Tài liệu Nghiên cứu diễn biến lòng sông hồng đoạn bờ tả khu vực bát tràng thành phố hà nội và đề xuất giải pháp công trình ứng dụng công nghệ mới bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê

LỜI CẢM ƠN Sau những cố gắng của mình với sự giúp đỡ của thầy cô và đồng nghiệp, tôi đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ với đề tài: “Nghiên cứu diễn biến lòng sông Hồng đoạn bờ tả khu vực Bát Tràng thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp công trình ứng dụng công nghệ mới bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê.”. Đây là kết quả đánh giá kiến thức của mình trong thời gian được học tại Trường Đại học Thuỷ Lợi. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, trong Khoa Công trình và Trường Đại học Thuỷ lợi đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học. Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến PGS.TS. Nguyễn Bá Quỳ và TS. Phạm Thanh Hải đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè đồng nghiệp đã khích lệ và động viên, là động lực rất lớn giúp tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Do thời gian có hạn và năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các thầy cô chỉ bảo, mong các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tác giả có thể hoàn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Phạm Thị Đóa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào công bố trong bất kỳ công trình nào khác./. Phạm Thị Đóa MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 Mục đích của đề tài ................................................................................................. 2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ............................................................. 2 Kết quả đạt được ..................................................................................................... 2 Nội dung của luận văn: ........................................................................................... 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SẠT LỞ ....................................................... 3 1.1. Tổng quan về hệ thống sông Hồng ................................................................ 3 1.1.1 Vị trí địa lý: ................................................................................................ 3 1.1.2 Địa hình...................................................................................................... 3 1.1.3 Địa chất ...................................................................................................... 4 1.1.4 Khí hậu ....................................................................................................... 7 1.1.5 Mưa ............................................................................................................ 8 1.2. Tình hình sạt lở bờ sông Hồng ...................................................................... 9 1.2.1. Thực trạng sạt lở bờ sông miền Bắc nước ta ............................................ 9 1.2.2 Thực trạng sạt lở bờ sông Hồng .............................................................. 11 1.3. Nguyên nhân gây sạt lở bờ sông ................................................................. 12 1.3.1 Nguyên nhân khách quan ......................................................................... 12 1.3.2 Nguyên nhân chủ quan ............................................................................. 13 1.3.3 Những nguyên nhân đặc thù riêng của hệ thống sông Hồng................... 14 1.4. Các giải pháp bảo vệ bờ sông Hồng hiện có ............................................... 14 1.5. Kết luận chương 1 ....................................................................................... 22 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI .................... 23 2.1. Giới thiệu chung về đoạn bờ sông nghiên cứu ............................................ 23 2.2. Phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn .......................................... 24 2.2.1 Địa hình, địa chất..................................................................................... 24 2.2.3. Thủy văn .................................................................................................. 32 2.3. Đánh giá nguyên nhân sạt lở ....................................................................... 