BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ÔN VĂN HUY NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA BỜ SÔNG THẠCH HÃN QUẢNG TRỊ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ Chuyên ngành: Xây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ÔN VĂN HUY NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA BỜ SÔNG THẠCH HÃN QUẢNG TRỊ VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số : 60.58.40 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2015

Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN THẾ HÙNG Phản biện 1: TS. NGUYỄN VĂN HƯỚNG Phản biện 2: TS. KIỀU XUÂN TUYỂN Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 05 tháng 02 năm 2015 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm thông tin - học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng

1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tỉnh Quảng Trị có diện tích 4.739,8 km², dân số 604.700 người, có mạng lưới sông ngòi dày đặc, hệ thống sông suối ở đây có đặc thù độ dốc lớn. Sông Thạch Hãn (hay còn gọi là sông Quảng Trị) là con sông lớn nhất tỉnh Quảng Trị. Sông Thạch Hãn có 37 phụ lưu, diện tích lưu vực 2.842 km² tính đến Cửa Việt. Ba phụ lưu chính là sông Vĩnh Phước, sông Rào Quán (phần thượng nguồn gọi là sông ĐaKrông), sông Cam Lộ (phần hạ nguồn gọi là sông Hiếu) [2]. Sông Thạch Hãn từ xưa cho tới nay đều được coi là một con sông quan trọng, là huyết mạch giao thông đường thủy uốn lượn uyển chuyển qua các lưu vực đồng bằng, các vựa lúa chính của tỉnh Quảng Trị như Triệu Phong, Hải Lăng này rất thuận lợi. Con sông cũng có ý nghĩa về mặt thủy lợi, cung cấp nguồn nước cho các đồng bằng hạ lưu thuộc các huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Thị xã Quảng Trị, nơi mà dòng sông đi qua. Các vùng hạ lưu của các lưu vực sông ở Việt Nam nói chung cũng như vùng hạ lưu sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị nói riêng, là khu vực phát triển của tất cả các ngành kinh tế xã hội như ngành công nghiệp, xây dựng, đô thị, nông lâm ngư nghiệp, du lịch dịch vụ, giao thông Do đó nó sẽ có tác động mạnh mẽ đến dòng sông và nguồn nước, cho nên cơ sở hạ tầng về thủy lợi nói chung và cụ thể là cơ sở hạ tầng phục vụ công tác phòng chống lũ lụt, bảo vệ bờ sông, luồng lạch đảm bảo cho các ngành kinh tế xã hội phát triển bền vững là vô cùng quan trọng. Trên một con sông, xói lở và bồi tụ là một quá trình hoạt động tự nhiên, có đoạn sông bị xói lở có đoạn sông bị bồi tụ. Đó là hệ quả của mối tương tác giữa dòng chảy và lòng sông mà tác nhân trung gian là bùn cát vận chuyển. Tuy là hoạt động bình thường của thiên nhiên,

2 song hiện tượng xói bồi bờ sông rất phức tạp chịu sự chi phối bởi nhiều yếu tố và không có quy luật. Do đó ảnh hưởng của xói bồi, đặc biệt là ảnh hưởng của xói sạt lở bờ sông là vô cùng nghiêm trọng. Trong những năm gần đây, do chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu, lượng mưa phân bổ vốn không đồng đều càng ngày càng trở nên cực đoan hơn. Lượng mưa tập trung vào các tháng trong mùa mưa lũ chiếm hơn 2/3 tổng lượng mưa cả năm nên trong mùa lũ nước từ thượng nguồn đổ về lớn, kết hợp triều dâng đã làm ngập sâu, xói lở bờ nhiều đoạn sông nghiêm trọng. Theo thống kê sơ bộ mỗi năm có đoạn bờ sông xói lở ăn sâu vào đất sản xuất của nhân dân từ 0,8 2m, có đoạn xói sâu vào đất thổ cư của người dân sống ven bờ sông, như đoạn từ Thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm, gây uy hiếp đến tính mạng tài sản của nhân dân. Với tình hình trên, việc nghiên cứu đánh giá thực trạng, tìm ra các nguyên nhân và xác lập các cơ sở khoa học để đánh giá khả năng sạt lở bờ sông từ đó đề ra các biện pháp chỉnh trị đoạn sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị là vô cùng cấp thiết. Do đó, đề tài Nghiên cứu đánh giá sự ổn định của bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị và đề xuất biện pháp bảo vệ là rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá sự ổn định bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị, đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm. - Đề xuất biện pháp bảo vệ cho bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Vấn đề ổn định của bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị. - Phạm vi nghiên cứu: Bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị, đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm.

