Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp công trình đê hữu sông Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.92 MB, 117 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề

tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp cơng trình đê Hữu sơng Day

thuộc tỉnh Ninh Bình” đã được hoàn thành với sự hướng dẫn và giúp giúp đỡ tận

tình của: Ban giám hiệu, các thầy giáo, cơ giáo trong Khoa Cơng trình, Bộ mơn

Cơng nghệ và quản lý xây dựng - Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bẻ và

đồng nghiệp.

Tác gia xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Dương Đức Tiến,người hướng dẫn khoa học, đã rất tận tình, khơng kể thời gian hướng dẫn tác giả

hồn thành luận văn này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thay, cơ giáo, gia đình, bạn bè & đồngnghiệp đã góp những ý kiến quý báu, tạo điều kiện cho tác giả trong quá trìnhhọc tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn Sở NN&PTNT Ninh Bình, Cơng ty cổ phan tưvấn xây dựng Ninh Bình, các cơ quan đơn vị đã giúp đỡ tác giả trong quá trìnhđiều tra thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu đề tài.

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đãtạo mọi điều kiện thuận lợi dé tác giả được trình bày luận văn này.

Hà Nội, tháng 8 năm 2012Tác giả

Nguyễn Hữu Thưởng

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

LỜI CAM DOAN

“Tên tôi là: Nguyễn Hữu Thường,

Học viên lớp: CHI8C2.

ĐỀ tài luận văn cao học: *Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp.

cơng trình đê Hữu sơng Day thuộc tỉnh Ninh Bình” được trường Đại học Thuỷ.

lợi Hà Nội giao cho học viên Nguyễn Hữu Thưởng, được sự hướng dẫn của TS

Duong Đức Tién luận văn đã hồn thành.

“Tơi xin cam đoạn với Khoa Cơng trình và Phịng Đảo tạo trường Đại họcThủy Lợi dé tài nghiên cứu này là cơng trình của cá nhân tôi J.

Ha Nội, ngày 28 thang 8 năm 2012“Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Thưởng

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

MỞ BAU. 11. Tỉnh cắp thiết của để ải 1

2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu của để tài 33. Phương pháp nghiên cứu. 34, Kết quả đạt được, 4

CHƯƠNG 1: TONG QUAN CHUNG VE ĐỀ SÔNG VÀ ON ĐỊNH ĐÊ SÔNG... 5

1.1. Tổng quan về hệ thống đề sông 5

1.1.1. Tổng quan tinh hình chung hệ thống đề sơng trên thé giới. 5

1.1.2. Tổng quan về đê sông ở Việt Nam. 7

1.2. Vấn để dn định và biển dang của đê sông. 10

1.2.1, Các nghiên cứu về dn định và biến dang của dé sông trên thé giới... 101.2.2. Các nghiên cứu về ổn định của đê sông ở Việt Nam hiện nay... 14.

1.2.3. Đánh giá về ôn định của dé sông Việt Nam hiện nay trong điều kiện của

biến đổi khí hậu 19

1.3. Kết luận chương, 20

CHUONG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ

BO ÔN ĐỊNH CUA DE SÔNG. 2

2.1. Cơ chế phá hoại dé. 2

2.1.1. Cơ chế vi mo. so 5". 22.1.2. Cơ chế vĩ mô... _ 252.2. Các tiêu chi cơ bản trong việc đánh giá độ én định của đề sông, 282.2.1. Quy mơ mặt cắt ngang dé. ¬"Ă...2.2.2. Cao trình định đề... .... s5 s55s55cs 1 1010110 29

2.2.3. Bề rộng mặt dé 30

2.2.3, Gia cố mat dé và kiên cố hóa đê. 324. Đánh giá về chất lượng thân đê và nền đê, 34

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2.2.5. Phân tích sự làm việc của đê, các khả năng phá hoại sự làm vi

của để, 362.3. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu thắm qua đề trong trường hợp ngâm lũ... 41

2.4, Cơ sở khoa học trong nghiên cứu thắm qua đê trong trường hợp lũ rút... 432.4.1. Phương trình cơ bản của dịng thắm khơng én định. 4

2.4.2. Giải bài tốn thắm bằng phương pháp phần tử hữu hạn... 4

2.4.3. Đường bão hòa của dé đất đồng cl

2.5. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu én định dé

i khi mục nước hạ thấp. 50rong trường hợp ngắm lũ... 5ä2.5.1. Phương pháp tính toán trượt cung tron. 332.5.2. Phương pháp mặt trượt phúc hợp... 5s

2.5.3. Các chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất 56

2.6. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu ôn định dé trong trưởng hợp lũ rút... S6

2.6.1. Áp lực kế rỗng khi mực nước rút nhanh...sss+ssssssseec ST

2.6.2. Các phương pháp tinh áp lực kế rỗng. sr2.6.3. Các cách tính toán áp lực kế rỗng trên thé giới 61

2.6.4. Phương pháp tinh én định mái do có khi mực nude trước cơng trìnhrút nhanh. io2.7. Kết luận chương, 6

CHUONG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRANG VÀ KHẢ NĂNG CHONG LŨ CUADE HỮU DAY THUỘC TINH NINH BÌNH. 6

3.1. Điều kiện tự nhiên 63.1.1. Vị trí địa lý. 6

3.1.2, Địa hình, địa mạo và thé nhưỡng. 65

3.2. Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn... seo 663.2.1. Đặc điểm khí hậu của lưu vực sông Đầy. 663.2.2. Đặc điểm thuỷ van của sông Day. 93.2.3. Xâm nhập mặn. : 772

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

3.3.1. Cao trình đình đê, 13.3.2, Mat cit ngang `"...

3.3.3. Thân dé và nén đê, 75

3.3.4. Các chi tiêu khác. 753.4. Các tiêu chí xác định đánh giá khả năng chống lũ của đê hữu Bay thuộc tỉnhNinh Bình. 163.4.1. Phân cấp đề. 16

3.4.2, Tan suất lưu lượng lớn nhất của sơng. 1

3.4.3. Cao trình định để, 7

3.4.4. Mức đảm bảo phòng chồng lũ. 783.5. Kết qua đánh giá khả năng chống li của dé hữu Bay thuộc tỉnh Ninh Binh

theo các tiêu chí dùng trong thiết kế... seo. 78

CHUONG 4: DE XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRINH UNG DUNG CHOĐÊ HỮU DAY THUỘC TINH NINH BÌNH 90

4.1, Đề xuất mặt cắt thiết kế sọ

4.1.2. Kết cau mặt đê... 9

4.1.3. Mặt cất thiết kế điễn hình 914.2. Địa chit hân đề và nỄn đề Hữu Sơng Bay thuộc tinh Ninh Bình 9

4.2.1. Tại Km20+-00m (tại trạm thủy văn Ninh Bình). 954.2.2. Tai Km45+00m (lại tram thúy vin Độc Bộ) 96

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

4.3. Phân tích én định đê.

4.3.1. Phân tích én định trượt mái đề.

4.3.2. Phân tích thắm qua đê.

4.3.3, Phân tích én định lún cho đề.

4.4, Kết quả tính toán.

45. Kết luận chương....

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ.TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LUC.

1011L102103104106107

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Hình 1-1: Lũ lụt sơng Rock River ở Mỹ phá hủy cầu và đường quốc lộ năm 2011... 6

Hình 1-2: Vỡ đê tại Thái Lan năm 2011

Hình I-3: Lat lạt tại miễn bắc Thái Lan năm 2011Hình 1-4 Lũ lụt tại miền rung Thái Lan năm 2011

Hình 1-5: Để bờ trái sơng Yodo ở Osaka- Nhật Bản.Hình 1-6: Bờ đê kết hợp giao thơng ở Hà Lan.

Hình 1-7: Ban đỗ hệ thống đê lưu vực sơng Hồng - Thái Bình.

Hình 1-9: Các dang di chuyển của khối đắt đá...

Hình 1-10: Để sạt lở bờ sơng Day do biển đổi khí hậu.

Hình 1-11: Sơng Hồng Long ~ Ninh Bình bị vỡ đê năm 2008

Hình 2-1: Cơ chế phá hoại đê.

Hình 2-2: Cơ chế vi mơ,Hình 2-3: Cơ chế vĩ mơ,

Hình 2-4: Mặt cắt ngang đặc trưng của đê.

Hình 2-10: Dịng thắm trong thân đề khơng đồng nh

Hình 2-11: Sơ đồ các đường thắm tập trung trong đê.

Hình 2-12: Các dang hang thấm tập trung

Hình 2-13: Dịng chảy ngm trong đề

Hình 2-14: Sơ đỗ biểu thị định luật bảo tồn khối lượng cho đồng thắm khơng

ổn định... cecc

Hình 2-15: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số thắm và áp lực ke rồng...

