LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề tài: “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội” được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình cùng các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Văn Hùng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn: Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy trực tiếp Cao học của trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức. Tác giả xin chân thành cảm ơn Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Nội, Cục đê điều đã cung cấp các số liệu có liên quan để tác giả thực hiện luận văn này. Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ về mọi mặt cũng như động viên khích lệ tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả như ngày hôm nay. Tuy đã cố gắng, nhưng do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nên quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi sai sót, kính mong các thầy cô và đồng nghiệp chỉ dẫn và góp ý. Hà Nội, ngày 14 tháng 10 năm 2014 Học viên Ngô Sỹ Hiệp BẢN CAM KẾT Họ và tên học viên: Ngô Sỹ Hiệp Lớp cao học: CH20C22 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội”. Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, tính toán là trung thực. Trong quá trình làm tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài. Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết. Tôi không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào, nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 14 tháng 10 năm 2014 Học viên Ngô Sỹ Hiệp MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 2 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 3.1. Cách tiếp cận 2 3.2. Phương pháp nghiên cứu 3 4. Kết quả dự kiến đạt được 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH DIỄN BIẾN CỦA LÒNG DẪN SÔNG HỒNG VÀ DỰ BÁO XU HƯỚNG XÓI SÂU TRONG TƯƠNG LAI 4 1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên và công tác quản lý lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội ……………………………………………………………………………………4 1.1.1. Đặc điểm thủy văn 4 1.1.2. Đặc điểm địa chất 5 1.1.4. Công tác quản lý lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội 9 1.2. Tổng quan về tình hình diễn biến lòng dẫn Sông Hồng và dự báo xu hướng xói sâu trong tương lai 14 1.2.1. Hiện trạng diễn biến lòng dẫn Sông Hồng 14 1.2.2. Nguyên nhân và cơ chế gây xói sâu 18 1.2.3. Dự báo xu hướng xói sâu trong tương lai 20 1.3. Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT HỘ CHÂN KÈ PHÙ HỢP VỚI CÁC KỊCH BẢN XÓI SÂU CỦA SÔNG HỒNG 22 2.1. Đánh giá nguyên nhân và các tác động của biến đổi lòng dẫn Sông Hồng 22 2.1.1. Đánh giá chung 22 2.1.2. Ảnh hưởng điều tiết của các hồ thủy điện đến dòng chảy Sông Hồng 24 2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng khác 25 2.2. Đánh giá hiện trạng kết cấu, mức độ ổn định của các công trình chỉnh trị dọc sông Hồng trên địa bàn Hà Nội 27 2.2.1. Kè bờ hữu Sông Hồng 27 2.2.2. Kè bờ tả Sông Hồng 28 2.3. Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật cho kè hộ chân phù hợp với các kịch bản xói sâu của lòng dẫn Sông Hồng 29 2.3.1. Các dạng kết cấu công trình chỉnh trị thường gặp 29 2.3.2. Giải pháp kỹ thuật cho kè hộ chân phù hợp với các kịch bản xói sâu 47 2.4. Kết luận chương 48 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO KÈ XUÂN CANH PHÙ HỢP VỚI CÁC KỊCH BẢN XÓI SÂU TRONG TƯƠNG LAI 50 3.1. Giới thiệu chung về công trình 50 3.1.1. Vị trí địa lý 50 3.1.2. Địa hình, địa mạo 50 3.1.3. Địa chất 51 3.1.4. Địa chất thủy văn 56 3.1.5. Quy mô công trình 56 3.2. Hiện trạng công trình tính toán 56 3.2.1. Kết cấu công trình 56 3.2.2. Năng lực phục vụ của công trình 57 3.3. Tính toán ứng dụng kè hộ chân cho công trình với các kịch bản xói sâu trong tương lai ……………………………………………………………………………………….57 3.3.1. Các kịch bản xói sâu tại vị trí công trình 57 3.3.2. Giải pháp kè hộ chân áp dụng cho công trình theo các kịch bản 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 1. Kết luận 64 2. Kiến nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sạt lở bờ sông Hồng khu vực xã Phú Châu, Ba Vì, Hà Nội (2013) 2 Hình 1.2. Sông Hồng mùa nước lũ 8 Hình 1.3. Sông Hồng mùa nước kiệt 9 Hình 1.4. Đoạn sông Hồng qua thành phố Hà Nội 15 Hình 1.5. So sánh địa hình đáy sông năm 2003 với 2011 tại mặt cắt sông Hồng: H-SHG 124, tọa độ x=2296565, y=523077 (Phú Xuyên) 15 Hình 1.6. Biểu đồ diện tích mặt cắt ướt năm 2003 và 2011 từ sau hồ Hòa Bình đến Ba Lạt (so sánh theo mực nước khi đo 2003) 17 Hình 2.1. Một số hình ảnh khai thác cát 27 Hình 2.2. Kè Bá Giang 28 Hình 2.3. Kè Trung Hà, kè Thạch Đà –Hoàng Kim 29 b. Cấu tạo 31 Hình 2.4. Kè mỏ hàn cứng 31 Hình 2.5. Quy cách thả bãi cây chìm (trên mặt bằng) 32 Hình 2.6. Mỏ hàn cọc 33 Hình 2.7. Cấu tạo kè lát mái 34 Hình 2.8. Tường kè bằng rọ đá đặt trên nền đất yếu 34 Hình 2.9. Chống xói chân kè bằng rồng hoặc bè chìm 35 Hình 2.10. Chống xói chân kè bằng cọc BTCT 35 Hình 2.11. Tường kè bằng rọ đá đặt trên nền đất tốt 35 Hình 2.12. Kè lát mái bố trí lăng thể đá hộ chân 36 Hình 2.13. Kết cấu thân kè bằng đá lát khan 36 Hình 2.14. Một số hình ảnh kè lát mái 37 Hình 2.15. Trải vải địa kỹ thụât là tầng lọc mái kè 38 Hình 2.16. Một số loại thảm bêtông túi khuôn 39 Hình 2.17. Thảm túi cát và kè bằng thảm túi cát ở bờ sông Sài Gòn 39 Hình 2.18. Bảo vệ bờ bằng cừ Lasen bản nhựa 40 Hình 2.19. Kè lát mái bằng thảm tấm bêtông 41 Hình 2.20. Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 41 Hình 2.21. Các rồng đá túi lưới đơn 42 Hình 2.22. Thảm rồng đá túi lưới 42 Hình 2.23. Thảm đá bảo vệ bờ sông 42 Hình 2.24. Khối Amorloc 43 Hình 2.25. Cấu tạo khối Hydroblock 44 Hình 2.26. Công trình bảo vệ bờ bằng cừ BTCT ứng suất trước 44 Hình 2.27. Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông 45 Hình 2.28. Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật 46 Hình 2.29. Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn bằng sợi đai giữ ổn định và phát triển thực vật 46 Hình 2.30. Hệ thống ô ngăn cách trong công nghệ NeowebTM 47 Hình 2.31. Kết cấu kè hộ chân có gia cường cọc xi măng đất 48 Hình 3.1. Khu vực dự án được chụp từ vệ tinh. 51 Hình 3.2. Sơ đồ bố trí cọc xi măng đất 58 Hình 3.3: Mô hình hóa bài toán trong Geoslope 59 Hình 3.4. Dây chuyền thiết bị công nghệ 62 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diễn biến diện tích mặt cắt ướt lòng dẫn sông Hồng 16 Bảng 2.1. Giá trị đặc trưng của bùn cát qua các thời kỳ 22 Bảng 3.1. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất 55 Bảng 3.2. Các thông số cọc xi măng đất 58 Bảng 3.3. Các chỉ tiêu cơ lý của cọc xi măng đất 59 Bảng 3.4. Tổng hợp kết quả tính toán 60 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống sông Hồng là một mạng lưới các con sông, tập hợp quanh con sông chính là sông Hồng, góp nước cho sông Hồng hoặc nhận nước của con sông này đổ ra biển Đông. Hệ thống sông Hồng tạo nên phần lớn diện tích đồng bằng Bắc Bộ, một vùng bình nguyên tam giác châu thổ lớn thứ hai của Việt Nam. Cùng với hệ thống sông Thái Bình ở phần phía Đông Bắc đồng bằng Bắc Bộ, tạo nên đồng bằng này, đồng thời hệ thống sông Hồng còn được nối thông và góp một phần lưu lượng nước của mình cho hệ thống sông Thái Bình, do đó cả hai hệ thống sông này còn được biết tới với cái tên chung là Hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Hệ thống sông Hồng bồi đắp nên phần trung tâm và phần phía Nam đồng bằng Bắc Bộ. Hệ thống sông Hồng bắt nguồn từ Vân Nam, Trung Quốc và chảy qua địa phận Việt Nam gồm các tỉnh: Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, Thái Bình. Đoạn Sông Hồng qua địa bàn Hà Nội là nơi tập trung dân cư đông đúc và lâu đời. Đây là trung tâm văn hóa, chính trị của cả nước và được bảo vệ trước thiên tai lũ lụt bởi hệ thống đê sông, hiện đã và đang được đầu tư củng cố vững chắc. Hiện nay, vùng hạ du Sông Hồng do tình hình khai thác cát ồ ạt, khó kiểm soát kết hợp với việc xây dựng hệ thống các hồ thủy điện (thủy điện Hòa Bình, thủy điện Sơn La….) nên chế độ thủy lực, thuỷ văn sông, lòng dẫn và đường bờ thường xuyên bị biến động do quá trình bồi, xói, biến đổi dòng chảy đe dọa an toàn hệ thống đê điều, an sinh kinh tế và gây khó khăn cho giao thông thủy. Trong những năm gần đây, cùng với sự biến đổi khí hậu toàn cầu, dòng chảy của các sông cũng có sự biến động bất thường không theo quy luật, liên tục trong các năm 2005, 2006, 2007 và 2010 mực nước mùa kiệt xuống mức thấp nhất trong vòng 100 năm qua, trong khi đó vào các tháng cuối mùa lũ hoặc đầu mùa khô hồ Hòa Bình phải xả lũ để đảm bảo an toàn công trình (tháng 01/2005 xả 02 cửa xả đáy và tháng 10/2006 xả 04 cửa xả đáy) làm mực nước sông lên nhanh đột ngột gây sạt 2 lở bờ ở nhiều nơi. Có thể nói sạt lở bờ tại khu vực này ngày càng diễn biến phức tạp với quy mô ngày càng lớn, xảy ra cả trong mùa lũ, mùa nước trung và mùa nước kiệt. Hình 1. Sạt lở bờ sông Hồng khu vực xã Phú Châu, Ba Vì, Hà Nội (2013) Thực trạng cho thấy, dọc theo tuyến đê Sông Hồng đoạn qua địa bàn Hà Nội có rất nhiều đoạn bị sạt lở, có những đoạn sạt lở kéo dài đến hàng trăm mét. Có những vị trí sạt lở kéo theo cả nhà cửa của người dân. Những hộ dân ven đê luôn phải sống trong tình trạng nguy hiểm cả về tính mạng lẫn tài sản và Nhà nước cũng đã phải tính đến khả năng phải di dời các hộ dân sống trong những vùng nguy hiểm đến khu tái định cư mới để đảm bảo cuộc sống cho họ. Do vậy việc “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội” để bảo vệ bờ hiện đang là nhiệm vụ cấp bách. 2. Mục đích của đề tài Đánh giá tình hình xu thế xói sâu về lòng dẫn của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội. Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3.1. Cách tiếp cận 3 - Tiếp cận thực tiễn, hệ thống, toàn diện và tổng kết trong thực tế. - Tiếp cận kế thừa tri thức, kinh nghiệm của các nghiên cứu đã có một cách chọn lọc sẽ được vận dụng. - Tiếp cận hiện đại: Sử dụng các công cụ hiện đại như các phần mềm tính toán như: Plaxis, Geo - Slope để giải quyết các vấn đề của để tài đặt ra. - Tiếp cận tổng hợp và phát triển bền vững: Các kịch bản phát triển được xem xét theo khía cạnh lợi ích tổng hợp, có tính bền vững cao. 3.2. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu về tình hình xói sâu của lòng dẫn hạ du Sông Hồng những năm gần đây, từ đó rút ra các kết quả có thể áp dụng cho đề tài. - Phương pháp điều tra khảo sát: Từ các kết quả điều tra khảo sát, đi tới phân tích các thông số và các kịch bản biến đổi lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định của các hệ thống kè. - Phương pháp chuyên gia: Tiếp cận từ các đánh giá của các chuyên gia, các cuộc hội thảo có liên quan đến các vấn đề mà đề tài nghiên cứu. Trao đổi với thầy hướng dẫn và các chuyên gia có kinh nghiệm nhằm đánh giá và đưa ra giải pháp kết cấu phù hợp nhất. - Phương pháp lý thuyết: Sử dụng các phần mềm, các mô hình mô phỏng: Geo-slop 2004,… để tính toán, nghiên cứu đề tài. 4. Kết quả dự kiến đạt được - Đánh giá tổng quan tình hình diễn biến lòng dẫn Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội tại các thời điểm khác nhau. - Tổng hợp các giải pháp công trình kè hộ chân phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội. - Đề xuất giải pháp kè hộ chân tại một công trình cụ thể phù hợp với các kịch bản xói sâu trong tương lai. [...]... sa khoỏng trỏi phộp trờn a bn tnh d) Phi hp vi Cụng an tnh, cỏc s, ngnh liờn quan v y ban nhõn dõn cỏc huyn, thnh ph, th xó trong cụng tỏc bo v khoỏng sn lũng sụng cha khai thỏc, ngn chn hot ng khai thỏc cỏt, si, vng sa khoỏng trỏi phộp ) Hng dn cỏc doanh nghip ó c cp Giy phộp thm dũ cỏt, si hon thin H s cp phộp khai thỏc cỏt, si theo ỳng quy nh; tham mu cho y ban nhõn dõn tnh cp Giy phộp khai thỏc cỏt,... thay i khụng u trờn ton tuyn; cú nhng mt ct tng, mt ct gim nhng xu hng tng dn theo cỏc nm Bng 1 cho thy xu th bin i mt ct trong giai on 2003 2011 Mặt cắt ngang cố định qua sông hệ thống sông Hồng t-SHg124 Mặt cắt số: Shg124 -sông hồNG X=2296565.431 Y=523077.083 h=11.015 Tỷ Lệ ngang: 1/5000 Tỷ Lệ đứng: 1/200 Ngày đo: 4-11-2011 h-SHg124 X=2296465.577 Y=521773.867 h=11.05 h(m) +10 +8 +6 +4 +2 0 -2 -4 Mntn... k cú on b bi v xúi xen k ln nhau - Do khai thỏc cỏt, si lũng sụng trỏi phộp, sai phộp hoc khụng theo quy hoch: khai thỏc cỏt, si lũng sụng l vic lm tt yu phc v nhu cu xõy dng ang ngy cng phỏt trin, nu khai thỏc theo ỳng quy hoch, ỳng phộp cú tỏc dng rt tớch cc cho thoỏt l, n nh lũng dn v giao thụng thy Tuy nhiờn, hin vic cp giy phộp, qun lý khai thỏc cỏt, si lũng sụng hin cũn rt nhiu khú khn, ch ti... cỏt, si lũng sụng trỏi phộp ti cỏc tuyn sụng giỏp ranh gia cỏc xó, cỏc huyn; t chc trin khai phng ỏn bo v sau khi c phờ duyt Ch o U ban nhõn dõn cỏc xó, phng, th trn thc hin nghiờm trỏch nhim qun lý hot ng khoỏng sn thuc thm quyn trờn