40 2.4. Kết luận chương 2 ....................................................................................... 41 CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CHỒNG SẠT LỞ BỜ SÔNG SÁT CHÂN ĐÊ ĐOẠN BỜ TẢ SÔNG HỒNG KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI .............................................. 42 3.1. Phân tích lựa chọn giải pháp ....................................................................... 42 3.1.1 Giải pháp truyền thống ............................................................................ 42 3.1.2 Giải pháp ứng dụng công nghệ mới......................................................... 46 3.1.3 Giới thiệu vật liệu cừ BTCT dự ứng lực: ................................................. 53 3.2. Bố trí công trình theo giải pháp lựa chọn .................................................... 56 3.2.1 Tóm tắt phương án lựa chọn .................................................................... 56 3.2.2 Tính toán mực nước thi công ................................................................... 57 3.3. Tính toán ổn định cho đoạn sông nghiên cứu.............................................. 58 3.3.1 Phương pháp tính ..................................................................................... 58 3.3.2 Kết quả tính ổn định trượt tổng thể mái kè tại mặt cắt C18 và C21 ....... 59 3.4. Biện pháp thi công ....................................................................................... 62 3.4.1 Thiết bị thi công đóng cừ BTCT dự ứng lực. ........................................... 62 3.4.2 Trình tự thi công đóng cừ BTCT dự ứng lực. .......................................... 65 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 70 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 73 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: các loại kè gia cố bờ điển hình trên sông vùng ĐBBB ............................. 16 Hình 1.2: Các loại hư hỏng trong gia cố bờ ở ĐBBB ............................................. 21 Hình 2.1: Vị trí khu vực kè Bát Tràng ..................................................................... 23 Hình 2.2: Diễn biến mặt cắt ngang tại trạm thủy văn Sơn Tây................................. 34 Hình 2.3: Sự thay đổi đường quan hệ Q- H Sơn Tây qua các năm........................... 35 Hình 2.4: Diễn biến mặt cắt ngang sông tại Hà Nội qua các năm ............................ 37 Hình 2.5: Sự thay đổi đường quan hệ Q- H tại trạm Hà Nội qua các năm ............... 38 Hình 2.6: Hiện trạng sạt lứt sân và nền nhà .............................................................. 41 Hình 3.1: Hệ thống mỏ hàn ....................................................................................... 42 Hình 3.2: Cấu tạo mỏ hàn ......................................................................................... 43 Hình 3.3: Một số hình ảnh kè mỏ hàn trên sông Hồng ............................................. 44 Hình 3.4: Cấu tạo kè lát mái...................................................................................... 44 Hình 3.5: Cụm cây gây bồi ....................................................................................... 45 Hình 3.6: Mỏ hàn cọc ................................................................................................ 46 Hình 3.7: Sản xuất và thi công cọc ván BTCT- DUL ............................................. 47 Hình 3.8: Sản xuất và lắp ghép cấu kiện TSC-178 ................................................... 48 Hình 3.9: Thi công lắp ghép thảm P.Đ.TAC-M........................................................ 49 Hình 3.11: Mặt cắt ngang cừ bản BTCT dự ứng lực ................................................ 53 Hình 3.12: Cấu tạo chi tiết đầu cừ bản BTCT dự ứng lực ........................................ 53 Hình 3.13: Cấu tạo mũi cừ ........................................................................................ 54 Hình 3.14: Cấu tạo khớp nối cừ ................................................................................ 54 Hình 3.15: Bố trí ống dẫn nước trên mặt cắt ngang cừ bản BTCT dự ứng lực ........ 55 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý phương pháp tính hệ số ổn định theo cung trượt tròn . 58 Hình 3.17: Tính toán ổn định cho mặt cắt đại diện C18 ........................................... 