CÔNG THỨC KINH NGHIỆM TÍNH TỐC ĐỘ XÓI LỞ BỜ ĐOẠN SÔNG TIỀN KHU VỰC THƯỜNG PHƯỚC TỈNH ĐỒNG THÁP ()

CÔNG THỨC KINH NGHIỆM TÍNH TỐC ĐỘ XÓI LỞ BỜ ĐOẠN SÔNG
TIỀN KHU VỰC THƯỜNG PHƯỚC - TỈNH ĐỒNG THÁP (*)
PGS. TS. Lê Mạnh Hùng
KS. Đặng Thị Bích Ngọc

TÓM TẮT
Xác định tốc độ xói lở bờ sông là một trong những công việc quan trọng giúp
chúng ta nhìn nhận trước những diễn biến trong tương lai từ đó đề ra được các giải
pháp ứng phó kịp thời.
Hiện tượng xói lở bờ sông Tiền khu vực Thường Phước đã, đang và sẽ còn diễn
ra với mức độ rất lớn, nó không chỉ gây thiệt hại trực tiếp cho khu vực này mà còn
gây ra những diễn biến bất lợi cho thị trấn Tân Châu, thị trấn Hồng Ngự và nhiều khu
vực khác. Vì vậy việc biết trước diễn biến xói lở bờ khu vực Thường Phước sẽ có ý
nghĩa đặc biệt quan trọng.
Trên cơ sở một số năm tài liệu đo đạc tại khu vực này, chúng tôi tiến hành xây
dựng công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ làm cơ sở cho công tác dự báo biến
hình lòng dẫn khu vực này theo thời gian .
ABSTRACT
Riverbank sliding velocity calculation is important to foresee the bed change in
the future in order to have in time and suitable response.
The riverbank sliding at Thuong Phuoc in Mekong River has been and will be
happening with high level and those impacts not only on Thuong Phuoc but also on
other areas such as Tan Chau, Hong Ngu as well. Therefore it is significant to predict
riverbank sliding at Thuong Phuoc.
Based on some measured data years, an empirical formula is made for temporal
riverbed change prediction at the concerned area.
I. Giới thiệu chung:
Tình hình xói lở bờ hệ thống sông vùng Đồng bằng sông Cửu Long đang diễn
ra phổ biến với tính chất khá phức tạp. Theo khảo sát mới nhất cho thấy hiện toàn
vùng có tới 134 điểm xói lở bờ. Trong đó đoạn bờ sông Tiền khu vực Thường Phước,
huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp là một trong số những khu vực có tốc độ xói lở bờ

mạnh nhất, hàng năm xói lở ăn sâu vào bờ từ 30 đến 50 m. Đoạn bờ sông bị xói lở bờ
là một dải đất rộng ít cơ sở hạ tầng, bởi vậy thiệt hại trực tiếp do xói lở đoạn bờ sông
này gây ra không nhiều, nhưng ngược lại thiệt hại gián tiếp lại rất lớn: tạo dòng chảy
đâm thẳng vào bờ sông khu vực thị trấn Tân Châu; gây bồi lắng cửa rạch Hồng Ngự,
điều này không chỉ cản trở giao thông thủy mà còn gây nên xói lở bờ rạch Long
Khánh và nhiều nơi khác do lưu lượng dòng chảy ngày một gia tăng. Để hạn chế thiệt
hại do hiện tượng xói bồi biến hình lòng dẫn đoạn sông Tiền từ Thường Phước tới
điểm nhập lưu giữa hai nhánh Hồng Ngự và Long Khánh gây ra, cần phải xây dựng
1