43„41

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hình 2-16: Rai rae hóa miễn xác định. 48Hình 17: Tính tốn đường bão hòa khi mực nước hạ xuống. 53

Minh 2-18: Tinh tốn theo phương pháp trượt cung trịn.

Hình 2-19: Tính tốn theo phương pháp mặt trượt phức hợp, 55

Hình 2-20: Sơ đồ tính áp lực kẽ rỗng. 59

Hình 2-21: Xác định áp lực kẽ rỗng bằng lưới thấm. —....

Hình 2-22: Hướng lực tắc dụng giữa các dai theo phương ngang. “Hình 3-1: Mặt cắt hiện trang dé hữu Bay tỉnh Ninh Bình. 16

Hình 3-1: Sơ đồ mạng thủy lực sơng Hồng - Sơng Thái Bình và hệ thống biên

trên - dưới mơ phỏng trên mơ hình Mikel 1 80

Hình 4-1: Giải pháp đắp áp trúc về phía đồng. %Hình 4-2: Giải pháp đắp áp trúc về phía sơng. 9

Hinh 4-3: Giải pháp đoạn qua thành phố Ninh Bình... 94Hình 4-4: Sơ đồ xếp xe dé xác định tai trong xe cộ tác dụng lên mặt để... 99

Hình 4-5: Sơ đồ tinh toán các lực tác dụng lên mặt dé. 100

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Bảng 2-l: CÍ

Bang 2-2: Độ cấp nước của các loại đất đá... seo ST

Bảng 2:3: Các phương pháp thí nghiệm và các chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất...S6

rộng đình đê, ¬..- 31

Bảng 3-1; Lượng mưa 3 ngày lớn nhất, ứng với các trận lũ lớn tại các tram do... 67Bảng 3-2: Nhiệt độ khơng khí trung bình tại trạm Ninh Bình 68

Bảng 3-3: D6 âm tương đối trung bình tháng và năm trạm Ninh Bình. 68

Bảng 3-4: Lượng bốc hơi (PICHE) trung bình tại Ninh Bình. 09Bảng 3-5: Số cơn bão dé bộ vào Ninh Binh từ năm 1977 đến 1995, 69Bảng 3-6: Mực nước thực do lớn nhất tại các tram trên sông Day. nBảng 3-7: Độ mặn tại một số vị tí trên sông Day. n

Bảng 3-8: Mực nước đỉnh triều cao nhất va chân triều thấp nhất một số vị trí trên

sơng Đây kì

Bảng 3-9: Mực nước đỉnh triều và chân triều trung bình thing một số vị trí trên

sơng Đây. BBảng 3-10: Mực nước triều vào mùa lũ một số v tri trén sơng Day. ”Bảng 3-11. Phân cắp dé chính của dé sông seo TỔ,

Bảng 3-12. Tân suất lưu lượng lớn nhất của sơng đối với đê chính. 7Bảng 3-13: Mực nước thiết kế cho đê hữu Day thuộc tinh Ninh Bình. Tr

Bảng 3-14: Hệ số én định và độ cao gia thăng an toàn của để... 78

Bảng 3-15: Các thơng số thiết kế các hỗ chứa phịng lũ thượng nguồn. 81Bảng 3-16: Phân cắp tuyển dé hữu Đáy tỉnh Ninh Bình. 83

Bảng 3-17: Mực nước lũ lớn nhất theo các trường hợp tính. “

Bảng 3-18: Lưu lượng lớn nhất theo các trường hợp tính. 85

Bảng 3-19: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999. 85

Bảng 3-20: So sánh mực nước quy định của Bộ Nông nghiệp & PTNT và kết

quả tính tốn thủy lực

_..-Bang 3-21: Các thông số thiết kế đê hữu sông Day thuộc tinh Ninh Bình... 87

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Bảng 3-22: Kết quả tính tốn cao trình dé hữu sơng Đây thuộc tỉnh Ninh 88Bảng 3-23: Các yếu tổ trên mặt cất ngang cấp thiết kế của đường, 89

Bang 4-1: Giá trị chi tiêu cơ lý trung bình tại Km20+00nm... 95Bảng 4-2: Giá trị chỉ tiêu cơ lý trung bình tại Km45+00m, 9

Bảng 4-3: Kết quả tính én định mặt cắt hình 4 - 1 102

Bang 4-4: Kết quả tính én định mặt cắt hình 4 - 2. 102

Bảng 4-5: Kết quả tính ôn định mặt cắt hình 4 - 3. 103

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

1. Tính cấp thiết của đề t

Tỉnh Ninh Bình thuộc vùng Dang bằng Bắc Bộ, nằm ở tog độ địa lý 20° vĩ

à 106° kinh Đông, cách Thủ đơ Hà nội 90 km, là tinh ở phía Nam của vùng,

đồng bằng Bắc Bộ, nơi chuyển tiếp địa lý miễn Bắc với miễn Trung bởi dãy núi

Tam Điệp hing vĩ. Phía Bắc và Đơng Bắc giáp tinh Hồ Bình và Hà Nam, phía

Nam, phía Tây giáp tinh Thanh Hố và biĐơng, phía Đơng giáp tinh Nam Định.

- Diện tích tự nhiên: 1.341 km,= Dân số: 943.899 người.

~ Tỉnh ly: ‘Thanh phố Ninh Bình.

- Cie huyện: Thị xã Tam Điệp; Nho Quan, Gia Viễn, Hoa Lư, Yên Mô,Yén Khánh, Kim Sơn. Các đường giao thông quan trọng trên địa bàn như quốc

lộ 1A, đường sắt Bắc Nam, đường quốc lộ 10, quốc lộ 59. Hệ thống sơng ngịi

chính chạy qua như sơng Bay, sơng Hồng Long, sơng Vac

Do có vị trí nằm ở hạ lưu các đồng sơng và có địa hình khá phức tap, Ninh

Bình thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ trên các sơng như sơng Hồng Long,

xơng Day, lũ sông Hồng phân sang sông Day qua sông Đào Nam Định, ngồi racịn bị ảnh hưởng lũ do mưa nội đồng và bao biên. Trong giai đoạn từ năm 2000

đến 2010, hàng năm Ninh Bình bị thiệt hại hàng tram tỷ đồng do thiên tai bão,10, triều cường

Đoạn sông Day thuộc Ninh Binh bắt đầu từ cống Dich Long và kết thúc tại

cửa Day, Sông chảy qua địa phận các huyện: Gia Viễn, Hoa Lư, Yên Khánh,

1 đãi khoảng 75,0 Km, Đoạn đê

Hau sông Day thuộc địa phận tinh Ninh Bình được xếp Cắp III. Hàng năm được

Kim Sơn va thành phố Ninh Bình với tổng et

sự quan lâm của Đảng, NI

nước in được

lừu sông.thường xu)tạo,

nâng cấp, kiên có hố đáp ứng được u cầu phịng chồng lụt bão, bảo vệ an toàn

cho dân sinh, kinh tế tinh Ninh Bình. Tuy nhiên, do kinh phi cịn hạn chế nên

việc tu bổ đề điều thường xuyên hàng năm chưa triệt để, những năm vừa qua

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

mới chỉ tập trung xử lý tu bổ được một

Hữu sơng Đây là các tuyến để được hình thành tử lâu, đắp bằng thủ công, đất ướtlay tai chỗ, không được dim nén chặt nên độ ổn định của thân đê kém, mặt déốc. Bên cạnh đó, xu hướng diễn biến của cácyếu tổ tự nhí như khí hậu thuỷ văn, lũ lụt có chiềhướng ngày cảng phức tap.Do đó, sự cố gây mắt én định cho dé trong mùa lũ có thể xảy ra bat cứ lúc nào.

Trén tuyển đ nhiễu vị trí bộc lộ sự xung yếu trong mùa mua lũ.

