Nghiên cứu diễn biến và giải pháp chính 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 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN
LÒNG SÔNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA CÔNG TRÌNH HOÀN LƯU

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

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. LÊ MẠNH HÙNG
2. GS.TS. LƯƠNG PHƯƠNG HẬU

Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả trong luận án là trung thực. Những đóng góp mới của tác giả chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án

Trần Bá Hoằng


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Mạnh Hùng,
GS.TS. Lương Phương Hậu đã trực tiếp hướng dẫn, luôn chỉ bảo tận tình
trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học chuyên sâu về các vấn

đề nghiên cứu của luận án: GS.TSKH Nguyễn Ân Niên, GS.TS Hoàng Hưng,
GS.TS Nguyễn Tất Đắc, PGS.TS Hoàng Văn Huân, TS. Nguyễn Hữu Nhân,
NCVCC Lê Duy Hàm v.v... đã hướng dẫn, đóng góp ý kiến, giúp đỡ tác giả
hoàn thành luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo viện Khoa học Thủy lợi miền
Nam, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học sông biển,
Trung tâm nghiên cứu Chỉnh trị sông và Phòng chống Thiên tai đã giúp đỡ,
tạo mọi điều kiện tốt nhất có thể để tác giả hoàn thành luận án.
Lòng biết ơn chân thành xin gửi tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè là
những người đã động viên tác giả vượt qua nhiều khó khăn để hoàn thành
luận án.
Tác giả

Trần Bá Hoằng


i

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
0.1. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ................................. 1
0.1.1 Diễn biến lòng dẫn phức tạp ở các đoạn sông phân lạch gây sạt lở
bờ ảnh hưởng 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
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU VỀ

CÔNG 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. Phương 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. Diễn biến sông phân lạch .................................................................... 14
1.2.3. Công trình 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 CHỈNH TRỊ
SÔNG PHÂN LẠCH ................................................................................... 34


ii

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. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 38
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 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 hưởng triều ........................... 41
2.1.3. Kết cấu dòng chảy tại khu vực phân lưu ............................................. 42
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................... 45
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thông qua chỉnh lý, phân tích số liệu thực đo
từ sông thiên nhiên ....................................................................................... 45
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý ...................................... 48
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu bằng mô hình toán ...................................... 63
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƯNG SÔNG
PHÂN LẠCH VÀ BỐ TRÍ KHÔNG GIAN CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ
CÁC ĐOẠN PHÂN LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG .............................. 76
3.1. NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA SÔNG PHÂN LẠCH
ĐBSCL ........................................................................................................ 76
3.1.1. Tổng quan sông phân lạch trên sông Cửu Long .................................. 76
3.1.2. Các đặc trưng cơ bản của sông phân lạch vùng thượng châu thổ
ĐBSCL……………………………………………………………………… 81


iii

3.1.3. Phân tích tính chất đặc thù của các đoạn phân lạch ĐBSCL ............... 84
3.2. PHÂN TÍCH CÁC MỐI QUAN HỆ HÌNH THÁI VÀ TỶ LỆ PHÂN
LƯU TRONG SÔNG PHÂN LẠCH ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG ... 88
3.2.1. Tổng hợp số liệu thực đo .................................................................... 89
3.2.2. Xây dựng đồ thị và công thức quan hệ ................................................ 91
3.2.3. Phân tích ............................................................................................. 92
3.3. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHÂN CHIA LẠI LƯU LƯỢNG GIỮA
CÁC LẠCH CỦA CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH (LẤY ĐOẠN CÙ LAO
ÔNG HỔ LÀM ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU) ........................................... 94
3.3.1. Phân tích các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến sự biến động trong phân

chia lưu lượng của sông phân lạch ................................................................ 94
3.3.2. Các giải pháp cơ bản nhằm điều chỉnh tỷ lệ phân lưu trong sông phân
lạch .............................................................................................................. 96
3.3.3. Kết quả nghiên cứu hiệu quả phân chia lại lưu lượng giữa các lạch của
giải pháp công trình hướng dòng .................................................................. 98
3.3.4. Hiệu quả phân chia lại lưu lượng giữa các lạch của giải pháp công trình
đón dòng từ đầu bãi giữa ............................................................................ 102
3.3.5. Hiệu quả phân chia lại lưu lượng giữa các lạch của giải pháp công trình
đập khóa ngầm ........................................................................................... 103
3.3.6. Hiệu quả phân chia lại lưu lượng giữa các lạch của giải pháp nạo vét
lòng sông trong lạch cần tăng lưu lượng ..................................................... 109
3.3.7. Hiệu quả phân chia lại lưu lượng giữa các lạch của giải pháp tổ hợp
công trình ................................................................................................... 110
3.3.8. Phân tích chung về hiệu quả kỹ thuật của các giải pháp công trình với
các phương án bố trí không gian khác nhau ................................................ 112
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾ
CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH................................................. 114


