(Luận văn thạc sĩ file word) Ứng dụng mô hình toán nghiên cứu quá trình diễn biến khu vực cửa sông tỉnh Bến Tre và đề xuất các giải pháp chỉnh trị

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp cao học, được sự giúp đỡ
của các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn
PGS.TS. Phạm Thị Hương Lan và cùng sự nỗ lực của bản thân. Đến nay, tác giả
đã hoàn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy.
Các kết quả đạt được là những đóng góp nhỏ trong việc lựa chọn giải pháp
và kết cấu cơng trình hợp lý chống xói lở, bồi lấp cửa sông tỉnh Bến Tre. Tuy nhiên,
trong khuôn khổ luận văn và trình độ có hạn nên khơng thể tránh khỏi những thiếu
sót. Tác giả rất mong nhận được những lời chỉ bảo và góp ý của các thầy, cơ giáo và
các đồng nghiệp.
Tác giả bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS. Phạm Thị Hương
Lan đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp các kiến thức khoa học cần thiết
trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cơ giáo khoa
Cơng trình, phịng Đào tạo Đại học và Sau Đại học trường Đại học Thủy lợi đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành tốt luận văn thạc sĩ của mình.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp đã động viên, khích
lệ tác giả trong q trình học tập và thực hiện luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng 11 năm 2014

Tác giả

Lê Văn Đức


BẢN CAM KẾT
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các thơng
tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào trước đây.

Tác giả

Lê Văn Đức


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của Đề tài.......................................................................... 1
2. Mục đích của Đề tài................................................................................. 3
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.............................................. 3
4. Các kết quả dự kiến đạt được...................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN KHU
VỰC CỬA SÔNG............................................................................................5
1. Tổng quan các nghiên cứu diễn biến cửa sông.........................................5
1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới................................................5
1.3 Các phương pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông..................................9
1.3.2 Phương pháp viễn thám................................................................... 9
1.3.3 Phương pháp mơ hình tốn............................................................10
1.3.4 Phương pháp mơ hình vật lý.......................................................... 12
1.3.5 Phương pháp phân tích tổng hợp...................................................13
1.3.6 Ưu nhược điểm các phương pháp nghiên cứu............................... 13
1.4 Các giải phápchỉnh trị cửa sông........................................................... 14
Kết luận chương 1...................................................................................... 21
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC
NGHIÊN CỨU...............................................................................................22
2.1 Đặc điểm tự nhiên................................................................................ 22
2.1.1 Vị trí địa lý......................................................................................22
2.1.2 Đặc điểm địa hình.......................................................................... 23
2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng.....................................................................23
2.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn........................................................ 25

2.1.5 Đặc điểm sơng ngịi........................................................................29


2.1.6 Bùn cát............................................................................................30
2.1.7 Đặc điểm hải văn............................................................................30
2.2 Đặc điểm hiện trạng, diễn biến khu vực nghiên cứu............................33
Kết luận chương 2...................................................................................... 39
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH QUY
LUẬT DIỄN BIẾN KHU VỰC CỬA SÔNG TỈNH BẾN TRE................40
3.1. Lựa chọn mơ hình đánh giá diễn biến khu vực nghiên cứu................40
3.1.1. Giới thiệu mơ hình MIKE21/3 FM COUPLE............................... 40
3.1.2 Cơ sở lý thuyết................................................................................41
3.2. Ứng dụng mơ hình...............................................................................47
3.2.1. Phạm vi nghiên cứu.......................................................................47
3.2.2 Thiết lập lưới tính tốn...................................................................47
3.2.3. Xác định điều kiện biên................................................................. 48
3.2.4. Kiểm định và hiệu chỉnh mơ hình..................................................50
3.3. Kết quả tính tốn và nhận xét..............................................................52
Kết luận chương 3...................................................................................... 60
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ KHU VỰC
CỬA SÔNG TỈNH BẾN TRE......................................................................61
4.1 Cơ sở đề xuất các giải pháp ổn định cửa sông..................................... 61
4.2 Giải pháp phi cơng trình.......................................................................61
4.3 Các giải pháp cơng trình.......................................................................62
4.3.1 Phương án cơng trình đề xuất.......................................................62
4.3.2 Kết quả tính tốn cho các giải pháp cơng trình.............................64
4.3 Thiết kế sơ bộ đập mỏ hàn................................................................... 65
4.3.1 Giải pháp kết cấu........................................................................... 65
4.3.2 Các thông số thiết kế......................................................................65
4.3.3 Trọng lượng, kích thước yêu cầu của lớp phủ mái nghiêng...........66

4.3.4 Kích thước đá lót dưới lớp phủ mái...............................................67
4.4.5 Tính toán lớp thềm bảo vệ đầu mỏ hàn..........................................67
4.4.6 Gia cố bờ, gốc mỏ hàn...................................................................68
4.4.6 Kiểm tra ổn định cơng trình..........................................................69
Kết luận chương 4...................................................................................... 71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 74


DANH MỤC HÌNH
Hình1.1: kè lát khan đúng kỹ thuật................................................................ 16
Hình1.2:Cấu tạo tấm Terrafix..........................................................................16
Hình 1.3:Cấu tạo và mặt bằng ghép khối Armorflex...................................... 17
Hình1.4: Kè bảo vệ bằng rọ đá........................................................................17
Hình1.5:Mỏ hàn bằng khối Tetrapod đê biển Nghĩa Phúc (Nam Định)..........18
Hình1.6: Mỏ hàn chữ T đê biển I (Hải Phịng)............................................... 18
Hình 1.7:Mỏ hàn hàn hình Γ ngắt quãng........................................................ 19
Hình 1.8: Sơ đồ tiếp cận giải quyết bài tốn...................................................20
Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Bến Tre......................................................22
Hình 2.2 Lượng mưa trung bình năm ĐBSCL...............................................27
Hình 2.3 Bản đồ phân bố tốc độ gió trung bình (m/s).....................................31
Hình 2.4 Biến động đường bờ qua các năm tại Bình Đại – Bến Tre...............35
Hình 2.5 Biến động diện tích đất bãi bồi qua các năm tại Bến Tre.................36
Hình 2.6 Biến động diện tích bãi bồi qua các năm tại Bình Đại – Bến Tre....36
Hình 3.1 Các cửa sơng thuộc tỉnh Bến Tre......................................................47
Hình 3.2 Lưới địa hình cho mơ hình mơ phỏng..............................................48
Hình 3.3Mực nước tính tốn và thực đo tại trạm Bình Đại.............................50
Hình 3.4 Dịng chảy tính tốn và thực đo tại điểm 1 (Point 1).......................50

