Luận án tiến sĩ kỹ thuật địa chất nghiên cứu dự báo ổn định bờ sông hậu đoạn chả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN LÊ THẾ DIỄN NGHIÊN CỨU DỰ BÁO ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH AN GIANG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ THÍCH HỢP LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN LÊ THẾ DIỄN NGHIÊN CỨU DỰ BÁO ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HẬU ĐOẠN CHẢY QUA TỈNH AN GIANG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ THÍCH HỢP Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT Mã số chuyên ngành: 62520501 Phản biện độc lập: PGS.TS ĐỖ QUANG THIÊN Phản biện độc lập: PGS.TS VŨ VĂN NGHỊ Phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƯỜNG Phản biện: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Phản biện: TS PHAN CHU NAM Người hướng dẫn: PGS.TS TẠ ĐỨC THỊNH TS BÙI TRỌNG VINH LỜI CAM ĐOAN Tác giả cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả.

Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Trần Lê Thế Diễn i TÓM TẮT LUẬN ÁN Mất ổn định bờ sông vùng đồng bằng sông Mê Kông đã và đang xảy ra rất phức tạp trên nền đất yếu trầm tích Đệ Tứ. Trong những năm gần đây, mất ổn định bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang đã xảy ra với cường độ và quy mô ngày càng lớn.

Một số đoạn bờ sông Hậu đã bị trượt lở và xói lở nghiêm trọng tại phường Bình Đức, phường Bình Khánh vào năm 2012, tại xã Mỹ Hội Đông vào năm 2017, tại quốc lộ 91 mang tính chất quy luật lặp đi lặp lại qua các năm 2010, 2019, 2020. Việc nghiên cứu một cách khoa học và hệ thống về hiện tượng trượt lở và xói lở bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ khả thi, hiệu quả nhằm giảm thiểu thiệt hại do hiện tượng trượt lở và xói lở bờ gây ra là xuất phát từ thực tiễn khách quan, có tính cấp thiết cao. Chính vì thế, đề tài “Nghiên cứu dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ thích hợp” được lựa chọn để bảo vệ luận án tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất. Để làm sáng tỏ vấn đề ổn định bờ sông Hậu, nghiên cứu sinh đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu, bao gồm: phương pháp tổng hợp và hệ thống hóa tài liệu (thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu đã công bố trên Thế Giới và ở Việt Nam); phương pháp địa chất (nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa chất Đệ Tứ, địa chất thủy văn, thành lập các mặt cắt địa chất công trình, phân chia các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực hai bên bờ sông Hậu); phương pháp lý thuyết (sử dụng lý thuyết cơ học đất, cơ học chất lỏng nghiên cứu độ bền của đất, ổn định mái dốc, động lực học dòng chảy); phương pháp thực nghiệm (khảo sát hiện trường, khoan kiểm tra, lấy mẫu thí nghiệm ở trong phòng, thiết lập hệ thống quan trắc và thí nghiệm hiện trường); phương pháp mô hình hóa (ứng dụng các phần mềm GeoSlope/W, Mike, Plaxis, Auto Cad để phân tích, mô phỏng quá trình mất ổn định bờ sông).

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể tóm tắt như sau: - Cấu trúc nền đất bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang bao gồm hai kiểu (Kiểu I, Kiểu II) và năm phụ kiểu (Phụ kiểu IA, IB, IC, IIA, IIB). Các kiểu cấu trúc này là nguyên nhân chính gây mất ổn định bờ sông. Phụ kiểu cấu trúc IA gây mất ổn định bờ khu vực thành phố Châu Đốc, thành phố Long Xuyên. Phụ kiểu cấu trúc IB gây ii mất ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, phường Bình Khánh.

Phụ kiểu cấu trúc IIA, IIB gây mất ổn định bờ ở các cù lao trên sông Hậu. - Kết quả nghiên cứu của luận án đã xác định được ba cơ chế gây mất ổn định bờ sông: cơ chế trượt lở, cơ chế xói lở và cơ chế xói mòn. Cơ chế trượt lở biểu hiện rõ ràng tại các khu vực bờ sông xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, phường Bình Khánh. Cơ chế xói lở, cơ chế xói mòn minh chứng cho bờ sông Hậu khu vực đầu cù lao Bình Thạnh và cù lao Mỹ Hòa Hưng.

- Chế độ thủy động lực dòng chảy và hình thái sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang chịu ảnh hưởng của lưu lượng và vận tốc cực đại do tiếp nhận lưu lượng nước từ sông Tiền qua sông Vàm Nao. Các khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, đầu cù lao Bình Thạnh, Mỹ Hòa Hưng chịu tác động trực tiếp của thủy động lực dòng chảy và hướng dòng chảy là yếu tố chính gây mất ổn định bờ sông. Ngoài ra, hình thái sông cong làm cho hướng dòng chảy tác động trực tiếp vào bờ sông gây mất ổn định như ở khu vực xã Bình Mỹ. Một số khu vực đang có xu hướng mở rộng lòng dẫn gây mất ổn định bờ sông như: khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, Bình Khánh.