iv

4.1. LỰA CHỌN ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ YÊU
CẦU CHỈNH TRỊ ...................................................................................... 114
4.1.1. Giới thiệu đoạn sông nghiên cứu ...................................................... 114
4.1.2. Yêu cầu chỉnh trị .............................................................................. 115
4.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ..... 117
4.2.1. Phân tích chung ................................................................................ 117
4.2.2. Các tham số thiết kế ......................................................................... 117
4.2.3. Phương án bố trí công trình .............................................................. 118
4.3. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH CHỈNH

TRỊ ............................................................................................................ 120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 123
KẾT LUẬN ................................................................................................ 123
KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 125
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........ 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 129
PHỤ LỤC .................................................................................................. 136


v

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 hướng 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


vi

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 lưu tại sông phân
lạch…………………………………………………………………….……. 58
Hình 2.5. Các hình ảnh hoạt động nghiên cứu mô hình thí nghiệm ............... 59
Hình 2.6. Thiết bị nghiên cứu thí nghiệm ..................................................... 62
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí các mặt cắt đo đạc ..................................................... 63
Hình 2.8. Phạm vi nghiên cứu .................................................................... 64
Hình 2.9. Sơ đồ các bước ứng dụng mô hình MIKE21C để nghiên cứu thủy
động lực và bồi xói tại VNC ........................................................................ 67
Hình 2.10. Địa hình sông Tiền khu vực Tân Châu - Hồng Ngự năm 2009 .... 67
Hình 2.11. Sơ đồ chia lưới khu vực Tân Châu - Hồng Ngự .......................... 69
Hình 2.12. Biên lưu lượng ở thượng lưu 2009-2011 ..................................... 70
Hình 2.13. Biên mực nước ở hạ lưu 2009-2011 ............................................ 70
Hình 2.14. Số liệu bùn cát biên thượng lưu 2009-2010................................. 71
Hình 2.15. Số liệu bùn cát biên hạ lưu 2009-2010 ........................................ 71
Hình 2.16. So sánh lưu lượng trích xuất từ mô hình MIKE 21C với lưu lượng
thực đo sử dụng thiết bị A CP tại mặt cắt MC1-1, 2-2, 3-3 ......................... 74
Hình 2.17. Phân bố lưu tốc mô phỏng bằng MIKE 21C ............................... 75
Hình 2.18. Phân bố lưu tốc thực đo bằng thiết bị ADCP............................... 75

Hình 2.19. So sánh biến đổi lòng dẫn giữa mô phỏng bằng MIKE 21C và thực
đo 2010 ........................................................................................................ 75
Hình 2.20. So sánh Q thực đo và Q MIKE 21C tại Tân Châu năm 2011....... 75
Hình 3.1. Các bãi bồi đầu lạch phụ ............................................................... 83
Hình 3.2. So sánh hình dạng bãi giữa trên các đoạn phân lạch của sông Hồng
và sông Cửu Long ........................................................................................ 87
Hình 3.3. Đồ thị quan hệ giữa các yếu tố thủy lực và tỷ lệ phân lưu thực đo. 88
Hình 3.4. Đường cong quan hệ giữa các tham số công trình hướng dòng và tỷ


vii

lệ phân lưu tăng lên ở lạch trái...................................................................... 91
Hình 3.5. Đường cong quan hệ giữa các tham số công trình đập khóa và tỷ lệ
phân lưu nhánh trái ..................................................................................... 101
Hình 3.6. Đường cong quan hệ giữa lưu lượng và tỷ lệ phân lưu nhánh trái
ứng với cao trình đập khóa -8m .................................................................. 107
Hình 3.7. Hiệu quả tăng lưu lượng vào lạch trái của các giải pháp tổ hợp .. 108
Hình 4.1. Vị trí địa lý của đoạn sông Tân Châu - Hồng Ngự .................... 115
Hình 4.2. Quy họach chỉnh trị đọan Tân Châu - Hồng Ngự ........................ 119
Hình 4.3. Phân chia lưu lượng đoạn TC - HN khi có công trình ................. 120
Hình 4.4. Phân bố trường vận tốc khi có công trình .................................... 121
Hình 4.5. Bình đồ lòng dẫn sau 2 năm xây dựng công trình ....................... 121


viii

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 lưu thực đo trên đoạn phân lưu từ Tân Châu đến Hồng