Hình 3.5 Mực nước tính tốn và thực đo tại trạm An thuận........................... 50
Hình 3.6 Vận tốc tính tốn và thực đo tại điểm 2 (Point 2)............................ 50
Hình 3.7 Mực nước tính tốn và thực đo tại trạm Bến Trại............................ 50
Hình 3.8 Vận tốc tính tốn và thực đo tại điểm 3(Point 3)............................. 50
Hình 3.9 Nồng độ bùn cát thực đo và tính tốn tại cửa Đại............................51
Hình 3.10 Nồng độ bùn cát thực đo và tính tốn tại cửa Tiểu.........................51
Hình 3.11 Nồng độ bùn cát thực đo và tính tốn tại Cửa Hàm Lng............51


Hình 3.12 Nơng độ bùn cát thực đo và tính tốn tại cửa Cổ Chiên................51
Hình 3.13 Kết quả tính tốn trường dịng chảy và vận tốc mùa lũ 2000.........53
Hình3.14 Kết quả tính tốn trường dịng chảy và vận tốc mùa khơ 2001.......53
Hình 3.15 Sự thay đổi địa hình đáy tính tốn mùa lũ 2000.............................55
Hình 3.16 Sự thay đổi địa hình đáy tính tốn vào mùa khơ 2001...................55
Hình 3.17 Sự thay đổi mặt cắt sơng tại cửa Đại (CR1)...................................56
Hình 3.18 Sự thay đổi mặt cắt sông tại cửa Hàm Luông (CR2)..................... 57
Hình 3.19 Sự thay đổi mặt cắt sơng tại cửa Đại – Cửa Tiểu (CR3)................57
Hình 3.20 Sự thay đổi mặt cắt tại cửa Hàm Lng (CR4)..............................57
Hình 3.21 Sự thay đổi mặt cắt sơng tại cửa Cổ Chiên – Cung Hậu(CR5)......58
Hình 4.1: mặt bằng bố trí cơng trình............................................................... 63
Hình 4.2 trường dịng chảy và biến động địa hình theo PA1......................... 64
Hình 4.3: Trường dịng chảy và biến động địa hình theo PA2........................64
Hình 4.4 mặt cắt đập điển hình...................................................................... 66
Hình 4.5 mặt cắt dọc đập................................................................................66
Hình 4.6:Kè lát mái bằng bêtơng bọc vải địa kỹ thuật kết hợp trồng cỏ Vetiver
trên mái dốc.....................................................................................................68
Hình 4.7: Hệ số ổn định theo phương pháp Janbu Kminmin..........................70
Hình 4.8: Hệ số ổn định theo phương pháp Bishop Kminmin........................70

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm 1996 -2006.....27
Bảng 2.2 Phân bố hướng gió theo các tháng ở vùng ven Biển.......................29
Bảng 2.3 Biên độ triều trên sông Cửu Long vào thời kỳ mùa kiệt..................32
Bảng 2.4 Biên độ triều trên sông vào mùa lũ..................................................33
Bảng 3.1 Thông số về các lớp bùn cát đáy được đưa vào mơ hình.................49
Bảng 3.2 Kết quả vận tốc mơ phỏng tại năm nhánh sông trên sông Tiền (m/s)
......................................................................................................................... 54
Bảng 3.3 Hàm lượng bùn cát lơ lửng tính tốn tại các cửa sơng Tiền............56
Bảng 4.1 : Kích thước cơng trình....................................................................63
Bảng 4.1 : vận tốc lớn nhất tại đầu các kè.......................................................65
Bảng 4.1 Khối lượng khối đá phủ................................................................... 66
Bảng 4.4: Tính tốn chiều sâu hố xói lớn nhất tại đầu mỏ hàn.......................67
Bảng 4.5: Các chỉ tiêu cơ lý nền và vật liệu đắp kè........................................69
Bảng 4.6: Kết quả tính tốn ổn định mái kè....................................................70


9

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Tỉnh Bến Tre là một trong 13 tỉnh khu vực Đồng bằng sông Cửu Long,
có diện tích tự nhiên 2.315 km2, được hình thành bởi các cù lao An Hoá, cù
lao Bảo và cù lao Minh do phù sa của 4 nhánh sông lớn của sông MêKong bồi
tụ gồm các sông Tiền dài 83 km, sông Ba Lai 59 km, sông Hàm Luông 71 km
và sơng Cổ Chiên 82 km. Địa hình của Bến Tre khá bằng phẳng, rải rác
những giồng cát xen kẽ với ruộng vườn, khơng có rừng cây lớn, chỉ có một số
rừng chồi và những dải rừng ngập mặn ở ven biển và các cửa sơng.
Tỉnh Bến Tre có lợi thế rất lớn trong phát triển kinh tế, giao thơng, thủy
lợi,…vì có hệ thống kênh rạch chằng chịt khoảng với tổng chiều dài 6,000 km