Sông Đáy là một trong những sông quan trọng để cắt giảm lưu lượng lũ từxông Hồng qua đập Day dé bảo vệ cho thủ đô Hà Nội khi mực nước lũ sông

Hồng tại trạm thủy văn Hà Nội dự báo lên có khả năng vượt 13,4m (theo Nghị

định số 04/2011/NĐ-CP ngày 14/01/2011 thực hiện bãi bỏ việc sử dung các khuphân lũ, làm chậm lẽ thuộc hệ thẳng sơng Hang). Hiện tại lịng sơng bị bồi lắng,

lin chiếm lịng sơng chiều rộng bị thu hẹp nhiễu, khơng đủ mặt cắt uớt nên

không đáp ứng được nhiệm vụ thoát lũ, làm giảm khả năng tiêu thoát nước, gâyngập úng đài ngày cho khu vực thượng nguồn và không đáp ứng được nhiệm vụ

thoát lũ đã đề ra, Hệ thông đê được xây dựng đã lâu đời trên nền đất yếu, đất dap

đê cũng lấy từ địa phương và khơng đồng nhất, nhiều nơi bị hư hại vì thiểu duytu bảo đường. Nhiều cơng trình phong lũ như kẻ, cổng.. được xây dựng đã lâu ritlạc hậu. Dọc theo dé cịn có nhiều ao hỗ làm nước lũ khó thốt, Dân cư q đơng

đúc sống kế cận bờ dé, Ngày nay, nhiều nhà cửa xây cắt ngay trên bở đê. Vì vậyđê có thé bj vỡ bắt cứ lúc nào trong mia lũ lớn,

Gin đây, theo nghiên cứu của cúc nhà khoa học công bổ, các kịch bản của WB,

IPPC (rổ chức liên quốc gia về biển đổi khí hâu toàn edu) dự báo Việt Nam là mộttrong 5 nước trén thể giới sẽ ảnh hưởng nặng né nhất về mực nước biển dâng do khí

hậu (nhất là các vùng đông bằng ven biển), mức nước biễ

2010; 33 em năm 2050 và (45 + 90)em năm 2070; 100 cm năm 2100.

dâng từ (3 + 15)em năm

Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên để tải “Nghiên cứu cơ sở khoa học lựachon giải pháp cơng trình đề Hãu sing Day thuộc tỉnh Ninh Bình” frit cắp

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

phát triển kính tế - xã hội của tỉnh, đề tài góp phần đánh giá khả năng chống lũ của

đê Hữu Day thuộc tinh Ninh Binh, cũng như để xuất những giải pháp giúp sửa

chữa, nâng cấp và tu bổ nâng cao kha năng én định của để, đáp ứng được yêu cầuphòng chống lũ, bão cho các tuyển dé sơng Hồng Long và sơng Đáy nằm trong

tổng thé các hạng mục cơng trình cằn phải xây dựng, nâng cắp để thực hiện bãi bd

c sử dụng các khu phân lũ, làm châm lũ thuộc hệ thống sông Hồng và tién tới

xố bỏ khu châm lũ sơng Hồng Long. Điều nảy hết sức có ý nghĩa khoa học vàmang tinh thực tiễn cao.

2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài

+ Mục dich:

- Nghiên cứu, điều tra đánh giá mức độ én định, khả năng phòng chống lũ

hiện trạng của đẻ Hữu Bay thuộc tinh Ninh Binh, cũng như phân tích các đặcđiểm tự nhiên, khí tượng thủy văn trên địa bản tính.

~ Nghiên cứu lựa chọn, đề xuất tuyển dé Hữu sơng Bay thuộc tinh Ninh Bình

hợp lý.

"Nghiên cứu tính tốn ổn định, đề xuất ra mặt cắt để Hữu sơng Day thuộc tỉnh.

Ninh Bình.

+ Phạm vi nghiên cứu: Tuyển đê Hữu sông Day từ cong Dich Lộng đến cửa.

ay thuộc tinh Ninh Bình với tổng chiéu dài khoảng 75,0 km.

3. Phương pháp nghiên cứu

kẻ, hệ thống các cổng dưđể và các số liệu địa hình, địa chất, thủy văn, các

phương án quy hoạch đễ phục vụ cho iệc phân ích, tính tốn, xác định một cắt

đê hợp lý

- Ung dụng lý thuyết mới và các phần mềm tinh tốn (Sứ dung phản mémGEO_SLOPE dé tính ơn định thắm và ôn định trượt mai)

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

TONG QUAN CHUNG VE DE SÔNG VÀ ON ĐỊNH DE SONG

1.1. Tổng quan về hệ thống đê sông

1.1.1. Tầng quan tình hình chung hệ thống đê sơng trên thể giới

Để sơng là cơng trình phong là được xây dựng hai bên bờ sông, ngăn

không cho nước lũ, nước triều gây ngập lụt vùng được tuyển đê bảo vệ. Nhiệm

vụ của dé là bảo vệ đất dai, nha cửa và các cơ sở ha ting khác chồng lại ngập lụt.

‘Tuy nhiên, tùy theo đặc điểm của từng ving, dé có thể chồng lũ với tin suất xuấthiện cao nhưng cũng có dé chống lũ tần sut thấp, hoặc thâm chí cho lũ trăn.

Trung Quốc là nơi có hệ thống dé điều phòng lũ sớm nhất trên thé giới tirthời Xuân Thu - Chiến Quốc khoảng thé ki thứ VIII trước công nguyên (TCN) -

thé kỉ thứ II TCN) hai bờ sông Hồng Hà con sơng lớn thứ hai của Trung Quốc.đã được đắp 48, Từ thé kỉ I đến các thé ky sau đi có các hoạt động lớn nhằm tụ

bổ dé điều và phịng lụt ở Hồng Hà

Nhié thống kê cho thé cho con„ lũ lụt là thiên tai gây thiệt hai nl

người, số người chết do lũ lụt (thường do cả hai thiên tai đến cùng lúc là bão và

lũ lụÙ chiếm trên 60% số người chết do các thiên tai gây ra trên thể giới.

Lịch sử Trung Quốc đã ghi lại trận lụt kinh hoảng làm vỡ để năm 1887

trên sơng Hồng Hà, đã làm trơi mắt 7 ngôi làng và làm 7 triệu người chết. Trậnlụt năm 1931 trên sông Trường Giang số người bị chết 145.000 người, cuốn

trôi 4 triệu ngôi nhà, 10 triệu người phải sống trong cảnh màn trời chiếuđất, vùi lấp 5,5 triệu ha đất canh tác

Trận lũ năm 1993 có lẽ là trận lũ lịch sử tệ hại nhất của nước Mỹ. Sau những.

tháng mưa to mùa he, nước của 2 con sông Mississipi và sông Missouri dâng cao.

làm tràn ngập qua nhiều tuyến đê bao, nhắn chìm hơn 80.000 km? đất, giết chết 50

người dân, làm 70.000 người mắt nhà cửa. Thiệt hại ước chừng 12 tỷ USD.

Nhất là những năm gần đây do biển đổi khí hậu khiển lũ lụt trên thể giới

ngày càng gia tăng cả về cường độ và tần xuất.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Trận lụt mùa hé năm 1998 trên sông Trường Giang, Trung Quốc gây,

đoạn đê bị vỡ làm hơn 2,1 triệu đất gieo trồng bị nhắn chim, số người bịchết 3.000 người, ảnh hưởng đến cuộc sống 240 triệu người, và gây thiệt hại

kinh tế ước tính 12,5 tỷ USD.

La lụt ở Pakistan năm 2010 đây là trận lũ lụt lich sử ở nước này. Hơn 20

triệu người dân quốc gia Nam A này đã phải di đời vì mực nước dâng cao, hon

2.000 người thiệt mạng và khoảng 10 triệu người mắt nhà cửa. Tổng thiệt hại

kinh tế của trận lụt lịch sử nảy vào khoảng 43 tỷ USD.

La lụt Thái Lan xảy ra trong mùa mưa năm 2011, đây là trận lụt lịch sử.

tại Thái Lan trong vòng 50 năm qua. Bắt đầu từ cuối tháng bảy và tiếp tục trong.

hơn hai tháng, lũ lụt đã làm hơn 700 người chết và mắt tích, hơn 223 triệu ngườibị ảnh hưởng. Lũ lụt đã tran ngập khoảng 6 triệu ha đắt, hơn 300.000 ha trong đó

đất nơng nghiệp, trong 58 tỉnh, từ Chiang Mai ở miền Bắc đến các khu vực của.

thi đô Bangkok nằm gần các nhánh của lưu vực sông Chao Phraya. Bảy khucông nghiệp lớn đã bị ngập sâu đến 3 mét và kéo dai khoảng 40 ngày. Ngân hàng

thé giới (WB) đưa ra đánh giá với tng thiệt hại lên đến 43,3 tỷ đôla, tăng trưởng.

kinh tế của Thái Lan cũng sụt giảm từ 3,6% theo dự báo trước đó xuống 2.4%.Dưới đây là một số hình ảnh ví dụ về thiệt hại do lũ lụt gây ra.