Ngự trên sông Tiền (không tính lạch Cái Vừng) (%) .................................... 47
Bảng 2.2. Tỷ lệ phân lưu thực đo trên đoạn phân lưu cù lao Ông Hổ trên sông
Hậu (%) ........................................................................................................ 47
Bảng 2.3. Tỷ lệ phân lưu thực đo trên đoạn phân lưu cù lao Thốt Nốt (%) ... 48
Bảng 2.4. Các cấp lưu lượng - mực nước thí nghiệm .................................... 53
Bảng 2.5. Các trường hợp thí nghiệm ........................................................... 54
Bảng 2.6. Đánh giá độ chính xác của mô hình theo các chỉ số NSE, RSR .... 73
Bảng 3.1. Thống kê các đoạn sông phân lạch trên sông Tiền, sông Hậu ....... 77
Bảng 3.2. Đặc trưng hình học các đoạn phân lạch nghiên cứu trong vùng
ĐBSCL ........................................................................................................ 82
Bảng 3.3. Tổng hợp các số liệu thực đo về tỷ lệ phân lưu và đặc trưng hình
thái các lạch.................................................................................................. 90
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng trong điều kiện
hiện trạng, dưới các lưu lượng thí nghiệm .................................................... 99
Bảng 3.5. Tổng hợp kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp
dụng giải pháp HD.1A.................................................................................. 99
Bảng 3.6. Tổng hợp kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp
dụng giải pháp HD.1B ................................................................................ 100
Bảng 3.7. Độ tăng lên của tỷ lệ % lưu lượng cho lạch trái .......................... 101
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng
giải pháp công trình Đ .2A ....................................................................... 102
Bảng 3.9. Độ tăng tỷ lệ lưu lượng ở lạch trái khi áp dụng các giải pháp đón
dòng Đ . 2A (ở lưu lượng tạo lòng 14.000 m3/s) ...................................... 103


ix

Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải
pháp đập khóa ở vị trí mặt cắt 3 lạch phải (ĐK.3) ...................................... 104
Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải

pháp đập khóa ở vị trí mặt cắt 4 lạch phải (ĐK.4) ...................................... 105
Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải
pháp đập khóa ở vị trí mặt cắt 5 lạch phải (ĐK.5) ...................................... 106
Bảng 3.13. Độ tăng lưu lượng vào lạch trái của các phương án bố trí đập khóa
trong lạch phải ............................................................................................ 107
Bảng 3.14. Tỷ lệ phân lưu khi thanh thải ngưỡng cạn lạch trái đến độ sâu -8m
................................................................................................................... 109
Bảng 3.15. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải
pháp TH.A ................................................................................................. 110
Bảng 3.16. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải
pháp TH.B .................................................................................................. 110
Bảng 3.17. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải
pháp TH.C .................................................................................................. 111
Bảng 3.18. Tổng hợp độ tăng tỷ lệ lưu lượng ở lạch trái khi áp dụng các giải
pháp công trình tổ hợp (ở lưu lượng tạo lòng 14.000 m3/s) ........................ 111
Bảng 4.1. iễn biến tỷ lệ phân chia lưu lượng qua các thời kỳ ................... 115
Bảng 4.2. Lưu lượng và mực nước lũ thiết kế ............................................. 117
Bảng 4.3. Lưu lượng và mực nước tạo lòng ................................................ 118
Bảng 4.4. So sánh tỷ lệ phân lưu hai nhánh hiện trạng và khi có công trình 120


x

CÁC KÝ HIỆU CÔNG THỨC

P: Hệ số phân lạch
R: Độ phình của đoạn phân lạch
DRP: Hình dạng tổng quát của đoạn phân lạch
RB: Độ thon của cồn giữa
BMN: Độ mở rộng mặt nước của đoạn phân lạch