mang phù sa bồi đắp nên 3 cù lao và đổ ra biển Đông với các cửa Đại, cửa Ba
Lai, cửa Hàm Luông và cửa Cổ Chiên.
Theo số liệu thống kê, Bến Tre là một trong 3 tỉnh của đồng bằng sơng
Cửu Long có vùng ven biển bị biến đổi mạnh mẽ nhất, trong đó quá trình bồi
tụ chiếm ưu thế. Tài liệu thống kê trong 21 năm (1968 – 1989) cho thấy tổng
diện tích bồi tụ vùng ven biển là 61,170 km 2, trong đó huyện Bình Đại 19,807
km2, Ba Tri 16,989 km2, Thạnh Phú 24,373 km2. Trong 21 năm, diện tích đất
tỉnh Bến Tre tăng thêm 68,9 km2 về phía biển, tốc độ bình quân mỗi năm là
2,33 km2. Các bãi bồi ven biển liên tục phát triển là một trong những lợi thế
rất lớn của ngành nuôi trồng thủy sản.
Bên cạnh sự bồi lắng, tình trạng xói lở bờ cũ, hình thành bờ mới, tách
ra, nhập vào của các cồn bãi trên sông diễn ra thường xuyên, liên tục. Vùng
cửa sông Cửa Đại có độ sâu thay đổi từ 5 - 9 m. Đáy sơng thuộc phía Bến Tre
thường là nơng, độ sâu trung bình từ 5 – 6 m; trong khi phía Tiền Giang, độ
sâu từ 8 – 9 m. Một dải bồi tụ giữa sông nối tiếp cồn Bà Nở kéo dài tới 4 km
và lệch về phía Bến Tre, làm lệch dịng chảy và gây xâm thực bờ sơng phía


Bến Đình. Đoạn từ Bình Thới đến Thừa Mỹ bị xâm thực mạnh. Bến Đình
(1,75 km), tây bắc rạch Bà Khoai (0,5 km), tây bắc rạch Thừa Mỹ (1,5 km),
vách xâm thực cao trung bình từ 1 – 1,5 m. Về phía biển, q trình bồi tụ diễn
ra rất mạnh. Một dải bồi tụ kéo dài từ rạch Thừa Mỹ đến cồn Tàu.
Cửa Hàm Lng có đáy sơng nơng hơn cửa Đại, trung bình từ 6 - 7 m,
theo kiểu lịng máng cong đều, rãnh sâu lệch về phía bờ nam (8 - 10 m). Từ
giồng Gò Chùa đến cửa rạch Đùng (cồn Hố) dài 6 - 7 km, bị xâm thực mạnh
tại các điểmBà Hiền (1,8 km), khém Bắc Kỳ (0,5 km), tây rạch Đùng (1,75
km). Các vị trí cịn lại là bờ bồi tụ.
Cửa Cổ Chiên có địa hình đáy sơng sâu 7 - 8 m. Bờ sơng bị xâm thực
mạnh ở khu vực từ cửa Cái Bai đến Eo Lói (2,25 km), nam rạch Eo Lói
(0,7 km), đông rạch Khém Thuyền (0,3 km), nam rạch Khâu Băng (0,7

km). Một cồn cát tích tụ kéo dài từ cù lao Long Hịa (Trà Vinh) về phía
đơng nam tới 5 km.
Cửa Ba Lai có trắc diện hình chữ U hơi lõm, độ sâu phổ biến từ 5 – 7
m. Khu vực cửa Ba Lai đang trong quá trình bồi tụ, mạnh nhất là bờ bên phải,
từ cửa ấp Thạnh Phước đến Bảo Thuận (3 km) và khu vực từ rạch Vũng
Lng đến xóm Trên (1 km). Địa hình các dãy tích tụ này phân bổ ở độ sâu
trung bình 6 m khi triều cường và phần lớn lộ ra khi triều kém, nước ròng, tạo
thành những bãi cát ngầm rộng tới 500 m. Vùng này hiện là các sân nghêu lớn
của địa phương. Sự xâm thực chỉ xuất hiện trên đoạn bờ trái dài khoảng 500 –
800 m, bắt đầu từ chỗ rạch Thị Diễm đến cửa rạch Vũng Luông. Tại đây, đáy
sơng có lạch sâu từ 12 – 14 m.
Ở các cửa sơng của Bến Tre, q trình bồi tụ chiếm ưu thế, đặc biệt là
khu vực sông cửa Ba Lai và cửa Cổ Chiên. Hiện tượng xâm thực các cửa sông
diễn ra với qui mô nhỏ, liên quan chủ yếu đến hoạt động thủy triều, sóng và
do tích tụ ở giữa sơng, từ đó làm lệch dịng chảy.


Để giải quyết được những vấn đề nêu trên thì việc thực hiện Đề
tài“Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu q trình diễn biến khu vực cửa sơng
tỉnh Bến Tre và đề xuất các giải pháp chỉnh trị”

là cần thiết. Kết quả tính

tốn, nghiên cứu được từ đề tài là cơ sở khoa học quan trọng giúp cho các nhà
quản lý quy hoạch hệ thống giao thông thủy và định hướng khai thác vùng các
bãi bồi ven biển tỉnh Bến Tre, vừa phát triển được kinh tế vừa bảo vệ được
mơi trường [1].
2. Mục đích của Đề tài
- Nghiên cứu xác địnhq trình diễn biến bồi lắng, xói lở tại vùng cửa sông
tỉnh Bến Tre.

