ nh theo ph

ng pháp Janbu Kminmin ......................... 70

Hình 4.8: H s

n đ nh theo ph

ng pháp Bishop Kminmin ....................... 70


DANH M C B NG
B ng 2.1 L

ng m a (mm) bình quân các tháng trong n m 1996 -2006 .... 27

B ng 2.2 Phân b h

ng gió theo các tháng

vùng ven Bi n ....................... 29

B ng 2.3 Biên đ tri u trên sông C u Long vào th i k mùa ki t ................. 32
B ng 2.4 Biên đ tri u trên sông vào mùa l .................................................. 33
B ng 3.1 Thông s v các l p bùn cát đáy đ

c đ a vào mô hình ................ 49

B ng 3.2 K t qu v n t c mô ph ng t i n m nhánh sông trên sông Ti n (m/s)
......................................................................................................................... 54
B ng 3.3 Hàm l
B ng 4.1 : Kích th

ng bùn cát l l ng tính toán t i các c a sông Ti n............ 56

c công trình .................................................................... 63

B ng 4.1 : v n t c l n nh t t i đ u các kè ...................................................... 65
B ng 4.1 Kh i l

ng kh i đá ph ................................................................... 66

B ng 4.4: Tính toán chi u sâu h xói l n nh t t i đ u m hàn....................... 67
B ng 4.5: Các ch tiêu c lý n n và v t li u đ p kè: ....................................... 69
B ng 4.6: K t qu tính toán n đ nh mái kè.................................................... 70


1

M
1. Tính c p thi t c a

U

tài

T nh B n Tre là m t trong 13 t nh khu v c
có di n tích t nhiên 2.315 km2, đ

ng b ng sông C u Long,

c hình thành b i các cù lao An Hoá, cù

lao B o và cù lao Minh do phù sa c a 4 nhánh sông l n c a sông MêKong b i
t g m các sông Ti n dài 83 km, sông Ba Lai 59 km, sông Hàm Luông 71 km

và sông C Chiên 82 km.

a hình c a B n Tre khá b ng ph ng, r i rác

nh ng gi ng cát xen k v i ru ng v

n, không có r ng cây l n, ch có m t s

r ng ch i và nh ng d i r ng ng p m n

ven bi n và các c a sông.

T nh B n Tre có l i th r t l n trong phát tri n kinh t , giao thông, th y
l i,…vì có h th ng kênh r ch ch ng ch t kho ng v i t ng chi u dài 6,000 km
mang phù sa b i đ p nên 3 cù lao và đ ra bi n ông v i các c a

i, c a Ba

Lai, c a Hàm Luông và c a C Chiên.
Theo s li u th ng kê, B n Tre là m t trong 3 t nh c a đ ng b ng sông
C u Long có vùng ven bi n b bi n đ i m nh m nh t, trong đó quá trình b i
t chi m u th . Tài li u th ng kê trong 21 n m (1968 – 1989) cho th y t ng
di n tích b i t vùng ven bi n là 61,170 km2, trong đó huy n Bình

i 19,807

km2, Ba Tri 16,989 km2, Th nh Phú 24,373 km2. Trong 21 n m, di n tích đ t
t nh B n Tre t ng thêm 68,9 km2 v phía bi n, t c đ bình quân m i n m là
2,33 km2. Các bãi b i ven bi n liên t c phát tri n là m t trong nh ng l i th
r t l n c a ngành nuôi tr ng th y s n.

Bên c nh s b i l ng, tình tr ng xói l b c , hình thành b m i, tách
ra, nh p vào c a các c n bãi trên sông di n ra th
c a sông C a
th

ng xuyên, liên t c. Vùng

i có đ sâu thay đ i t 5 - 9 m. áy sông thu c phía B n Tre

ng là nông, đ sâu trung bình t 5 – 6 m; trong khi phía Ti n Giang, đ

sâu t 8 – 9 m. M t d i b i t gi a sông n i ti p c n Bà N kéo dài t i 4 km
và l ch v phía B n Tre, làm l ch dòng ch y và gây xâm th c b sông phía


2

B n

ình.

o n t Bình Th i đ n Th a M b xâm th c m nh. B n

ình

(1,75 km), tây b c r ch Bà Khoai (0,5 km), tây b c r ch Th a M (1,5 km),
vách xâm th c cao trung bình t 1 – 1,5 m. V phía bi n, quá trình b i t di n
ra r t m nh. M t d i b i t kéo dài t r ch Th a M đ n c n Tàu.
C a Hàm Luông có đáy sông nông h n c a

i, trung bình t 6 - 7 m,

theo ki u lòng máng cong đ u, rãnh sâu l ch v phía b nam (8 - 10 m). T
gi ng Gò Chùa đ n c a r ch