60 Hình 3.18: Tính toán ổn định cho mặt cắt đại diện C21 ........................................... 61 Hình 3.19: Sơ đồ cấu tạo búa chấn động đơn giản (a) và búa cólò xo giảm chấn và tấm gia trọng (b) ........................................................................................................ 63 Hình 3.20: Khung định vị và khung dẫn hướng thi công đóng cừ............................ 65 Hình 3.21: Thi công đóng cừ BTCT dự ứng lực ...................................................... 66 Hình 3.22: Thao tác lắp đặt tai móc cẩu cừ để thi công ............................................ 66 Hình 3.23: Thao tác lắp đặt ống nối mềm và miệng phun cừ để thi công cừ ........... 67 Hình 3.24: Thao tác định vị thi công đóng cừ bản BTCT dự ứng lực ...................... 68 Hình 3.25: Thao tác thi công đóng cừ bản BTCT dự ứng lực dưới nước ................. 68 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Diện tích theo cao độ của vùng ĐB sông Hồng – sông Thái Bình ............ 4 Bảng 1-2: Lượng mưa ngày lớn nhất thực đo trên hệ thống sông Hồng Thái Bình ... 8 Bảng 1-3: Hiện trạng các công trình gia cố bờ dọc tuyến hữu hồng – ngành Thủy lợi17 Bảng 1-4: Hiện trạng các công trình gia cố bờ dọc tuyến tả Hồng - ngành Thuỷ lợi20 Bảng 2-1: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 2a ........................................................................... 25 Bảng 2-2: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 2b ......................................................................... 26 Bảng 2-3: Các chỉ tiêu cơ lý lơp 2c ........................................................................... 27 Bảng 2-4: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 3a ........................................................................... 29 Bảng 2-5: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 3b .......................................................................... 30 Bảng 2-6: Các chỉ tiêu cơ lý lớp 4 ............................................................................ 31 Bảng 2-7: Trạm thủy văn .......................................................................................... 32 Bảng 2-8: Lượng phù sa tại trạm Sơn Tây và Hà Nội .............................................. 39 Bảng 3-1: Các thông số cọc ván BTCT DƯL như sau: ............................................ 57 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTCT: Bê tông cốt thép; BTCTDƯL: Bê tông cốt thép dự ứng lực; Bộ NN&PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; ĐBBB: Đồng bằng Bắc Bộ; ĐB: Đồng bằng; ĐKT: Địa kỹ thuật; MNTC: Mực nước thi công ; SLBS: Sạt lở bờ sông; TCN: Tiêu chuẩn ngành; VLM, CNM: Vật liệu mới, công nghệ mới. 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Cùng với lũ lụt, bão lốc, sạt lở bờ sông đang là vấn đề lớn bức xúc của nhiều nước trên thế giới. Sạt lở bờ sông là một qui luật tự nhiên nhưng gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như gây mất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể hủy hoại toàn bộ một khu dân cư, khu đô thị. Quá trình xói, bồi, biến hình lòng dẫn, sạt lở bờ mái sông trong các điều kiện tự nhiên và có tác động của con người vô cùng phức tạp. Việc xác định các nguyên nhân, cơ chế tìm các giải pháp quy hoạch, xây dựng công trình nhằm phòng, chống và hạn chế tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có ý nghĩa rất lớn đối với sự an toàn của các khu dân cư, khu đô thị hiện tại và công tác quy hoạch, thiết kế và xây dựng các khu dân cư, khu đô thị mới ven sông. Quá trình nghiên cứu các giải pháp bảo vệ bờ sông trên Thế giới đã được thực hiện liên tục trong hàng thập kỷ qua và đạt được những hiệu quả nhất định trong việc hạn chế xói lở, bảo vệ an toàn cho dân cư và hạ tầng cơ sở ven sông. Cho đến nay, việc nghiên cứu các giải pháp công nghệ mới, cải tiến giải pháp công nghệ cũ nhằm nâng cao hơn nữa công tác bảo vệ bờ sông chống sạt lở vẫn đang được tiếp tục. Ở Việt Nam, để đối phó với hiện tượng sạt lở bờ sông hàng năm đã phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng các công trình các công trình bảo vệ bờ sông trên khắp cả nước. Tuy nhiên công nghệ sử dụng để xây dựng các công trình này vẫn chủ yếu dựa vào giải pháp truyền thống, thiên về các loại hình kết cấu vật liệu cổ điển như kè lát mái, kè mỏ hàn bằng đá hộc, đá xây, tấm bê tông đơn giản. Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nhiều nghiên cứu mới ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến trong các ngành vật liệu, kết cấu xây dựng đê tăng cường hiệu quả bảo vệ bờ sông đã được tiến hành, thử nghiệm và đưa vào sử dụng rộng rãi, thay thế, bổ sung cho các giải pháp truyền thống. Một số ít trong đó đã được ứng dụng thử nghiệm ở Việt Nam. Vì vậy việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng các công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ sông chống lũ vào điều kiện thực tế ở Việt Nam là một yêu cầu cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao. Đề tài " Nghiên cứu diễn biến lòng sông Hồng đoạn bờ tả khu vực Bát Tràng thành phố Hà Nội và đề xuất giải pháp công trình ứng dụng công nghệ mới bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê." là đề tài hết sức thực tế và có ứng dụng thực tiễn cao. 2 Mục đích của đề tài Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ cho các đoạn bờ sông nguy hiểm sát chân đê, ứng dụng cho đoạn sông Hồng qua Hà Nội. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu và phân tích tổng quan diễn biến lòng sông Hồng đoạn qua Hà Nội. Đánh giá hiện trạng xói lở bờ sông Hồng đoạn qua Hà Nội và các công trình bảo vệ bờ hiện có. Đề xuất giải pháp công nghệ mới ứng dụng bảo vệ cho bờ sông nguy hiển sát chân đê. Có sử dụng phần mềm Geo-Slope để tính toán ổn định cho công trình. Kết quả đạt được Lựa chọn được giải pháp bảo vệ chân đê đoạn nguy hiểm, đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật. Nội dung của luận văn: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SẠT LỞ. CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI. CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG SÁT CHÂN ĐÊ ĐOẠN BỜ TẢ KHU VỰC BÁT TRÀNG THÀNH PHỐ HÀ NỘI. 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SẠT LỞ 1.1. Tổng quan về hệ thống sông Hồng 1.1.1 Vị trí địa lý: Hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình nằm trong phạm vi tọa độ địa lý từ 20 00’ đến 25030’độ vĩ bắc, 100000 đến 107010’ độ kinh đông, phía Bắc giáp hệ thống sông Trường Giang, phía Tây giáp hệ thống sông Mê Kông, phía Đông Bắc giáp hệ thống sông Tả Giang, phía Nam giáp hệ thống sông Mã và phía Đông là vịnh Bắc Bộ. 0 Ở lãnh thổ Việt Nam, hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình nằm trong phạm vi tọa độ địa lý: 102010’ đến 107010’ độ kinh đông, 20000’ đến 23026’ độ vĩ bắc với diện tích lưu vực 87880km2 (chiếm 51,60% diện tích lưu vực toàn hệ thống). Các sông suối trong hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình chảy qua 23 tỉnh, thành phố ở Bắc Bộ. 1.1.2 Địa hình Địa thế lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình nói chung dốc nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam và từ Bắc xuống Nam. Địa hình của lưu vực có thể chia làm bốn miền lớn: Miền Tây Bắc (65.000 km2), miền cao nguyên phía Bắc (24.230 km2), miền núi thấp ở phần dưới lưu vực sông Hồng và phần trên của lưu vực sông Thái Bình (39.000km2), miền đồng bằng tam giác châu lưu vực sông Hồng và sông Thái Bình (21.000km2). Địa thế chung của hệ thống sông Hồng rất hiểm trở, có đến 47% có độ cao trên 1000m, phần lớn nằm ở phía Tây của lưu vực thuộc hai nhánh lớn sông Đà và sông Thao, còn một phần nằm trên cao nguyên phía Bắc thuộc sông Lô. Phần đất bằng chỉ phân bố nhỏ lẻ dọc thung lũng của các sông lớn, song phần chủ yếu tập trung ở tam giác châu sông Hồng - sông Thái Bình. Do phần lớn diện tích là miền núi địa hình dốc nên dễ gây sạt lở, tập trung lũ nhanh trong mùa mưa bão. Sông Hồng với nguồn phù sa lớn (100 triệu tấn/năm), qua hàng ngàn năm đã bồi tụ nên mặt bằng của tam giác châu hiện nay. Hàng năm khi nước lũ tràn bãi sông Hồng mang phù sa vào sâu các vùng trũng hai bên, song ngay sau khi tràn tốc độ giảm rõ rệt tạo mức lắng đọng gần bờ sông rất lớn, xa bờ giảm dần hình thành thế địa dốc từ hai bờ đến rìa phía Bắc và phía Nam của đồng bằng Bắc Bộ, tạo thành 4 thế tiêu nước từ sông Hồng sang các sông Cầu, Thái Bình ở phía Bắc và sông Đáy ở phía Nam. Bảng 1-1: Diện tích theo cao độ của vùng ĐB sông Hồng – sông Thái Bình Cao độ (m) Diện tích (ha) Cộng dồn (ha) Nhỏ hơn 1 233298 233298 29,9 1 2 222724 456022 58,4 2 3 106789 562811 72,1 3 4 92389 655200 83,9 4 5 32026 657226 88,0 5 6 23146 710372 91,0 6 7 25278 735650 94,3 7 8 12190 747840 95,8 8 9 12455 760295 97,4 19909 780204 100,0 Lớn hơn 9 Tỷ lệ % 1.1.3 Địa chất