"Hình 1-1: Lit lụt sơng Rock River ở Mỹ Hình 1-2: Vỡ đê tại Thái Lan năm 2011

phá hủy cầu và đường quốc lộ năm 2011

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Lan năm 2011 Lan năm 2011

: Dé bờ trái sơng Yodo ở __ Hình 1-6: Bờ đê kết hợp giao thông ở

Osaka- Nhật Bản Hà Lan

1.1.2. Tong quan về dé sông ở Việt Nam

Nước Việt Nam nằm trong ving nhiệt đới gió mùa Đơng Nam A, chịu ảnh

hưởng trực tiếp của khí hậu lục địa Trung dn từ phía Bắc và phía Tây với 2 hệ.

thống sông lớn liên quốc gia theo hướng Tây Bắc - Đông Nam là sông Hang vàsông Cửu Long, lại vừa chịu ảnh hưởng trực tiếp khi hậu biển Đơng từ phía

Đơng và phía Nam, nơi giao giữa hai biển lớn: Thái Bình Dương và Ấn Độ

Duong, đồng thời nằm giữa 6 bão bién Đông là một trong 5 6 bao lớn nhất thé

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

giới - Mùa bão ting với mia mưa, địa hình phức tạp, dng bằng thường hẹp và

thấp trùng, núi cao sườn di„ cây rừng lại bị tan phá ngày cảng nghiêm trọng, dođó lũ bão xây ra ln có chiều hướng gia tng rong 3 thập kỹ nay ngày cảng ácliệt, lạt bão luôn là mối de doa thường xuyên đối với di

nhân dân Việt Nam,

ig và sản xuất của

Lịch sử dựng nước và giữ nước của dân tộc ta gắn liền với cơng cuộc

chỉnh phục thiên tai, đắp đê phịng lụt, từ thủa xa xưa cha ông ta đã biết dip déngăn lũ dọc theo các dịng sơng, lẻ hạn chế lũ lụt do chúng gây ra đối với các cư

dân sinh sống ở đọc theo hai bên sông. Trong sách lịch sử Việt Nam, đê được.

nói đến đầu tiên là vào khoảng năm 521 dưới thời Lý Bí. Năm 1077, nha Lý cho

đắp để sông Như Nguyệt - sông Cầu. Dé Cơ Xá là con đê được vua Lý Nhân

Tong cho xây dựng năm Mậu Tỷ (1108) để bảo vệ kinh thành Thăng Long khỏingập lục. Thing 3 năm Mậu Thân (1248), vua Trin Thái Tông sai quan ở các lộ

ip đê ở hai bên bờ sông Hồng từ đầu nguồn tới biễn, gọi là Dinh Nhỉ Dé hay

mới được xây đắp lần

hành quai dé lin biển sáu lần, tiễn ra biển hơnhiện nay gấp gần 3 lần so với khi mới thành lập.

Riêng đề sơng chính có 3000km và 1000km đề biển quantrọng. Có gin 600 kè các loại và 3000 cống dưới đẻ. Ngồi ra cịn có 500 km bờ

bao chống lũ sớm, ngăn mặn ở đồng bằng sông Cửu Long. Riêng hệ thống sông

Hồng trong đồng bing Bắc Bộ có 3000km đê sơng và 1500 km dé biển.

Ở miền Bắc có hệ thống sơng Hồng, sơng Thái Bình, miền Trung có hệthống sơng Mã, sơng Ca, sơng Vu Gia Thu Bổn, sông Vệ, sông Trà Khúc, sông

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Cứu Long... Các hệ thing sông nay hàng năm đã cung cấp cho chúng ta ng

nước quí giá để phục vụ đời sống con người và phát triển nền kinh tế quốc dân.

Lợi ích mà các hi ông sông này đem lại là vô cùng to lớn, nhưng tác hại do lãlụt từ các hệ thống sông này gây ra cho cho con người và nền kinh tế quắc dân

cũng không phải là nhỏ. Tuy nhiên hệ thống đẻ được xây dựng đã lâu đời trên

hư hại vi thi

u, đất dip dé cũng lấy từ địa phương và không đồng nhất, nhiều nơi bị

duy tu bảo dường. Nhiều công trinh phong lũ như kẻ, cổng.. được

xây dựng đã lâu rit lạc hậu. Dọc theo đê cịn có nhiễu ao hồ làm nước lũ khó

thối. Dân cu q đông đúc sống kế cận bờ dé, nhiều nhà cửa xây cắt ngay trên

bờ đê. Trong những năm gin day, nhiễu trận lũ lớn thường xuyên xuất hiện ởnhiều nước trên thé giới, trong khu vực và có xu thế ngiy cảng gia tăng. Việt

Nam cũng là một trong những quốc gia chịu sự tác động của hiện tượng biến đổi

khí hậu tồn cầu, trong vài thập ky gần đây cho thấy những trận lũ lớn xảy raliên tiếp trên phạm ví cả nước và có xu thể ngày cảng gia tăng cả về số lượng và

cường độ, trong đó có hệ thống sơng Hồng, sơng Thái Bình. Vi vậy dé có thé bị

vỡ bắt cứ lúc nào trong mùa lũ lớn

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hinh 1-7: Bản da hệ thống dé lưu vực sơng Hang - Thái Bình

1.2. Vấn dé ôn định và biến dang của đê sông

12.1. Các nghiên cứu về ẩn định và biến dang của dé sông trên thế giới

Hiện nay trên thé giới hệ thống dé sông được xây dựng chủ yếu bằng vật

liệu địa phương là đập dit, vin dé mắt ôn định thường chỉ sảy ra dưới dang trượtmái đốc thượng và hạ lưu lựa chọn kích thước mặt cắt chưa thật hợp lý.

Tất cả các mái đốc đều có xu hướng giảm độ đốc đến một dạng én định hơn cuốicùng là chuyển sang nằm ngang. Cho nên quan niệm mắt én định của mái đốc làkhi chúng có xu hướng đi chuyển và phá hoại (khi khối đất đá thực sự có di

chuyển), Trong thực tế người ta quan sit được nhiều dạng di chuyển (ph hoại)

khác nhau. Thường phân ra các dang di chuyển chủ yếu như (hình 1-9).

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1-9: Cúc dang di chuyển cũa khối đất đá.4. Sut lỡ; b, trượi tịnh tiễn; e. Trượt xoay; d. Trượt đồng,

‘Sur 1d: Dit đá di chuyên rời xa khỏi chỗ bị gián đoạn (khe nút, mặt phân

lớp đốc, mặt đứt gẫy...). Điều kiện phá hoại chủ yếu do sự tăng thêm áp lực

i đất đá cơ bản không bị xáo trộn trongtrong các gián đoạn (áp lực nước, lực rung động...) (hình 1

Trượt: Ở dạng đi chuyển này, k

khi bị trượt theo một mặt xác định. Nguyên nhân có sự di chuyển này là do phá

hoại cắt dọc theo một mặt ở trong khối đất. Thực tế thường có bai hình thức

trượt trượt tịnh tiến (hình 1-9, b) và trượt xoay (hình 1-9, ¢).

Trượt dàng: Ư đây ban thân khôi trượt bị xáo động và di chuyển một phần

hay tồn bộ như một chất lỏng (hình 1-9, đ). Trượt ding thường xây ra trong đất

yếu bao hod nước khi áp lực nước lỗ rỗng tăng đủ để lâm mắt toàn bộ cường độ

(độ bền) chống cắt của đắt. Mặt trượt thực hầu như khơng có hoặc chỉ biểu hiện

từng lúc

Nội dung ở đây chủ yếu quan tâm đến sự mit én định do trượt mái đốc

dip (mái đồ)

‘Dé tính tốn ơn định trượt của mái đất người ta có thé dùng phương pháp.

phân tích giới hạn hoặc phương pháp cân bằng giới hạn.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Phương pháp cân bing gì bạn đựa trên cơ sở giả định trước mặt trượt

(coi khối trượt như một cố thể) và phân tích trang thai cân bằng giới hạn của các

phân tổ đất trên mặt trượt giả định trước. Mức độ ổn định được đánh giá bằng ty

it nếu được.số giữa thành phần lực chồng trượt (do lực ma sát và lực dính) của.

huy động hết so với thành phan lực gây trượt (do trọng lượng, áp lực đất, ấp lực

nước, áp lực thấm...). Hiện đã có kết quả nghiên cứu cho bai toán ba chỉ(Phương pháp của Wike, Lone) tuy nhỉ

phương pháp giải quyết đối với bài toán phẳng: Fellenius, Bishop, Spenser,

trong thực tế nhiều cơng trình có kích.thước một ctlớn như: Dé, đập, tường chắn đất... cho nên có nhí

các kiến thức của sức bền vật liệu, lý thuyết đàn hồi và dùng phương pháp sai

phân để tính tốn. Ngày nay do cơng cụ máy tính phát triển nên phương pháp

im ưu thế,phần từ hữu hạn có phần cỉ

Phương pháp cân bằng giới hạn dựa vào mặt trượt giả định trước (cân

bằng giới hạn cố thể). Để có cơ sở lựa chọn dạng mặt trượt, người ta phải có.những kết quả nghiên cứu thực nghiệm và tả liệu quan sát biện trường. Thực tế

thấy rằng, hình dang mặt trượt phụ thuộc vào nhiều yếu tổ: Loại đắt, góc đốc của

mái và sự phân bổ các lớp đất đá.Phu thuộc loại đắt

iit cát M:trượt thường ở gần mặt it, góc dốc khơng thé xượt góc nghỉtự nhiễn của cát

Đất sét: Mặt trượt gin như một cung tròn, lực dinh cing lớn xu hướng mặt

trượt cảng cắt xuống sâu.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Dit cit: Góc đốc khơng liên quan tới vị trí mặt trượt, bởi vi mặt trượt lnngay bé mặt đt

bit et: Khi góc đố 53°, mặt trượt sẽ

'Khi góc đốc < 53”, mặt trượt sẽ cắt sâu xuống phía dưới chân mái dốc.