ùng (c n H ) dài 6 - 7 km, b xâm th c m nh

t i các đi mBà Hi n (1,8 km), khém B c K (0,5 km), tây r ch

ùng (1,75

km). Các v trí còn l i là b b i t .
C a C Chiên có đ a hình đáy sông sâu 7 - 8 m. B sông b xâm th c
khu v c t c a Cái Bai đ n Eo Lói (2,25 km), nam r ch Eo Lói

m nh

(0,7 km), đông r ch Khém Thuy n (0,3 km), nam r ch Khâu B ng (0,7
km). M t c n cát tích t kéo dài t cù lao Long Hòa (Trà Vinh) v phía
đông nam t i 5 km.
C a Ba Lai có tr c di n hình ch U h i lõm, đ sâu ph bi n t 5 – 7
m. Khu v c c a Ba Lai đang trong quá trình b i t , m nh nh t là b bên ph i,
t c a p Th nh Ph

c đ n B o Thu n (3 km) và khu v c t r ch V ng

Luông đ n xóm Trên (1 km).
trung bình 6 m khi tri u c

a hình các dãy tích t này phân b

ng và ph n l n l ra khi tri u kém, n

đ sâu
c ròng, t o

thành nh ng bãi cát ng m r ng t i 500 m. Vùng này hi n là các sân nghêu l n
c a đ a ph

ng. S xâm th c ch xu t hi n trên đo n b trái dài kho ng 500 –

800 m, b t đ u t ch r ch Th Di m đ n c a r ch V ng Luông. T i đây, đáy
sông có l ch sâu t 12 – 14 m.
các c a sông c a B n Tre, quá trình b i t chi m u th , đ c bi t là
khu v c sông c a Ba Lai và c a C Chiên. Hi n t

ng xâm th c các c a sông

di n ra v i qui mô nh , liên quan ch y u đ n ho t đ ng th y tri u, sóng và
do tích t

gi a sông, t đó làm l ch dòng ch y.


3

gi i quy t đ

c nh ng v n đ nêu trên thì vi c th c hi n

tài“ ng d ng mô hình toán nghiên c u quá trình di n bi n khu v c c a sông
t nh B n Tre và đ xu t các gi i pháp ch nh tr ” là c n thi t. K t qu tính
toán, nghiên c u đ

c t đ tài là c s khoa h c quan tr ng giúp cho các nhà

qu n lý quy ho ch h th ng giao thông th y và đ nh h
bãi b i ven bi n t nh B n Tre, v a phát tri n đ
môi tr

ng khai thác vùng các

c kinh t v a b o v đ

c

ng [1].

2. M c đích c a

tài

- Nghiên c u xác đ nhquá trình di n bi n b i l ng, xói l t i vùng c a
sông t nh B n Tre.
xu t các gi i pháp ch nh tr khu v c c a sông t nh B n Tre đ m

-

b o phát tri n kinh t xã h i
3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

3.1 Cách ti p c n
- Ti p c n t t ng th đ n chi ti t (ti p c n h th ng):
+ T ng th khu v c và chi ti t cho các c a sông và ven bi n t nh
B n Tre.
+ T ng th v đ c đi m th y v n, h i v n: Xem xét dòng ch y,
l

ng bùn cát …, theo li t th i gian nhi u n m.
+T ng h p, đánh giá các y u t đ có c s khoa h c đ a ra hi n tr ng

di n bi n lòng d n khu v c c a sông và ven bi n.
- S d ng các công ngh hi n đ i trong nghiên c u (các b mô hình
tính toán), các công c thông tin đ a lý (GIS và vi n thám).
- K th a các công trình nghiên c u đã có.
3.2 Các ph

ng pháp nghiên c u

- Nghiên c u t ng h p: đi u tra, thu th p phân tích tài li u…..
- Ph

ng pháp vi n thám GIS


4

- Ph

ng pháp chuyên gia

- Ph

ng pháp phân tích t ng h p

- Ph

ng pháp mô hình toán

4. Các k t qu d ki n đ t đ

c

- D báo di n bi n lòng d n c a sông
- Các gi i pháp ch nh tr khu v c c a sông t nh B n Tre.
- Thi t k công trình ch nh tr theo gi i pháp l a ch n.