Vùng núi cao trong hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình được cấu tạo bởi các loại đá như granit, đá phiến, sa diệp thạch, phiến thạch, sa thạch, cát kết, cuội kết và đá vôi. Đồng bằng sông Hồng, từ góc độ địa chất là đơn vị kiến tạo, một trũng dạng địa hào, một bồn tích tụ trầm tích Kainozoi. Phân bố đất đá có tuổi từ Proterozoi đến hiện đại, bao gồm các thành tạo biến chất, mắc ma và trầm tích. Các thành tạo biến chất thuộc loại hệ sông Hồng có tuổi Proterozoi (PR, sh), phân bố dưới dạng núi sót ở đông nam thị xã Sơn Tây, ở huyện Bình Lục (Hà Nam), ở núi Gôi, huyện Ý Yên (Nam Định). Các thành tạo biến chất phân bố ở huyện Chí Linh (Hải Dương) với một diện tích nhỏ thuộc hệ tầng Tấn Mài có tuổi Ocdovie – silua (D-S tm). Các thành tạo trầm tích lục nguyên – các bon nát phân bố với một diện tích nhỏ thuộc hệ tầng Xuân Sơn có tuổi Silua – Devon (S 2 – D 1 xs). 5 Đất đá cát kết dạng quaczit thuộc hệ tầng Dưỡng Động, tuổi Devon sớm – giữa (D 1-2 dđ), phân bố chủ yếu ở Tràng Kênh, Niệm Sơn, Dưỡng Động, thuộc Hải Phòng. Đất đá hệ tầng Đồ Sơn, tuổi Devon sớm (D 1 m đs) phân bố ở Đồ Sơn, Chòi Mông, Ba Dì, Bến Tàu thuộc Hải Phòng. Đất đá chủ yếu cát kết màu xám vàng. Đá vôi dạng trứng cá kết tinh lộ ra ở bắc Thủy Nguyên (Hải Phòng) thuộc hệ tầng Lỗ Sơn, có tuổi Devon giữa (D 2 ls). Hệ tầng Cát Bà có tuổi cacbon sớm (c, cb) với thành phần trầm tích khá đồng nhất gồm đá vôi phân lớp mỏng đến dầy, màu đen. Phân bố chủ yếu ở đảo Cát Bà, bắc Thủy Nguyên và tây núi Voi (Kiến An). Đá vôi màu xám sang phân bố ở bắc và tây bắc Gia Luận, Phù Long, bắc núi Bụt, gềnh Vẩn,… thuộc hệ tầng lưỡng kỳ (Dovjicov.A.E-1965) hoặc hệ tầng Quang Hanh có tuổi cacbon-Pecmi (C-Plk). Đá Porphyrit bajan đôi nơi gặp dãn kết, cuội, kết vôi lộ ra ở tây nam huyện Ba Vì (Hà Tây) thuộc hệ tầng Cẩm Thủy, tuổi Pacmi muộn (P 2 ct). Đá phiến sét, bột kết tinh với các thấu kính đá vôi, phân bố ở Ba Vì (Hà Tây), Kim Bảng (Hà Nam), Nho Quan (Ninh Bình) thuộc hệ tầng Cò Nòi (T 1 cn). Đá vôi xám sẫm phân lớp mỏng, đá vôi xám sang dạng khối phân bố ở khu di tích Chùa Hương (Hà Tây), Kim Bảng (Hà Nam), Nho Quan, Gia Viễn, Hoa Lư, Yên Mô (Ninh Bình) thuộc hệ tầng Đồng Giao có tuổi Trias giữa (T 2 đg). Đất đá có tuổi Trias giữa phân bố ở Chí Linh, Kinh Môn (Hải Dương), Sóc Sơn (Hà Nội) thuộc hệ tầng Nà Khuất (T 2 nk). Tại Chí Linh (Hải Dương) có một diện tích nhỏ phân bố ryolit, cát kết tuf xen đá phiến sét được giả định xếp vào hệ tầng Sông Hiến có tuổi Trias giữa (T 2 sh). Đá sạn kết, cát kết, hàng chục vỉ than, đá phân bố ở Chí Linh (Hải Dương) thuộc hệ tầng Hòn Gai, có tuổi Triat muộn (T 3 hg). Trong khi đó đá cát kết dạng quanzit, bột kết màu đỏ cũng phân bố với một diện tích nhỏ ở Chí Linh (Hải Dương) lại thuộc hệ tầng Mẫu Sơn (T 3 ms). Đá sét vôi, bột kết chứa các thấu kính đá vôi phân bố ở Ba Vì (Hà Tây) thuộc hệ tầng Nậm Thẳm, tuổi Trias giữa - muộn (T 2-3 nt). Đá cát kết tủa, phun trào, sét vôi phân bố ven rìa tây, tây nam vùng đồng bằng thuộc hệ tầng Mường Trại tuổi Trias giữa – muộn. 6 Đá cát kết, bột kết, cuội kết phân bố thành một dải theo hướng tây bắc - đông nam ở khu vực Trung Hà – Suối Hai (Hà Tây) thuộc hệ tầng Nà Dương có tuổi Neogen (Nnd). Các thành tạo mắc ma phân bố chủ yếu ở dãy núi Ba Vì (Hà Tây) thuộc phía hệ tầng Ba Vì có tuổi Paleozoi muộn (d1bv). Như vậy, đất đá có tuổi trước Đệ Tứ phân bố chủ yếu ven rìa Đồng bằng sông Hồng. Các thành tạo trầm tích bở rời có tuổi Đệ tứ phủ khắp đồng bằng sông Hồng. Vùng ven rìa gặp các thành tạo hạt thô như cuội, sạn thuộc hệ tầng Hà Nội, có tuổi pleistocen giữa muộn (aQII – III) nguồn gốc trầm tích sông. Vùng Sóc Sơn, Đông Anh (Hà Nội), Chí Linh (Hải Dương), Gia Viễn (Ninh Bình) gặp các thành tạo cát, bột, sét có màu vàng loang lổ, có tuổi pleistocen muộn, nguồn gốc sông hoặc biển (aQIII, mQIII). Những thành tạo Pleistocen phân bố vùng ven rìa, còn đại bộ phận diện tích Đồng bằng sông Hồng phủ các thành tạo trầm tích có tuổi Holocen sớm – giữa hoặc Holocen giữa muộn (QIV1-2 và QIV2-3). Khoáng sản vùng Đồng bằng sông Hồng gặp chủ yếu các loại khoáng sản cháy (năng lượng) như than, than nâu và than bùn, kim loại đen như sắt, kim loại màu như đồng, vàng, bô xít, thủy ngân, vật liệu xây dựng như sét xi măng, cát xây dựng, đá vôi xi măng, phi kim loại như cao lanh sét, asbet, pyrite, photphorit, phophát. Ngoài ra vùng đồng bằng sông Hồng còn là một bồn