một số công trình chỉnh trị với quy mô và kinh phí rất lớn (do sông sâu, lòng rộng,
vận tốc dòng chảy rất lớn nhất là vào mùa lũ) điều này hoàn toàn không có khả năng
trước tình hình kinh tế nước ta hiện nay. Một giải pháp ít tốn kém nhưng khá hiệu
quả, có thể giảm bớt đáng kể thiệt hại do hiện tượng xói lở bờ gây ra, đó là dự báo
trước những diễn biến bất lợi từ đó đề ra giải pháp phòng tránh trước khi nó xảy ra.
Để đạt được mục đích này, trên cơ sở tài liệu đo đạc thực tế nhiều năm đoạn
sông Tiền khu vực Thường Phước chúng tôi tiến hành xây dựng công thức thực
nghiệm tính tốc độ xói lở bờ trên cơ sở đó dự báo phạm vi xói lở trong tương lai.
II. Cơ sở lý luận xây dựng công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ sông
Một dòng sông gồm hai yếu tố cơ bản cấu thành đó là lòng dẫn và dòng nước
chảy trên nó. Hai yếu tố này luôn thay đổi theo không gian lẫn thời gian và giữa
chúng không ngừng tác động lẫn nhau, thông qua lực cơ học, lý học, hoá học. Dưới
tác động của dòng nước lòng dẫn bị thay đổi về hình dạng kích thước, độ lớn, ngược
lại sau khi lòng dẫn đã thay đổi lại có tác động trở lại dòng nước làm thay đổi trạng
thái, kết cấu của dòng nước... Điều này chứng tỏ rằng hiện tượng xói bồi biến hình
lòng dẫn sông là một hiện tượng tự nhiên mà nguyên nhân chính là do sự tác động qua
lại không ngừng giữa dòng chảy và lòng dẫn.
Xác định tốc độ xói lở bờ sông thực chất là xác định tốc độ biến hình ngang của
lòng sông, dưới tác dụng chính của các lực thủy động lực học, kết quả là khối đất bờ

sông mất ổn định, sụp đổ xuống sông.
Các nhà khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng tốc độ xói lở bờ sông phụ thuộc
vào rất nhiều yếu tố, nhưng ba yếu tố chính cần được quan tâm đặc biệt đó là: Dòng
chảy, hình dạng lòng dẫn và tính ổn định của lòng dẫn tại đó. Với tính phức tạp của
dòng chảy, tính đa dạng của lòng dẫn, tính nhiều vẻ của đất bờ sông đã dẫn đến cách
đánh giá, hình thức biểu thị rất khác nhau về các yếu tố này trong công thức kinh
nghiệm của các tác giả.
Theo Ibadzade [1] tốc độ xói lở ngang của đoạn sông cong phụ thuộc vào lưu
lượng dòng chảy Q, bán kính cong R của đoạn sông đang xét, chiều rộng lòng sông B
và hệ số ổn định của đất bờ .
Bxi = f (Q, Ri/Bi,)
(1)
Theo Pôpôp [4], Lê Ngọc Túy và một số tác giả khác [5] cũng đề cập tới ba
yếu tố chính nêu trên trong công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ sông của
mình, nhưng cách biểu thị các yếu tố đó có nhiều điểm khác với Ibadzade. Công thức
của các tác giả đều có dạng chung:
B xi 

F  H max i  H 


LT  H max  H 



(2)

2

Trong đó:
- Bxi
-F
-L
-T
- Hmaxi
- Hmax
-H
-  ,

: tốc độ xói lở ngang (m/năm) tại mặt cắt i;
: diện tích khối đất bờ xói lở trong khoảng thời gian T năm (m2);
: chiều dài đường bờ sạt lở của từng giai đoạn (m);
: thời gian xói lở (năm);
: độ sâu lớn nhất tại mặt cắt tính toán thứ i (m);
: độ sâu lớn nhất của đoạn xói lở nghiên cứu (m);
: độ sâu ổn định (tại mặt cắt quá độ) (m);
: Các hệ số thực nghiệm.

Nhìn chung các công thức kinh nghiệm của các tác giả nêu trên đều có khả
năng áp dụng tính tốc độ xói lở bờ sông Cửu Long, khi các hệ số thực nghiệm được
xác định từ tài liệu thực đo tại vị trí xem xét. Tuy vậy chúng tôi chưa hài lòng bởi sai
số cao và các công thức chưa đề cập tới khả năng và thời gian duy trì khả năng của
dòng chảy gây ra xói lở bờ sông.
Khảo sát thực tế cho thấy đại lượng F/LT trong công thức PôPốp quan hệ khá
chặt chẽ với tích số giữa khả năng và thời gian duy trì khả năng của dòng chảy gây
xói lở. Bởi vậy, chúng tôi đề nghị thay đại lượng F/LT trong (2) bằng đại lượng Vi ,
Ti. Như vậy công thức kinh nghiệm được đề xuất có dạng,
Bxi =  .(Vi .Ti )  . H max i  H 



(3)