4. Phương pháp nghiên cứu 3 a. Phương pháp thu thập thông tin - Điều tra, thống kê và tổng hợp các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài; - Các số liệu thiết kế công trình (hồ sơ khảo sát địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, thiết kế kỹ thuật công trình ); - Nghiên cứu tổng quan về cơ sở lý thuyết của công nghệ, các biện pháp xử lý. b. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình tính toán - Lựa chọn phần mềm tính toán; - Chọn đoạn sông cụ thể để áp dụng mô hình toán. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ứng dụng các thành tựu khoa học, tin học, các tiến bộ kỹ thuật mới và các kinh nghiệm thực tế để đánh giá ổn định bờ sông. - Định hướng sự xói lở, bồi lắng do biến đổi dòng chảy để đưa ra phương án chỉnh trị nhằm hạn chế thiệt hại do dòng chảy gây ra. Phục vụ công tác phòng chống lũ, chỉnh trị bờ sông, lòng sông nhằm phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống dân cư ven bờ sông Thạch Hãn đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm. 6. Cấu trúc của luận văn Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, gồm có 4 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về đoạn sông nghiên cứu Chương 2: Nghiên cứu chế độ thủy lực và diễn biến sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm). Chương 3: Áp dụng phần mềm River2D tính toán trường phân bố vận tốc bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm). Chương 4: Đề xuất giải pháp chỉnh trị bảo vệ bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm).

4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu: Bờ sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị, đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm. Hình 1.1:Sơ đồ lưu vực sông Thạch Hãn 1.1.2 Đặc điểm địa hình Lưu vực sông Thạch Hãn có thể phân chia thành các vùng địa hình như sau: vùng cát ven biển, vùng đồng bằng, vùng núi thấp và đồi, vùng núi cao [12]. 1.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng a. Địa chất Trên lưu vực sông Thạch Hãn, nhìn chung địa tầng phát triển không liên tục, các trầm tích từ Paleozoi hạ tới Kainozoi, trong đó trầm tích Paleoxoi chiếm chủ yếu, gồm 9 phân vị địa tầng, còn lại 6 phân vị thuộc Mesozoi và Kainozoi. [12].

5 b. Thổ nhưỡng Lưu vực sông Thạch Hãn có thể phân chia thành các vùng thổ nhưỡng: vùng đồng bằng ven biển, vùng gò đồi, vùng đồi núi dãy Trường Sơn [12,15]. 1.1.4 Thảm phủ thực vật Thảm phủ thực vật có tác dụng quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và điều tiết dòng chảy. Đặc biệt rừng có tác dụng làm giảm dòng chảy lũ và tăng lượng dòng chảy mùa kiệt. 1.2. TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 1.2.1 Tình hình dân sinh a. Dân số và lao động b. Đặc điểm xã hội - quan hệ sản xuất 1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế a. Sản xuất nông nghiệp b. Phát triển các ngành nghề khác c. Phương hướng phát triển sản xuất 1.3. HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SÔNG THẠCH HÃN 1.3.1 Hiện trạng nghiên cứu quy hoạch sông Thạch Hãn - Trước giải phóng 30-04-1975, do điều kiện chiến tranh nên công tác quy hoạch không được tiến hành trên vùng này; - Giai đoạn sau giải phóng 1975-1978, tiếp tục nghiên cứu hệ thống Nam Thạch Hãn. - Năm 1999 Viện Quy hoạch Thủy lợi Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Ô Lâu hạ du Nam Thạch Hãn. 1.3.2 Quá trình phát triển thủy lợi - Giai đoạn sau năm 1975: Ðáng kể nhất là hệ thống tưới Nam

6 Thạch Hãn và cống Việt Yên. Ngoài ra trong vùng này còn có 24 công trình hồ chứa vừa và nhỏ để trữ nước tưới trong mùa kiệt, 8 trạm bơm tưới tiêu có công suất nhỏ từ (450 1.000) m 3 /giờ. 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Xuất phát từ yêu cầu chỉnh trị đoạn sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm), đề tài đi nghiên cứu các nội dung sau: 1- Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Thạch Hãn và đoạn sông nghiên cứu. 2- Phân tích diễn biến, đánh giá thực trạng và xác định nguyên nhân bất ổn định đoạn sông nghiên cứu. 3- Xác lập cơ sở khoa học và bản chất của mất ổn định lòng dẫn đoạn sông nghiên cứu. 4- Đề xuất các giải pháp ổn định lòng dẫn đoạn sông nghiên cứu. CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY LỰC VÀ DIỄN BIẾN SÔNG THẠCH HÃN, TỈNH QUẢNG TRỊ (ĐOẠN TỪ THƯỢNG LƯU CẦU THẠCH HÃN ĐẾN ĐẬP TRẤM) 2.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Đặc điểm địa chất lòng sông, bãi sông a. Đặc điểm chung về địa tầng khu vực nghiên cứu b. Điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu Bờ tả:tuyến kè bờ tả có chiều dài khảo sát 6.231m, có cấu trúc địa chất phức tạp, các lớp có chiều dày và sự phân bố không đồng đều. Bờ hữu: Tuyến kè bờ hữu có chiều dài khảo sát 7.918m, có cấu trúc địa chất phức tạp, các lớp có chiều dày và sự phân bố không đồng đều.

