BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM


HỒ VIỆT CƯỜNG

NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HOẠT ĐỘNG
NẠO VÉT KHAI THÁC CÁT ĐẾN SỰ BIẾN ĐỔI DÒNG
CHẢY, BÙN CÁT, LÒNG DẪN Ở ĐOẠN SÔNG PHÂN
LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 62–58–02–02

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – NĂM 2015


Công trình được hoàn thành tại:
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Lê Mạnh Hùng
2. PGS.TS Nguyễn Ngọc Quỳnh

Phản biện 1:

PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ

hại rất nặng nề. Ngược lại, trên các lạch phụ, hiện tượng bồi lấp và hình thành các
cù lao, bãi nổi mới gây tắc nghẽn thoát lũ, cản trở giao thông thủy, ngập lụt, ô
nhiễm môi trường và về lâu dài có nguy cơ sẽ bị lấp lạch.
Ở Việt Nam mặc dù hoạt động khai thác cát trên sông, nhất là khai thác cát ở
các đoạn sông phân lạch đang rất sôi động, song cho đến nay vẫn chưa có một
nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của hoạt động khai thác cát tới chế độ thủy
động lực dòng chảy, bùn cát, để phục vụ cho việc chỉnh trị ổn định lâu dài đoạn
sông phân lạch.
Với yêu cầu của thực tiễn cần ổn định các đoạn sông phân lạch, cũng như
nhu cầu về khai thác cát để phục vụ các ngành kinh tế xã hội. NCS đã lựa chọn đề
tài luận án “Nghiên cứu tác động của các hoạt động nạo vét khai thác cát đến sự
biến đổi dòng chảy, bùn cát, lòng dẫn ở đoạn sông phân lạch trên sông Cửu
Long” mong muốn sẽ đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào lĩnh vực chỉnh trị
sông, mà cụ thể là khai thác cát kết hợp với nạo vét để chỉnh trị đoạn sông phân
lạch ở vùng ĐBSCL.
0.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
Hình thái dòng sông là sản phẩm của quá trình tương tác giữa dòng chảy và
lòng dẫn, với yếu tố trung gian là các quá trình vận chuyển và phân bố bùn cát.
Nếu một trong những yếu tố trên thay đổi thì sẽ gây hiệu ứng làm thay đổi các yếu
tố khác. Khi khai thác cát kết hợp với nạo vét lòng sông ở đoạn sông phân lạch sẽ
làm thay đổi hình dạng, kích thước mặt cắt,… và như vậy tỷ lệ phân lưu dòng
chảy, chế độ thủy lực, bùn cát của đoạn sông phân lạch sẽ bị thay đổi theo. Luận án
sẽ nghiên cứu mối quan hệ giữa các yếu tố dòng chảy, yếu tố bùn cát với các đặc
trưng hình thái của lòng dẫn trong điều kiện có sự ảnh hưởng của các hoạt động
nạo vét khai thác cát. Đây là một vấn đề mới, ở Việt Nam hiện chưa có đề tài luận
án nào đi sâu nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ là cơ sở khoa học cho việc điều chỉnh tỷ
lệ phân lưu dòng chảy, phân chia bùn cát vào các lạch của đoạn sông phân lạch.
Qua đó xác định được quy mô khai thác cát, kết hợp nạo vét chỉnh trị nhằm điều
hòa dòng chảy, ổn định lòng dẫn cho đoạn sông.

0.4. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
- Đối tượng nghiên cứu của luận án là các sông phân lạch ở vùng ĐBSCL, tập
trung nghiên cứu tại một số đoạn phân lạch điển hình và là các trọng điểm khai thác
cát trên sông Tiền và sông Hậu.
- Luận án chỉ tập trung nghiên cứu về sự biến đổi của các yếu tố dòng chảy,
bùn cát và lòng dẫn của đoạn sông phân lạch đơn do ảnh hưởng của các hoạt động nạo
vét khai thác cát.
0.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
Luận án đã sử dụng tổng hợp một số phương pháp nghiên cứu sau: Phương
pháp kế thừa để thu thập các tài liệu, số liệu cơ bản, hệ thống hóa và xử lý các kết quả
nghiên cứu có liên quan ; Phương pháp điều tra khảo sát thực địa nhằm bổ sung các
tài liệu, số liệu mới, tình hình hiện trạng của các đoạn sông phân lạch để phục vụ công
tác nghiên cứu, phân tích và kiểm tra kết quả tính toán ; Phương pháp chỉnh lý và
phân tích số liệu thực đo ; Phương pháp mô hình toán và mô hình vật lý ; Phương
pháp chuyên gia để tham vấn ý kiến của các chuyên gia có kinh nghiệm trong từng
nội dung nghiên cứu của luận án.
0.6. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1- Xây dựng được công thức lý thuyết và các công thức thực nghiệm ở dạng rút
gọn có thể sử dụng để xác định tỷ lệ phân lưu dòng chảy (β), tỷ lệ phân chia bùn cát
(S) vào các lạch cho đoạn sông phân lạch đơn trên sông Cửu Long dựa trên các thông
số cơ bản về lòng dẫn (chiều rộng B, độ sâu H, chiều dài lạch L và diện tích mặt cắt
ướt A) của đoạn sông.
2- Xây dựng được biểu đồ quan hệ để đánh giá hiệu quả của việc nạo vét nhằm
điều chỉnh tỷ lệ phân lưu cho đoạn sông phân lạch đơn ở vùng ĐBSCL.
3- Xác định được mức độ, phạm vi, vị trí khai thác cát tối ưu và đề xuất các
giải pháp chỉnh trị thích hợp cho đoạn sông phân lạch đơn khu vực thành phố Long
Xuyên, tỉnh An Giang.
0.3.