“Phụ thuộc sự phân bổ các lớp đắt đá,

Sự phân bố các lớp dat đá nói chung đóng vai trị quan trọng đối với vị trí

mặt trượt, thông thường mặt trượt cắt theo lớp dat yếu, Nếu nén đất yếu có chiều

dẫy khá nhỏ (so chiều rộng dé đập) thì cơng trình phá hoại do nén bị đẩy ngang,nếu nền đất yếu q diy cơng trình bị phá hoại do nén bị lún chai. Phổ biến là đểđập trên nên đất yếu bị phá hoại theo mặt trụ trdn qua nền và thân đập.

Tuy nhiên, thực tế cịn có nhiều yếu 16 khác nữa cũng ảnh hưởng đến hìnhdạng mặt trượt như: tai trọng tác dụng trên bề mặt, lực do động dat, áp lực nước.

15 rồng, hiện tượng nút nẻ... cho nên cũng có nhiều quan niệm khác nhau về

Collin (1860 - 1890) thực hiện những khảo sát chi tiết ở một số mái dốc bị

phá hoại và kết luận mặt trượt có dạng gần như mặt trụ trên.

Vio khoảng (1916) các nhà khoa học Thuy Điễn lại phát hiện mặt trượt

xắp xi dang trụ tron và phát triển phương pháp tính tốn gọi là phương phápThuy Điền,

Frontart và Risal (1920) đề nghị dùng mặt trượt dang xoắn logarit. Dang

này thích hợp khi mai dat có độ đốc lớn và chỉ có một loại đất.

Bishop (1950) sử dụng bé mat trượt trụ tròn và chỉ áp dụng phương trình

cân bằng mơ men đối với khối trượt và phương trình cân bằng lực theo phương

đứng,

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Tanbu (1950 - 1960) sử dụng bé mặt trượt dạng bất ky và chỉ dùng phươngtrình cân bằng lực đối với khối trượt

Morgensten — Price (1960) sử dụng bé mặt trượt dang bắt kỳ và áp dụng

cả 2 phương trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mô men.

Fredlund (1970) sử dụng b mặt trượt hỗn hợp và áp dụng cả 2 phương

trình cân bằng lực và cân bằng mô men. Mặt trượt hỗn hợp gồm một phần là mặt

Celestino và Duncan (1981) đã sử dụng cực tiêu của hàm nhiều biến dé

tim bề mặt trượt nguy hiểm nhất, nó gồm một loạt các đoạn thẳng

Kopacey (1957) lin đầu tiên để nghị phương pháp vi tích phân bin đổi để

xúc định hình dạng và vị trí mặt trượt nguy hiểm.

Hiện nay có hai chương trình máy tính thơng dụng thường để giải các bài

tốn địa kỹ thuật là phần mềm GEO-SLOPE của Canada và phần mềm PLAXIScủa Hà Lan. Cả hai phần mềm này đều khá hoàn hảo cả về giao điện lẫn công

năng. Tuy nhiên xét một cách tổng thé thì phần mềm PLAXIS thiên về tinh ứng.suất biến dạng, còn phần mềm GEO-SLOPE thiên về tính thắm và ổn định mái

dốc được nhiều dom vị cơ quan tư vấn thiết kế, thẩm định, thẳm tra... ở nước ta

sit dụng. Trong chuyên dé ni i tác giả chọn phần mém GEO-SLOPE để tinh toán1.2.2. Các nghiên cứu về in định ca đ sông ở Việt Nam hiện nay

12.2.1, Những trận vỡ đồ trong lich sử

Năm 1913, ngày 9 thing 8, mực nước ti Hà Nội dạt 11.35 m làm vỡ để

sông Hồng ở đoạn đề thuộc tinh Vinh Phúc trên 2 đoạn phía tả ngan tại NhậtChiên, Cim Viên và Hải Bối, Yên Hoa thuộc Phúc Yên; vỡ đê Phu Chu thuộc.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

tinh Thái Binh, Ngày 14 tháng 8, khi lũ Hà Nội xuống mức 10,69 m vẫn vỡ đểLương Cổ, tả ngan sông Day thuộc tỉnh Ha Nam. Ngày 17 tháng 8, vỡ đê

Phương Độ, Sơn Tây phía hữu ngạn sơng Hồng khi mực nước Ha Nội là 11,L1m.

Ngày 18 tháng 8, vỡ dé Nghĩa Lộ phía hữu ngan thuộc tỉnh Hà Nam, khi mực

nước Hà Nội 11,03 m. Ngày 19 thing 8, vỡ dé Quang Thừa, Lỗ Xá sơng Diy

phía hữu ngạn thuộc tỉnh Hà Nam, khi mực nước Hà Nội 10.99 m. Nước lũ làm

ngập gần hết tỉnh Vĩnh Phúc (cũ), một phần Hà Tây, Nam Định, Hà Nam, Thái

Bình và Bắc Ninh.

Nam 1915, từ ngày 11 đến 20 thang 8: Dé bị vỡ liên tiếp 42 chỗ với tổng

chiều dai 4180 m (từ 11 - 20/7/1915 khi mực nước Hà Nội dao động từ 11,55 m

đến 11,64 m). Những nơi vỡ chính như: Xam Dương, Xam Thi dé hữu sôngHồng thuộc tỉnh Hà Đông. Các chỗ vỡ khác như Lục Cảnh, Hoàng Xá, Trung.

Hà tỉnh Phúc Yên; Phi Liệt, Thuy Mao tỉnh Bắc Ninh. Đề tả sông Hồng, vỡ ở:

Mễ Chân tính Hưng Yên; Gia Quất, G

Thu, Danh Nam tinh Bắc Ninh và một số chỗ khác trên sông Phó Day, Dudng

Thuong, Phú Tong, n Viên, Đơng

đồng bằng sơng Hồng. Mực nước sông Hồng ngày 20 thing 8 lên đến 14,13 mở

Ha Nội (cao hơn mực nước báo động cáp III đến 2,63 m). Mực nước Sông Hồng

do được 18,17 m ở Việt Tri (cao hơn 2,32 m mức báo động cấp HI) và 16,29 ms

Son Tây (cao hơn 1,89m mức báo động cấp II). Đồng thời mục nước ở các

Sơng Cầu, Sơng Lơ, Sơng Thái Bình lên cao hon bao giờ ht. Mưa lũ năm 1971

đã gây vỡ đê ở ba địa điềm, làm chết 100000 nguời, tng ngập 250000 ha và hon

2.7 triệu người bị thiệt hại

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

1.2.2.2. Các trận lit lớn xảy ra trên sông Bay

Nam 1985. Tran lù lịch sử tháng 9/1985 tương ứng tần sự 3% tại

Bến Dé (Hmax = 5,24m). hồn ngun lũ theo địa hình lịng dẫn 1996

-1999 và không phân chậm lũ vào khu Gia Tường - Đức Long thì mực nước lớn

nhất tại Bên Đề sẽ là 6,49 m tương đương với tin suất lũ P = 1%.

Có thể tóm tắt diễn biển của trận lũ lịch sử tháng 8/1985 như sau (kết quả

Quy hoạch Thuỷ lợi năm 1985)

ip nhiệt đới từ ngày 9/9/1985tra lũ của Vi

ến 13/0/1985 đãDo ảnh hưởng của áp t

gây ra mưa lớn trên một diện rộng từ Thanh Hoá đến các tinh đồng bằng Bắc Bộ,

lượng mưa đo được từ ngày 7 - 13/9/1985 như sauChỉ Ne 526 mm

Kim Bồi 27 mmHungThi : 555mmNho Quan 807 mm

Gia Viễn 595 mm.

“Tam Điệp 735 mm

~ Mực nước lũ lớn nhất tại trạm Hưng Thi 19,5 m lưu lượng Qmax = 2400 mls

(vào lúc 9 giờ ngày 12/9)

~ Mực nước lũ lớn nhất tại trạm Bến Dé 5,24 m duy trong 3 ngày 12, 13, 14

~ Khi mực nước Bến Dé lên đến 4,71 m vào lúc 1 giờ ngày 12/9 thì bắt đầutràn vào Lạc Khoái. Khi mực nước Bến Dé đạt đến 5,24 m thì tồn bộ chiều dài

10 km để phía Lac Khodi bị ngập sâu 0,4 - 0,7 m lúc này mực nước trong đồng,

‘va ngồi sơng ngang bằng nhau.