7 2.1.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn hệ thống sông ngòi a. Hệ thống sông ngòi Sông Thạch Hãn có một số sông nhánh tương đối lớn như các sông: Khe Tung (F = 122 km 2 ), Rào Quán (F = 251 km 2 ), Nhùng (F = 113 km 2 ), Ái Tử (F = 95 km 2 ), Cam Lộ (F = 539 km 2 ), b. Mạng lưới trạm quan trắc thủy văn - Các trạm đo đạc khí tượng: Vĩnh Linh; Cửa Tùng; Đông Hà; Quảng Trị. - Các trạm đo đạc thủy văn: Bến Thiêng thuộc sông Sa Lung; Gia Vòng; Cửa Việt. 2.1.3 Đặc điểm khí hậu Vùng nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm có 2 mùa rõ rệt mùa khô và mùa mưa. Các đặc trưng khí tượng trong vùng: a. Lượng mưa bình quân nhiều năm X 0 và phân phối các tháng trong năm b. Nhiệt độ (T 0 C), độ ẩm (W%), khả năng bốc hơi của không khí (Zp) 2.1.4 Các hình thế thời tiết nguy hiểm a. Bão và áp thấp nhiệt đới b. Không khí lạnh c. Hội tụ nhiệt đới d. Dông, gió lốc, mưa đá e. Gió tây khô nóng 2.1.5 Đặc điểm thủy văn * Diện tích lưu vực sông Thạch Hãn (tính đến cửa ra): F lv = 2.842 km 2 * Lượng mưa bình quân nhiều năm: X 0 = 2.678 mm * Dòng chảy năm: Bình quân nhiều năm tại đầu mối Nam Thạch Hãn (F lv = 1.301Km 2 )

Q 0 = 68,3 m 3 /s W 0 = 2.156,6 x106 m 3 8 * Dòng chảy lũ thiết kế và lũ kiểm tra qua tràn Nam Thạch Hãn: E Đ.Vị Lũ thiết kế Lũ kiểm tra Tần suất P % 0,5 0,1 Lưu lượng Q m 3 /s 8.323 9.958 * Các chỉ tiêu trung bình khác của sông Thạch Hãn: - Mực nước lũ cao nhất (MNL) đo tại trạm Thành Cổ: + 7,27m năm 1983. - Mực nước trung bình nhiều năm : + 0,4 m - Mực nước kiệt trung bình : + 0,0 m - Độ dốc mực nước lũ : J TB = 0,206% - Lưu lượng min : Q min = 8 10 m 3 /s - Lưu lượng trung bình : Q TB = 2.644 m 3 /s - Hàm lượng bùn cát max : = 469 g/m 3 - Hàm lượng bùn cát min: = 0,4 g/m 3 - Mực nước lũ cao nhất (MNL) đo tại thôn Hải Lệ: + 8,5m năm 2009. - Mực nước tạo lòng tại vị trí thôn Hải Lệ: +2,45m - Lưu lượng tạo lòng tại thôn Hải Lệ : Q Tạo lòng = 607,9m 3 /s - Mực nước lũ cao nhất (MNL) đo tại cầu Thạch Hãn: + 7,6m năm 2009. - Mực nước tạo lòng tại vị trí cầu Thạch Hãn: +1,6m - Lưu lượng tạo lòng tại vị trí cầu Thạch Hãn: Q Tạo lòng = 821,2m 3 /s [2]. 2.2. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 2.2.1 Dòng chảy năm Dòng chảy năm ở sông Thạch Hãn phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khí hậu và mặt đệm của lưu vực. Ngoài ra, các hoạt động kinh tế của con người cũng ảnh hưởng lớn đến dòng chảy năm.

9 2.2.2 Chế độ dòng chảy năm Dòng chảy năm trên sông Thạch Hãn phân phối không đều trong năm và được chia ra làm 2 mùa: Mùa lũ và Mùa cạn. 2.2.3 Dòng chảy mùa lũ a. Thời gian mưa lũ - Mưa lũ chính vụ: Mùa mưa lũ kéo dài 4 tháng, bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc vào tháng 12. - Mưa sớm và muộn sinh lũ: Thực tế có những năm mưa lũ xảy ra sớm hơn muộn hơn thời gian lũ chính vụ. - Mưa lũ tiểu mãn: Mưa lũ tiểu mãn xuất hiện vào từ cuối tháng 4 đến giữa tháng 6. b. Đặc điểm dòng chảy lũ Do địa hình có độ dốc lớn, đồng bằng chỉ là một dải hẹp, thấp trũng, tiếp giáp sát chân đồi nên tốc độ tập trung nước vào sông suối và truyền về hạ lưu rất nhanh. 2.2.4 Dòng chảy mùa cạn a. Thời gian của mùa cạn Tiếp sau mùa lũ là mùa cạn. Mùa cạn ở sông Thạch Hãn từ tháng 1 đến tháng 8. Mùa cạn ở sông Thạch Hãn có thể phân thành ba giai đoạn: đầu, giữa và cuối. b. Lượng dòng chảy của mùa cạn Lượng dòng chảy mùa cạn chỉ chiếm 20% lượng dòng chảy năm. Mô đun dòng chảy trung bình mùa cạn khoảng 20-30 l/s.km 2. 2.2.5 Đặc điểm thủy triều Thuỷ triều ở hạ lưu và cửa biển của sông Thạch Hãn chủ yếu là chế độ bán nhật triều đều. 2.3. NGUYÊN NHÂN XÓI LỠ BỜ SÔNG Ở ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU

10 2.3.1. Nguyên nhân trực tiếp Quá trình gây xói lở bờ sông xảy ra do các nguyên nhân sau: - Yếu tố hướng và vận tốc dòng chảy - Yếu tố địa hình - Yếu tố địa chất và nước ngầm 2.3.2. Những nguyên nhân gián tiếp Các hoạt động kinh tế, khai thác của con người trong phạm vi lưu vực sông, dẫn đến làm gia tăng tai biến trượt lở đất hai bên bờ sông, biến đổi dòng chảy có thể coi đó là những nguyên nhân gián tiếp. Hình 2.1: Hiện trạng bờ hữu tại K0+250 Hình 2-.2: Hiện trạng bờ tả tại K3+600

11 Nhận xét: Qua các kết quả phân tích ảnh vệ tinh cũng như tài liệu và hình ảnh được cung cấp từ đơn vị tư vấn thiết kế cho thấy tình hình sạt lỡ hai bên bờ sông Thạch Hãn đoạn từ đâp Trấm đến cầu đường sắt sông Thạch Hãn là rất nghiêm trọng đặc biệt là đoạn sông chảy qua thôn Tân Mỹ xã Hải Lệ (bờ tả từ thượng lưu kè: K0+250 K4+900). Ngoài ra từ nhiều năm nay tình hình biến đổi khí hậu cùng với vấn nạn khai thác cát trái phép đã phần nào làm sạt lỡ hai bên bờ ảnh hưởng đến việc sản xuất canh tác và cuộc sống của hàng trăm hộ dân. Do đó việc chỉnh trị đoạn sông Thạch Hãn là cần thiết và cấp bách. CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH RIVER2D TÍNH TOÁN ĐOẠN SÔNG TỪTHƯỢNG LƯU CẦU THẠCH HÃN ĐẾN ĐẬP TRẤM 3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH RIVER2D 3.1.1 Giới thiệu River2D là chương trình giải mô hình thủy động lực học 2 chiều ngang theo phương pháp phần tử hữu hạn, được phát triển bởi đại học Alberta của Canada. 3.1.2 Các modul chính trong phần mềm River2D a. Module River2D_bed b. Module River2D_mesh c. Module River2D 3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH RIVER2D 3.2.1 Phương trình chủ đạo 3.2.2 Phương pháp giải số 3.2.3 Sai số trong quá trình rời rạc hóa của chương trình 3.2.4 Phương pháp giải bài toán theo thời gian

12 3.2.5 Khả năng ứng dụng của RIVER 2D 3.3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH RIVER2D TÍNH TOÁN TRƯỜNG PHÂN BỐ VẬN TỐC ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU Để chương trình có thể tính toán được, cần thiết phải cung cấp đầy đủ số liệu đầu vào. 3.3.1. Dữ liệu đầu vào - Đường biên đặc trưng Hình 3.1 Vị trí sông tính toán trên google map - Lưới phần tử hữu hạn Hình 3.2 Lưới phần tử tam giác trên đoạn sông tính toán

13 - Điều kiện biên Hình 3.3 Sơ đồ tính toán với gán điều kiện biên - Đặc trưng vật liệu Với loại vật liệu đã nêu, luận văn chọn độ nhám n = 0,018. 3.3.2 Chạy chương trình RIVER 2D Sau đây là kết quả chạy chương trình RIVER 2D để xác định vận tốc dòng chảy theo hai chiều ngang x,y. Hình 3.4 Kết quả trường vận tốc tính toán theo River2D Hình 3.5 Kết quả độ sâu mực nước tính toán theo River2D

14 Hình 3.6 Kết quả độ cao mực nước tính toán theo River2D 3.3.3 Đánh giá các chỉ tiêu ổn định của sông Thạch Hãn a. Chỉ tiêu ổn định theo chiều dọc sông Tại đoạn sông nghiên cứu: d = 0,003m; J = 2,06.10-4 ; h = 2,45m. Thay vào, ta được : Trị số h ' = 0.59 >0,27 0,43 nên sông Thạch Hãn tương đối ổn định theo chiều dọc. b. Chỉ tiêu ổn định theo chiều ngang sông Đối với sông vùng trung du lòng sông là cát thô: B = 0,5 1,0; sông vùng đồng bằng, lòng sông là cát mịn: B = 1,1 1,7. Thay vào ta có: Trị số h tương đối lớn, nên sông Thạch Hãn cũng không ổn định theo chiều ngang. Từ kết quả tính toán về trường vận tốc ứng với lưu lượng tạo lòng Q=607,9 (m 3 /s) và thông qua số liệu quan trắc về xói lỡ, những hình ảnh từ thực tế, trị số ổn định theo phương dọc và ngang thì sông Thạch Hãn chảy qua khu vực nghiên cứu gây ra tình trạng xói lỡ nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến cuộc sống, sinh hoạt và sản xuất kinh doanh của người dân 2 bên. Vì vậy cần phải đưa ra biện pháp phù hợp để hạn chế và khắc phục tình trạng xói lỡ.