5

CH

NG 1: T NG QUAN V NGHIÊN C U DI N BI N
KHU V C C A SÔNG

1. T ng quan các nghiên c u di n bi n c a sông
1.1 T ng quan các nghiên c u trên th gi i
Nh ng nghiên c u thu c l nh v c khoa h c đ ng l c h c dòng sông,

chuy n đ ng bùn cát và v n đ ch nh tr sông c th nh : nghiên c u xác đ nh
nguyên nhân, c ch , di n bi n lòng d n, nghiên c u đ xu t các gi i pháp
phòng ch ng gi m nh các thi t h i do xói l b , b i l ng lòng d n….Nh ng
nghiên c u này phát tri n m nh t nh ng n m th p k 30 đ n th p k 60 th
k th XX

các n

c Âu M nh nh ng nghiên c u c a các nhà khoa h c

Pháp nh Du Boys v chuy n đ ng bùn cát, Barre de Saint – Venant v dòng
không n đ nh L. Fargue v hình thái đo n sông u n khúc. Vào nh ng n m
đ u c a th k

XX, các nhà khoa h c c a Liên Xô nh

Lotchin V.M.

Bernadski. N.M, Gontrarop V.N. và Lê Vi đã nghiên c u thành công v các
v n đ liên quan đ n v n chuy n bùn cát, các nhà khoa h c Antunin S.T,
Grisanin K.B, Kariukin S.N. có nhi u nghiên c u v ch nh tr sông.
ng l c dòng ch y và v n chuy n bùn cát
th

lân c n các c a sông

ng r t ph c t p. T i các c a sông, bùn cát b d ch chuy n d

k t h p c a c sóng và dòng ch y trên b m t đ a hình th
đ i và có s dao đ ng m c n

nghiên c u đ

c m t cách có chu k . Tr

c công b có liên quan t i tr

i tác d ng

ng xuyên b bi n
c đây đã có nhi u

ng v n chuy n bùn cát t i các

c a sông, l ch tri u (nh c a Oertel, 1972; Hubbard, 1975; và Sha, 1990).
H u h t các nghiên c u trên đ u th hi n m i quan h gi a các tr ng thái th y
l c v i v n chuy n bùn cát. ã có nhi u nghiên c u đ
quan t i tr

c công b có liên

ng v nchuy n bùn cát t i các c a sông, l ch tri u (nh

c a

Oertel, 1972; Hubbard, 1975;và Sha, 1990). H u h t các nghiên c u trên đ u
th hi n m i quan h gi a các tr ngthái th y l c v i v n chuy n bùn cát.


6

Tr

ng v n chuy n bùn cát t ng quát t i cácl ch tri u và khu v c lân c n có

th tham kh o t i Steijn (1991).
M t trong nh ng tr

ng v n chuy n bùn cát quan tr ng nh t t i các

l ch tri u và các vùng bi n lân c n, có liên quan ch t ch t i hi n t
l p các l ch tri u là hi n t

ng b i

ng chuy n cát qua c a sông. ây là m t quá trình

mà trong đó bùn cát b d ch chuy n t phía th

ng l u theo h

ng c a dòng

ch y d c b , v phía h l u c a c a sông. Trong quá trình này bùn cát b d ch
chuy n đi qua lòng d n c a l ch tri u t i c a phía ngoài bi n và đi qua delta
tri u xu ng. Quá trình và t c đ chuy n cát qua c a sông ch u s chi ph i và
kh ng ch m nh m c a các quá trình đ ng l c x y ra
nhi u nghiên c u thí đi m v v n đ này đ
ng

i đi tiên phong trong nghiên c u tr

d n t i hi n t

khu v c này.

ã có

c công b . M t trong nh ng

ng v n chuy n bùn cát t ng quát

ng chuy n cát t i các c a bi n là Bruun và Gerritsen (1959) và

sau này là nghiên c u c a Fitzgerald (1982, 1988).
Theo Bruun và Gerritsen (1959), có hai nguyên lý c b n làm d ch
chuy n bùn cát qua c a sông d
sau: (a) hi n t

i các tác đ ng c a t nhiên, đ

c mô t nh

ng chuy n cát qua c a sông thông qua các d i cát ng m ngoài

c a và (b) hi n t

ng chuy n cát qua c a sông do tác đ ng c a dòng tri u. C

ch chuy n cát th nh t x y ra khi d i cát ng m phía ngoài c a ho t đ ng nh
m t “c u n i”, chuy n cát t th

ng l u c a v h l u c a theo h

ng c a

dòng ven. Trong khi đó, c ch chuy n cát th 2 x y ra khi bùn cát b l ng
đ ng bên trong l ch tri u d

i tác d ng c a dòng tri u lên, b v n chuy n tr

l i xu ng vùng h l u c a c a sông d

i tác d ng c a dòng tri u xu ng.