trũng chứa dầu khí. Các loại khoáng sản ở vùng đồng bằng sông Hồng không lớn về trữ lượng, thực chất chỉ là các điểm quặng, trừ vật liệu xây dựng. Vùng Đồng bằng sông Hồng với sự có mặt của hệ thống đứt gãy sâu tái hoạt động trong Kainozoi và quá trình địa động lực hiện đại đã để lại hoặc còn tiếp diễn các quá trình hình thành khe nứt hiện đại. Các quá trình ngoại sinh cũng gây ra những tai biến như xói lở bờ sông, bờ biển, hiện tượng đất lún,… - Đất Granit phát triển trên các loại đá khác nhau (granit, sa thạch, cuội kết, đá kết, phiến thạch sét, phiến thạch mica, đá vôi, phù sa cổ, …) với các màu sắc khác nhau như vàng nhạt, vàng, đỏ, đỏ vàng, nâu đỏ,… Vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng hình thành do phù sa của hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình bồi đắp. Đất trong hệ thống sông được phát triển trên các loại đá mẹ khác nhau, gồm những loại đất chính như sau: - Đất mùn trên núi cao; - Đất bồi tụ; 7 - Đất phù sa sông, suối và đất cát ven biển; - Đất lầy thụt. Lát cắt địa chất theo hướng Tây Nam – Đông Bắc và cột địa tầng tổng hợp trầm tích đệ tứ. 1.1.4 Khí hậu Khí hậu trong hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình phần lãnh thổ Việt Nam là khí hậu nhiệt đới gió mùa nhưng do tác động của địa hình nên các yếu tố khí hậu biến đổi mạnh mẽ theo không gian và thời gian. Nhiệt độ: Số giờ nắng trung bình biến đổi trong phạm vi từ dưới 1400 giờ ở vùng núi cao đến hơn 2000 giờ ở các thung lũng trong lưu vực sông Đà. Nhiệt độ không khí trung bình năm cũng có xu thế giảm dần theo sự gia tăng độ cao của địa hình. Nhiệt độ không khí trung bình năm giảm xuống dưới 150C ở vùng núi cao và tăng lên tới 20 - 240C ở vùng trung du và đồng bằng. Nhiệt độ không khí cũng biến đổi theo mùa. Trong thời kỳ gió mùa hạ, nhiệt độ không khí trung bình tháng khoảng 15 - 200C ở vùng núi, 20 - 300C ở vùng trung du và đồng bằng. Trong thời kỳ gió mùa đông, nhiệt độ không khí trung bình tháng khoảng 10 - 150C ở vùng trung du và đồng bằng. Độ ẩm: Độ ẩm tương đối của không khí trung bình năm khoảng 80 - 85% và biến đổi không lớn theo lưu vực. Tuy nhiên độ ẩm không khí lại biến động lớn theo mùa, tương đối cao trong mùa mưa và thấp trong mùa khô. Gió bão: Tốc độ gió trung bình năm biến đổi trong phạm vi rộng từ dưới 1m/s ở các thung lũng, sườn núi khuất gió đến 3 - 4m/s ở đồng bằng ven biển và trên 4 m/s ở các vùng núi cao như Hoàng Liên Sơn. Tốc độ gió mạnh nhất thường do bão gây nên, nhiều nơi đã quan trắc được tốc độ gió trên 40m/s. Do có dãy Hoàng Liên Sơn khá cao nên hạn chế tác động của bão và hội tụ nhiệt đới xâm nhập vào lưu vực sông Đà, đặc biệt là vùng thượng lưu từ Lai Châu trở lên. Thống kê 403 trận bão đổ bộ vào Việt Nam trong vòng 100 năm chỉ có 126 trận (31%) đổ bộ vào vùng biển từ Quảng Ninh đến Ninh Bình. Trong đó xảy ra vào tháng IX có 37 trận, tháng VII có 35 trận, tháng VIII có 26 trận. Bão đổ bộ vào 8 Thanh Hóa, Ninh Bình sẽ ảnh hưởng nhiều đến vùng đồng bằng và trung du sông Hồng. 1.1.5 Mưa Mùa mưa trên lưu vực sông Hồng – sông Thái Bình thường bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng X. Song cũng có những năm mùa mưa bắt đầu sớm hơn hoặc kết thúc muộn hơn từ 15 đến 30 ngày. Lượng mưa năm trên lưu vực trung bình là 1.500 mm nhưng phân bố đều, phần thuộc Trung Quốc ít mưa, đạt 750 - 1.036mm, phần ở Việt Nam, lượng mưa trung bình lưu vực (đến Sơn Tây) đạt 1.925mm. Các trung tâm mưa lớn nhất là Bắc Quang 4.765mm, Mường Tè 2.800mm, Hoàng Liên Sơn 3.000mm. Cường độ mưa trên lưu vực sông Hồng, sông Thái Bình nói chung là lớn, lượng mưa ngày lớn nhất vượt quá 500mm đã xảy ra ở nhiều nơi như bảng sau: Bảng 1-2: Lượng mưa ngày lớn nhất thực đo trên hệ thống sông Hồng Thái Bình TT Tên trạm Tỉnh Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) Thời gian xảy ra 1 Mường Tè Lai Châu 573,0 5/VIII/1964 2 Lai Châu Lai Châu 312,6 16/VI/1985 3 Yên Bái Yên Bái 349,0 20/V/1918 4 Bắc Quang Hà Giang 402,1 8/X/1972 5 Tuyên Quang Tuyên Quang 350,0 8/VII/1908 6 Thái Nguyên Thái Nguyên 544,4 25/VI/1959 7 Kỳ Phú Thái Nguyên 496,0 03/X/1978 8 Phú Hộ Vĩnh Phúc 701,2 24/VII/1980 9 Tam Đảo Vĩnh Phúc 700,0 4/X/1978 10 Việt Trì Phú Thọ 508,3 24/VII/1980 11 Sơn Động Bắc Giang 310,6 12/VIII/1962 12 Sơn Tây Hà Tây 508,0 14/VII/1971 13 Ba Vì Hà Tây 554,6 24/VII/1980 9 14 Hà Nội Hà Nội 568,6 VII/1902 15 Hà Đông Hà Tây 318,7 22/IX/1978 16 Hòa Bình Hòa