 H max  H 

Trong đó:
Vi = Vi - [V]kd: số gia vận tốc, biểu thị khả năng dòng chảy gây xói lòng dẫn
tại mặt cắt thứ i;
Vi: vận tốc trung bình hay tại thủy trực nào đó (cần khảo sát để nhận được công
thức kinh nghiệm thích hợp nhất) tại mặt cắt thứ i;
[V]kd : vận tốc khởi động của vật liệu cấu tạo lòng dẫn;
Ti : thời gian duy trì vận tốc dòng chảy có vận tốc lớn hơn vận tốc khởi
động của vật liệu cấu tạo lòng dẫn tại mặt cắt thứ i;
, , : là các hệ số thực nghiệm, được xác định trên cơ sở tài liệu thực đo
nhiều năm.
Công thức (3), bao hàm 3 hệ số thực nghiệm cần xác định , , , với cách tính
thông thường sẽ không thực hiện được, bởi vậy chúng tôi đề nghị viết biểu thức (3)
dưới một dạng khác,
B xi   Vi .Ti

n  HH

max i  H



max  H







(4)
3


Trong đó n = /. Với cách viết biểu thức dưới dạng (4), hai hệ số thực nghiệm
,  sẽ được xác định theo phương pháp sai số bình phương trung bình nhỏ nhất khi n
cho trước. Ứng với mỗi trị số n cho trước sẽ xác định được hệ số tương quan giữa
chiều rộng xói ngang Bxi thực đo trong các giai đoạn tính.
n



i H
X i  Vi .Ti  . HHmax
max  H



(5)

Hai hệ số thực nghiệm cần xác định là hai hệ số tương ứng với trường hợp hệ
số tương quan lớn nhất.
III. Công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ sông Tiền khu vực Thường
Phước, tỉnh Đồng Tháp.
Để xây dựng được công thức thực nghiẹm tính tốc độ xói lở bờ sông Tiền khu
vực Thường Phước tỉnh Đồng Tháp theo dạng (4) trước hết phải chuẩn bị cơ sở dữ

liệu về địa hình lòng dẫn, tài liệu thủy văn dòng chảy và diễn biến xói lở ngang tại đó
trong nhiều năm.
Qua theo dõi và phân tích sơ bộ xói lở bờ sông khu vực này cho thấy tốc độ xói
lở bờ xảy ra vào mùa lũ lớn hơn rất nhiều lần so với mùa kiệt và thành phần vận tốc
mép hố xói phía bờ lở liên quan chặt chẽ hơn tới tốc độ xói lở bờ (so với vận tốc trung
bình mặt cắt và vận tốc trung bình thủy trực tại vị trí sâu nhất trên mặt cắt ngang) bởi
vậy tích số giữa khả năng gây xói lở và thời gian duy trì xói lở
Vi .Ti  Vi  V kd .Ti 

chỉ đặc biệt chú ý vào mùa lũ, trong đó thành phần vận tốc Vi là giá trị vận tốc trung
bình thủy trực tại vị trí mép hố xói phía bờ lở của các mặt cắt ngang xem xét, [V]kd vận tốc khởi động của bùn cát cấu tạo lòng dẫn tại từng mặt cắt xem xét. Vì khu vực
xói lở bờ Thường Phước có điều kiện địa chất tương đối đồng nhất nên giá trị [V]kd
được lấy như nhau cho mọi mặt cắt và bằng 0,41 m/s.
H max i  H

Các trị số thực đo trong công thức (4) như: Bxi , Vi.Ti , H  H max  H càng
chi tiết công thức thực nghiệm nhận được càng phù hợp với thực tế vì vậy cần phân
thành nhiều thời đoạn ngắn để xem xét, tuy nhiên điều này còn phụ thuộc vào nguồn
tài liệu, tính đồng bộ của tài liệu.
Với nguồn tài liệu hiện có chúng tôi tiến hành xem xét cho ba thời đoạn từ
1985 đến 1991; 1992 đến 1994 và 2000 đến 2001, trên 5 mặt cắt tại khu vực xói lở bờ
Thường Phước, được thể hiện trên hình 1. Các số liệu của từng thời đoạn trên 5 mặt
cắt được thể hiện trong bảng 1, trong đó:
- Cột 1 thời đoạn tính toán;
4


- Cột 2 số hiệu mặt cắt tính toán, vị trí được thể hiện trên hình 1;
- Cột 3 kích thước xói ngang thực đo Btd ở từng mặt cắt trong các thời đoạn xác
định;

- Cột 4 tích số giữa khả năng và thời gian duy trì khả năng gây xói lở bờ của
dòng chảy tại các mặt cắt tính toán (chỉ tính cho mùa lũ);
- Cột 5 trị số H của từng mặt cắt tính toán;
-Từ cột 6 trở đi là giá trị tính toán xói lở ngang Btt, theo công thức kinh nghiệm
được xây dựng từ phương pháp sai số bình phương trung bình nhỏ nhất, tại các mặt
cắt thể hiện trên hình 1, tương ứng với các giá trị n cho trước.
1965
992
1