Ngày nay, các nhà khoa h c trên th gi i v n ti p t c nghiên c u v
đ ng l c h c dòng sông và ch nh tr sông, đ c bi t là nh h

ng c a các công

trình trên sông đ n v n đ di n bi n, xói l và b i l ng lòng d n, đi n hình là
các nghiên c u c a Simons, Anbecson, De Vries…


7

1.2 T ng quan các nghiên c u trong n

c

Các nghiên c u c a các nhà khoa h c trong n

c v l nh v c di n bi n

lòng d n ch y u t p trung gi i quy t các v n đ th c t , c s khoa h c và
ph

ng pháp lu n v n d a trên các ph

ng pháp, công ngh c a các nhà khoa

h c trên th gi i. Các nghiên c u di n bi n lòng d n đ

c nhi u nhà khoa h c

th c hi n (nh : GS.TS. V T t Uyên, GS L u Công

ào, PGS.TS. Lê Ng c

Bích, PGS.TS. Hoàng H u Huân, PGS.TS. Tr nh Vi t An, PGS.TS. Nguy n
Bá Qu , PGS.TS.

T t Túc, PGS.TS. Ph m Th H

c a các sông vùng

BSCL đ

Ph

ng Lan…Các v n đ

c PGS.TS. Lê Ng c Bích, GS.TS. L

ng

ng H u, GS.TS. Nguy n Ân Niên, GS.TS. Nguy n Sinh Huy, PGS.TS.

Hoàng V n Huân, PGS.TS. Lê M nh Hùng, PGS.TS. Lê Xuân Thuyên…
)nghiên c u nhi u trong kho ng 10 n m tr l i đây. Các v n đ di n bi n lòng
d n sông mi n Trung đ

c GS.TS. Ngô

PGS.TS. Nguy n Bá Qu , GS.TS. L

ình Tu n, PGS.TS.

ng Ph

T t Túc,

ng H u, PGS.TS. Tr nh Vi t

An, PGS.TS. Nguy n V n Tu n, … và m t s nhà nghiên c u khác nh
PGS.TS.Tr n V n Túc - Hu nh Thanh S n (2003) đã nghiên c u áp d ng mô
hình toán s CCHE 1D vào vi c tính toán d báo bi n hình lòng d n cho sông
L i Giang

Bình

nh.

c bi t trong giai đo n 1999-2001, Nhà n

c đã cho tri n khai 8 đ án

v nghiênc u, d báo phòng ch ng s t l b sông, b bi n, trong đó 3 đ tài
v s t l b bi nlà đ tài 5A (mi n B c) do Phân vi n h i d

ng h c H i

Phòng ch trì th c hi n, đ tài 5B (mi n Trung) do Vi n đ a lý ch trì th c
hi n và đ tài 5C (mi n Nam) doVi n h i d
hi n. M t s đ tài thu c ch

ng h c Nha Trang ch trì th c

ng trìnhnghiên c u bi n giai đo n 1991 - 1995

và 1996 - 2000 c ng đã đ c p đ n v n đ đi u tra nghiên c u quy lu t v n
chuy n bùn cát ven b bi n và dòng phù sa t sôngđ ra bi n. H u h t các
công trình nghiên c u khoa h c vùng c a sông, ven bi nch y u đ

c ti n


8

hành trong ch

ng trình khoa h c công ngh c p Nhà n

c, cáccông trình

ch nh tr sông c a B Giao thông v n t i, B Nông nghi p và Phát tri nnông
thôn, B Xây d ng, v.v... M t s nghiên c u tiêu bi u v di n bi n b i t ,
xóil c a sông b bi n bao g m:
tài nghiên c u KHCN c p B “Nghiên c u các gi i pháp thoát l ,
phòngtránh xói l và b i l p c a sông Vu Gia - Thu B n” nh m nghiên c u
quylu t di n bi n b bi n và đánh giá kh n ng thoát l qua c a theo các k ch
b ndi n bi n c a khác nhau.
tài KC09-05 “D báo hi n t

ng xói l - b i t b bi n, c a sông

và các gi i pháp phòng tránh”, đã th c hi n v i m c tiêu chính c a đ tài là: i)
đ xu t mô hình d báo quá trình xói l - b i t cho d i ven bi n và c a sông
qui mô v a (mùa và n m) và ii) đ xu t các gi i pháp khoa h c k thu t
phòng tránh xói l , b i t và b o v các công trình ven bi n c a sông.
Nghiên c u g n đây v l nh v c phòng ch ng b i t c a sông là

tài

KC08.07/06-10 “Nghiên c u đ xu t gi i pháp n đ nh các c a sông ven bi n
mi n Trung” do Tr

ng

i h c th y l i ch trì th c hi n t n m 2007 đ n

2010 v i các m c tiêu chính: i)- xác đ nh nguyên nhân và quy lu t di n bi n
(b i, xói, d ch chuy n) các c a sông ven bi n mi n Trung; ii)- đ xu t các gi i
pháp phù h p n đ nh các c a sông đi n hình, đó là c a T Hi n (Th a Thiên
- Hu ); c a M Á (Qu ng Ngãi); c a