Bình 340,6 21/IX/1975 17 Chi Nê Hòa Bình 393,7 16/IX/1980 18 Lạc Sơn Hòa Bình 379,5 9/XI/1984 19 Hưng Yên Hưng Yên 377,9 27/X/1974 20 Phủ Liễn Hải Phòng 490,5 1927 21 Thái Bình Thái Bình 508,0 9/IX/2003 22 Phủ Lý Hà Nam 333,1 22/IX/1978 23 Văn Lý Nam Định 324,0 10/IX/2003 24 Nam Định Nam Định 382,3 22/IX/1978 25 Ninh Bình Ninh Bình 450,9 22/IX/1978 1.2. Tình hình sạt lở bờ sông Hồng 1.2.1. Thực trạng sạt lở bờ sông miền Bắc nước ta Nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, lượng mưa dồi dào cùng với mạng lưới sông ngòi dày đặc và đường bờ biển dài khoảng trên 3000 km là một thuận lợi rất lớn trong phát triển kinh tế - xã hội. Từ xa xưa hầu hết các đô thị, các khu tập trung dân cư, các khu kinh tế,... đều nằm ven sông, ven biển, tạo thành một nét riêng trong sự phát triển của đất nước "Nhất cận thị, nhị cận giang". Tuy nhiên, bên cạnh những lợi thế, cũng luôn tồn tại các hiểm họa từ thiên nhiên như lũ, bão, sạt lở đất,... đe doạ sự phát triển bền vững. Thời gian gần đây sạt lở bờ sông (SLBS) đang diễn ra trên phạm vi cả nước. Diễn biến sạt lở ngày càng trở nên phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng, tài sản của nhân dân, Nhà nước, các công trình phòng, chống lụt bão và ảnh hưởng tiêu cực đến phát triển kinh tế - xã hội. Một cách khái quát, SLBS diễn ra trên một không gian rộng ở hầu hết các hệ thống sông của các tỉnh, thành phố trong cả nước và sạt lở không chỉ diễn ra trong mùa lũ mà còn cả trong thời gian mùa kiệt. 10 Theo thống kê từ báo cáo của các tỉnh, thành phố trong phạm vi cả nước hiện có trên 737 điểm sạt lở với tổng chiều dài trên 1257 km, trong đó miền Bắc có 165 điểm với chiều dài 252 km, miền Trung có 307 điểm với tổng chiều dài 555km, miền Nam có 265 điểm với chiều dài trên 450km. Bắc Bộ có các hệ thống sông chính là hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình và hệ thống sông Mã, sông Cả, gồm các nhánh sông Đà, Thao, Lô, Hồng, Cầu Thương, Lục Nam, Đuống, Thái Bình, Kinh Thầy, Kinh Môn, Lai Vu, Gùa, Mía, Mới, Luộc, Lạch Tray, Hoá, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ , Đáy, Chu, Mã, Cả, La, Lam, ngoài ra còn có các sông nhỏ khác không thuộc lưu vực như sông Kỳ Cùng (Lạng Sơn), sông Quây Sơn, sông Bắc Vọng (Cao Bằng), sông Bắc Luân (Quảng Ninh), sông Hoàng Long (Ninh Bình),... Vùng đồng bằng, nơi có thủ đô Hà Nội và hầu hết các thành phố quan trọng đều nằm ven sông, ven biển, hầu hết diện tích và dân cư được bảo vệ an toàn trước lũ, lụt, nước biển dâng bởi hệ thống đê, tuy nhiên dân số sống ngoài bãi sông, ven bờ biển cũng không nhỏ. Do sức ép về dân số và sự phát triển kinh tế, các khu dân cư, các hoạt động kinh tế ven sông, ven biển ngày càng phát triển về số lượng và quy mô không những làm thay đổi chế độ dòng chảy dòng chảy tự nhiên của sông mà còn làm gia tăng nguy cơ sạt lở bờ sông, bờ biển và thiệt hại do sạt lở bờ sông, bờ biển ngày càng lớn. Trên hệ thống sông Mã, sông Cả sạt lở cũng diễn ra rất phức tạp. Đê sông Chu, sông Mã có chiều cao rất lớn, nhiều khu vực cao đến 12m và đê sát sông nên nguy cơ hư hỏng rất cao khi xảy ra sạt lở. Các khu vực xung yếu như Lộc Bồi - Đức Giáo, Vĩnh Thành, khu vực Hàm Rồng trên sông Mã; khu vực Thọ Minh, Thiệu Toán trên sông Chu; khu vực Hồng Long, Đức Quang trên sông Lam,... Sạt lở bờ sông không chỉ diễn ra trong mùa lũ mà còn diễn ra ngay cả trong mùa kiệt như sạt lở bờ sông khu vực xã Phong Vân, tỉnh Hà Tây đã phải xử lý khẩn cấp đầu năm 2004 để chống vỡ đê ngay trong mùa nước cạn và hiện tại đê tả sông Mã khu vực xã Vĩnh Thành, huyện Vĩnh Lộc, tỉnh Thanh Hoá; đê hữu sông Lô khu vực xã Hải Lựu, huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc đang sạt mái đê phía sông nếu không xử lý kịp thời sẽ gây vỡ đê. Tốc độ sạt lở trung bình khoảng 5 ÷ 10 mét/năm, nhưng có nơi tới hàng trăm mét/năm như ở khu vực Thuỵ Vân, Tân Đức, Minh Nông,... Theo số liệu thống kê của các địa phương, đến nay trên các sông Bắc Bộ có 165 điểm sạt lở lớn với chiều dài 252 km, trong đó: 11 - Trên hệ thống sông Hồng hiện có 80 điểm sạt lở với chiều dài 100 km. - Trên hệ thống sông Thái Bình có 27 điểm sạt lở với chiều dài trên 45km. - Hệ thống sông Mã - sông Cả có 20 điểm sạt lở với chiều dài 37km. - Các sông suối miền núi có 23 điểm sạt lở lớn với chiều dài khoảng 30km. - Dọc bờ biển Bắc Bộ hiện có 15 điểm sạt lở lớn với chiều dài trên 40km. 1.2.2 Thực trạng sạt lở bờ sông Hồng