Nghiên cứu dự báo xói lở bồi lắng lòng dẫn và đề xuất các biện pháp phòng chống cho hệ thống sông ở đồng bằng sông Cửu Long

BNN & PTNT VKHTLMN BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam 2A Nguyễn Biểu – Quận 5 - Tp. Hồ Chí Minh Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÓI LỞ BỒI LẮNG LÒNG DẪN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG PGS.TS Lê Mạnh Hùng TP.Hồ Chí Minh, 09 – 2004 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Những vấn đề chung liên quan tới đối tượng nghiên cứu ....................................... 13 1.2 Những thành tựu khoa học liên quan trục tiếp tới nội dung nghiên cứu của đề tài 18 CHƯƠNG 2. THỰC TRẠNG XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL VÀ ẢNH HƯỞNG XÓI BỒI TỚI MÔI TRƯỜNG SINH THÁI 2.1 Thực trạng xói lở bờ hệ thống sông ở ĐBSCL........................................................ 24 2.2 Thực trạng bồi lắng lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL .......................................... 29 2.3 Các khu vực xói bồi trọng điểm trên hệ thống sông ở ĐBSCL .............................. 31 2.4 Aûnh hưởng xói bồi lòng dẫn tới môi trường sinh thái ĐBSCL................................ 45 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG SÔNG VÀ HÌNH THÁI HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 3.1 Khái quát về diễn biến lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL..................................... 53 3.2 Quy luật diễn biến lòng dẫn tại các khu vực xói bồi trọng điểm............................ 59 3.3 Hình thái sông thuộc hệ thống sông ở ĐBSCL ....................................................... 75 CHƯƠNG 4. NGUYÊN NHÂN, CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ CƠ CHẾ XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 4.1 Nguyên nhân và các nhân tố ảnh hưởng tới xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL .................................................................................................................... 91 4.2 Cơ chế xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL ................................................ 135 4.3 Nguyên nhân, các nhân tố ảnh hưởng và cơ chế xói bồi lòng dẫn các khu vực xói bồi trọng điểm trên hệ thống sông ở ĐBSCL........................................................ 139 CHƯƠNG 5 : CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHẸ THIỆT HẠI DO XÓI BỒI LÒNG DẪN ĐƯỢC ỨNG DỤNG PHỔ BIẾN TRÊN THẾ GIỚI 5.1 Các giải pháp giảm nhẹ thiệt hại do xói lở bờ sông được ứng dụng phổ biến trên thế giới................................................................................................................... 145 5.2 Các giải pháp giảm nhẹ thiệt hại do bồi lắng lòng dẫn được ứng dụng phổ biến trên thế giới .......................................................................................................... 150 CHƯƠNG 6: DỰ BÁO XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 6.1 Nghiên cứu dự báo xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL............................. 153 6.2 Quy trình công nghệ và kết quả dự báo xói bồi lòng dẫn cho một số khu vực đại biểu trên hệ thống sông ở ĐBSCL ........................................................................ 182 6.3 Xác định hành lang ổn định bên sông................................................................... 192 CHƯƠNG 7. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH CHỐNG XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 7.1 Đánh giá các công trình chỉnh trị đã xây dựng trên hệ thống sông ở ĐBSCL...... 200 7.2 Những nét cơ bản của công trình chỉnh trị sông ở ĐBSCL................................... 212 7.3 Định hướng giải pháp chống xói lở bờ hệ thống sông ở ĐBSCL.......................... 223 7.4 Định hướng giải pháp chống bồi lắng lòng dẫn gây hại ở ĐBSCL....................... 225 7.5 Tuyến chỉnh trị và bố trí công trình chống xói bồi các khu vực xói bồi trọng điểm trên hệ thống sông ở ĐBSCL ....................................................................... 228 7.6 Phân kỳ đầu tư công trình chỉnh trị cho các điểm xói bồi gây thiệt hại lớn trên hệ thống sông ở ĐBSCL........................................................................................ 239 CHƯƠNG 8. CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ DỮ LIỆU CƠ BẢN VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÓI BỒI HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 8.1 Giới thiệu chung ................................................................................................... 