- Lúc 14 giờ

Lúc 18 giờ 12/9 tràn đoạn dé tả Hoàng Long từ Trạm bơm Chin Hưng

-ngày 12/9 tràn đoạn dé Gia Hưng dai 600 m vào Gia Viễn,Tiên Yết dai 5 km và ngập sâu 0,2 - 0,4 m. Đến 8 giờ 13/9 đoạn dé tả Gia Viễn

bị vỡ tại Chấn Hung (dai 270 m), Tiên Yết (dải 70 m) nước tran vào khu Gia

'Viễn đến ngày 14/9 mực nước trong đồng và ngồi sơng ngang bằng nhau.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

- Do mực nước Bến Để dang cao, nước lũ sơng Hồng Long trin vào Mai

Phương - Đầm Cit ra cửa Bich Long

‘Nam 1996. Trận lũ lớn xây ra khi cơn bão số 4 đỗ bộ vào Ninh Bình, Nam

Định và Thanh Hố. Lượng mưa quan trắc từ ngày 12 - 16/8/1996 như sau

Ninh Bình 358 mmNho Quan 322mm

- Sơng Hồng Long tại trạm thuỷ vin Hưng Thi mye nước lũ lớn nhất đođược là 1778 m

- Sơng Hồng Long tại trạm Bến Đề: Hmax = 4,81 m (nếu chuyển về cao

độ cũ là 5,034 m)

~ Nước sơng Hồng Long lên cao tràn vào khu chậm là Gia Tường - Đức

Long và hữu Hoàng Long, cuỗi giai đoạn tran mực nước trong đồng và sơng cịn

chênh lệch nhau từ 1,5 - 2,0 m.

- Đặc điểm của trận lũ tháng 8/1996 là không xảy ra vờ để tả, để hữu sơng

Hồng Long do cơng tác phịng chống lụt bão chuẩn bị tốt. Khi lũ sơng Hồng

Long lên cao vượt khả năng chịu đựng của đê thì cho tràn qua Lạc Khối vàovũng hữu Hồng Long dé hạ thấp mye nước sơng,

Mực nước lũ sơng Hồng Long khơng lớn bằng trận lũ tháng 9/1978 nhưng,

ngược lại mực nước trên sông Đáy đoạn từ Gián Khẩu - Như Tân dâng cao do

triều trùng bình ngồi biển Đơng gặp cơn bảo số 4 với cắp 11, 12 gây nước ding

vùng cửa sông Đây lên gần 2,0 m nước.

Năm 2007. Do có mưa lớn ở thượng nguồn, gây lũ lớn trên sông Hoang

Long. Khi mực nước lũ trên sông Hoang Long tại Bến Để dat đến +4,40 m, lúc17 giờ ngày 5/10/2007 đã phải xa lũ qua tràn Gia Tường, Đức Long vào khuchâm lũ Gia Tường - Đức Long. Đến 21 giờ cùng ngày, mực nước tại Bến Để là¬+4/96 m phải xa lũ qua trân Lạc Khoái và khu hữu Hoàng Long. Mực nước lũ tại

Bến Để tiếp tục lên đến đình là +5,17 m lúc 0 giờ ngày 6/10/2007 và bat đầu hạ

xuống,

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

~ Ngoài lũ nội tại sơng Bay cịn bị tác động rất lớn bởi lũ sơng Hồng Long,

lũ sơng Hồng qua sơng Đào Nam Định nhập tại Độc Bộ.

- Xét trên toàn tuyến sơng Hồng Long và sơng Day thì trận lũ thắng9/1985 và tháng 8/1996 được xem là trận lũ lớn nhất của vùng Ninh Bình.

Có nhiều ngun nhân dẫn đến hư hỏng của hệ thống đê sông ở nước ta,

trong đó có 2 nhóm ngun nhân chính như sau:

- Những hư hỏng đê do con người trực tiếp ngây nên. Những hư hỏng loại

này thì có thể sửa chữa khắc phục được nếu được sửa chữa kịp thời.

- Những hư hỏng đê kẻ do những diễn biến bắt thường của thời tiết như:La lụt vượt tin suất thiết kể, vận tốc dịng chảy q lớn dẫn đến sự xói lở đê; Do

trong sơng có sự chênh lệnh q lớn giữa mực nước về mùa lũ và mùa kiệt, quá

trình đãng cao hay rút nhanh mực nước trong sông làm cho mái đê, kẻ bị sat lở...

sơng Hồng Long do biến đối khí hậu Ninh Bình bị vỡ dé năm 2008

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

-1.2.3. Đánh giá về n định của đê sông Việt Nam hiện nay trong điều kiện củabién đỗi khí hậu

Việt nam là một trong những nước chịu nhiễu thiên tai nhất trên thé giớicác điều kiện thời tiết khắc

Phin lớn thiên tai tại Việt nam đều liên quan

nghiệt, tin suất và cường độ của các thảm họa này phụ thuộc vào từng mùa vàliên quan đến những tác động của biến đổi khí hậu. Hàng năm, bão, lũ, hạn hán

c thiên tai khác gây ra nhiễu thương vong, thiệt hại về người, tài sản và cơ

ép quốc (UNDP),

sở hạ ting. Theo đánh giá của Chương trình Phát triển Liên

Việt Nam nằm trong top 5 nước đứng dau thé giới dé bị ton thương nhất đối với

biến đổi khí hậu. Nếu mye nước biển tăng I mét ở Việt Nam sẽ có khoảng 40%

diện ích đồng bằng sơng Cứu Long, 11% diện tích đồng bằng sơng Hang và 3%diện ích của các tinh khác thuộc ving ven bién bi ngập, 11% người mắt nha cửa,

giảm 7% sản lượng nông nghiệp và 10% thu nhập quốc nội GDP. Nếu mực nước

biển dâng lên là (325)m thì điều này đồng nghĩa với "có thể xảy ra thảm họa” ở

Việt Nam,

Có thể khẳng định rằng, đồng bing sông Hồng là một trong những đồng

bằng dé tổn thương nhất trên trái đất do biến di khí hậu, những diễn biến thời tiết

Đối vớingày cling xấu đi đã và đang tác động ngày cing nặng n

đồng bằng sơng ng, biển đổi khí hậu làm cho mực nước biển ding, hạn bán, lũ

lụt xảy ra với tần suất ngày cảng lớn hơn. Những yếu tổ đó sẽ làm gia tăng ngập.

lụt, xâm nhập mặn, lan tràn chua phẻn, tăng nguy cơ mực nước dâng; có thể phát

sinh nhiều khó khăn khi điều tiết lưu lượng lũ; q trình đơ thị hố đang phát triển

nhanh cùng với tăng trưởng din số cao cảng tạo thêm nhiều áp lực cho công tác

quản lý để điều; công tác dự báo mưa, bão và lũ lụt edn hạn chế.

đối lượng mưa không nhất quán giữa các khu vực và các thờikỷ. Sự thay đổi về lượng mưa tháng và mưa năm không thẻ hiện xu thé tăng hay

giảm nhưng cường độ mưa đang có xu thé tăng rõ rệt. Trên phan lớn lãnh thổ

lượng mưa giảm di trong tháng 7, 8 và tăng lên trong các tháng 8,9,10. Theo kết

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

quả tính toin của GSTSKH Nguyễn Đức Ngữ, Tring tâm KHCN Khí trongThủy văn và Môi trường cho thấy những năm gần đây sông Hồng và sông Mê

Kông dong chảy năm biến đổi từ +4% đến -19%, dòng chảy kiệt biến đổi từ -2%

đến -24%. Do lượng mưa ti diễnlên, lưu lượng đỉnh lũ tăng lên và chu

cũng giảm đi. Với dinh 10 trước đây tương ứng với chủ kỳ ti diễn 100 năm thìnay cịn 20 năm. Với đình lũ trước đây có cho kỳ tái diễn 20 năm thì nay cịn 5

năm, tức là tin suất xuất hiện lũ lớn.lớn hơn. Mực nước biển dâng đổi vớithống đê sông, đê xo và bờ bao, mực nước biển dâng cao làm cho khả năngthoát nước ra biển giảm, kéo theo mực nước các con sông dâng lên, kết hợp với

sự gia tăng đồng chảy lũ từ thượng nguồn sẽ lim cho đình lũ tăng thêm, uy hiếp

sự an tồn của các tuyến dé sơng ở các tinh phía Bắc, đề bao và bờ bao ở các tỉnh

phía Nam.

Các giải pháp phát triển thuỷ lợi thích ứng với biến đổi khí hậu:

- Nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng

đến hệ thống cơng trình thủy lợi.