βm: Tỷ lệ phân lưu của lạch chính
βn: Tỷ lệ phân lưu của lạch phụ
Bo: Chiều rộng mặt nước ở đơn lạch trước đoạn phân lưu
Bm: Chiều rộng mặt nước trong lạch chính (βm>0,5)
Bn: Chiều rộng mặt nước trong lạch phụ (βn<0,5)
Ho: Chiều sâu dòng chảy trung bình m/c trong đoạn đơn lạch
Hm: Chiều sâu dòng chảy trung bình m/c lạch chính trong đoạn phân lạch
Hn: Chiều sâu dòng chảy trung bình m/c lạch phụ trong đoạn phân lạch
A0: Diện tích mặt cắt ướt ở đoạn sông đơn lạch
Am: Diện tích mặt cắt ướt ở lạch chính đoạn sông phân lạch
An: Diện tích mặt cắt ướt ở lạch phụ đoạn sông phân lạch
Uo: Lưu tốc trung bình mặt cắt của đoạn sông đơn lạch
Um: Lưu tốc trung bình mặt cắt trong lạch chính
Un: Lưu tốc trung bình mặt cắt trong lạch phụ
Qo: Lưu lượng mặt cắt của đoạn sông đơn lạch
Qm: Lưu lượng mặt cắt lạch chính
Qn: Lưu lượng mặt cắt lạch phụ
QS: Lưu lượng mặt cắt sông chính
QP: Lưu lượng mặt cắt nhánh phải


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

Đ :

Đón dòng

ĐK:

Đập khóa

ĐTM:

Đồng Tháp Mười

HD:

Hướng 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

TC:

Tân Châu

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
tương đối lớn vùng đồng bằng. Trong vùng đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB), các
đoạn sông phân lạch xuất hiện gần như trên khắp các con sông chính. Đi dọc
theo các triền đê ven sông, sẽ luôn bắt gặp những cồn bãi xanh mướt 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 (người Nam Bộ gọi là cù lao hoặc cồn),
có cao trình tương ứng với bãi tràn, trên đó sinh trưởng thực vật hoặc có dân
cư 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 nước và cuộc sống của cư dân trên các bãi hoặc ở hai bờ, nếu dòng sông là
địa giới hành chính. Nhưng sông phân lạch cũng có những khía cạnh có thể
khai thác đáp ứng các yêu cầu về tôn tạo cảnh quan, môi trường 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 hưởng 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. Trước đây, dòng chủ lưu đi về nhánh bên
trái (Thường Phước - Hồng Ngự), hiện nay lạch này đang bị lấp dần và nhánh


2

chủ lưu đi về phía bên phải (Long Thuận).

Hình 0.1. Đoạn phân lạch Long Khánh trên sông Tiền
Trước 1996, khi lạch trái Hồng Ngự đang sở hữu trên 60% lưu lượng,
sạt lở diễn ra thường xuyên trên chiều dài khoảng 8km thuộc các xã Thường
Phước 1, Thường Phước 2, Thường 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 lưu 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 đường giao thông, làm sạt lở gần hết đường. Năm
2010, vừa xảy ra vụ sạt lở gần 1.000m bờ sông, làm đứt thêm 30m đường
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. Ước tính xói lở tại các cù lao thuộc khu vực thành phố
Long Xuyên mỗi năm đã cuốn trôi khoảng hơn 50.000 m2, làm cho hàng trăm
hộ dân rơi vào cảnh mất nhà cửa hoặc phải di dời.

Hình 0.4. Sạt lở bờ sông Hậu tại khu vực Long Xuyên (An Giang)
- Các đoạn phân lạch trên sông Hậu khu vực thành phố Cần Thơ: Hiện
tượng 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 Khương, 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, chưa có biện pháp phòng chống, trên dọc
tuyến hai bên cồn chỗ nào sạt mạnh người dân và chính quyền địa phương
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 tương lai, cồn Sơn sẽ là khu du lịch, khu nghỉ


5

ngơi an dưỡng, đây là những điểm lý tưởng đến tôn lên nét đẹp đô thị sông
nước 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 cồn Sơn, xói lở
diễn ra rất mạnh, theo nghiên cứu sinh (NCS) đo được từ ảnh vệ tinh, qua 6
năm, tốc độ sạt lở khoảng 65m. Do sạt lở uy hiếp, người dân đã dùng nhiều
biện pháp để giữ đất: trồng cây, cừ cọc tre, bao tải cát,…(xem hình 0.5).
Khu vực cồn Khương (293ha), cũng giống như cồn Sơn, sạt lở ở cồn
Khương diễn ra gần như trên toàn chu vi, đặc biệt đầu cồn sạt lở mạnh, có
chỗ vào sâu 8÷10m. Cồn Khương đang được 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
- Đoạn phân 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 lưu cầu Mỹ Thuận. Quá trình diễn biến lòng sông và đặc trưng hình thái
sông của khu vực này chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: dòng chảy thượng nguồn,
dòng bùn cát, dòng triều. Về hình thái lòng sông khu vực này biến đổi rất lớn
trong hàng chục năm qua.