Cho đến nay hầu hết các nghiên cứu cơ bản, chuyên sâu về sông phân lạch
chủ yếu tập trung ở một số nước phát triển như: một số nước Âu Mỹ, Trung Quốc
và Liên Xô trước đây. Ngoài ra các nghiên cứu về chỉnh trị sông phân lạch chủ yếu
được thực hiện ở những nước có nhiều sông phân lạch, phát sinh nhiều vấn đề thực
tiễn do ảnh hưởng của sông phân lạch như Trung Quốc, Ấn Độ, Sri Lanka,... Hiện
có 3 hướng nghiên cứu chủ yếu về sông phân lạch là:
(1) Dựa vào chế độ thủy động lực dòng chảy của đoạn sông để nghiên cứu,
dự báo biến động sông phân lạch.
(2) Dựa vào các yếu tố hình thái để nghiên cứu, dự báo diễn biến hình thái
sông phân lạch.
Hai hướng nghiên cứu trên sẽ là cơ sở cho hướng nghiên cứu thứ ba (có thể
nghiên cứu kết hợp cả 2 hướng trên), đó là:
(3) Nghiên cứu chỉnh trị đoạn sông phân lạch.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về sông phân lạch ở Việt Nam
Nghiên cứu về động lực học dòng sông ở Việt Nam nói chung, chỉ bắt đầu
được quan tâm, phát triển từ sau khi giải phóng miền Bắc 1954. Mặc dù trên các hệ
1.1.


4
thống sông lớn ở Việt Nam như sông Hồng - Thái Bình, sông Mã, sông Cả, sông
Vu Gia - Thu Bồn, sông Cửu Long, sông Sài Gòn - Đồng Nai,... có rất nhiều đoạn
sông phân lạch, song cho đến nay những nghiên cứu cơ bản liên quan tới vấn đề
này còn rất ít. Những năm gần đây do yêu cần cấp thiết của thực tế đã xuất hiện
một số nghiên cứu ứng dụng để phục vụ việc chỉnh trị, giữ ổn định cho một đoạn
sông phân lạch cụ thể.
1.3. NHẬN XÉT CHUNG VỀ CÁC THÀNH TỰU VÀ TỒN TẠI TRONG
NGHIÊN CỨU SÔNG PHÂN LẠCH VÀ KHAI THÁC CÁT
1.3.1. Các thành tựu nghiên cứu đạt được
Hiện nay, các nghiên cứu về khai thác cát và ảnh hưởng của nó được quan

sông, vừa đạt được mục tiêu khai thác cát và lớn hơn cả là hạn chế tới mức tối đa
những tác động bất lợi của khai thác cát gây ra đối với dòng sông.
Từ các vấn đề tồn tại đối với việc khai thác cát, mục tiêu nghiên cứu của
luận án được xác định là việc nghiên cứu gắn kết giữa vấn đề chỉnh trị lòng dẫn để
ổn định đoạn sông phân lạch với việc khai thác cát hợp lý nhằm khắc phục những
bất cập về khai thác cát hiện nay.


5
1.4. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1.4.1. Xác định các vấn đề nghiên cứu
Luận án nghiên cứu những vấn đề sau:
1- Nghiên cứu các đặc trưng về dòng chảy, bùn cát và hình thái lòng dẫn của
đoạn sông phân lạch. Trong đó đi sâu tìm hiểu và xây dựng mối quan hệ giữa tỷ lệ
phân lưu dòng chảy, tỷ lệ phân chia bùn cát với các yếu tố thủy lực, yếu tố hình
thái của đoạn sông phân lạch đơn (đoạn sông chỉ có 2 lạch) từ việc phân tích, chỉnh
lý số liệu thực đo.
2- Nghiên cứu sự biến động về chế độ thủy lực dòng chảy, diễn biến lòng
dẫn ở đoạn sông phân lạch đơn do ảnh hưởng của các hoạt động nạo vét khai thác
cát, bằng việc tính toán mô phỏng trên mô hình toán và phân tích kết quả thí
nghiệm trên mô hình vật lý.
3- Ứng dụng kết quả nghiên cứu của luận án vào thực tiễn để tính toán và đề
xuất phương án khai thác cát hợp lý, kết hợp được giữa khai thác cát và nạo vét
chỉnh trị lòng dẫn để ổn định lâu dài cho một đoạn sông phân lạch đơn điển hình
trên hệ thống sông Cửu Long.
1.4.2. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Luận án sẽ lấy đoạn sông phân lạch đơn làm đối tượng nghiên cứu và chỉ
hạn chế khu vực nghiên cứu là sông phân lạch đơn tại các khu vực ít ảnh hưởng
của thủy triều ở vùng đồng bằng sông Cửu Long.
Luận án chỉ nghiên cứu các mối quan hệ của dòng chảy một chiều từ thượng