VÚnh X§¥ng

1965
1992

#
Th§éng Ph§ì c
1992

1965

Theme1.shp
˜Üa danh

5
196
1965

1992

19
65

#
Y

1992

1965

1992

1992

1992

#
VÚnh Hßa

1965

#
Th§éng LÁc
1985

1965

MC 1

19

1965 65

5
196

1992

19921965

1992

Th§éng Thì i TiÒn

65
1992
19

1992
1985

92
19

2
199
1992

119
9692
5

4
1 99
9925
196
1

#

MC 5
1992

1965

94
19
1992

2
199

1992

196
5
196
5
1196
98 5
5

MC2
MC3
MC4

196592
19

1992
19165
985

19
92

1965

1965

#
Long S¥n

TÙnh
HuyÖn
Ph §én g
HÁt
Êp
Bé-2002.shp
Bé-2001.shp
Bé 2000

Bé 66 - 97
1966
1977
1985
1987
1992
1994
1997
Vîng bäi - xâi
Xâi lê 1965 - 1987
Xâi lê 1987 - 1992
Xâi lê 1992 - 1994
Xâi lê ¢Õn nŸm 2000
Bäi tó 1965 - 1987
Bäi tó 1987 - 1992
Bäi tó 1992 - 1994
Vîng Xâi lê xen bäi tó
River96.shp
#
#
#
#

1965
1985198
5

1992
196
5

1992

196
5
1965

1965
985

1965
19
92

19
199
652

N

#
5
196

992
1965
1

196
5

1992

#

T¡ n Ch¡ u

199
2

1965
1992
1965

1965
2 92
19919
1992

1992

1965

1965
2
199
65
1965 19

65

19

1965

1992
2
199
1992199
1985
2

1965
1992

1992

1965 19

W

E

1992

#

S

Phò A n

Hình 1:
viền bờ sông Tiền khu vực Thường Phước trong ba giai đoạn

Đường

5


Bảng 1:
Giai
đoạn

MC
tính

Btđ

VxT

Btt  x[( V .T ) n .H ] 

H
n=0.1

85-92

92-94

2000
-2001

n=0.2

n=0.3

n=0.35

n=0.4

n=0.45

n=0.5

n=0.6

n=0.7

n=0.8

1

13.00

301.57

0.91

14.84

15.66

16.35

16.65

16.92

17.17

17.38

17.74

18.01

18.22

2

18.14

325.78

0.94

15.72

16.72

17.59

17.96

18.30

18.61

18.88

19.33

19.66

19.92

3

16.43

379.40

0.80

12.87

14.07

15.22

15.76

16.27

16.75

17.20

18.01

18.69

19.27

4

20.86

352.94

0.90

15.00

16.16

17.20

17.67

18.10

18.50

18.85

19.47

19.96

20.36

5

24.00

343.90

1.00

17.31

18.48

19.48

19.91

20.29

20.64

20.93

21.42

21.77

22.02

1

20.67

117.77

0.75

23.08

21.72

20.57

20.08

19.64

19.24

18.88

18.26

17.77

17.38

2

19.67

137.52

1.00

35.47

33.58

31.79

30.97

30.19

29.46

28.78

27.58

26.54

25.67

3

33.00

162.48

0.77

25.04

24.55

24.11

23.91

23.73

23.56

23.40

23.13

22.90

22.71

4

30.83

150.27

0.97

34.22

32.83

31.48

30.84

30.23

29.66

29.12

28.15

27.30

26.57

5

45.17

146.41

0.96

51.52

48.55

45.54

44.09

42.71

41.40

40.17

37.94

36.00

34.34

1

16.10

116.03

0.37

12.50

12.17

12.06

12.06

12.10

12.17

12.26

12.48

12.76

13.06

2

15.02

132.88

0.35

11.88

11.80

11.92

12.03

12.17

12.34

12.52

12.92

13.36

13.81

3

13.61

153.23

0.44

17.07

17.07

17.26

17.40

17.57

17.76

17.97

18.41

18.87

19.34

4

11.98

142.72

0.55

23.09

22.62

22.36

22.29

22.24

22.23

22.24

22.31

22.42

22.58

5

61.50

137.75

1.00

53.22

50.39

47.72

46.48

45.32

44.23

43.22

41.41

39.86

38.55

6


Da vo cỏc s liu thc o trong cỏc ct 3,4,5 bng 1, cho trc mt tr s
n, chỳng ta s chm c cỏc im thc nghim th hin quan h gia chiu rng
xúi ngang Bxi thc o vi i lng X (tớnh theo biu thc 5), t ú xỏc nh c
cp h s thc nghim , v h s tng quan tng ng theo phng phỏp sai
s bỡnh phng trung bỡnh nh nht.