15 CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ BẢO VỆ BỜ SÔNG THẠCH HÃN, TỈNH QUẢNG TRỊ (ĐOẠN TỪ THƯỢNG LƯU CẦU THẠCH HÃN ĐẾN ĐẬP TRẤM) 4.1 MỤC TIÊU VÀ TIÊU CHUẨN CHỈNH TRỊ 4.1.1 Mục tiêu chỉnh trị Mục tiêu của việc quy hoạch chỉnh trị sông Thạch Hãn đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm nhằm từng bước điều chỉnh lòng sông về trạng thái ổn định, góp phần phòng chống và giảm thiểu các thiệt hại do lũ trên lưu vực sông Thạch Hãn gây nên; đảm bảo tính mạng và tài sản của nhân dân hai bên bờ sông, góp phần phát triển kinh tế xã hội ổn định và bền vững. 4.1.2 Tiêu chuẩn chỉnh trị Phương hướng và các quy chuẩn kỹ thuật * Chỉnh trị sông ứng với lưu lượng lũ và mực nước tương ứng * Chỉnh trị sông ứng với lưu lượng kiệt và mực nước kiệt * Chỉnh trị sông cho mực nước trung bình Mực nước để tính toán chỉnh trị trong đề tài này được lấy tương ứng với mực nước ứng với lưu lượng tạo lòng. 4.2 NHỮNG GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN CÔNG TRÌNH

16 Hình 4.1: Bản đồ quy hoạch đê kè đoạn Sông Thạch Hãn

17 Có hai giải pháp để giải quyết vấn đề trên: Giải pháp 1: Di dân ra khỏi nơi nguy hiểm, lập khu tái định cư mới Giải pháp 2: Nghiên cứu chỉnh trị sông Thạch Hãn đoạn đập Trấm đến Gia Độ * Hiện tại: Cùng với hệ thống kè Hậu Kiên đã và đang xây dựng để bảo vệ chống xói lở từ thôn Hậu Kiên đến thôn An Mô; kè Triệu Độ, kè Lập Thạch đã được xây dựng; kè Long Giang đang triển khai xây dựng công trình chống xói lỡ dọc bờ sông trong phạm vi từ cầu An Mô về đến cuối thôn Trà Liên Đông. Do đó, luận văn chỉ nghiên cứu thiết kế kè chống xói lỡ cho đoạn sông Thạch Hãn từ hạ lưu đập Trấm về cầu đường sắt Thạch Hãn. Giải pháp công trình Từ mục tiêu luận văn là chống xói lỡ bờ sông Thạch Hãn đoạn từ hạ lưu đập Trấm về cầu đường sắt Thạch Hãn, tác giả đưa ra giải pháp công trình như sau: Do dòng sông uốn khúc lạ thường, nhằm mục đích đảm bảo chống xói ven bờ và giảm thiểu kinh phí xây dựng, biện pháp kè hỗn hợp được lựa chọn như sau: - Đoạn từ hạ lưu đập Trấm về cầu Thạch Hãn làm kè bằng đá đổ kết hợp mỏ hàn để hướng dòng chảy. (Riêng đoạn cách cầu đường sắt Thạch Hãn 1Km về phía thượng lưu, bên bờ hữu được làm kè bằng bê tông cốt thép tường chắn kết hợp mái nghiêng, nên luận văn không nghiên cứu chỉnh trị đoạn sông này). Thành phần công trình Từ giải pháp công trình trên, thành phần công trình gồm có: Kè chống xói lỡ: Làm bằng đá đổ, bằng bê tông và rọ đá - Tổng chiều dài kè: 9.280,3 m

18 * Bờ tả (từ hạ lưu đập Trấm về đến cầu đường sắt Thạch Hãn): 4.378m. Từ (K 1+420 -K 2+273 ) và từ (K 5+231 -K 6+231,6 ): Không làm kè gia cố bờ sông. * Bờ hữu (từ hạ lưu đập Trấm về đến cầu đường sắt Thạch Hãn): 4.902,3m. Từ (K 0 - K 2+135,6 ) và từ (K 4+315,5 - K 6+573,1 ): Không làm kè gia cố bờ sông. Mỏ hàn Mỏ hàn làm bằng đá đổ, số lượng 06 cái mỏ hàn (bờ tả 04 cái, bờ hữu 02 cái) loại thẳng đặt nghiêng về hạ lưu. Bến nước Tuyến kè bờ tả, bờ hữu bố trí 10 bến nước, trong đó 08 bến nước loại rộng 15m và 02 bến nước loại rộng 25m. Vị trí được đặt ở các cụm dân cư và đường lên xuống bến cũ. Bến nước B=3m kết hợp tràn ra Tuyến kè bờ tả, bờ hữu bố trí 28 bến nước B=3m kết hợp tràn ra để đảm bảo thoát nước mặt ra sông, vị trí được đặt ở các chỗ trũng thích hợp để tiêu thoát nước. Cống tiêu dưới kè Tuyến kè bờ hữu bố trí 03 cống lấy nước để đảm bảo thoát nước, tiêu úng. 4.3 THIẾT KẾ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỦ YẾU 4.3.1 Xác định cao trình đỉnh kè Dựa vào kết quả tính toán của mô hình River 2D ứng với lưu lượng tạo lòng Q = 607,9 (m 3 /s), chọn cao trình kè đá đổ hai bên bờ từ cầu sắt Thạch Hãn là +5,5m và tăng dần theo địa hình lên phía thượng lưu (chi tiết trong bản vẽ cad).