à R ng (Phú Yên) nh m phát tri n

kinh t , xã h i, an toàn cho ng dân và tàu thuy n tránh bão; iii)- ph c v các
c quan qu n lý s d ng k t qu nghiên c u đ l p các d án đ u t ch nh tr
c a sông có c n c khoa h c và kinh t . K t qu nghiên c u đã t ng k t các
quy lu t di n bi n các c a sông, ng d ng mô hình toán Delft3D đ a ra
nh ng đ nh h
mi n Trung.

ng gi i pháp t ng th cho các c a sông đi n hình khu v c


9

1.3 Các ph
1.3.1 Ph

ng pháp nghiên c u di n bi n c a sông
ng pháp kinh nghi m

S d ng các công th c kinh nghi m đ tính toán di n bi n lòng d n.
Kinh nghi m th c t v các nghiên c u đánh giá sâu các v n đ liên quan đ n
c a sông là đ c bi t quan tr ng khi đ a ra nh ng nh n đ nh, phân tích k t
qu nghiên c u. Th c t hi n nay

Vi t Nam, các chuyên gia hàng đ u v

l nh v c di n bi n c a sông, quy lu t chuy n t i bùn cát d c b còn r t ít, do
v y ý ki n c a các chuyên gia trong quá trình nghiên c u là h t s c c n thi t.
1.3.2 Ph

ng pháp vi n thám

D a vào tính ch t ph n x , th u x và h p th ánh sáng c a t t c các
đ a v t, các nhà khoa h c đã ch t o các thi t b k thu t có kh n ng
“quan sát” đ a v t ngay t trên cao - đó chính là k thu t vi n thám.
Sau khi có đ
thám, đ có đ

c các hình nh c a các đ a v t d

i t li u nh vi n

c các thông tin chính xác h n v m t đ t ng

hành gi i đoán nh. Thông th

ng có hai ph

i ta ph i ti n

ng pháp gi i đoán: Gi i đoán

nh b ng m t và gi i đoán nh thông qua máy tính đi n t . Ph

ng pháp

gi i đoán nh b ng m t có u đi m là đ n gi n, d th c hi n, nh ng yêu c u
k thu t viên th c hi n ph i có nhi u kinh nghi m th c t . Tuy nhiên ph
pháp này ch thích h p gi i đoán cho nh ng tr
nh h

ng b i ý ki n ch quan c a ng

ng

ng h p đ n gi n và d b

i gi i đoán. Ph

ng pháp gi i đoán

b ng máy tính đi n t tuy có ph c t p h n song l i cho k t qu phân tích
chính xác và không ph thu c vào ch quan c a k thu t viên, ngày nay do
các công c m nh là các ph n m m chuyên ngành nên ph
th

ng đ

c ng d ng r ng rãi trên th gi i.

nghiên c u bi n đ ng đ
đ iv in

ng pháp này

ng d ng công ngh vi n thám

ng b bi n: Do kh n ng hi u ng d i sóng MSS - 7

c m nh, ph n ánh s sai khác nhau rõ r t gi a hình nh c a n

và hình nh c a đ

c

ng b , có th s d ng lo i hình nh này đ nghiên c u


10

hình d ng m t ph ng, ph m vi phân b c a vùng n
đi u tra nghiên c u m ng l

c.

i u đó cho phép

i song ngòi, các c n cát c a sông, bãi bên,

l ch sâu. So sánh các nh ch p trong các th i đi m khác nhau có cùng các
đi u ki n h i v n (cùng chu k tri u, ch đ sóng, gió,…) ta s có đ
hình nh tr c quan v di n bi n đ
1.3.3 Ph

ng b và các đ n nguyên đ a m o.

ng pháp mô hình toán

Là ph

ng pháp mô ph ng và tính toán s v n chuy n bùn cát và quá

trình di n bi n b

bi n thông qua các ph

các đi u ki n biên, ban đ u xác đ nh, l

ng trình toán.

ng d ng v i

ng v n chuy n bùn cát qua m t s

m t c t ngang trong m t đ n v th i gian s đ

c tính toán t các tác đ ng

sóng, dòng ch y, th y tri u. Trong kho ng th i gian tính toán, khi t ng l
bùn cát v n chuy n trên m t đo n b bi n đ
m is đ