- Nghiên cứu, áp dụng các chỉ tiêu thiết kế nhằm nâng cao mức đảm bio

cắp nước, tiêu thốt nước, chống lũ thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu

- Rà sốt, bi sung quy hoạch, từng bước xây dung các ông trình ngănsơng lớn

- Diu tư xây dung, nâng cấp các hệ thống dé biển, dé sông, dé cửa sông,bảo đảm an toàn cho dân sinh và sản xuất,

- Xây dựng các chương trình nâng cấp các hệ thống thủy lợi phục vụ cắpnước, tiêu thốt nước, đảm bảo an tồn cơng tình.

- Nghiên cứu, ứng dụng các giải phácơng nghệ khoa học tiên tiến hạn

chế tác động bat lợi do biến đổi khi hậu, nước bid dâng gây ra,

1.3. Kết luận chương.

Ở Việt Nam, hệ thống dé và các công trình bảo vệ bờ đồng một vai trị cục

kỳ quan trong trong việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

các trung tâm văn hố, chính ti, nh t, các ving dn cư rộng lớn tải đi theocác triển sông, duyên hải từ Bắc chi Nam. Hệ thong dé sông ở đồng bang Bắc bộ.

.đã được hình thành và phát triển từ hàng nghìn năm nay. Nhân dân ta đã tích luỹ

được nhiễu kinh nghiệm trong việc đắp và gìn giữ đẻ. Lịch sử cũng đã ghỉ nhận

những vụ vỡ dé với sức tin phá ghê gém, để lại hậu quả lâu dai, Hiện nay, trong

điều kiện đất nước đang công nghiệp hoá, hiện đại hoá, những yêu cầu về việc bảo.

các khu vực dân cư và kinh tế chống sự tần phá của bão, 10, nước biển dângngày cảng trở nên cắp bách. Ngồi việc quy hoạch bảo vệ bờ sơng, be biển và xây,

dựng các hệ thống đê mới, thi việc dựa trên những điều kiện sẵn có dé củng cổ,

nâng cấp các hệ thống đê điều hiện nay cũng rit cắp thiết.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

CHƯƠNG 2

(CO SỞ KHOA HỌC TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIA

ĐỘ ÔN ĐỊNH CUA DE SÔNG2.1. Cơ chế phá hoại dé

Cơ chế phá hoại của dé có thể nêu ở (hình 2-1) sau:

X6i doh Tra cựn

Hình 2-1: Cơ chế phá hoại đê

Tran: Là hiện tượng nước trần qua đỉnh để làm để ũng nước, xói mái

trong và có thé dẫn đến vỡ đề.

‘Sat cung: Mai trong có thé xây ra do đường bão hịa nằm ở vị trí cao trongthân đê khi mực nước cao duy trì trong thai gian dai

Mất ổn định cục bộ: Về vật liệu đê trên mái hạ lưu có thể do thắm và mặt

bão hịa cao.

Xói mái ngồi: Có thể do tác động sông do giỏ hoặc do tau thuyền.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Xói bãi: Cổ thé do nước thủy triều lên xuống và đồng chiy.

Ro, si: Sùi là hiện tượng hình thành dẫn din ở nên 48, 'đường ông” đồng

nước mang theo đất cát ở nén ra ngoài. Rò là hiện tượng tương tự nhưng xảy ra ở

phần thân dé. Ro sii sẽ phát triển gia tăng khi mực nước ở trước dé.

Trượt thân dé: Phía ngồi có thé xây ra, thường xuất hiện khi thân dé tiêu

thoát nước kém khi mực nước phía ngồi hạ thấp đột n

ạ thấp đỉnh đlo lún hoặc lớp dạng. Lún cũng cóbị biđê.

nhân “x6i trong" vì ơxy hóa lớp than bùn đưới

Hóa lơng: Có thể xuất hiện nơi hiện diện một lớp tối cát hạt rời và ở mộtđộ sâu nhất định dưới nền đề.

Theo quan điểm địa chất cơng trình cơ chế phá hoại nói chung có quan hệ4én các điều kiện trạng thái giới han địa chất. Có hai điều kiện trang thái giới

hạn quan trọng trong địa chất cơng trình đối với đê điều là “trang thái giới hạn cơ.

bản" kết hợp với các cơ chế phá hủy và “trang thái giới hạn bén’ liên quan đếnbiển dạng lớn nhất có thể chấp nhận của đất hoặc thay đổi độ cao mặt đất hay độ

cao để wv.

Quan hệ về 2 trang thái này với cơ chế phá hủy đề và các cơng trình chặn

nước khác cần phân biệt theo: cơ chế vi mô và cơ chế vĩ mô,

2.11. Cơ chế vì mơiCo chế vi mơ phá hoại đê.

7 Đường bio hồ

a) Mắt ổn định

vi mơ mái ngồi =

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

b) Dịch chuyểnbên trong lọc

cJ X6i ngẫm

4) Sti

- Xói ngằm: một dang chuyển dịch các hạt đất trong lớp bọc, đất từ lớpnên dich chuyển lên lớp bên trên có hạt thơ hơn.

~ Xi trong : một dạng chuyển dịch hạt đất trong lớp lọc, hạt đắt mịn hơn.

của một lớp được đưa ra ngoài qua khe rỗng các hạt thô hơn của cùng một lớp.

Cơ~ Mặt đất ở bên trong do đồng chảy ngầm đưa ra ngoài một mái

chế này xảy ra ở mái trong của dé khi mực nước ngồi sơng cao duy trì thời giandài làm đường bão hòa trong thân dé ding cao.

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

- Ro, siti: một dang xói do déng chảy ngim mạnh đưa các hat dit cát rangoài qua một đường dẫn tương tự "đường ống". Hiện tượng này thưởng thấy ở

nên đê là đất cát và đường ống nằm ngay dưới lớp đất ít thắm ở trên lớp nền cát

này, xây ra khí cường độ ding chảy ngầm vượt một mức nào đó. Cường độ dịngố độ chênh đầu nước tại vị trí vào và rachảy ngằm này có thể biểu thị bằng tỷ

với khoảng cách giữa các vị trí đó.

Gthơng số của đất liên quan đến cơ chế này là đường kính hạt và độthắm. Điều kiện tải trọng trội là gradient thủy lực cục bộ.

'Về én định vi mơ liên quan chính đến thời gian trạng thái tới hạn và điều

kiện tải trong thiết kế. Đặc biệt đối với vật liệu hạt như cát việc vận chuyển phải

xây ra đến một mức đủ lớn nào đó trước khi có thể làm cho để bị hư hại. Mặcdầu cơ chế vi mô được khởi đầu như một hiện tượng không biết trước và các kỹ.

sư cần nhận thức được hậu quả nguy hiểm của nó khi trải qua thời gian dài. Rất

nhiều thi dy để thấy nhiều con đê bị phá hủy hoàn toàn do hậu quả của rị, súi

lẻ sơng Hồng 1971, 1986.

2.1.2. Cơ chế vĩ mônhư một số đoạn

Cơ chế này được minh họa trên (hình 2-3).

4) Phá hủy cắtcùng

b) Mặt

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

©) Phá hủy cắt

cục bộ (do tảitrọng sóng)

@) Bién dang

mdi (do taitrong sóng)

€) Trượt chảy dohóa lỏng

1) Lân do cổ kắivà trượt lớp yêu.

ở dưới nên

Hinh 2-3: (tiép): Cơ chế vĩ mô

~ Mắt én định mái đê xảy ra khi ứng suất cắt thực dọc theo một mặt phá

hoại tiềm ting đã vượt sức kháng cắt doc theo mit đó. Hằu hết các trường hợp

được xem xét mặt phá hoại hình cung, trừ trường hợp mặt cắt ngang nơi mặt pháhoại có thể trình bay như (hình 2-2).

- Mắt dn định cục bộ trong lớp đất nền ở dưới kè lát mái do tác động của

lực sóng, định cụe bộ này có thé xây ra tức thời do tác động lớn của một

con sống ngoài dự kiến hoặc tải trọng lặp đi lặp lại của nhiều con sóng lớn.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Trong thời giản sông tác động lặp di lap lại như vậy một áp lực khe rỗng vượttrội xuất hiện và lớn dẫn trong trường hợp nền là cát rồi sẽ dẫn đến giảm sức

ất ôn định.

kháng để n

- Nên ép làm mắt dn định mà trong đỏ một khối đắt lớn bị biển dạng và xế

dich theo hướng thẳng đứng do biển dạng ngang lớn ở lớp dưới thấp hơn rất yêu

Nén ép lớp đất yếu do tải trọng ngồi

- Trượt chảy hoặc trượt cát do hóa lỏng, y ra đối với đất cát rời đến rất

toi rời. Cát có théry và dịch chuyển với khối lớn. Gây nê

lặp đi lặp lại (do sóng biển hoặc do động đất). Dé đánh giá tiềm năng hóa longcác thơng số cần biết là dung trong và độ thắm của cát.