19 4.3.2 Qui mô kè đá đổ Cäc:91 Km:0+163.70 Sbãc BH: 4.37 m2 Tim tuyõn kh o s t 500 Tim tuyõn thiõt kõ Êt µo: S ¾p TC m i: 0.25 44.77 m2 m2 Êt ¾p MB kì 1:1,0 465 1:1,5 500 100 1200 i=2% +7,00 l t khan dµy 30cm C t sái läc dµy 20cm S æ trªn c¹n: S æ d íi n íc: S l t khan: Sc t sái läc: Llãt dµy 50cm: 3.18 6.35 4.84 2.65 0.87 m2 m2 m2 m2 m2 m = 2,0 100 468 héc æ ch n kì D>=20cm Êt Êt ¾p MB 20.82 kì m2 (trªn c¹n) Bãc phong ho dµy 20cm +1,00-0,5 m = 1,5 +0,0 200 héc æ ch n kì D>=20cm (d íi n íc) Êt ¾p C3, =1,68T/m3, ( K n=0,95, TC, Çm cãc) C t s¹n ngang -2,12 dµy 50cm Rä KT(1x1x2)m 4.81 4.70 4.65 4.62 3.58 3.43-0.27-0.89-1.28-1.78-1.80-3.10-3.03-3.00-2.70-2.63 7.47 5.00 2.53 7.51 0.27 6.53 2.16 0.99 2.99 0.07 2.00 2.93 1.07 6.00 2.49 Hình 4.2. Mặt cắt ngang kè đá đổ tại cọc 91 (Km: 0 + 163,70) 4.3.3 Qui mô kè bê tông (từ kè đá đổ đến kè đoạn rọ đá) - Tổng chiều dài kè bê tông:940,1 m - Vị trí từ K6+928,3 K7+868,4 Cäc:7 Lý tr nh:7+663.11 Êt µo b¹t m i : 0.21 m2 Êt µo sµn ¹o : 18.79 m2 Êt µo th têm an : 0.00 m2 Phong ho : 2.64 m2 Êt ¾p gi p thæ : 1.02 m2 ¾p gi p thæ têm an: 0.00 m2 Êt ¾p kì TC+CG: 12.63+8.88 m2 æ ch n kì: 0.00 m2 Êt ¾p ª gi a quai: 0.00 m2 Êt ¾p trong bao: 0.00 m2 +2,40 +2,00 TuyÕn kì kh o s t 250 300 543 70 +5,50 m=1,75 TuyÕn kì thiõt kõ Ranh giíi ¾p TC vµ CG Êt ¾p CG 8.0 m 0.7m 1.0m m=0,5 m=1,5 +0,30-0,50 Êt ¾p TC, Çm cãc Cäc tre ùc, D=(6-10)cm, L=2,5m mët é 25 cäc / m2-0.38-0.40 0.21 0.94 3.21 3.92 4.19 4.36 4.60 4.67 4.65 4.86 5.15 1.86 4.60 3.60 1.37 0.81 1.19 12.61 2.96 Hình 4.3. Mặt cắt ngang kè bê tông tại cọc 7 (Km: 7 + 663,11) 4.3.4 Qui mô kè rọ đá nối tiếp kè bê tông về cầu đường sắt Thạch Hãn - Tổng chiều dài kè rọ đá hoặc tràn ra: 50 m - Vị trí từ K7+868,4 K7+918,4