- Đề xuất các giải pháp chỉnh trị khu vực cửa sông tỉnh Bến Tre đảm bảo phát
triển kinh tế xã hội
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
3.1 Cách tiếp cận
- Tiếp cận từ tổng thể đến chi tiết (tiếp cận hệ thống):
+ Tổng thể khu vực và chi tiết cho các cửa sông và ven biển tỉnh
Bến Tre.
+ Tổng thể về đặc điểm thủy văn, hải văn: Xem xét dòng chảy,
lượng bùn cát …, theo liệt thời gian nhiều năm.
+Tổng hợp, đánh giá các yếu tố để có cơ sở khoa học đưa ra hiện trạng
diễn biến lịng dẫn khu vực cửa sơng và ven biển.
- Sử dụng các công nghệ hiện đại trong nghiên cứu (các bộ mơ hình tính
tốn), các cơng cụ thông tin địa lý (GIS và viễn thám).
- Kế thừa các cơng trình nghiên cứu đã có.
3.2 Các phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng hợp: điều tra, thu thập phân tích tài liệu…..
- Phương pháp viễn thám GIS


- Phương pháp chuyên gia
- Phương pháp phân tích tổng hợp
- Phương pháp mơ hình tốn
4. Các kết quả dự kiến đạt được
- Dự báo diễn biến lòng dẫn cửa sông
- Các giải pháp chỉnh trị khu vực cửa sông tỉnh Bến Tre.
- Thiết kế cơng trình chỉnh trị theo giải pháp lựa chọn.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN
KHU VỰC CỬA SÔNG

1. Tổng quan các nghiên cứu diễn biến cửa sông
1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới
Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực học dòng sông,
chuyển động bùn cát và vấn đề chỉnh trị sông cụ thể như: nghiên cứu xác định
nguyên nhân, cơ chế, diễn biến lòng dẫn, nghiên cứu đề xuất các giải pháp
phịng chống giảm nhẹ các thiệt hại do xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn….Những
nghiên cứu này phát triển mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế
kỷ thứ XX ở các nước Âu Mỹ như những nghiên cứu của các nhà khoa học
Pháp như Du Boys về chuyển động bùn cát, Barre de Saint – Venant về dịng
khơng ổn định L. Fargue về hình thái đoạn sông uốn khúc. Vào những năm
đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học của Liên Xô như Lotchin V.M.
Bernadski. N.M, Gontrarop V.N. và Lê Vi đã nghiên cứu thành công về các
vấn đề liên quan đến vận chuyển bùn cát, các nhà khoa học Antunin S.T,
Grisanin K.B, Kariukin S.N. có nhiều nghiên cứu về chỉnh trị sơng.
Động lực dịng chảy và vận chuyển bùn cát ở lân cận các cửa sông
thường rất phức tạp. Tại các cửa sông, bùn cát bị dịch chuyển dưới tác dụng
kết hợp của cả sóng và dịng chảy trên bề mặt địa hình thường xuyên bị biến
đổi và có sự dao động mực nước một cách có chu kỳ. Trước đây đã có nhiều
nghiên cứu được cơng bố có liên quan tới trường vận chuyển bùn cát tại các
cửa sông, lạch triều (như của Oertel, 1972; Hubbard, 1975; và Sha, 1990).
Hầu hết các nghiên cứu trên đều thể hiện mối quan hệ giữa các trạng thái thủy
lực với vận chuyển bùn cát.Đã có nhiều nghiên cứu được cơng bố có liên
quan tới trường vậnchuyển bùn cát tại các cửa sông, lạch triều (như của
Oertel, 1972; Hubbard, 1975;và Sha, 1990). Hầu hết các nghiên cứu trên đều
thể hiện mối quan hệ giữa các trạngthái thủy lực với vận chuyển bùn cát.


Trường vận chuyển bùn cát tổng quát tại cáclạch triều và khu vực lân cận có
thể tham khảo tại Steijn (1991).
Một trong những trường vận chuyển bùn cát quan trọng nhất tại các

lạch triều và các vùng biển lân cận, có liên quan chặt chẽ tới hiện tượng bồi
lấp các lạch triều là hiện tượng chuyển cát qua cửa sông. Đây là một q trình
mà trong đó bùn cát bị dịch chuyển từ phía thượng lưu theo hướng của dịng
chảy dọc bờ, về phía hạ lưu của cửa sơng. Trong q trình này bùn cát bị dịch
chuyển đi qua lịng dẫn của lạch triều tại cửa phía ngồi biển và đi qua delta
triều xuống. Quá trình và tốc độ chuyển cát qua cửa sông chịu sự chi phối và
khống chế mạnh mẽ của các quá trình động lực xảy ra ở khu vực này. Đã có
nhiều nghiên cứu thí điểm về vấn đề này được công bố. Một trong những
người đi tiên phong trong nghiên cứu trường vận chuyển bùn cát tổng quát
dẫn tới hiện tượng chuyển cát tại các cửa biển là Bruun và Gerritsen (1959) và
sau này là nghiên cứu của Fitzgerald (1982, 1988).
Theo Bruun và Gerritsen (1959), có hai nguyên lý cơ bản làm dịch
chuyển bùn cát qua cửa sông dưới các tác động của tự nhiên, được mô tả như
sau: (a) hiện tượng chuyển cát qua cửa sơng thơng qua các dải cát ngầm ngồi
cửa và (b) hiện tượng chuyển cát qua cửa sông do tác động của dòng triều. Cơ
chế chuyển cát thứ nhất xảy ra khi dải cát ngầm phía ngồi cửa hoạt động như
một “cầu nối”, chuyển cát từ thượng lưu cửa về hạ lưu cửa theo hướng của
dịng ven. Trong khi đó, cơ chế chuyển cát thứ 2 xảy ra khi bùn cát bị lắng
đọng bên trong lạch triều dưới tác dụng của dòng triều lên, bị vận chuyển trở
lại xuống vùng hạ lưu của cửa sơng dưới tác dụng của dịng triều xuống.
Ngày nay, các nhà khoa học trên thế giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về
động lực học dịng sơng và chỉnh trị sông, đặc biệt là ảnh hưởng của các cơng
trình trên sơng đến vấn đề diễn biến, xói lở và bồi lắng lịng dẫn, điển hình là
các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries…