Lain do ảnh hưởng của cố kết hoặc trườn đất ở dưới. Thực ra vẫn để này.

ngoài chức năng của dé (ngoài trạng thi giới han bén) hơn là mắt én định. Phụ

thuộc chiéu diy các lớp đất yêu ở dưới, độ đốc và các đặc tính trườn đất cũng như

độ thấm của các lớp này mà lún có thể tiếp tục trong nhiều năm sau khi đề đã đắp,

xong. Độ lớn về lún còn phụ thuộc vào độ gia tăng hay tải trong ngồi tác động.

Cơ chế vĩ mơ được đặc trưng bởi vì bởi sự biến dạng hoặc dich chuyển

tương đối của khối đất lớn một cách từ từ đến đột ngột. Cơ chế này được xem cónguồn gốc giả định đất là liên tục (thay vì các hạt riêng lẻ). Nguyên lý về ứng suấthiệu quả là một thi dụ vẻ giả định nay. Gọi các đặc trưng vĩ mô và các thông số phụ

thuộc được quy về liên tục tương tự như độ đàn hồi, dính kết và góc nội ma sát.Nơi biến dạng và dịch chuyển lớn (trong thời gian một mái của đê mắt ơn

đinh) xây ra thì có thể nói rằng đã đạt đến trạng t i giới hạn cơ bản hoặc đãvượt, Trường hợp khác, cơ chế chỉ ra rằng như cơ chế biến dạng ma qua đó trạng,

thái giới hạn bền lớn hơn thiết kế đê. Thực ra khơng có biên giới chặt chẽ nào.

giữa hai loại trạng thái giới hạn và cũng khơng tổn tại trong thực tiễn. La vì ứng

suất cắt lớn và biến dạng lớn đối với hầu hết các loại dat (trừ đắt sét yêu và dat

bùn than) ln đi đơi với nhau, nói cách khác cả hai đặc trưng cùng xuất hiệncùng một lúc.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Trữ co chế mà áp lực khe rồng do giảm dung tích cia cốt dit nhiễu gâynên bởi ứng suất cất, có nhiều mơ hình cổ thể áp dụng để tinh toin dùng trong

thiết kế có quan hệ cơ chế vĩ mơ. Những mơ hình dé xác định về én định mái dé

(phương pháp Bishop và Fellenius) và xác định về lún (phương pháp Terzaghivà Koptpean) có thể áp dụng dé tính tốn ổn định đổi với mái đê sơng và đề

biển. Đương nhiên cần thiết có các thơng số về địa chất cơng trình dùng cho tínhtốn với yêu cầu lấy các mẫu đất không bị phá hoại và thí nghiệm trong phịng.theo tiêchuẩn quy định.

2.2. Các tiêu chí cơ bản trong việc đánh giá độ ơn định của đê sông.

2.2.1. Quy mô mặt cắt ngang đề

Từ những đặc điểm của đê đã nêu trên, chú ý nhiều đến các đặc điểm vềđịa hình, địa chất và thực tế làm việc của 48, có thể nêu ra một mặt cắt ngang đại

diện của đê như hình 2-4 sau:

Hình 2-4: Mặt cắt ngang đặc trưng của dé

~ Thân đê chịu tác dụng của cột nước H trong mùa lũ; chiều rộng đáy đê B.

~ Mực nước sông mùa lũ (MNL) ngập trên bãi bồi.

- Mực nước sông mùa kiệt (MINK), nói chung thấp dưới đáy lớp phủ

Sắt nên để được tổng hợp thành 2 lớp

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

+ Lớp phủ phía trên được đặc trưng bằng hệ số thắm K; nhỏ thua Ky (củalớp đưới) gọi là lớp phủ t thẩm (hoặc lớp phủ). Chiu đây lớp nay t= (1=6)m,

Lớp này thường có các loại ä sét, thành phần các hạt có thé thay đổi. Theo thành.

phần hạt có thé phân thành 2:3 lớp nhỏ trong chiều day chung t. Theo mức độ

đầy t và hệ

thắm, có thể ghép các lớp nhỏ thành 1 lớp với ch thấm chung

K 1. Ở phía sơng chiều dai lớp phủ là Lạ, ở phía đồng chiều dài lớp phủ là Lo

số thắm K3 (K;> Ky) gọi“Thành phần

+ Dưới lớp phủ ít thắm là lớp thấm nước với

20+ 60)m. Bai

là lớp thắm, chiều dày Tthường là loi á

hạt cũng thay đổi khá lớn. Theo thành phần hạt cũng có thể chia lớp này thành.

nhiều lớp nhỏ. Tuy nhiên xét về mức độ thắm có thể xếp chung vào 1 loại với hệ.

số thấm K;

Mặt cắt ngang đặc trưng của đê như trình bày trên mang tính chất đại

diện. Nó được xem như một sơ dé để phân tích sự làm việc ổn định của đê.

2.2.2, Cao trình định dé

1. Cao trình đình đề được xác định theo các công thức:CTĐĐ =MNTK +4h + Hsl +aCTDD =MNKT +Ah? + HS +aTrong đó

~a là độ gia cao an toàn của dé,

- Ah và Ah là chiều cao nước dénh do gió gây nên, tính bằng m, hay chiều

cao nước dâng đối với đê biển.

- Hs và H”sl là chiều cao sóng leo, tinh bằng m.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Trị số Ah’ và H'sl được tính với vận tốc gió bình qn lớn nhất nhiều năm

khơng kể hướng Vo„,s(m/s), tính ở độ cao cách mặt đất bình quân khu vực 10m.thiết

Trị số Ah và Hsl được tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất

kế P, phụ thuộc cá

+ Cấp đặc biệt P=I%

+ Cấp [ và cấp IL P=2%

P=d%cơng trình đề như sau:

én hành.

Trị số của Ah, Hsl, H'sl được xác định theo quy phạm

2. Khi đê có xây tường chắn sống, cao trình đình tường được tính tốn

như cao trình định đê đắt ở mục 1. Cao trình mặt để đắt ở phía sau lưng tường

nhất thiết phải cao hơn cao trình mực nước tĩnh thiết kế 0,50 m trở lên

3. Bé đất cần phải dự trữ độ lún. Tủy theo điều kiện địa chất nén đê, chất

đất thân dé và độ chặt đắp dat, có thé lay độ lún dự phịng khi thi công dé bing

3% đến 8% chiều cao thân để là thích hợp. Khi gặp một trong những trường hop

sau, độ lún cần được tính tốn theo quy định.a. Chiều cao đê lớn hơn 10m.

b. Nền dé là lớp đất mềm yếu.

e, Điều kiện thi cơng khó bảo đảm độ chặt dim nén thi

2.2.3. Bề rộng mặt dé

1. Chiều rộng đỉnh để, ngoài việc thỏa mãn yêu cầu đảm bảo ổn định

chung và ổn định thắm, khi xác định chiều rộng định đê cần xét đến yêu cầu thi

công, yêu cầu xử lý cấp cứu hộ dé, kể cả trường hợp lũ vượt lũ thiết kế, yêu cầukết hợp giao thông trên đỉnh dé và các yêu cầu khác để xem xét, quyết định.

rong đỉnh để được quy định ở (bảng 2-1)sau. Trường hợp đặc biệt, Khi có luận chứng thỏa đáng có thể được phép tăng,

hoặc giảm chiều rộng đỉnh đê trên toàn tuyển hoặc từng đoạn, nhưng phải được

cấp có thẳm quyển chấp thuận.

</div>

Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp công trình đê hữu sông Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề

tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp cơng trình đê Hữu sơng Day

thuộc tỉnh Ninh Bình” đã được hoàn thành với sự hướng dẫn và giúp giúp đỡ tận

tình của: Ban giám hiệu, các thầy giáo, cơ giáo trong Khoa Cơng trình, Bộ mơn

Cơng nghệ và quản lý xây dựng - Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bẻ và

đồng nghiệp.

Tác gia xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Dương Đức Tiến,người hướng dẫn khoa học, đã rất tận tình, khơng kể thời gian hướng dẫn tác giả

hồn thành luận văn này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thay, cơ giáo, gia đình, bạn bè & đồngnghiệp đã góp những ý kiến quý báu, tạo điều kiện cho tác giả trong quá trìnhhọc tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn Sở NN&PTNT Ninh Bình, Cơng ty cổ phan tưvấn xây dựng Ninh Bình, các cơ quan đơn vị đã giúp đỡ tác giả trong quá trìnhđiều tra thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu đề tài.

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đãtạo mọi điều kiện thuận lợi dé tác giả được trình bày luận văn này.

Hà Nội, tháng 8 năm 2012Tác giả

Nguyễn Hữu Thưởng

rộng đình đê, ¬..- 31

nước in được

mặt trượt, thông thường mặt trượt cắt theo lớp dat yếu, Nếu nén đất yếu có chiều

7 Đường bio hồ

+ Cấp [ và cấp IL P=2%

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về