41A 41 40A bión b o 40 39B 39A 39 38B 38A 38 37A 37 36 35 34 33B 33A 33 37 bión b o 32 31A 36 31 35 30 29B 29A 34A 29 28 27B 27A 27 26 34 Êt mµu 25 24 33 Êt mµu 23 22 32 31 Êt mµu 20 Cäc:2 Lý tr nh:7+870 Êt µo b¹t m i : 0.00 m2 Êt µo sµn ¹o : 16.10 m2 Êt µo th têm an : 0.00 m2 Phong ho : 2.46 m2 Êt ¾p gi p thæ : 0.97 m2 ¾p gi p thæ têm an: 0.00 m2 Êt ¾p kì: 1.88+13.09 m2 æ ch n kì: 0.00 m2 TuyÕn kì kh o s t Trïng tuyõn thiõt kõ +5,50 Rä KT (2x1x0.6)m m=0,5 Ranh giíi ¾p TC vµ CG Êt ¾p ª gi a quai: 0.65 m2 Êt ¾p trong bao: 0.92 m2 +0,50 +0,10 60 200 10030 30 m=1,0 C t sái hçn hîp dµy 30cm Êt ¾p gi p thæ C2, k= 1,5T/m3 ( Çm cãc) -2.23-1.91-1.98-1.03-0.19 0.41 1.36 2.21 3.02 3.89 3.43 3.20 3.93 4.43 4.47 4.48 4.45 4.88 1.43 2.72 2.77 2.76 2.10 2.32 2.26 1.97 1.09 2.66 1.36 1.06 3.07 3.81 2.66 0.68 Hình 4.4. Mặt cắt ngang kè rọ đá tại cọc 2 (Km: 7 + 870) 4.3.5 Kè mỏ hàn 69 b i båi 68 67 66 75 72 70 68 74 G3 7 3A Chî 71 70 69 68 nhµ bia liöt sü 72 71 69 Hình 4.5. Mặt bằng bố trí kè mỏ hàn số 1 và 2 37 36 35 34A 3433 bión b o 3231 30 29 má hµn sè 5 28 27 26 bión b o 24 25 má hµn sè 6 23 22 38 má hµn sè 4 39 40 41 31A má hµn sè 3 34 32 31 Hình 4.6. Mặt bằng bố trí kè mỏ hàn số 3, 4, 5 và 6

21 Ph¹m vi týnh cho kì Ph¹m vi týnh má hµn C¾t däc má hµn sè 4 Tû lö : - øng : 1/500 - Ngang : 1/500 l t khan dµy 30cm C t sái läc dµy 20cm 1221 2278 293 6000 1290 500 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000-1.000-2.000-3.000-4.000-5.000-6.000-7.000-8.000-9.000-10.000-11.000-12.000-13.000-14.000-15.000-16.000-17.000-18.000-19.000-20.000-21.000-22.000-23.000-24.000 6,00 Giíi h¹n týnh gi a kì vµ má hµn héc D 20cm 1,00 êng mæt Êt tù nhiªn m=3,0 Rä KT(1x1x2)m -2,80 héc D 20cm MN kiöt trung b nh =+1,00 Cao é mæt Êt TN (m) 5.830 6.090-0.100-2.330-4.020-4.410-4.010-3.520 Kho ng c ch tõng cäc (m) 16.130 15.760 17.200 14.280 18.020 18.570 35.66 Kho ng c ch dån (m) 0.000 16.130 31.890 49.090 63.370 81.390 99.960 135.62 Tªn cäc M37 1 2 3 4 5 6 7 S ho¹ tuyõn Hình 4.7. Mặt cắt dọc kè mỏ hàn số 4 4.4 KIỂM TRA BỐ TRÍ KÈ BẰNG PHẦN MỀM RIVER 2D Dùng phần mềm River 2D kiểm tra lại trường phân bố lưu tốc sau khi đã bố trí kè. Nhận xét: Kết quả trường vận tốc tính toán trong mô hình River 2D trước khi bố trí kè, cho thấy dòng chủ lưu đi sát bờ lỏm gây xói lở bờ sông và sau khi có kè dòng chủ lưu đã bị đẩy ra xa bờ làm cho lưu tốc ven bờ giảm đáng kể làm bờ sông không bị sạt lở. Nhờ sử dụng mô hình toán, vị trí, kích thước kè được lựa chọn hợp lý, thể hiện rõ rệt tác dụng và hiệu quả của kè mỏ hàn trong việc đẩy trục dòng chảy ra xa và bảo vệ những khu vực bờ sông bị xói lở. 4.5 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH 4.5.1. Tính toán chống xói thân mỏ hàn Tính toán:v max = 2,16m/s Vậy thoả mãn điều kiện, mỏ hàn không bị xói thân. 4.5.2. Tính toán hố xói đầu mỏ Tính toán: h 0, 56m Kết luận: Hố xói đầu mỏ hàn không lớn, giải pháp gia cố bằng đá đổ xung quanh thân và mũi mỏ hàn.