òng chủ lưu của dòng chảy ép sát bờ tả (bến phà


6

Mỹ Thuận) sau đó chuyển hướng 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 lưu 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 lưu khoảng 304m (ở đầu cù lao) và 598m (phía đuôi
cù lao), tốc độ bình quân xấp xỉ 40m/năm. Như vậy ở cù lao này sau 7 năm từ
một bãi non thành một vùng đất để người 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 hướng đến
phát triển kinh tế trên đất cù lao. Một nhà đầu tư 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 nước nhộn nhịp suốt đêm ngày. Hàng loạt cồn
trong vùng được quy hoạch thành khu du lịch, giải trí, nghỉ dưỡng 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 phương đang triển khai kế hoạch hình thành một tuyến du lịch sinh
thái sông nước 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 tư 490 tỷ đồng vừa được khởi
công đầu tháng 6-2011: khu du lịch Sông Hậu rộng 94.550m² trên một cồn
“nửa nổi nửa chìm” (nổi lên khi nước cạn và chìm xuống khi nước lên) ngay
ngã ba sông đối diện bến Ninh Kiều.
Từ các trình bày ở trên, thấy rõ ràng, chỉnh trị để 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 trường 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 được mục tiêu cải thiện
tình hình, mà còn gây ra những hậu quả xấu, ví dụ như công trình chỉnh trị
đoạn Dền trên sông Đuống (đợt đầu- những năm đầu của thập kỷ 60 thế kỷ
trước), 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 là sự điều chỉnh tỷ lệ phân nước và phân cát giữa các lạch.
Do sự phân nước, phân cát tại nút phân lạch thường không đồng đều về
số lượng và về sự phân bố trên chiều thẳng đứng, tùy theo hình thái lòng sông
và các quá trình thủy văn, bùn cát từ thượng lưu đến. Để nắm được các quy
luật phân bố này và các yếu tố ảnh hưởng, 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, như

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
thường hay đảo chiều hoàn lưu...). Nói tổng quát là cần có sự phân tích chính
xác về đối tượng chỉnh trị (phần lòng dẫn bố trí công trình) và đối tượng 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, tương tác giữa chất lỏng (dòng
chảy), chất rắn (công trình) và chất rời (bùn cát) nên cần huy động nhiều
phương pháp phối hợp nhau như chỉnh lý số liệu thực đo, mô hình vật lý
(MHVL) và mô hình toán (MHT).

o 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 lưu
lượng trong chỉnh trị sông phân lạch và đánh giá hiệu quả của chúng khi áp
dụng các phương án bố trí không gian khác nhau.
Trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm, đặc trưng và yêu cầu chỉnh trị của
các đoạn sông phân lạch vùng ĐBSCL, nghiên cứu đề xuất phương án bố trí
không gian hợp lý cho các giải pháp công trình để đạt mục tiêu chỉnh trị cho
một vài đoạn sông phân lạch trọng điểm trên sông Cửu Long (SCL).
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 phương pháp xác định tỷ lệ
phân chia lưu lượng trong đoạn sông phân lạch vùng 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 lưu lượng.


9

3. Bằng phương pháp thí nghiệm thủy lực trên MHVL, nghiên cứu xây dựng
các biểu đồ đánh giá hiệu quả điều chỉnh tỷ lệ phân chia lưu lượng 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 phương án công trình thích hợp với mục tiêu
chỉnh trị.


10

CHƯƠNG 1
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 lưu và nút hợp lưu 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 tương đối lớn vùng đồng bằng. Ở nước
ta, ở cả 3 vùng miền Bắc, Trung, Nam, nhất là trong vùng ĐBBB, ĐBSCL
đều 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 4 đoạn 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 trường sinh thái phục vụ xây dựng thành phố, du lịch.
Trong đoạn sông phân lạch, do dòng nước và bùn cát vận chuyển theo
các lạch riêng biệt, trạng thái chuyển động của nước và cát luôn khó duy trì