- Hoạt động kinh tế - xây dựng của con người đã thúc đẩy quá trình gây mất ổn định bờ sông Hậu đoạn qua tỉnh An Giang. Hoạt động xây dựng làm gia tăng tải trọng tác dụng lên hai bên bờ sông khu vực xã Bình Mỹ, phường Bình Đức, Bình Khánh thúc đẩy quá trình trượt lở, gây mất ổn định bờ tại đây. Việc khai thác cát không hợp lý một số khu vực như bờ phải cù lao Mỹ Hòa Hưng gây mất ổn định bờ sông tại cù lao này. Chế độ thủy động lực dòng chảy, sóng do gió và những đợt sóng tàu thuyền có chiều cao lớn hơn 0,3m tác động trực tiếp lên bờ sông đã thúc đẩy quá trình xói mòn, gây mất ổn định bờ sông khu vực đầu cù lao Bình Thạnh, đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng.

- Kết quả nghiên cứu đã thành lập được bản đồ phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang dựa trên nguyên lý chồng chập các lớp dữ liệu từ các bản đồ phân vùng ổn định bờ sông theo nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng. Kết quả phân vùng dự báo ổn định bờ sông Hậu được chia thành 3 vùng: vùng mất ổn định, vùng nguy cơ mất ổn định và vùng ổn định. Vùng mất ổn định bao gồm: bờ sông Hậu đoạn chảy qua khu vực thành phố Châu Đốc, xã Bình Mỹ, cù lao Bình iii Thạnh, cù lao Mỹ Hòa Hưng. Vùng ổn định gồm bờ sông Hậu đoạn qua thị trấn An Châu, xã Bình Long.

- Tùy theo mức độ ổn định bờ sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang, nghiên cứu sinh đã đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ thích hợp. Đối với vùng mất ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ kiến nghị sử dụng cọc xi măng đất để đông kết các thấu kính cát, đối với vùng nguy cơ mất ổn định bờ khu vực xã Bình Mỹ có thể làm mỏ hàn chỉnh trị hướng dòng chảy không cho tác động trực tiếp vào bờ. Tại các khu vực đầu cù lao Bình Thạnh, cù lao Mỹ Hòa Hưng có thể sử dụng kè rọ đá để giảm, triệt tiêu năng lượng dòng chảy và năng lượng sóng tác động trực tiếp vào bờ sông. Tại khu vực cù lao Mỹ Hòa Hưng có thể sử dụng cừ larsen để xử lý những đoạn bờ có cấu trúc nền phụ kiểu IA, cọc xi măng đất cho đoạn bờ có cấu trúc nền phụ kiểu IB.

Tuy nhiên, để bảo vệ bờ sông khu vực sông Hậu đoạn qua cù lao Mỹ Hòa Hưng cũng có thể cho khai thác cát, nạo vét khơi thông dòng chảy khu vực cù lao An Thạnh Trung hoặc đầu cù lao Phó Ba. - Vấn đề ổn định bờ sông rất phức tạp, có nhiều yếu tố tác động gây mất ổn định bờ sông. Do đó, khi nghiên cứu ổn định bờ sông không thể nghiên cứu riêng lẻ một hướng mà cần nghiên cứu tổng hợp đa hướng, đa ngành - liên ngành theo một hệ thống thì mới đánh giá được tổng thể, chính xác quá trình phá hủy, mất ổn định bờ. Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu khác liên quan đến dự báo ổn định bờ sông và nghiên cứu tiền khả thi các giải pháp xử lý phòng chống trượt lở và xói lở bờ sông trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long và các vùng khác.

iv ABSTRACT Riverbank instability in the Mekong Delta has been happening very complicatedly on the soft ground of Quaternary sediments. In recent years, the instability of the Hau riverbanks through An Giang province has been occurring with increasing intensity and scale. Some landslide sections of the Hau riverbanks occurred seriously, such as Binh Duc Ward, Binh Khanh Ward in 2012, in My Hoi Dong Commune in 2017, at the Highway 91 in 2010. This phenomenon has been repeated in the years of 2019 and 2020.

In order to minimize the severe damage caused by riverbank landslide, erosion and collapse in An Giang Province, the riverbank instability and riverbank protection have been studied scientifically and systematically. Therefore, the thesis title "Research stability of Hau riverbanks in An Giang province and proposing appropriate protection solutions" was selected. The research methods used in this thesis were literature review; geological structures, Quaternary geology, hydrogeology engineering geology in order to divide the soft ground types of the river banks; theoretical and experimental methods of soil mechanics; numerical models such as GeoSlope / W, Mike, Plaxis and Auto Cad to analyze and simulate the process of riverbank instability. The results of the thesis can be summarized as following: - The soft ground structures on Hau riverbanks in the section flowing through An Giang province have been divided into 2 main types (Type I, Type II) corresponding to 5 subtypes (subtypes IA, IB, IC, IIA, IIB).

These types of structures are the main cause of riverbank instability. The IA structure was found in the destabilized areas such as Chau Doc City, Long Xuyen City. The IB structure was found in the instable and landslide areas such as Binh My Commune, Binh Duc Ward, Binh Khanh Ward. With the structure type IIA, IIB causing instability and erosion at the islets on Hau river in the study area.

- Three mechanisms of the riverbank instability discovered in the study area are riverbank erosion, riverbank collapse and riverbank landslide. The landslide v mechanism demonstrates the areas of riverbank instability such as: Binh My commune, Binh Duc ward, Binh Khanh ward. Collapse mechanism, erosion mechanism for Hau river bank appeared at the tip of Binh Thanh isle and My Hoa Hung isle.