SÔNG PHÂN LẠCH ĐƠN VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY LỰC, HÌNH
THÁI CƠ BẢN
2.1.1. Định nghĩa và phân loại đoạn sông phân lạch
Những đoạn sông mà dòng chảy tách, nhập thành nhiều lạch bởi các cồn bãi
bồi tụ trong lòng dẫn được gọi là sông phân lạch, để thuận lợi cho việc nghiên cứu
thường phân loại sông phân lạch như sau:
- Theo số lạch (số nhánh sông): Theo cách phân loại này có đoạn sông phân
lạch đơn, phân lạch kép và đa lạch.
- Theo mức độ ổn định: Có đoạn sông phân lạch ổn định tương đối và đoạn
sông phân lạch rất không ổn định.
Ngoài ra, còn dựa trên hình dạng mặt bằng đoạn sông phân lạch để phân ra
đoạn sông phân lạch thẳng cân đối và đoạn sông phân lạch cong, lệch.
2.1.2. Các yếu tố thủy lực, hình thái đặc trưng của đoạn sông phân lạch đơn
Hình dưới đây mô tả mặt bằng, mặt cắt ngang và các yếu tố đặc trưng thủy
lực, hình thái lòng dẫn của một đoạn sông phân lạch đơn.
2.1.

Hình 2-1. Mô tả mặt bằng và mặt cắt ngang đoạn sông phân lạch đơn.
Trong đó mặt cắt I-I là mặt cắt lòng dẫn đoạn sông trước phân lạch, mặt cắt
IV-IV là mặt cắt hợp lưu sau phân lạch, mặt cắt II-II trên lạch chính, với lưu lượng
dòng chảy Q1, mặt cắt III-III trên lạch phụ, với lưu lượng dòng chảy Q2. Các thông
số thủy lực, hình thái cơ bản của đoạn sông phân lạch gồm:
- Q1, Q2 Lưu lượng dòng chảy lạch chính, lạch phụ.
- U1, U2 Lưu tốc trung bình mặt cắt lạch chính, lạch phụ.
- J1, J2 Độ dốc thủy lực lạch chính, lạch phụ.
- n₁, n2 Hệ số nhám lòng sông lạch chính, lạch phụ.
- H1, H2 Độ sâu trung bình mặt cắt lạch chính, lạch phụ.
- B1, B2 Chiều rộng trung bình mặt cắt lạch chính, lạch phụ.
- A1, A2 Diện tích mặt cắt ướt lạch chính, lạch phụ.
- χ₁, χ2 Chu vi mặt cắt ướt lòng dẫn lạch chính, lạch phụ.


Q
Từ (2-3) rút ra 1  1
 2 Q2

vậy 1 

(2-3)
(2-4)

Từ công thức cơ bản tính lưu lượng dòng chảy, bằng tích số giữa lưu tốc
trung bình mặt cắt và diện tích mặt cắt ướt khi đó:
Q = U.A
(2-5)
Nếu U được tính theo công thức Chery U  C RJ . Trong đó R bán kính thủy
của mặt cắt ướt được tính bằng tỷ số giữa diện tích ướt và chu vi ướt của mặt cắt.
A diện tích mặt cắt ướt bằng tích giữa độ sâu trung bình mặt cắt ướt và chiều rộng
mặt cắt ướt A = H.B. Thay U và A vào (2-5) sẽ nhận được:
Q  C RJ HB 
(2-6)
Từ (2-3) có 1 

Q1
Q1  Q2 

1

hay

1

1

1

6

và thay vào

 R  3  J  2  B H  n 
 1   2   2   2 2  1 
(2-9)
1
 R1   J1   B1H1  n2 
J
L
Xuất phát từ (2-2) ta có 2  1 , thay vào công thức (2-9) sẽ nhận được:
J1 L2
1

 R  3  L  2  B H  n 
1
 1   2   1   2 2  1 
1
 R1   L2   B1H1  n2 

(2-10)

Hay
2
1







2
3

 L2

 L1





1
2


 B1 H 1  n2 

 
 B2 H 2  n1 


1

(2-12)



1  R1  3  L2  2  B1H1  n2  
     
 
2  R2   L1   B2 H 2  n1  


(2-14)



Công thức (2-11), (2-12), (2-13) và (2-14) là những công thức cơ bản làm
tiền đề cho việc xây dựng các công thức gần đúng để xác định tỷ lệ phân lưu dòng
chảy vào các lạch cho đoạn sông phân lạch đơn trên sông Cửu Long. Đây là các
công thức xác định tỷ lệ phân lưu chỉ phụ thuộc vào các yếu tố đặc trưng hình thái
và độ nhám lòng dẫn của hai lạch.
2.2.2. Quan hệ giữa tỷ lệ phân lưu dòng chảy và tỉ lệ phân chia bùn cát của
đoạn sông phân lạch đơn
Lưu lượng dòng chảy và lưu lượng vận chuyển bùn cát của đoạn sông có
quan hệ với nhau thông qua biểu thức Qs=Q., theo tác giả Đinh Quân Tùng
(Trung Quốc), một cách gần đúng có thể tính toán tỷ lệ phân chia lưu lượng bùn
cát vào các lạch như sau:
Nếu gọi S là tỷ lệ phân chia lưu lượng bùn cát, khi đó:
S1 