a bn 1.1.4.10 Cỏc t chc, cỏ nhõn: Cỏc t chc, cỏ nhõn c cp giy phộp khai thỏc cỏt, si lũng sụng cú trỏch nhim bo v khoỏng sn trong din tớch c cp giy phộp theo quy nh ng thi... chuyn, tp kt cỏt, si lũng sụng trỏi phộp hoc khụng cú ngun gc hp phỏp Khi phỏt hin hot ng khoỏng sn trỏi phộp phi t chc ngay lc lng ngn chn, x lý kiờn quyt, kp thi theo thm quyn; i vi cỏc trng hp phc tp, nm ngoi tm kim soỏt phi kp thi bỏo cỏo y ban nhõn dõn tnh x lý theo quy nh ca phỏp lut Kim im, lm rừ trỏch nhim i vi cỏn b nu xy ra tỡnh trng thm dũ, khai thỏc trỏi phộp cỏt, si, vng sa khoỏng trờn sụng... phỏp gii quyt, x lý, ngn chn b) Qun lý, giỏm sỏt, kim tra theo thm quyn i vi cỏc n v c y ban nhõn dõn tnh cp Giy phộp thm dũ, khai thỏc cỏt, si lũng sụng trờn a bn qun lý, ch cho cỏc n v trin khai hot ng khai thỏc khoỏng sn sau khi ó cú: Giy phộp khai thỏc khoỏng sn c y ban nhõn dõn tnh cp phộp, Phng ỏn bo m an ton giao thụng ng thy c c quan qun lý nh nc cú thm quyn v giao thụng ng thy ni a chp thun v... tip tay cho cỏc i tng khai thỏc khoỏng sn trỏi phộp; ch o cỏc c quan chc nng v y ban nhõn dõn cỏc xó, phng, th trn tng cng cụng tỏc qun lý hot ng thm dũ, khai thỏc, vn chuyn, tiờu th cỏt, si lũng sụng trờn a bn, c bit cỏc tuyn sụng giỏp ranh gia cỏc huyn; y mnh cụng tỏc thanh tra, kim tra, kiờn quyt x lý cỏc trng hp khai thỏc cỏt, si lũng sụng trỏi phộp, vi phm an ton lao ng, gõy ụ nhim mụi trng,... kim soỏt, nht l nhng ni thng xy ra hin tng khai thỏc cỏt, si lũng sụng trỏi phộp, bo m an ninh, trt t, x lý nghiờm cỏc hnh vi vi phm trong hot ng khai thỏc, vn chuyn cỏt, si lũng sụng, gõy mt trt t an ton xó hi trờn ng thy; ch ng phũng nga, u tranh vi cỏc loi ti phm liờn quan n hot ng khai thỏc cỏt, si, vng sa khoỏng trỏi phộp trờn lũng song b) Thit lp ng dõy núng tip nhn nhng phn ỏnh v vi phm trong... kt hp lm ng giao thụng cú nhiu phng tin vt ti trng lu thụng, mt ờ xung cp, h hng nng Hin nay cụng tỏc qun lý lũng dn sụng Hng rt phc tp, cỏc ngnh cỏc cp qun lý theo cỏch riờng ca mỡnh, ang cũn s chng chộo, cha phi hp cht ch vi nhau ng trc tỡnh trng trờn, ũi hi chỳng ta phi quan tõm nhiu hn n cụng tỏc khai thỏc, qun lý sụng Hng, nghiờn cu ton din cỏc mt v qun lý cht vic khai thỏc cỏt cng nh vic s dng... im, khu vc khai thỏc cỏt, si lũng sụng hp lý, ỏp ng nhu cu thc t 1.1.4.3 S Cụng thng: Ch o Chi cc Qun lý th trng tng cng kim tra, kim soỏt, ngn chn vic mua bỏn, vn chuyn, tiờu th cỏt, si lũng sụng trỏi phộp, x lý hoc kin ngh x lý nghiờm cỏc trng hp vi phm theo quy nh ca phỏp lut 1.1.4.4 S Nụng nghip v Phỏt trin nụng thụn: Thc hin, xut vi c quan cú thm quyn cỏc bin phỏp v bo v ờ iu, cụng trỡnh thy li . xu thế xói sâu về lòng dẫn của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội. Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội 3. Cách. thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề tài: Nghiên cứu và đề xuất giải pháp kỹ thuật hộ chân kè phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội” được. Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội tại các thời điểm khác nhau. - Tổng hợp các giải pháp công trình kè hộ chân phù hợp với các kịch bản xói sâu của Sông Hồng trên địa bàn Hà Nội. - Đề xuất giải pháp