1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước về lĩnh vực diễn biến
lòng dẫn chủ yếu tập trung giải quyết các vấn đề thực tế, cơ sở khoa học và
phương pháp luận vẫn dựa trên các phương pháp, công nghệ của các nhà khoa

học trên thế giới. Các nghiên cứu diễn biến lòng dẫn được nhiều nhà khoa học
thực hiện (như: GS.TS. Vũ Tất Uyên, GS Lưu Công Đào, PGS.TS. Lê Ngọc
Bích, PGS.TS. Hồng Hữu Hn, PGS.TS. Trịnh Việt An, PGS.TS. Nguyễn
Bá Quỳ, PGS.TS. Đỗ Tất Túc, PGS.TS. Phạm Thị Hương Lan…Các vấn đề
của các sông vùng ĐBSCL được PGS.TS. Lê Ngọc Bích, GS.TS. Lương
Phương Hậu, GS.TS. Nguyễn Ân Niên, GS.TS. Nguyễn Sinh Huy, PGS.TS.
Hoàng Văn Huân, PGS.TS. Lê Mạnh Hùng, PGS.TS. Lê Xuân Thuyên…
)nghiên cứu nhiều trong khoảng 10 năm trở lại đây. Các vấn đề diễn biến lịng
dẫn sơng miền Trung được GS.TS. Ngơ Đình Tuấn, PGS.TS. Đỗ Tất Túc,
PGS.TS. Nguyễn Bá Quỳ, GS.TS. Lương Phương Hậu, PGS.TS. Trịnh Việt
An, PGS.TS. Nguyễn Văn Tuần, … và một số nhà nghiên cứu khác như
PGS.TS.Trần Văn Túc - Huỳnh Thanh Sơn (2003) đã nghiên cứu áp dụng mơ
hình tốn số CCHE 1D vào việc tính tốn dự báo biến hình lịng dẫn cho sơng
Lại Giang ở Bình Định.
Đặc biệt trong giai đoạn 1999-2001, Nhà nước đã cho triển khai 8 đề án
về nghiêncứu, dự báo phịng chống sạt lở bờ sơng, bờ biển, trong đó 3 đề tài
về sạt lở bờ biểnlà đề tài 5A (miền Bắc) do Phân viện hải dương học Hải
Phịng chủ trì thực hiện, đềtài 5B (miền Trung) do Viện địa lý chủ trì thực
hiện và đề tài 5C (miền Nam) doViện hải dương học Nha Trang chủ trì thực
hiện. Một số đề tài thuộc chương trìnhnghiên cứu biển giai đoạn 1991 - 1995
và 1996 - 2000 cũng đã đề cập đến vấn đềđiều tra nghiên cứu quy luật vận
chuyển bùn cát ven bờ biển và dòng phù sa từ sơngđổ ra biển. Hầu hết các
cơng trình nghiên cứu khoa học vùng cửa sông, ven biểnchủ yếu được tiến


hành trong chương trình khoa học cơng nghệ cấp Nhà nước, cáccơng trình
chỉnh trị sơng của Bộ Giao thơng vận tải, Bộ Nông nghiệp và Phát triểnnông
thôn, Bộ Xây dựng, v.v... Một số nghiên cứu tiêu biểu về diễn biến bồi tụ,
xóilở cửa sơng bờ biển bao gồm:
Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ “Nghiên cứu các giải pháp thoát lũ,

phịngtránh xói lở và bồi lấp cửa sơng Vu Gia - Thu Bồn” nhằm nghiên cứu
quyluật diễn biến bờ biển và đánh giá khả năng thoát lũ qua cửa theo các kịch
bảndiễn biến cửa khác nhau.
Đề tài KC09-05 “Dự báo hiện tượng xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sơng
và các giải pháp phịng tránh”, đã thực hiện với mục tiêu chính của đề tài là: i)
đề xuất mơ hình dự báo q trình xói lở - bồi tụ cho dải ven biển và cửa sông
ở qui mô vừa (mùa và năm) và ii) đề xuất các giải pháp khoa học kỹ thuật
phịng tránh xói lở, bồi tụ và bảo vệ các cơng trình ven biển cửa sơng.
Nghiên cứu gần đây về lĩnh vực phòng chống bồi tụ cửa sông là Đề tài
KC08.07/06-10 “Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định các cửa sông ven biển
miền Trung” do Trường Đại học thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2007 đến
2010 với các mục tiêu chính: i)- xác định nguyên nhân và quy luật diễn biến
(bồi, xói, dịch chuyển) các cửa sông ven biển miền Trung; ii)- đề xuất các giải
pháp phù hợp ổn định các cửa sông điển hình, đó là cửa Tư Hiền (Thừa Thiên
- Huế); cửa Mỹ Á (Quảng Ngãi); cửa Đà Rằng (Phú Yên) nhằm phát triển
kinh tế, xã hội, an toàn cho ngư dân và tàu thuyền tránh bão; iii)- phục vụ các
cơ quan quản lý sử dụng kết quả nghiên cứu để lập các dự án đầu tư chỉnh trị
cửa sơng có căn cứ khoa học và kinh tế. Kết quả nghiên cứu đã tổng kết các
quy luật diễn biến các cửa sông, ứng dụng mơ hình tốn Delft3D đưa ra
những định hướng giải pháp tổng thể cho các cửa sơng điển hình khu vực
miền Trung.