QS1
 QS1  QS 2 

(2-15)





Đặt K s 

Công thức (2-17) cho thấy tỷ lệ phân chia bùn cát vào lạch, phụ thuộc chủ
yếu vào tỷ lệ phân lưu dòng chảy của lạch. Sau khi tính được tỷ lệ phân lưu 1 , chỉ
cần biết tỷ số hàm lượng bùn cát giữa 2 lạch Ks sẽ tính được giá trị gần đúng của tỷ
lệ phân chia bùn cát vào lạch.


9
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phương pháp phân tích số liệu thực đo
Trong luận án, phương pháp chỉnh lý, phân tích số liệu thực đo được sử
dụng để phân tích và xây dựng các quan hệ thực nghiệm giữa các đặc trưng thủy
lực dòng chảy, bùn cát và hình thái lòng dẫn của các đoạn sông phân lạch đơn trên
hệ thống sông Cửu Long.
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình toán
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kịch bản nạo vét khai thác cát đến tỷ lệ
phân lưu dòng chảy giữa các lạch, sự thay đổi về chế độ thủy lực dòng chảy, bùn
cát và hình thái của các đoạn sông nghiên cứu.
+ Mô phỏng một số kịch bản khai thác cát kết hợp nạo vét lòng dẫn ứng với
các cấp lưu lượng khác nhau.
+ Phân tích biến động về các yếu tố thủy lực dòng chảy, khả năng vận
chuyển bùn cát của đoạn sông.
+ Phân tích biến động về hình thái (xói/ bồi) lòng dẫn của đoạn sông.
- Nghiên cứu các giải pháp, phương án nạo vét khai thác cát hợp lý kết hợp
với chỉnh trị để ổn định lòng dẫn cho đoạn sông phân lạch.

SÔNG PHÂN LẠCH ĐƠN
TỔNG QUAN VỀ SÔNG PHÂN LẠCH ĐƠN TRÊN SÔNG CỬU
LONG VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH THÁI
Sông phân lạch đơn là loại hình sông phân lạch tồn tại khá phổ biến trên hệ
thống sông Cửu Long. Đặc điểm hình thái của các đoạn sông này là có nút thắt 2
đầu, giữa phình ra, dòng chảy chia thành hai lạch, giữa các lạch là bãi giữa (hay
còn gọi là cù lao), trên bãi sinh trưởng thực vật hoặc có dân cư sinh sống. Trên các
nhánh sông Cửu Long hiện có khoảng 17 đoạn sông phân lạch đơn.
3.2. THIẾT LẬP CÔNG THỨC GẦN ĐÚNG XÁC ĐỊNH TỶ LỆ PHÂN
LƯU DÒNG CHẢY CHO ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH ĐƠN TRÊN
SÔNG CỬU LONG
Xuất phát từ các công thức cơ bản xác định tỷ lệ phân lưu dòng chảy của
đoạn sông phân lạch đơn đã được thiết lập ở chương II, để đơn giản hóa việc xác
định thông số về bán kính thủy lực của lòng dẫn thì đối với các sông thiên nhiên có
B>20H có thể lấy giá trị của RH. Như vậy với sông Cửu Long có thể lấy R=H,
sau khi thay vào các công thức (2-11), (2-12) và (2-14) sẽ nhận được:
3.1.


H
1  1   2
  H1






5
3

  H 2   L1   B2  n1



5
1


1  H1  3  L2  2  B1  n2  
 
   
 
 2  H 2   L1   B2  n1  



1







(3-1)
1

(3-2)

(3-3)


3 
2 



H
L
B2  
2
1

1  1  
  H1   L2   B1  



1

(3-4)

Tỷ lệ phân lưu qua lạch phụ:
5
1


3
 H1   L2  2  B1  

2  1  

đơn trên sông Cửu Long, dựa vào các thông số trung bình về chiều dài, chiều rộng
và chiều sâu của lòng dẫn.
3.3. XÂY DỰNG QUAN HỆ THỰC ĐO GIỮA DÒNG CHẢY, BÙN CÁT
VÀ CÁC YẾU TỐ LÒNG DẪN CỦA ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH
ĐƠN TRÊN SÔNG CỬU LONG
3.3.1. Phân tích quan hệ giữa tỉ lệ phân lưu dòng chảy (β) với các yếu tố thủy
lực và yếu tố hình thái lòng dẫn của các lạch
Căn cứ các số liệu thực đo đã thu thập, xử lý. Luận án tiến hành xây dựng
các quan hệ thực nghiệm giữa tỷ lệ phân lưu dòng chảy (1/2) với các yếu tố đặc
trưng dòng chảy (Q1/Q2, U1/U2,), yếu tố đặc trưng lòng dẫn (B1/B2, H1/H2, A1/A2)
của lạch chính và lạch phụ đối với đoạn sông phân lạch đơn trên sông Cửu Long.
Kết quả phân tích được thể hiện tại hình 3-1 dưới đây.
a) Biểu đồ quan hệ:

Hình 3-1. Quan hệ giữa các yếu tố thủy lực, hình thái và tỷ lệ
phân lưu dòng chảy giữa 2 lạch.