c

c xác đ nh theo ph

ng b

ng pháp cân b ng bùn cát. N u t ng l

bùn cát v n chuy n t i l n h n t ng l
đã b b i, ho c n u l

c xác đ nh thì v trí đ

ng

ng bùn cát v n chuy n đi thì b bi n

ng bùn cát chuy n t i nh h n l

đi thì bãi bi n b xói l , còn n u l

ng

ng bùn cát chuy n

ng bùn cát chuy n đi cân b ng l

ng bùn

cát chuy n đ n thì bãi bi n tr ng thái n đ nh.
Có r t nhi u các mô hình đã đ
đ

c phát tri n, tuy nhiên ph bi n và

c s d ng r ng rãi nh t ph i k đ n b mô hình MIKE c a DHI Water &

Environment,

an M ch v i các module nh MIKE 21 HD, AD, ST, MT,

SW, BW,... s d ng đ mô ph ng các quá trình th y đ ng l c h c 2-D, s
v n chuy n và khu ch tán c a các ch t hòa tan và l l ng, bùn cát; s lan
truy n c a sóng bi n, tính toán sa b i

vùng c a sông và ven bi n. Ngoài

ra, b mô hình này còn bao g m các module MIKE 3 HD, MT..., cho phép
tính toán dòng ch y và bùn theo không gian 3 chi u.
phiên b n g n đây các module k trên đã đ
nh t thông th

ng sang s d ng l

c bi t, trong các

c c i ti n t s d ng l

i phi c u trúc linh đ ng d a trên ph

i ch
ng

11

pháp th tích h u h n.

i u này cho phép mô t chính xác đ

ng biên c a

các vùng nghiên c u b t k k c nh ng vùng có hình d ng biên ph c t p, r t
thích h p v i vùng c a sông ven bi n nh

vùng ven bi n đ ng b ng sông

C u Long. Bên c nh đó, b mô hình MIKE là m t trong s ít mô hình hi n
đ i có tính n ng cho phép mô ph ng đ ng th i các quá trình đ ng h c nh
dòng ch y, sóng, v n chuy n bùn cát.
Ngoài ra, c ng ph i k đ n m t s mô hình thông d ng khác nh Del
t3D - b ph n m m 2D/3D mô hình hoá thu l c, lan truy n ch t, sóng, v n
chuy n bùn cát, bi n đ i đáy c a WL | Del t Hydraulics, Hà Lan, s d ng
h l

i cong tr c giao. M t trong nh ng ph n m m th

ng m i khác là b

ph n m m SMS 2D/3D c a Aquaveo, M . SMS c ng là t p h p nhi u
module mô hình hoá thu l c, lan truy n ch t, sóng, v n chuy n bùn cát,
bi n đ i đáy s d ng c l

h n, c l

i phi c u trúc d a trên ph

i c u trúc theo ph

ng pháp ph n t h u

ng pháp sai phân h u h n. S xu t hi n c a

các mô hình toán 2D, 3D nói trên mô ph ng quá trình th y đ ng h c ven b ,
cho phép chúng ta tái hi n l i ho c d báo tr
h

ng sóng, c

ng đ

sóng,

ng và đ l n c a dòng ch y ven b , phân b bùn cát, di n bi n đ

v.v…, t

ng ng v i m c n

c th y tri u

ng b

các c p đ khác nhau, d

i tác

đ ng c a gió, bão gây ra, ngay c đ i v i các đi u ki n đ a hình đáy bi n
r t ph c t p c ng nh các vùng ph c n công trình. K t qu nh n đ
các mô hình toán cho chúng ta nhìn nh n hi n t

ct

ng s t l b bi n m t cách

toàn di n h n, đúng b n ch t v t lý h n. Nói rõ h n, t mô hình toán chúng ta
s xác đ nh đ

c t h p các y u t t nhiên tác đ ng b t l i nh t t i đ i b b

s t l , s xác đ nh đ

ct cđ s tl b

bi n t i khu v c nghiên c u theo

không gian và th i gian, ch rõ nguyên nhân gây ô nhi m môi tr
vùng lân c n, trên c s đó đ xu t đ

c gi i pháp phòng ch ng hi u qu ,

n đ nh lâu dài, ít t n kém và ít tác đ ng x u t i môi tr
công trình hoàn thành.

ng các

ng t nhiên khi


12

Tuy nhiên, m t trong nh ng h n ch c a các mô hình 2D/3D nói trên
là kh n ng d báo di n bi n dài h n c a b bi n (n m m

i n m hay vài

ch c n m) b i vi c mô ph ng t n r t nhi u th i gian. Các mô hình này c ng
bao g m nh ng h s kinh nghi m ít đ

c ki m ch ng nh

h s

nhám

đáy, h s xáo tr n r i, v n chuy n bùn cát,… Các mô hình d ng này đòi
h i s li u chi ti t đ hi u ch nh, ki m đ nh t các quan tr c, đo đ c hi n
tr

ng và/ho c k t h p v i mô hình v t lý.