1.3 Các phương pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông
1.3.1 Phương pháp kinh nghiệm
Sử dụng các công thức kinh nghiệm để tính tốn diễn biến lịng dẫn.
Kinh nghiệm thực tế về các nghiên cứu đánh giá sâu các vấn đề liên quan đến
cửa sông là đặc biệt quan trọng khi đưa ra những nhận định, phân tích kết
quả nghiên cứu. Thực tế hiện nay ở Việt Nam, các chuyên gia hàng đầu về
lĩnh vực diễn biến cửa sông, quy luật chuyển tải bùn cát dọc bờ cịn rất ít, do

vậy ý kiến của các chuyên gia trong quá trình nghiên cứu là hết sức cần thiết.
1.3.2 Phương pháp viễn thám
Dựa vào tính chất phản xạ, thấu xạ và hấp thụ ánh sáng của tất cả các
địa vật, các nhà khoa học đã chế tạo các thiết bị kỹ thuật có khả năng
“quan sát” địa vật ngay từ trên cao - đó chính là kỹ thuật viễn thám.
Sau khi có được các hình ảnh của các địa vật dưới tư liệu ảnh viễn
thám, để có được các thơng tin chính xác hơn về mặt đất người ta phải tiến
hành giải đoán ảnh. Thơng thường có hai phương pháp giải đốn: Giải đốn
ảnh bằng mắt và giải đốn ảnh thơng qua máy tính điện tử. Phương pháp
giải đốn ảnh bằng mắt có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, nhưng yêu cầu
kỹ thuật viên thực hiện phải có nhiều kinh nghiệm thực tế. Tuy nhiên phương
pháp này chỉ thích hợp giải đoán cho những trường hợp đơn giản và dễ bị
ảnh hưởng bởi ý kiến chủ quan của người giải đoán. Phương pháp giải đốn
bằng máy tính điện tử tuy có phức tạp hơn song lại cho kết quả phân tích
chính xác và không phụ thuộc vào chủ quan của kỹ thuật viên, ngày nay do
các công cụ mạnh là các phần mềm chuyên ngành nên phương pháp này
thường được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Ứng dụng công nghệ viễn thám
nghiên cứu biến động đường bờ biển: Do khả năng hiệu ứng dải sóng MSS - 7
đối với nước mạnh, phản ánh sự sai khác nhau rõ rệt giữa hình ảnh của nước
và hình ảnh của đường bờ, có thể sử dụng loại hình ảnh này để nghiên cứu


hình dạng mặt phẳng, phạm vi phân bố của vùng nước. Điều đó cho phép
điều tra nghiên cứu mạng lưới song ngịi, các cồn cát cửa sơng, bãi bên,
lạch sâu. So sánh các ảnh chụp trong các thời điểm khác nhau có cùng các
điều kiện hải văn (cùng chu kỳ triều, chế độ sóng, gió,…) ta sẽ có được
hình ảnh trực quan về diễn biến đường bờ và các đơn ngun địa mạo.
1.3.3 Phương pháp mơ hình tốn
Là phương pháp mơ phỏng và tính tốn sự vận chuyển bùn cát và q
trình diễn biến bờ biển thơng qua các phương trình tốn. Ứng dụng với

các điều kiện biên, ban đầu xác định, lượng vận chuyển bùn cát qua một số
mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian sẽ được tính tốn từ các tác động
sóng, dịng chảy, thủy triều. Trong khoảng thời gian tính tốn, khi tổng lượng
bùn cát vận chuyển trên một đoạn bờ biển được xác định thì vị trí đường bờ
mới sẽ được xác định theo phương pháp cân bằng bùn cát. Nếu tổng lượng
bùn cát vận chuyển tới lớn hơn tổng lượng bùn cát vận chuyển đi thì bờ biển
đã bị bồi, hoặc nếu lượng bùn cát chuyển tới nhỏ hơn lượng bùn cát chuyển
đi thì bãi biển bị xói lở, cịn nếu lượng bùn cát chuyển đi cân bằng lượng bùn
cát chuyển đến thì bãi biển ở trạng thái ổn định.
Có rất nhiều các mơ hình đã được phát triển, tuy nhiên phổ biến và
được sử dụng rộng rãi nhất phải kể đến bộ mơ hình MIKE của DHI Water &
Environment, Đan Mạch với các module như MIKE 21 HD, AD, ST, MT, SW,
BW,... sử dụng để mơ phỏng các q trình thủy động lực học 2-D, sự vận
chuyển và khuếch tán của các chất hòa tan và lơ lửng, bùn cát; sự lan truyền
của sóng biển, tính tốn sa bồi ở vùng cửa sơng và ven biển. Ngồi ra, bộ
mơ hình này cịn bao gồm các module MIKE 3 HD, MT..., cho phép tính tốn
dịng chảy và bùn theo khơng gian 3 chiều. Đặc biệt, trong các phiên bản gần
đây các module kể trên đã được cải tiến từ sử dụng lưới chữ nhật thông
thường sang sử dụng lưới phi cấu trúc linh động dựa trên phương


pháp thể tích hữu hạn. Điều này cho phép mơ tả chính xác đường biên của
các vùng nghiên cứu bất kỳ kể cả những vùng có hình dạng biên phức tạp, rất
thích hợp với vùng cửa sơng ven biển như ở vùng ven biển đồng bằng sông
Cửu Long. Bên cạnh đó, bộ mơ hình MIKE là một trong số ít mơ hình hiện
đại có tính năng cho phép mơ phỏng đồng thời các q trình động học như
dịng chảy, sóng, vận chuyển bùn cát.
Ngoài ra, cũng phải kể đến một số mơ hình thơng dụng khác như Del
t3D - bộ phần mềm 2D/3D mơ hình hố thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận
chuyển bùn cát, biến đổi đáy của WL | Del t Hydraulics, Hà Lan, sử dụng