241 8.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu .......................................................................................... 241 8.3 Chương trình quản lý cơ sở dữ liệu và kết quả nghiên cứu xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL............................................................................................. 243 8.4 Hướng dẫn sử dụng............................................................................................... 245 CHƯƠNG 9. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 9.1 Kết luận ................................................................................................................ 259 9.2 Kiến nghị ............................................................................................................... 264 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC BẢNG CHÚ GIẢI ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long. ĐTM : Đồng Tháp Mười. TGLX : Tứ Giác Long Xuyên. ADCP : Thiết bị đo lưu lượng (Acoustic Doppler Current Profiler). GPX-SERIES: Máy đo sâu định vị vệ tinh. DWT : Đơn vị trọng lượng của tàu. Vi : Vận tốc trung bình tại thủy trực mép hố xói phía bờ lở (m/s). [V]kd : Vận tốc khởi động của vật liệu cấu tạo lòng dẫn (m/s). ∆Vi : Hiệu số giữa vận tốc thực đo và vận tốc khởi động của vật liệu cấu tạo lòng dẫn tại măët cắt thứ i (m/s). ∆Ti : Thời gian duy trì vận tốc dòng chảy lớn hơn vận tốc khởi động của vật liệu cấu tạo lòng dẫn tại măët cắt thứ i (ngày). S0 : Sức tải cát của dòng chảy (m3/s). W : Độ thô thủy lực (tốc độ lắng chìm của bùn cát tính bằng cm/s). R : Bán kính thủy lực của mặt cắt ngang dòng chảy ( m ). V : Vận tốc trung bình mặt cắt ( m/s ). h : Chiều cao sóng (m). n : Hệ số nhám mái bờ. λ : Chiều dài của sóng (m). β : Hệ số phụ thuộc vào tỷ số giữa chiều cao và chiều dài sóng λ h . D : Đà gió (km). rv : Vận tốc trung bình của thủy trực cách tâm cong một đọan r . maxh : Độ sâu lớn nhất của mặt cắt ngang đang xét trên đọan sông cong (m). i : Độ dốc trung bình lòng dẫn đọan sông đang xét. Cw : Hệ số trợ lực của tốc độ lắng chìm. g : Gia tốc trọng trường (m/s2). d : Đường kính hạt cát (mm). Ri : Bán kính cong tại măët cắt thứ i (m). Bi : Chiều rộng sông tại măët cắt thứ i (m). α : Hệ số thực nghiệm. F : Diện tích khối đất bờ xói lở trong khoảng thời gian T năm (m2). L : Chiều dài đường bờ sạt lở của từng giai đoạn (m). T :Thời gian xói lở (năm). Hmaxi : Độ sâu lớn nhất tại măët cắt tính toán thứ i (m). Hmax : Độ sâu lớn nhất của đoạn xói lở nghiên cứu (m). Ho : Độ sâu ổn định (tại mặt cắt quá độ) (m). BNN & PTNT VKHTLMN BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam 2A Nguyễn Biểu – Quận 5 - Tp. Hồ Chí Minh Báo cáo tóm tắt tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÓI LỞ BỒI LẮNG LÒNG DẪN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG PGS.TS Lê Mạnh Hùng TP.Hồ Chí Minh, 09 – 2004 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam 2A Nguyễn Biểu – Quận 5 - Tp. Hồ Chí Minh Báo cáo tóm tắt tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài: NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÓI LỞ BỒI LẮNG LÒNG DẪN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI PGS.TS Lê Mạnh Hùng Bản thảo viết xong tháng 09 – 2004 Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đề tài cấp Nhà nước mã số KC08-15 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Những vấn đề chung liên quan tới đối tượng nghiên cứu ........................................ 3 1.2 Những thành tựu khoa học liên quan trực tiếp tới nội dung nghiên cứu của đề tài .. 4 CHƯƠNG 2. THỰC TRẠNG XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA XÓI BỒI TỚI MÔI TRƯỜNG SINH THÁI 2.1 Thực trạng xói lở bờ hệ thống sông ở ĐBSCL.......................................................... 5 2.2 Thực trạng bồi lắng lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL ............................................ 6 2.3 Các khu vực xói bồi trọng điểm trên hệ thống sông ở ĐBSCL ................................ 7 2.4 Aûnh hưởng xói bồi lòng dẫn tới môi trường sinh thái ĐBSCL.................................. 7 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG SÔNG VÀ HÌNH THÁI HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 3.1 Khái quát về diễn biến lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL....................................... 8 3.2 Quy luật diễn biến lòng dẫn tại các khu vực xói bồi trọng điểm.............................. 9 3.3 Hình thái sông hệ thống sông ở ĐBSCL................................................................. 