12
b) Công thức quan hệ:
Từ phương trình mô tả các đường cong quan hệ trên hình 3-1 ta xác định
được các công thức quan hệ giữa các yếu tố thủy lực, yếu tố hình thái của lòng dẫn
với tỷ số phân lưu dòng chảy vào 2 lạch như sau:
Công thức
Hệ số
Công thức
Số
Yếu tố
nguyên dạng
tương quan

A 
1
 0,9749.  1 
2
 A2 

3,4 k

2

U 
1
 a.  1 
2
 U2 

2

B 
1
 a.  1 
2
 B2 

2

H 
1
 a.  1 
2

0,7 k

(3-10)

Ghi chú: Các hệ số (a) và số mũ (k) của các phương trình được làm tròn với
5
3

2 chữ số sau dấu phẩy. Các hệ số và số mũ được lấy với (a1,0) và ( k   1, 67 ).
3.3.2. Phân tích quan hệ giữa tỉ lệ phân chia bùn cát (s) với các yếu tố thủy
lực và yếu tố hình thái lòng dẫn của các lạch
Dựa trên số liệu thực đo ta cũng xây dựng được mối quan hệ giữa tỷ lệ phân
chia bùn cát vào các lạch với các yếu tố thủy lực và yếu tố hình thái lòng dẫn giữa
lạch chính và lạch phụ của đoạn sông phân lạch đơn trên sông Cửu Long.
a) Biểu đồ quan hệ:

Hình 3-2. Quan hệ giữa các yếu tố thủy lực, hình thái và tỷ lệ
phân chia bùn cát giữa 2 lạch.
b) Công thức quan hệ:
Từ phương trình mô tả các đường cong quan hệ trên hình 3-2 ta xác định
được các công thức quan hệ giữa các yếu tố thủy lực, yếu tố hình thái của lòng dẫn
với tỷ lệ phân chia bùn cát vào 2 lạch như sau:


13
Yếu tố

Công thức
nguyên dạng



A 
S1
 1, 0542.  1 
S 2
 A2 

Công thức
chỉnh sửa
3k

R = 0,9

U 
S 1
 a.  1 
S 2
 U2 

2

B 
S 1
 a.  1 
S 2
 B2 

2

1,6202

A 
S1
 a.  1 
S 2
 A2 

(3-13)

0.5 k

(3-14)

Ghi chú: Hệ số (a) và số mũ (k) được làm tròn với 2 chữ số sau dấu phẩy.
5
3

Các hệ số và số mũ được lấy với (a1,0) và ( k   1, 67 ).
Như vậy, khi có các thông số trung bình về vận tốc dòng chảy (U) hoặc các
thông số về đặc trưng hình thái lòng dẫn (B, H, A) của đoạn sông phân lạch đơn, từ
các quan hệ đã thiết lập ở trên có thể xác định được tỷ lệ phân lưu dòng chảy (β), tỉ
lệ phân chia bùn cát (S) vào các lạch tương ứng.
3.4. NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG NẠO VÉT KHAI
THÁC CÁT ĐỐI VỚI ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH ĐƠN BẰNG MÔ
HÌNH TOÁN VÀ MÔ HÌNH VẬT LÝ
3.4.1. Các kịch bản, trường hợp tính toán nghiên cứu
a) Các kịch bản về nạo vét khai thác cát:
Luận án đã tiến hành các tính toán, nghiên cứu với 4 nhóm kịch bản được
nêu dưới đây:
- PA0: Phương án hiện trạng để so sánh khi chưa có các hoạt động nạo vét
khai thác cát (lòng dẫn được giữ nguyên như đoạn sông trong tự nhiên).

Lạch phải (lạch chính)

Lạch trái (lạch phụ)

Hình 3-3. Biến động tỉ lệ phân lưu dòng chảy vào các lạch theo quy mô
nạo vét khai thác cát, ứng với cấp lưu lượng tạo lòng Q0=14000m3/s.
Từ kết quả nhận được cho thấy, muốn thay đổi tỷ lệ phân lưu dòng chảy
giữa các lạch thì việc nạo vét khai thác cát phải được thực hiện trên toàn tuyến.
3.4.3. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của nạo vét khai thác cát đến chế độ
thủy động lực và vận chuyển bùn cát
a) Đánh giá sự thay đổi về vận tốc dòng chảy:
Vận tốc dòng chảy trên dòng chính phía thượng lưu và trên nhánh phải (lạch
chính) đều có xu thế giảm khi nạo vét và khai thác cát trên nhánh trái (lạch phụ).
Mức độ giảm phụ thuộc vào từng phương án nạo vét và theo từng cấp lưu lượng,
vận tốc dòng chảy trên lạch phải giảm mạnh nhất khi thực hiện nạo vét toàn bộ
lạch trái theo phương án PA3.
Vận tốc dòng chảy trên lạch trái biến đổi phức tạp, phụ thuộc vào địa hình
lòng dẫn của từng khu vực khác nhau. Với các phương án nạo vét PA1, PA2 và
PA3, vận tốc dòng chảy trên tuyến lạch trái đều có xu thế tăng lên. Mức độ biến
động vận tốc phụ thuộc vào quy mô nạo vét lạch trái và theo từng cấp lưu lượng

Lạch phải (lạch chính)

Lạch trái (lạch phụ)

Hình 3-4. Phân bố vận tốc trên mặt cắt ngang trước và sau khi nạo vét
toàn tuyến lạch trái (PA3).