hệ lưới cong trực giao. Một trong những phần mềm thương mại khác là bộ
phần mềm SMS 2D/3D của Aquaveo, Mỹ. SMS cũng là tập hợp nhiều
module mơ hình hố thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát,
biến đổi đáy sử dụng cả lưới phi cấu trúc dựa trên phương pháp phần tử hữu
hạn, cả lưới cấu trúc theo phương pháp sai phân hữu hạn. Sự xuất hiện của
các mơ hình tốn 2D, 3D nói trên mơ phỏng q trình thủy động học ven bờ,
cho phép chúng ta tái hiện lại hoặc dự báo trường sóng, cường độ sóng,
hướng và độ lớn của dòng chảy ven bờ, phân bố bùn cát, diễn biến đường bờ
v.v…, tương ứng với mực nước thủy triều ở các cấp độ khác nhau, dưới tác
động của gió, bão gây ra, ngay cả đối với các điều kiện địa hình đáy biển
rất phức tạp cũng như các vùng phụ cận cơng trình. Kết quả nhận được từ
các mơ hình tốn cho chúng ta nhìn nhận hiện tượng sạt lở bờ biển một cách
toàn diện hơn, đúng bản chất vật lý hơn. Nói rõ hơn, từ mơ hình toán chúng ta
sẽ xác định được tổ hợp các yếu tố tự nhiên tác động bất lợi nhất tới đới bờ bị
sạt lở, sẽ xác định được tốc độ sạt lở bờ biển tại khu vực nghiên cứu theo
không gian và thời gian, chỉ rõ nguyên nhân gây ô nhiễm mơi trường các
vùng lân cận, trên cơ sở đó đề xuất được giải pháp phòng chống hiệu quả,
ổn định lâu dài, ít tốn kém và ít tác động xấu tới mơi trường tự nhiên khi
cơng trình hồn thành.


Tuy nhiên, một trong những hạn chế của các mô hình 2D/3D nói trên
là khả năng dự báo diễn biến dài hạn của bờ biển (năm mười năm hay vài
chục năm) bởi việc mô phỏng tốn rất nhiều thời gian. Các mơ hình này cũng
bao gồm những hệ số kinh nghiệm ít được kiểm chứng như hệ số nhám
đáy, hệ số xáo trộn rối, vận chuyển bùn cát,… Các mô hình dạng này địi
hỏi số liệu chi tiết để hiệu chỉnh, kiểm định từ các quan trắc, đo đạc hiện
trường và/hoặc kết hợp với mơ hình vật lý.
1.3.4 Phương pháp mơ hình vật lý
Là phương pháp xây dựng mơ hình nguyên mẫu ngoài thực tế cho một

đoạn bờ biển cụ thể nào đó hoặc các cơng trình theo tỷ lệ thu nhỏ. Các tác
động trong tự nhiên tới bờ biển như sóng, dịng chảy, sự biến đổi mực nước
do thủy triều,…được tạo ra trong phịng thí nghiệm với tỷ lệ tương ứng với
tỷ lệ mơ hình. Các số liệu về mực nước, dòng chảy và sự biến đổi của bờ
biển được ghi nhận lại thông qua các thiết bị đo đạc tự động hoặc bán tự
động đặt trong mơ hình.
So với các phương khác, thì phương pháp mơ hình vật lý cho kết quả
có độ tin cậy cao hơn nhiều so với các phương pháp khác. Đối với những
dự án quan trọng, có vốn đầu tư lớn, phương pháp này thường được sử dụng
để kiểm chứng lại các kết quả của phương pháp khác. Tuy nhiên việc xây
dựng mơ hình vật lý mô phỏng lại các diễn biến bờ biển trong phịng thí
nghiệm là một cơng việc tốn kém và phức tạp. Để có thể xây dựng và sử
dụng được mơ hình vật lý mơ phỏng diễn biến đường bờ thì nơi xây dựng
và thí nghiệm mơ hình phải được trang bị đầy đỷ các thiết bị thí nghiệm,
các thiết bị đo đạc, xử lý, phân tích số liệu đồng bộ và hiện đại, phải có đội
ngũ chuyên gia và các kỹ thuật viên lành nghề và có chun mơn cao. Hiện
nay ở nước ta đã có một số phịng thí nghiệm có các thiết bị tạo sóng, dịng
chảy và triều nhân tạo nhưng các thí nghiệm mơ hình mới chỉ dừng lại ở


mức độ đơn giản, chỉ mô phỏng được trong phạm vi hẹp chứ chưa thí nghiệm
được mơ hình tổng thể.
1.3.5 Phương pháp phân tích tổng hợp
Trong nhiều trường hợp ứng dụng một phương pháp riêng biệt thường
cho những kết quả cụ thể, chi tiết nhưng rất khó đánh giá được mối liên kết
giữa các vấn đề, các kết quả với nhau. Trong trường hợp này cần có một cách
tiếp cận tổng thể, đó là phân tích tổng hợp bằng cách xem xét các mối quan hệ
giữa các kết quả từ các phương pháp nghiên cứu khác nhau để tìm ra quy luật,
định hướng chung. Phương pháp này đặc biệt quan trọng khi lựa chọn kết quả
hay phương án cuối cùng.

1.3.6 Ưu nhược điểm các phương pháp nghiên cứu
Mơ hình tốn
Ưu điểm phương pháp này có là cho ta mơ phỏng được q trình động
lực vùng cửa sơng, ven biển ứng với nhiều phương án và chi phí giá thành rẻ
hơn các phương pháp khác
Nhược điểm của phương pháp: độ tin cậy của mơ hình tốn lại phụ
thuộc rất nhiều vào các số liệu đầu vào mơ hình. Nếu các số liệu đầu vào có
độ tin cậy kém thì các kết quả đầu ra của mơ hình cũng sẽ rất hạn chế. Để tính
tốn và dự báo hiện tượng hay một diễn biến xảy ra ở bờ biển, cửa sơng thì
phương pháp mơ hình tốn sẽ rất cần nhiều số liệu để kiểm định mơ hình,
nhất là các tư liệu lịch sử và diễn biến đường bờ trong một thời kỳ nhiều
năm mà các số liệu này không phải lúc nào cũng có đầy đủ
Mơ hình vật lý
Ưu điểm: có khả năng mơ phỏng những trường hợp phức tạp, có độ tin
cậy cao
Nhược điểm: rất khó thỏa mãn các điều kiện tương tự, nhất là các điều
kiện tương tự về bùn cát nên có thể có những sai lệch nhất định giữa mơ hình


và ngun hình và việc xây dựng mơ hình vật lý mơ phỏng lại các diễn biến
bờ biển trong phịng thí nghiệm là một cơng việc tốn kém và phức tạp.
Phương pháp viễn thám
Ưu điểm:Tư liệu viễn thám hiện nay rất đa dạng về chủng loại và tính
năng, hiện nay đang được sử dụng khá rộng rãi ở nhiều cơ quan chuyên ngành
nước ta. Nguồn tư liệu ảnh chủ yếu là các ảnh vệ tinh LANDSAT, SPOT và
ADEOS – AVNIR
Nhược điểm của phương pháp: việc phân tích viễn thám mới chỉ tiến
hành cho việc diễn biến đường bờ mà chưa có nghiên cứu sâu hơn như về
phân bố độ đục, chuyển động bùn cát, lưu tốc, trạng thái chảy như ở các nước
tiên tiến.