180
Toỏ

c ủoọxoự
i lụỷBxi(m)

160
140
120
100
80
60
40
20
0
0

2

4

6

Bxi 8,0587 X 1, 2285
Ro 0,8278

8

10

12
0, 4

X VxT xH

Hỡnh 2: Quan h gia Bxi vi i lng X ng vi n = 0,4
Vi cỏch lm tng t cho cỏc giỏ tr khỏc nhau ca n, chỳng ta s nhn
c nhiu cp h s thc nghim ghi trong bng 2 v v quan h gia tr s cho
trc n vi h s tng quan trờn hỡnh 3.
Bng 2
ni
0.80
0.70
0.60
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.20
0.10

i

1,8507
2,4385
3,395
5,0426
6,3146
8,0627
10,505
13,971
26,259

53,01

i

0,9465
1,0114
1,0809
1,1538
1,191
1,2281
1,2648
1,3004
1,3653
1,4152

Roi
0.7949
0.8075
0.818
0.8253
0.8271
0.8278
0.8259
0.8221
0.8064
0.7772
7


0.84

0.83
0.82

Ro

0.81
0.80
0.79
0.78

n

0.77

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Hình 3: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số tương quan Ro và n
Qua biểu đồ trên nhận thấy với n = 0,4 hệ số tương quan giữa hai đại lượng
xem xét đạt trị số lớn nhất 0,83. Như vậy công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở
bờ tối ưu nhất cho khu vực Thường Phước, mà chúng tôi đề nghị sẽ là:

1, 23
Bxi = 8,1.(Vi .Ti ) 0, 4 .H i 
(6)
1
,
23
hay Bxi = 8,1.(Vi .Ti ) 0,49 .H i
ứng với n=0,4 các hệ số thực nghiệm  = 8,1, = 1,23
Nghiệm chứng kết quả tính theo công thức (6) với giá trị thực đo cho thấy sai
số nhỏ hơn 20%
IV. Kết luận, kiến nghị:
Công thức kinh nghiệm (6) tính toán tốc độ xói lở bờ đoạn sông Tiền khu
vực Thường Phước cho kết quả khá chính xác, công thức đã xét đến các yếu tố chủ
yếu gây ra xói lở bờ sông, đó là vận tốc dòng chảy, thời gian duy trì khả năng gây
xói lở bờ, mặc dù vậy do nguồn tài liệu không dài, chưa chi tiết và thiếu sự đồng bộ
do đó công thức vẫn chưa xét đến một yếu tố có ảnh hưởng lớn tới tốc độ xói lở bờ
đó là hướng dòng chảy tác dụng vào bờ.
Khi sử dụng công thức để dự báo xói lở bờ trong tương lai, cần phải có tài
liệu dự báo lũ (cường độ lũ, thời gian duy trì lũ), đây thực sự là vấn đề khó khăn
đối với chúng ta hiện nay.
Công thức kinh nghiệm được xây dựng trên cơ sở liệt tài liệu thực đo vì thế
cơ sở lý luận chưa hoàn toàn chặt chẽ, trong thời gian tới chúng tôi sẽ tiếp tục
nghiên cứu bổ xung.
(*)
Ghi chú :
- Công trình hoàn thành với sự hỗ trợ của chương trình nghiên
cứu cơ bản trong khoa học tự nhiên.
8

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]- Ibada-Zade Iu. A., Kiacbeili T.H., Biến hình lòng sông (tiếng Nga), Baku,
1966.
[2]- Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, …., Thủy lực, Nhà xuất bản đại học và
trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1987.
[3]- Lê Mạnh Hùng, Báo cáo tổng kết đề tài KC08-15, Nghiên cứu dự báo xói lở,
bồi lắng lòng dẫn và đề xuất các giải pháp phòng chống cho hệ thống sông ở
ĐBSCL, 3/2004.
[4]- Lê Mạnh Hùng, Đinh Công Sản, Xói lở bờ sông Cửu Long và giải pháp phòng
tránh cho các khu vực trọng điểm , Nhà xuất bản Nông Nghiệp, 2002.
[5]- Lê Ngọc Túy, Xói lở bờ cục bộ trên sông Hồng và dự báo, Tuyển tập công
trình nghiên cứu thủy lực bùn cát và lòng dẫn sông Hồng, Viện Nghiên cứu Khoa
học Thủy lợi, Hà Nội 1984.

9