Hệ thống sông Hồng – Thái Bình thoát lũ ra Biển Đông bởi 34 tuyến sông với 9 cửa sông, chiều dài hơn 2000km. Lòng dẫn thoát lũ trong những năm gần đây đã có những biến động mạnh: xói sâu, lở bờ, bồi lắng cửa sông, thu hẹp dòng chảy do nhiều nguyên nhân khác nhau như vận hành thủy điện, khai thác cát, phát triển kinh tế, đô thị ven sông... Trên hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình hiện trạng xói lở bờ và các kè trọng điểm nguy hiểm đến an toàn của đê là vấn đề cần đặc biệt quan tâm. Hiện tượng xói lở mạnh xảy ra ở những đoạn bờ cong lõm của những đoạn sông cong xảy ra mãnh liệt, đặc biệt ở khu vực sau công trình Hoà Bình, vùng hạ du của hợp lưu vùng ngã ba sông Thao, sông Đà, sông Lô hiện trạng xói lở xảy ra mãnh liệt và rất phức tạp nhiều yếu tố tác động, trong đó phải kể đến các yếu tố chính như rừng đầu nguồn bị phá hoại làm thay đổi chế độ thuỷ văn, thuỷ lực của dòng chảy. Quá trình điều tiết hồ Hoà Bình làm mực nước vùng Hạ du thay đổi đột ngột không theo qui luật tự nhiên, vấn đề thoát lũ của lòng dẫn sông và bồi vùng cửa sông làm thay đổi đường quá trình mực nước trên các tuyến sông. Một nguyên nhân tác động đến quá trình xói lở bờ là nắng hạn kéo dài nước các sông bị cạn kiệt đã làm mực nước ngầm hạ thấp đáng kể cũng tác động đến xói lở bờ sông. Trên hệ thống sông Hồng, do lũ có biên độ và vận tốc dòng chảy lớn, cùng với sự điều tiết của hồ Hoà Bình làm tình hình sạt lở diễn ra nghiêm trọng. Chiều dài mỗi khu vực sạt lở từ vài chục mét đến hàng trăm mét, có nơi các cung sạt nối tiếp nhau dài 3 ÷ 5 kilômét như sạt lở bờ tả sông Thao khu vực Thuỵ Vân - Tân Đức Minh Nông - Tiên Cát (Phú Thọ); sạt lở bờ sông Đà khu vực hạ lưu đập thuỷ điện Hoà Bình; sạt lở bờ sông Hồng khu vực thị xã Lào Cai (Lào Cai), khu vực thành phố Yên Bái, khu vực các xã Triểu Dương - Phú Cường - Phú Châu, Phương Độ Cẩm Đình - Xuân Phú (Hà Tây), khu vực Yên Ninh - Chương Xá - Vũ Điện - Như Trác (Hà Nam), sạt lở bờ tả sông Hồng khu vực Trung Hà - Thanh Điềm, Văn Khê (Vĩnh Phúc), khu vực Phú Hùng Cường - Lam Sơn (Hưng Yên), khu vực Yên Ninh 12 - Chương Xá - Như Trác (Hà Nam), Mặt Lăng, Bái Trạch (Nam Định); Nhâm Lang, Hồng Tiến (Thái Bình),... Tổng số mét bờ tả Hồng: 49.396m Trong đó đoạn bờ sông khu vực Bát Tràng dài: 1.273m 1.3. Nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Xói, bồi, sạt lở bờ sông, tiến, thoái của bờ biển là hiện tượng tự nhiên, tuy nhiên do sự tác động của con người nên tình trạng sạt lở bờ sông, bờ biển càng trở nên phức tạp và là một vấn đề nóng bỏng mang tính thời sự. Như vậy, sạt lở bờ sông, bờ biển do cả nguyên nhân khách quan và chủ quan, có thể tóm tắt như sau: 1.3.1 Nguyên nhân khách quan Sạt lở, bồi lắng là hiện tượng tự nhiên, thường xuyên và có thể có tính chu kỳ, xảy ra do tác động của các yếu tố tự nhiên như dòng chảy trong sông, sóng, dòng chảy ngầm,... lên bờ sông. Sạt lở bờ sông thường do các yếu tố tự nhiên sau: - Do quy luật vận động tự nhiên của lòng dẫn: Sạt lở, bồi lắng thường xảy ra ở những đoạn sông cong, các cửa phân lưu, nhập lưu, các cửa sông phân lạch, nơi giao thoa giữa dòng chảy trong sông và dòng triều,... là những nơi dòng chảy không ổn định. Phía bờ lõm do dòng chảy chủ lưu áp sát bờ, khi vận tốc dòng chảy lớn hơn vận tốc khởi động của đất cấu tạo bờ sông sẽ gây sạt lở, phạm vi sạt lở thường phát triển từ thượng lưu về hạ lưu. Ngoài ra, sạt lở cũng có thể xuất hiện dọc theo bờ của một con sông trong trạng thái cân bằng động. - Do sóng: Là nguyên nhân trực tiếp gây sạt lở bờ sông, đồng thời cũng là nguyên nhân chính sinh ra dòng ven bờ vận chuyển bùn cát gây hạ thấp bãi biển. - Do sự biến động của mực nước: Sự thay đổi mực nước trong sông khi lũ lên, lũ xuống, ở vùng cửa sông, biển theo chế độ thuỷ triều. Biên độ và tần suất dao động mực nước càng lớn, sạt lở diễn ra càng mạnh. - Do dòng thấm: Thường xảy ra khi mực nước phía ngoài khối đất hạ thấp đột ngột, vận tốc dòng chảy ngầm lớn lôi kéo các hạt đất, cát ở chân các khối đất cấu tạo bờ sông, bờ biển tạo thành hàm ếch gây mất cân bằng sinh ra ra sạt lở. Hiện nay, tình hình thời tiết diễn biến bất thường theo chiều hướng ngày càng cực đoan, thiên tai bão, lũ xảy ra trái quy luật, mùa khô mực nước kiệt xuống thấp hơn mức bình thường, nên hiện tượng sạt lở bờ do xói ngầm ngày càng gia tăng. - Do mất cân bằng bùn cát: Mất cân bằng bùn cát gây nên sự bồi, xói cho từng khu vực.