15

sâu
Hkt/Htb

3
5
7
10
15

0.3
0.5
0.7
1.0
1.6

Ghi chú:

Hiệu quả điều chỉnh tăng tỉ lệ phân lưu vào lạch trái
(lạch nạo vét) - 2(%)
Q=5000
Q=9000
Q=12500
Q=14000 Q=16000
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
(m3/s)
7.94
11.85

H tb

cắt của lạch nạo vét (trong trường hợp nghiên cứu này, chiều sâu trung bình lạch
trái hiện trạng có Htb=9,56m).


16

Hình 3-6. Biểu đồ đánh giá hiệu quả tăng tỉ lệ phân lưu vào lạch theo
chiều sâu nạo vét (β~Hkt), ứng với từng cấp lưu lượng.
Từ bảng đánh giá hiệu quả và biểu đồ phân tích quan hệ giữa hiệu quả tăng
tỷ lệ phân lưu dòng chảy (β) vào lạch theo các cấp chiều sâu nạo vét khai thác
cát, có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Mức độ biến động về tỷ lệ phân lưu dòng chảy phụ thuộc vào quy mô nạo
vét và theo từng cấp lưu lượng.
- Tỉ lệ phân lưu dòng chảy vào lạch cạn (lạch nạo vét) tăng mạnh nhất khi tỷ
số giữa chiều sâu nạo vét khai thác cát và độ sâu trung bình mặt cắt lòng dẫn hiện


H 

trạng của đoạn sông  m  kt  nằm trong khoảng m ≤ 0,7. Khi giá trị (m) nằm
H tb 

trong khoảng từ 0,7÷1,0 hiệu quả tăng tỷ lệ phân lưu dòng chảy vào lạch nạo vét
giảm mạnh. Từ giá trị m > 1,0 trở lên, tỷ lệ phân lưu gần như không tăng thêm khi
tiếp tục tăng chiều sâu nạo vét.
Như vậy có thể thấy, việc khai thác cát kết hợp nạo vét chỉnh trị lòng dẫn để
điều chỉnh tỷ lệ phân lưu dòng chảy giữa các lạch chỉ đạt hiệu quả lớn nhất khi Hkt
≤ 0,7Htb. Có nghĩa là chiều sâu nạo vét (chiều sâu tăng thêm) nên nhỏ hơn chiều

sâu nạo vét cũng không làm tăng hiệu quả điều chỉnh về tỷ lệ phân lưu dòng chảy
giữa các lạch, biểu đồ đánh giá được thể hiện trên hình 3-6. Xét trong các trường
hợp cùng một độ sâu và chiều rộng nạo vét khai thác cát, thì ứng với cấp lưu lượng
càng lớn thì tỷ lệ phân lưu sang lạch phụ càng lớn.
Các kết quả nghiên cứu trên đây sẽ được ứng dụng vào thực tế để nghiên
cứu đề xuất phương án khai thác cát kết hợp với nạo vét chỉnh trị lòng dẫn cho
đoạn sông phân lạch Long Xuyên, tỉnh An Giang. Những tính toán cụ thể sẽ được
trình bày trong Chương IV của luận án.
3.5.

CHƯƠNG IV
ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾ ĐỀ XUẤT
PHƯƠNG ÁN KHAI THÁC CÁT KẾT HỢP NẠO VÉT CHỈNH TRỊ ĐOẠN
SÔNG PHÂN LẠCH ĐƠN KHU VỰC THÀNH PHỐ LONG XUYÊN
THỰC TRẠNG ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH KHU VỰC THÀNH PHỐ
LONG XUYÊN
Đoạn sông phân lạch đơn khu vực cù lao Mỹ Hòa Hưng trên sông Hậu thuộc
thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang (còn gọi là cù lao Ông Hổ) có tọa độ địa lý
từ 10022’ đến 10027’ vĩ độ bắc; 105024’ đến 105028’ kinh độ đông. Đoạn sông chia
thành 2 lạch, nhánh phải dài 7120m chảy qua thành phố Long Xuyên, nhánh trái
dài 9280m chảy qua địa bàn các xã An Thạnh Trung và Hòa Bình thuộc huyện Chợ
Mới. Đây là đoạn sông phân lạch có diễn biến hình thái rất mạnh, các nhánh sông
đang trong thời kỳ phát triển hoặc suy thoái và luôn có sự tranh chấp lẫn nhau.
Hiê ̣n tượng bồ i lắ ng và sạt lở bờ sông sẽ vẫn còn tiế p tu ̣c xảy ra nếu không
có các giải pháp chỉnh trị tổ ng thể cho toàn đoạn sông. Đặc biệt là bên lạch phải,
viêc̣ xây dựng mô ̣t số công trình kè bờ khu vực TP Long Xuyên chỉ là giải pháp bi ̣
đô ̣ng trong khi đoạn sông vẫn phát triển các hố xói mới, vì vậy nếu chỉ xây dựng
các công trình bảo vệ bờ thì chưa thể giải quyế t được vấ n đề xói lở ở khu vực này.
4.1.