1.3.4 Ph

ng pháp mô hình v t lý

Là ph

ng pháp xây d ng mô hình nguyên m u ngoài th c t cho m t

đo n b bi n c th nào đó ho c các công trình theo t l thu nh . Các tác
đ ng trong t nhiên t i b bi n nh sóng, dòng ch y, s bi n đ i m c n
do th y tri u,…đ

c t o ra trong phòng thí nghi m v i t l t

t l mô hình. Các s li u v m c n
bi n đ

c

ng ng v i

c, dòng ch y và s bi n đ i c a b

c ghi nh n l i thông qua các thi t b đo đ c t đ ng ho c bán t

đ ng đ t trong mô hình.
So v i các ph

ng khác, thì ph

ng pháp mô hình v t lý cho k t qu

có đ tin c y cao h n nhi u so v i các ph
d án quan tr ng, có v n đ u t l n, ph
đ ki m ch ng l i các k t qu c a ph

ng pháp khác.

ng pháp này th

ng đ

i v i nh ng
c s d ng

ng pháp khác. Tuy nhiên vi c xây

d ng mô hình v t lý mô ph ng l i các di n bi n b bi n trong phòng thí
nghi m là m t công vi c t n kém và ph c t p.
d ng đ

c mô hình v t lý mô ph ng di n bi n đ

và thí nghi m mô hình ph i đ

có th xây d ng và s
ng b thì n i xây d ng

c trang b đ y đ các thi t b thí nghi m,

các thi t b đo đ c, x lý, phân tích s li u đ ng b và hi n đ i, ph i có đ i
ng chuyên gia và các k thu t viên lành ngh và có chuyên môn cao. Hi n

nay

n

c ta đã có m t s phòng thí nghi m có các thi t b t o sóng, dòng

ch y và tri u nhân t o nh ng các thí nghi m mô hình m i ch d ng l i


13

m c đ đ n gi n, ch mô ph ng đ
đ

c trong ph m vi h p ch ch a thí nghi m

c mô hình t ng th .

1.3.5 Ph

ng pháp phân tích t ng h p

Trong nhi u tr

ng h p ng d ng m t ph

ng pháp riêng bi t th

cho nh ng k t qu c th , chi ti t nh ng r t khó đánh giá đ
gi a các v n đ , các k t qu v i nhau. Trong tr

ng

c m i liên k t

ng h p này c n có m t cách

ti p c n t ng th , đó là phân tích t ng h p b ng cách xem xét các m i quan h
gi a các k t qu t các ph
đ nh h

ng chung. Ph

hay ph

ng án cu i cùng.
u nh

1.3.6

ng pháp nghiên c u khác nhau đ tìm ra quy lu t,

ng pháp này đ c bi t quan tr ng khi l a ch n k t qu

c đi m các ph

ng pháp nghiên c u

Mô hình toán
u đi m ph

ng pháp này có là cho ta mô ph ng đ

l c vùng c a sông, ven bi n ng v i nhi u ph
h n các ph
Nh

c quá trình đ ng

ng án và chi phí giá thành r

ng pháp khác
c đi m c a ph

ng pháp: đ tin c y c a mô hình toán l i ph

thu c r t nhi u vào các s li u đ u vào mô hình. N u các s li u đ u vào có
đ tin c y kém thì các k t qu đ u ra c a mô hình c ng s r t h n ch .
toán và d báo hi n t
ph

ng hay m t di n bi n x y ra

tính

b bi n, c a sông thì

ng pháp mô hình toán s r t c n nhi u s li u đ ki m đ nh mô hình,

nh t là các t li u l ch s và di n bi n đ

ng b trong m t th i k nhi u

n m mà các s li u này không ph i lúc nào c ng có đ y đ
Mô hình v t lý
u đi m: có kh n ng mô ph ng nh ng tr

ng h p ph c t p, có đ tin

c y cao
Nh
ki n t

c đi m: r t khó th a mãn các đi u ki n t

ng t , nh t là các đi u

ng t v bùn cát nên có th có nh ng sai l ch nh t đ nh gi a mô hình


14

và nguyên hình và vi c xây d ng mô hình v t lý mô ph ng l i các di n bi n
b bi n trong phòng thí nghi m là m t công vi c t n kém và ph c t p.
Ph

ng pháp vi n thám

u đi m:T li u vi n thám hi n nay r t đa d ng v ch ng lo i và tính
n ng, hi n nay đang đ

n

c s d ng khá r ng rãi

nhi u c quan chuyên ngành

c ta. Ngu n t li u nh ch y u là các nh v tinh LANDSAT, SPOT và

ADEOS – AVNIR
Nh

c đi m c a ph

hành cho vi c di n bi n đ

ng pháp: vi c phân tích vi n thám m i ch ti n
ng b mà ch a có nghiên c u sâu h n nh v

phân b đ đ c, chuy n đ ng bùn cát, l u t c, tr ng thái ch y nh

các n

c

tiên ti n.
1.4 Các gi i phápch nh tr c a sông
Hi n nay các gi i pháp đ b o v và n đ nh các c a sông ch y u có
th chia ra hai lo i: s d ng các gi i pháp công trình và gi i pháp n o vét lòng
d n thông lu ng. Gi i pháp n o vét d th c hi n nh t, m i khi các c a sông b
b i l p là n o vét, tuy nhiên đây là gi i pháp b đ ng và ph i làm th

xuyên vào mùa khô hàng n m.

ng

ph c v giao thông th y, hay tàu thuy n

đánh cá c a ng dân, chi phí đ u t lên t i hàng ch c th m chí hàng tr m t
đ ng đ n o vét lu ng l ch. Hi n nay đ u t cho vi c n o vét khá t n kém,
tuy nhiên c ng nhi u n i k t h p n o vét đ l y v t li u san l p m t b ng xây
d ng, hay còn bán v t li u cát trong n i đ a ho c xu t kh u.
Gi i pháp công trình
n đ nh các c a sông hi n nay ch y u g m các lo i công trình:
- Kè lát mái v i m c đích ch ng s t l b , lo i này có nhi u lo i k t
c u khác nhau nh k t c u m ng, lát đá, kh i bê tông tetrapod, r đá,...
th m chí còn dùng c các lo i c (nh c vetiver) nh m ch ng xói mòn và
s t l do sóng;


15

-

p m hàn ho c đê ch n sóng, ch n cát v i m c đích ch ng xói l

và b i l p c a sông có l p v t li u ph mái ngoài b ng đá đ , kh i bê tông d
hình ho c các ng cát, túi cát (Geotube).
-T

ng bê tông ho c t

ng xây, và các lo i đê ch n sóng, ch n cát b o

v b .
Các lo i k t c u kè lát mái th

ng dùng:

Gia c mái b ng đá h c lát khan
Gia c b ng đá h c lát khan là k t c u gia c mái nghiêng đ
d ng r ng rãi nh t. Các viên đá h c ph bi n
t

ng đ

đ

c lo i sóng có chi u cao d

Vi t Nam có đ

c s

ng kính

ng 30÷35cm, n ng kho ng 40 ÷45kg. N u đ ng riêng r , ch ch u
i 1,0m. Nh ng n u lát khan đúng k thu t,

đ t viên đá theo chi u đ ng và cài các viên khác vào sao cho không th nh c
1 viên ra mà không đ ng đ n các viên xung quanh, thì có th t ng kh n ng
ch ng sóng lên 1,5 l n.

á lát khan l i có các khe r ng t nhiên, gi m đ

áp l c đ y n i, đ nhám b m t l n, gi m đ
đá lát khan t

c chi u cao sóng leo. Thi công

ng đ i đ n gi n, d dàng.

Tuy nhiên nó có m t s nh
d

c

c đi m sau: Khi n n b lún c c b ho c

i tác d ng c a sóng d n nén m i liên k t do chèn b phá v , các hòn đá

tách r i nhau ra. Vì tr ng l

ng b n thân quá nh nên d b sóng cu n trôi.

Khe h gi a các hòn đá khá l n, v n t c sóng làm cho dòng ch y trong các
khe đá ép xu ng n n thúc đ y hi n t
s t nhanh chóng h h ng đê.

ng trôi đ t n n t o nhi u hang h c l n

16

Hình1.1: kè lát khan đúng k thu t

Gia c mái b ng các Các kh i bêtông đúc s n lát mái c i ti n
Kh i Terrafix
Kh i Terrafix đ

c c u t o b i bêtông c

ng đ cao và có 3 lo i t

ng

ng v i chi u dày c a kh i là 100, 120 và 150mm

Hình1.2:C u t o t m Terrafix

Các kh i Armorloc, Armorflex và Armorstone
Các kh i Armorloc, Amorflex và Armorstone c ng có ô r ng, liên k t
ngàm v i nhau trên m t b ng


17

Hình 1.3:C u t o và m t b ng ghép kh i Armorflex

B o v b ng r đá.
T

ng kè r đá là lo i k t c u m m giá thành xây d ng r h n so v i

các k t c u c ng khác.

c bi t k t c u r đá đ t đ

c trên n n đ t không

n đ nh. Ngoài nh ng u đi m trên thì k t c u r đá c ng có nh
n n đ t d

i chân k t c u r đá d b xói ng m d

c đi m:

i tác d ng c a dòng

th m, b xói mòn b i dòng ch y c c b l n ch y qua r đá, trong tr

ng

h p các dây thép r đá b đ t t i m t v trí làm cho đá r t ra thì khó x lý
kh c ph c. Vì v y lo i k t c u này không đ
mô l n

n

c s d ng cho công trình quy

c ta.

Hình1.4: Kè b o v b ng r đá