10 CHƯƠNG 4. NGUYÊN NHÂN CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ CƠ CHẾ XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 4.1 Nguyên nhân và các nhân tố ảnh hưởng tới xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL .................................................................................................................... 12 4.2 Cơ chế xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL .................................................. 16 CHƯƠNG 5 : CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHẸ THIỆT HẠI DO XÓI BỒI LÒNG DẪN ĐƯỢC ỨNG DỤNG PHỔ BIẾN TRÊN THẾ GIỚI 5.1 Các giải pháp giảm nhẹ thiệt hại do xói lở bờ sông được ứng dụng phổ biến trên thế giới..................................................................................................................... 17 5.2 Các giải pháp giảm nhẹ thiệt hại do bồi lắng lòng dẫn được ứng dụng phổ biến trên thế giới ............................................................................................................ 17 CHƯƠNG 6: DỰ BÁO XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 6.1 Nghiên cứu dự báo xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL............................... 18 6.2 Quy trình công nghệ và kết quả dự báo xói bồi lòng dẫn cho một số khu vực đại biểu trên hệ thống sông ở ĐBSCL .......................................................................... 20 6.3 Xác định hành lang ổn định bên sông..................................................................... 23 CHƯƠNG 7. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH CHỐNG XÓI BỒI LÒNG DẪN HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 7.1 Đánh giá các công trình chỉnh trị đã xây dựng trên hệ thống sông ở ĐBSCL........ 26 7.2 Những nét cơ bản của công trình chỉnh trị sông ở ĐBSCL..................................... 28 7.3 Định hướng giải pháp chống xói lở bờ hệ thống sông ở ĐBSCL............................ 29 7.4 Định hướng giải pháp chống bồi lắng lòng dẫn gây hại cho hệ thống sông ở ĐBSCL .................................................................................................................... 30 7.5 Tuyến chỉnh trị và bố trí công trình chống xói bồi cho các khu vực xói bồi trọng điểm trên hệ thống sông ở ĐBSCL ......................................................................... 31 7.6 Phân kỳ đầu tư công trình chỉnh trị cho các điểm xói bồi gây thiệt hại lớn trên hệ thống sông ở ĐBSCL.......................................................................................... 33 CHƯƠNG 8. CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ DỮ LIỆU CƠ BẢN VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÓI BỒI HỆ THỐNG SÔNG Ở ĐBSCL 8.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 34 8.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu ........................................................................................ 34 8.3 Chương trình quản lý cơ sở dữ liệu và kết quả nghiên cứu xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL............................................................................................ 34 8.4 Hướng dẫn sử dụng.............................................................................................. 34 CHƯƠNG 9. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 9.1 Kết luận ............................................................................................................... 36 9.2 Kiến nghị ............................................................................................................. 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Lời nói đầu Xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL trong những thập niên gần đây đã trở nên hiện tượng khá phổ biến, là mối đe dọa đến tính mạng, tài sản của nhà nước và nhân dân vùng ven sông, là lực cản không nhỏ cản trở tiến trình phát triển kinh tế vùng trọng điểm phía Tây Nam của Tổ Quốc. Trước bối cảnh đó đề tài khoa học cấp Nhà nước “Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng lòng dẫn và đề xuất các biện pháp phòng chống cho hệ thống sông ở Đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện. Đây là bước tiếp nối, là sự kế thừa và phát triển của nhiều công trình khoa học trước đây. Mục tiêu chính của đề tài gồm: - Xác định nguyên nhân, quy luật và dự báo xói lở, bồi lắng hệ thống sông ở ĐBSCL; - Đề xuất các giải pháp phòng chống cho các khu vực sạt lở nghiêm trọng; - Xác định được hành lang ổn định dọc theo hệ thống sông ở ĐBSCL; - Bổ sung hoàn chỉnh