1.4 Các giải phápchỉnh trị cửa sông
Hiện nay các giải pháp để bảo vệ và ổn định các cửa sơng chủ yếu có
thể chia ra hai loại: sử dụng các giải pháp cơng trình và giải pháp nạo vét lịng
dẫn thơng luồng. Giải pháp nạo vét dễ thực hiện nhất, mỗi khi các cửa sông bị
bồi lấp là nạo vét, tuy nhiên đây là giải pháp bị động và phải làm thường
xuyên vào mùa khô hàng năm. Để phục vụ giao thông thủy, hay tàu thuyền
đánh cá của ngư dân, chi phí đầu tư lên tới hàng chục thậm chí hàng trăm tỷ
đồng để nạo vét luồng lạch. Hiện nay đầu tư cho việc nạo vét khá tốn kém,
tuy nhiên cũng nhiều nơi kết hợp nạo vét để lấy vật liệu san lấp mặt bằng xây
dựng, hay còn bán vật liệu cát trong nội địa hoặc xuất khẩu.
Giải pháp cơng trình
Để ổn định các cửa sơng hiện nay chủ yếu gồm các loại cơng trình:
- Kè lát mái với mục đích chống sạt lở bờ, loại này có nhiều loại kết cấu
khác nhau như kết cấu mảng, lát đá, khối bê tơng tetrapod, rọ đá,...
thậm chí cịn dùng cả các loại cỏ (như cỏ vetiver) nhằm chống xói mịn và
sạt lở do sóng;


- Đập mỏ hàn hoặc đê chắn sóng, chắn cát với mục đích chống xói lở và bồi
lấp cửa sơng có lớp vật liệu phủ mái ngồi bằng đá đổ, khối bê tơng dị hình
hoặc các ống cát, túi cát (Geotube).
- Tường bê tông hoặc tường xây, và các loại đê chắn sóng, chắn cát bảo
vệ bờ.

Các loại kết cấu kè lát mái thường dùng:
Gia cố mái bằng đá hộc lát khan
Gia cố bằng đá hộc lát khan là kết cấu gia cố mái nghiêng được sử

dụng rộng rãi nhất. Các viên đá hộc phổ biến ở Việt Nam có đường kính
tương đương 30÷35cm, nặng khoảng 40 ÷45kg. Nếu đứng riêng rẽ, chỉ chịu

được loại sóng có chiều cao dưới 1,0m. Nhưng nếu lát khan đúng kỹ thuật,
đặt viên đá theo chiều đứng và cài các viên khác vào sao cho không thể nhấc
1 viên ra mà không động đến các viên xung quanh, thì có thể tăng khả năng
chống sóng lên 1,5 lần. Đá lát khan lại có các khe rỗng tự nhiên, giảm được
áp lực đẩy nổi, độ nhám bề mặt lớn, giảm được chiều cao sóng leo. Thi công
đá lát khan tương đối đơn giản, dễ dàng.
Tuy nhiên nó có một số nhược điểm sau: Khi nền bị lún cục bộ hoặc
dưới tác dụng của sóng dồn nén mối liên kết do chèn bị phá vỡ, các hịn đá
tách rời nhau ra. Vì trọng lượng bản thân q nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trơi.
Khe hở giữa các hịn đá khá lớn, vận tốc sóng làm cho dòng chảy trong các
khe đá ép xuống nền thúc đẩy hiện tượng trôi đất nền tạo nhiều hang hốc lớn
sụt nhanh chóng hư hỏng đê.


Hình1.1: kè lát khan đúng kỹ thuật

Gia cố mái bằng các Các khối bêtông đúc sẵn lát mái cải tiến
Khối Terrafix
Khối Terrafix được cấu tạo bởi bêtông cường độ cao và có 3 loại tương
ứng với chiều dày của khối là 100, 120 và 150mm

Hình1.2:Cấu tạo tấm Terrafix

Các khối Armorloc, Armorflex và Armorstone
Các khối Armorloc, Amorflex và Armorstone cũng có ô rỗng, liên kết
ngàm với nhau trên mặt bằng


Hình 1.3:Cấu tạo và mặt bằng ghép khối Armorflex

Bảo vệ bằng rọ đá.
Tường kè rọ đá là loại kết cấu mềm giá thành xây dựng rẻ hơn so với
các kết cấu cứng khác. Đặc biệt kết cấu rọ đá đặt được trên nền đất khơng
ổn định. Ngồi những ưu điểm trên thì kết cấu rọ đá cũng có nhược điểm:
nền đất dưới chân kết cấu rọ đá dễ bị xói ngầm dưới tác dụng của dịng
thấm, bị xói mịn bởi dòng chảy cục bộ lớn chảy qua rọ đá, trong trường
hợp các dây thép rọ đá bị đứt tại một vị trí làm cho đá rớt ra thì khó xử lý
khắc phục. Vì vậy loại kết cấu này khơng được sử dụng cho cơng trình quy
mơ lớn ở nước ta.

Hình1.4: Kè bảo vệ bằng rọ đá