1  1  0,876 
 


H1   B1  



5




H1 3  B1  

 2  1  1,142 
 


H 2   B2  



5


3 B 


1

Căn cứ vào mục tiêu, yêu cầu chỉnh trị và điều kiện thực tế của đoạn sông.
Các thông số chỉnh trị của đoạn sông được xác định như sau.
a) Xác định tỷ lệ phân lưu điều chỉnh:
Kết quả nghiên cứu về diễn biến tỷ lệ phân lưu dòng chảy và sự ổn định của
đoạn sông qua các thời kỳ thấy rằng, đoạn sông có sự ổn định tương đối khi duy trì
tỷ lệ phân lưu qua lạch phải là khoảng 60÷63% và lạch trái là 37÷40%. Từ tỷ lệ
phân lưu hiện trạng của đoạn sông, tỷ lệ phân lưu điều chỉnh được xác định là
chuyển khoảng 10÷15% lưu lượng dòng chảy từ lạch phải sang lạch trái so với
hiện trạng. Cơ cấu tỷ lệ phân lưu của các lạch sau chỉnh trị như sau:
+ Tỷ lệ phân lưu dòng chảy qua nhánh phải: 160%.
+ Tỷ lệ phân lưu dòng chảy qua nhánh trái: 240%.


19
b) Xác định cấp lưu lượng chỉnh trị:
Lưu lượng chỉnh trị cho đoạn sông được lấy bằng cấp lưu lượng tạo lòng của
sông Hậu tại Long Xuyên với Qctrị=14000m3/s.
c) Xác định các thông số mặt cắt lòng dẫn chỉnh trị:
Kết quả tính toán mặt cắt lòng sông ổn định cho đoạn sông Hậu tại khu vực
Long Xuyên đã xác định được chiều rộng và chiều sâu lòng sông ổn định với
B*=700m và H*=13,5m. Phương án đề xuất là giữa nguyên hiện trạng lòng dẫn của
tuyến lạch phải (lạch chính) và duy trì các thông số trung bình mặt cắt lạch phải
đảm bảo điều kiện ổn định của đoạn sông với B1B*=700m ; H1H*=13,5m.
Để đạt tỷ lệ phân lưu dòng chảy vào các lạch như yêu cầu chỉnh trị đã được
xác định ở trên, cần phải thực hiện nạo vét cải tạo lòng dẫn trên toàn tuyến lạch trái
với các thông số được xác định như sau: Chiều rộng mặt cắt chỉnh trị lấy bằng
chiều rộng mặt cắt lòng dẫn ổn định với B2B*=700m. Áp dụng công thức (4-3)
hoặc (3-9) của luận án để tính toán chiều sâu tối thiểu cần phải nạo vét (H2).
Các thông số cụ thể của mặt cắt lòng dẫn chỉnh trị đối với đoạn phân lạch
Long Xuyên được xác định như trong bảng 4-1.

B2=386,7

B1=700

B2=700

H1=13,5

H2 =9,6

H1=13,5

H2 =11,5

(4-3) hoặc
(3-9)

4.3.2. Xác định vị trí và quy mô khai thác cát hợp lý trên đoạn sông
a) Xác định các vị trí cần khai thác cát kết hợp nạo vét lòng dẫn:
Việc khai thác cát kết hợp nạo vét cải tạo lòng dẫn sẽ được ưu tiên thực hiện
tại các khu vực lòng sông bị bồi lấp, co hẹp và suy giảm khả năng thoát lũ. Để xác
định các vị trí nạo vét, NCS đã tiến hành các tính toán mô phỏng chế độ thủy lực
dòng chảy hiện trạng của đoạn sông trên mô hình toán hai chiều MIKE 21FM với
nhiều cấp lưu lượng khác nhau. Một số kết quả được thể hiện tại các hình sau.

Cấp lưu lượng Q=5000 m3/s
Cấp lưu lượng Q=16000 m3/s
Hình 4-1. Phân bố trường vận tốc trên mặt bằng địa hình hiện trạng,
ứng với cấp lưu lượng mô phỏng Q=5000m3/s và Q=16000m3/s.