22 4.5.3. Tính toán ổn định chống trượt Tính toán: P = 0,401 (T), K = 70,7 Kết luận: Điều kiện thoả mãn, mỏ hàn ổn định về trượt. 4.5.4. Tính toán ổn định kè Kè có hình dáng kích thước dạng lăng thể đá đổ bằng cách đổ đá hộc trực tiếp vào trong nước thành lăng thể tựa. Kiểm tra ổn định cục bộ chân lăng thể tựa Thay vào tính toán: Hc = 0,594m. Với chiều rộng đỉnh lăng thể tựa B=1m, chiều cao bình quân của đống đá H=7,2m nên chiều rộng của chân đống đá: B c = B + m.h = 1 + 1,5.7,2 = 11,8m Vậy lăng thể tựa đủ lớn để phủ hố xói cục bộ, khối lượng đá đổ bù thêm sẽ được làm trong quá trình vận hành và bão dưỡng kè sau mỗi mùa lũ. Tính toán kích thước nhỏ nhất của viên đá Thay vào tính toán: 2 0,75 4 d 0,05 0, 2m 1,5 Vậy kích thước tối thiểu của viên đá d min = 20cm. Tuy nhiên để đảm bảo khối lăng thể tựa ổn định và tiết kiệm các viên đá lớn, phần lõi lăng thể tựa có thể trộn 20% đá có kích thước từ 10-15cm để chèn vào các lỗ hổng. Phần mặt ngoài khối lăng thể tựa phải đổ đá lớn. 4.6 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CÔNG TRÌNH Công trình cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai bên tả hữu sông Thạch Hãn đoạn từ cầu Thạch Hãn đến đập Trấm khi được xây dựng sẽ đảm bảo tính mạng và tài sản, giữ được đất đai canh tác và ổn định đời sống của nhân dân 7 thôn, phường dọc sông Thạch Hãn. 2

23 4.7 ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI VÀ DIỄN BIẾN XÓI LỠ HẠ LƯU 4.7.1 Tác động tích cực - Công trình cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai bên tả hữu sông Thạch Hãn. - Công trình đảm bảo cứu hộ cứu nạn, an toàn cho tính mạng, tài sản của nhân dân xã Triệu Thượng và thị xã Quảng Trị khi có thiên tai lụt bão. - Tạo cảnh quan môi trường đẹp hơn. - Ổn định đời sống tinh thần cũng như vật chất của nhân dân ven sông của hai xã trên khi có thiên tai xảy ra. 4.7.2 Tác động tiêu cực - Bãi cát bồi của sông sẽ bị xói mòn, lòng sông dần dần được trả lại như cũ trước đây nên bị mất đi bãi vật liệu cát xây dựng tự nhiên. - Quá trình thi công công trình do hoạt động của xe máy nên gây ô nhiễm môi trường bởi bụi, khói, tiếng ồn... 4.7.3 Giải pháp xử lý - khắc phục - Sửa chữa, nâng cấp các đường giao thông liên thôn, xã dùng phục vụ trong quá trình thi công. - Thường xuyên kiểm tra, đánh giá mức độ xâm thực dòng chảy ở phía bờ tả đối diện khu vực xây dựng công trình. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN Đề tài đã tổng hợp, phân tích các đặc trưng thuỷ văn, thuỷ lực và nghiên cứu quy luật biến động dòng sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị (đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm). Đề tài đã tổng quan về tình hình nghiên cứu, về khả năng ứng dụng

24 của mô hình toán, cùng việc đánh giá tình hình hiện trạng ở khu vực, đã tiến hành ứng dụng chương trình River2D vào đánh giá lựa chọn giải pháp công trình và dự báo diễn biến xói bồi cho khu vực nghiên cứu. Từ kết quả mô hình, đề tài đã đề xuất giải pháp cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai bên tả hữu sông Thạch Hãn đoạn từ thượng lưu cầu Thạch Hãn đến đập Trấm cùng kè Hậu Kiên, kè Gia Độ, kè Lập Thạch, kè thị xã Quảng Trị chống xói lỡ bờ sông Thạch Hãn. Công trình nếu được xây dựng sẽ đáp ứng nguyện vọng và ổn định đời sống của nhân dân các xã, phường ven sông Thạch Hãn. Đảm bảo an toàn về tính mạng và tài sản cho nhân dân trong mùa mưa lũ. Công trình còn phát huy được tiềm năng du lịch hai bờ sông Thạch Hãn với nhiều di tích lịch sử. 2. KIẾN NGHỊ Việc xây dựng công trình cải tạo, mở rộng, nâng cấp tuyến đê cứu hộ, kè chống xói lỡ, phòng chống lụt bão và phát triển khu vực hai bên tả hữu sông Thạch Hãn đoạn từ cầu Thạch Hãn đến đập Trấm có tầm quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội của Huyện Triệu Phong và thị xã Quảng Trị. Do đó việc đầu tư xây dựng kè bảo vệ chống sạt lở bờ sông là rất cần thiết và cấp bách nhằm bảo vệ đất sản xuất và đời sống của nhân dân. Sau mỗi mùa mưa lũ, bờ sông Thạch Hãn đoạn qua huyện Triệu Phong và thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị lại sạt lở nghiêm trọng, cuốn trôi hàng chục héc-ta đất ở, sản xuất. Trong khi nhà nước phải đầu tư hàng trăm tỷ đồng xây kè chống xói lở thì nạn khai thác cát, sỏi trái phép ở lòng sông Thạch Hãn vẫn tiếp diễn, gây sạt lở nặng. Việc khai thác cát trên sông Thạch Hãn nên có quy hoạch, nghiêm cấm việc khai thác bừa bãi làm cho lòng sông bị thay đổi, đưa đến việc xói lở cục bộ bờ sông.