phần mềm quản lý dữ liệu, quản lý kết quả nghiên cứu hệ thống sông ở ĐBSCL nhằm phục vụ công tác quản lý, khai thác và định hướng phát triển ổn định lâu dài các ngành kinh tế xã hội. Để hòan thành được mục tiêu đặt ra, đề tài đã sử dụng các cách tiếp cận sau: - Tiếp cận từ thực tế (đo đạc, quan sát, đánh giá thực tế, điều tra dân gian, thu nhận các thông tin thường xuyên từ các địa phương); - Khai thác sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên cứu từ những đề tài, dự án trước đây liên quan tới nội dung nghiên cứu của đề tài; - Tiếp cận nguồn thông tin, nắm bắt các phương pháp mới, công nghệ hiện đại, kỹ thuật tiên tiến được giới thiệu trên mạng Internet; - Tiếp cận từ cơ sở lý thuyết cơ bản (những nguyên lý, các phương trình, các công thức cơ bản); - Tiếp cận từ các công trình ứng dụng thực tế. Với sự giúp đỡ tận tình đầy hiệu quả của các cấp, các ngành cùng sự nỗ lực rất lớn của những thành viên tham gia đề tài, đến nay đề tài đã hòan thành cơ bản các nội dung được đặt ra trong đề cương, với các sản phẩm chính sau: - Ba tập tài liệu cơ bản về địa hình, địa chất trầm tích, thủy văn trên hệ thống sông ở ĐBSCL; - Mười bốn báo cáo chuyên đề, bao hàm tòan bộ nội dung chính của đề tài; - Hai phần mềm tự viết, trong đó một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu, quản lý kết quả nghiên cứu và một phần mềm tính ổn định mái bờ sông; - Kết quả dự báo xói lở bờ hệ thống sông ở ĐBSCL được gửi tới các địa phương trước mùa mưa lũ hàng năm đã góp phần không nhỏ làm giảm mức độ thiệt hại do hiện tượng xói lở bờ gây ra trong những năm qua; - Xuất bản cuốn sách "Xói lở bờ sông Cửu Long và giải pháp phòng tránh cho các khu vực trọng điểm", Nhà xuất bản Nông nghiệp, năm 2002; - Công bố một số công trình khoa học trên các tạp chí chuyên ngành, tham gia đọc tham luận tại các hội thảo khoa học; - Đào tạo nâng cao trình độ cán bộ nghiên cứu, hướng dẫn sinh viên, học viên cao học làm luận án và luận văn tốt nghiệp, hướng dẫn 2 nghiên cứu sinh. Những nét mới, nét sáng tạo của đề tài được thể hiện cụ thể như: - Xây dựng bức tranh tòan cảnh về xói bồi lòng dẫn hệ thống sông ở ĐBSCL; - Phân lọai, phân cấp xói bồi lòng dẫn theo đặc điểm, nguyên nhân hình thành, theo mức độ gây hại từ đó đề xuất giải pháp phòng chống, thứ tự ưu tiên xây dựng công trình chỉnh trị cho các khu vực có khả năng gây nên thiệt hại lớn; - Ứng dụng kỹ thuật viễn thám vào nghiên cứu diễn biến lòng dẫn trên mặt bằng, đây là một phương pháp nghiên cứu mới dễ thực hiện, ít tốn kém, song độ chính xác chưa cao do ảnh có độ phân giải thấp, không chụp cùng thời gian cố định trong năm; - Đã chỉ ra nguyên nhân dẫn đến tình trạng gia tăng xói lở bờ hệ thống sông ở ĐBSCL trong mấy thập niên qua. Đã tiếp cận với những đánh giá về lượng một số yếu tố như: Khả năng của dòng chảy, thời gian duy trì khả năng của dòng chảy, lũ xuống triều rút, gia tải mép bờ sông tới tốc độ xói lở bờ; - Xác định được phạm vi diễn biến trên mặt bằng dọc sông Tiền, sông Hậu từ đó làm cơ sở cho việc xác lập hành lang ổn định hai bên sông trong điều kiện sông phát triển tự nhiên (chưa có sự tác động của con người); - Xây dựng được hai công thức kinh nghiệm tính tốc độ xói lở bờ cho hai khu vực Thường Phước và Sa Đéc trên sông Tiền làm tiền đề cho công tác dự báo tốc độ xói lở bờ bằng công thức kinh nghiệm. Trong hai công thức ngòai sự tham gia của các yếu tố hình học của lòng dẫn còn được đề cập tới các yếu tố dòng chảy, yếu tố vật liệu cấu tạo lòng dẫn, vì thế đã phần nào phản ánh khá sát thực được bản chất vật lý của hiện tượng xói lở; - Đã khẳng định được thành phần vận tốc tại thủy trực mép hố xói phía bờ lở ảnh hưởng lớn nhất tới tốc độ xói lở bờ; - Ứng dụng Mike 11, Mike 21C và đặc biệt là mô hình tóan ba chiều lòng động vào việc nghiên cứu diễn biến lòng dẫn, dự báo xói bồi cho đọan sông Tiền khu vực Tân Châu-Hồng Ngự, sông Vàm Nao và đọan sông Hậu khu vực thành phố Long Xuyên. Kết quả thu được khá phù hợp với những diễn biến thực tế; - Ứng dụng công nghệ không phá hủy Georadar vào việc xác định vị trí, độ lớn các dị thường trong thân kè gia cố bờ khu vực thị xã Vĩnh Long, khu vực thị trấn Tân Châu, vì thế đã ngăn chặn được một số sự cố xảy ra; - Phân tích, đánh giá những ưu điểm và những mặt còn hạn chế của các lọai dạng công trình chỉnh trị sông đã xây dựng trên hệ thống sông ở ĐBSCL trong những năm qua, từ đó rút ra những kinh nghiệm cần thiết cho các công trình được xây dựng trong tương lai; - Xây dựng phần mềm quản lý dữ liệu, quản lý kết quả nghiên cứu hệ thống sông ở ĐBSCL. Phần mềm có khả năng khai thác và cập nhật d