21
4.3.3. Đề xuất các công trình bổ sung để bảo vệ bờ và ổn định tỷ lệ phân lưu
cho đoạn sông
Dựa trên các kết quả mô phỏng về chế độ thủy lực dòng chảy và xu thế diễn
biến hình thái của đoạn sông trước và sau khi nạo vét khai thác cát. Tại các khu
vực có lưu tốc dòng chảy lớn, chế độ động lực phức tạp, có nguy cơ cao về xói lở
hoặc bồi lắng thì sẽ bố trí các giải pháp công trình phù hợp nhằm bảo vệ bờ, ổn
định tỷ lệ phân lưu cho đoạn sông. Các hạng mục công trình được đề xuất gồm:
- Kè mõm cá và đê đón dòng ở đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng để điều chỉnh và
ổn định tỷ lệ phân lưu giữa hai nhánh sông.
- Hệ thống các kè gia cố, bảo vệ bờ phải và bờ trái các lạch.
- Kè mõm cá bảo vệ đôi cồn cù lao Mỹ Hòa Hưng.
4.4. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ SAU NẠO VÉT CHỈNH TRỊ ĐỐI VỚI
ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH LONG XUYÊN
4.4.1. Đánh giá chung về hiệu quả kỹ thuật
Đánh giá hiệu quả sau nạo vét theo các phương án đề xuất nhận thấy, việc
điều chỉnh tỷ lệ phân lưu giữa 2 lạch đã có sự thay đổi tích cực theo xu thế có lợi
cho đoạn sông. Lưu lượng dòng chảy đã chuyển từ lạch phải sang lạch trái tăng lên
từ 2,35 ÷ 13,21% so với hiện trạng. Chế độ thủy lực dòng chảy trên toàn đoạn sông
sau nạo vét biến đổi theo xu thế có lợi hơn, vận tốc dòng chảy trên nhánh chính
(lạch phải) giảm rõ rệt, giá trị giảm từ 0,02÷0,27m/s, riêng dòng chảy tại khu vực
phân lưu giảm xuống từ 0,06÷0,36m/s. Vận tốc dòng chảy trên toàn tuyến lạch trái
tăng từ 0,03÷0,08m/s, khả năng thoát lũ của lạch trái được cải thiện tốt hơn.
Kết quả mô phỏng chế độ thủy lực dòng chảy và mặt bằng phân bố vận tốc
sau nạo vét được thể hiện trên hình 4-4.

Khu vực phân lưu
Khu vực đoạn cạn cù lao mới
Hình 4-4. Phân bố vận tốc dòng chảy trên mặt bằng đoạn sông,
sau khi khai thác cát và nạo vét toàn tuyến lạch trái.

thúc đẩy kinh tế phát triển.
Ngoài ra nếu đoạn sông được chỉnh trị ổn định, chắc chắn sẽ giảm thiểu
được những thiệt hại về người, tài sản, đất đai,… do sạt lở gây ra. Đây là là hiệu
quả rất có ý nghĩa về mặt kinh tế và tinh thần không thể tính được, mang lại cuộc
sống bình yên cho nhân dân trong khu vực.
4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG IV
Kết quả nghiên cứu của luận án đã được ứng dụng thành công để tính toán
xác định các thông số chỉnh trị lòng dẫn cho đoạn sông phân lạch đơn khu vực
thành phố Long Xuyên. Bằng giải pháp nạo vét kết hợp khai thác tận thu tài
nguyên cát trên toàn tuyến lạch trái, đã điều chỉnh được tỷ lệ phân lưu dòng chảy
vào lạch trái tăng lên 13,21% so với hiện trạng.
Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất để chỉnh trị là phù hợp với điều kiện
hiện trạng của đoạn sông, hiệu quả sau nạo vét khai thác cát cho thấy dòng chảy ổn


23
định, đặc biệt là tỉ lệ phân lưu giữa các lạch đã được điều chỉnh hợp lý hơn. Các
biến động về mực nước, lưu tốc không lớn, không phát sinh các hiện tượng thủy
lực nguy hiểm (hố xói, vùng nước xoáy,...). Lòng sông diễn biến theo xu thế có lợi,
giảm nguy cơ sạt lở cho phía bờ lạch phải và khu vực thành phố Long Xuyên. Vận
tốc dòng chảy sau nạo vét tăng mạnh sẽ giúp cải thiện khả năng thoát lũ và làm
giảm các hiện tượng bồi lắng, ngập lụt trên tuyến lạch trái.
Từ kết quả đạt được cho thấy, có thể tiến hành các nghiên cứu sâu hơn để
mở rộng phạm vi ứng dụng kết quả nghiên cứu của luận án cho các đoạn sông phân
lạch khác ở nước ta.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
1. Luận án đã tổng hợp và phân tích tổng quan các kết quả nghiên cứu chính
ở trong và ngoài nước về sông phân lạch và những nghiên cứu về ảnh hưởng tác
động của các hoạt động khai thác cát đến chế độ dòng chảy và lòng dẫn của dòng







1

;


R
 2  1   1
  R2






2
3

 L2

 L1





B2  
2
1

1  1  
  H1   L2   B1  



1

;

5
1


3 
2 



H
L
B1  
1
2

2  1  
  H 2   L1   B2  

chỉnh lý các số liệu cơ bản, luận án đã xây dựng thành công một số quan hệ thực
nghiệm giữa tỷ lệ phân lưu dòng chảy, tỷ lệ phân chia bùn cát với các yếu tố thủy
lực, yếu tố hình thái lòng dẫn của đoạn sông phân lạch đơn trên sông Cửu Long
trong điều kiện có xét đến ảnh hưởng của hoạt động khai thác cát.
- Quan hệ giữa tỷ lệ phân lưu dòng chảy với các đặc trưng thủy lực, hình
thái lòng dẫn giữa 2 lạch có dạng: