B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O

TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

NG Đ I H C TH Y L I
----o0o----

NGUY N THÁI BÌNH

NGHIÊN C U CH Đ TH Y L C VÀ GI I PHÁP
TIÊU NĂNG PHÒNG XÓI C NG S N Đ C
T NH B N TRE

CHUYÊN NGÀNH: K THU T XÂY D NG CÔNG TRÌNH TH Y
MÃ S :

60580202

LU N V N TH C S
NG

IH

NG D N KHOA H C:
GS.TS T NG

C TH NG

TS. NGUY N THANH H I

c u ch đ th y l c và gi i pháp tiêu n ng phòng xói c ng S n
Tre” đã đ

c t nh B n

c hoàn thành.

Tác gi xin chân thành c m n đ n toàn th th y giáo, cô giáo tr
h c Th y l i, khoa Sau đ i h c, khoa Công trình tr
tâm gi ng d y tác gi trong su t quá trình h c t p t i tr

ng

i

i h c Th y l i đã t n

ng.

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i GS-TS T ng
Nguy n Thanh H i đã h

ng

c Th ng và TS

ng d n, giúp đ t n tình trong th i gian tác gi làm lu n

v n.
Tác gi xin chân thành g i l i c m n t i lãnh đ o cùng t p th C s 2 Tr

TÀI ................................................................................. 3

III. CÁCH TI P C N VÀ PH
IV. K T QU D

KI N

T

NG PHÁP NGHIÊN C U ........................... 3
C ................................................................. 4

V. N I DUNG C A LU N V N .......................................................................... 4
CH

NG 1: T NG QUAN V N

NGHIÊN C U ....................................... 5

1.1.

T ng quan đi u ki n t nhiên khu v c nghiên c u ................................ 5

1.1.1.

V trí đ a lý ................................................................................................... 5

1.1.2.

c đi m đ a hình ........................................................................................ 5


K t qu nghiên c u v xói trong n

c ........................................................ 14

1.3.2.1. Nghiên c u c a Tr n Nh H i và các đ ng nghi p t i Vi n Khoa h c Th y
l i Mi n Nam [4]...................................................................................................... 14
1.3.2.2. Nghiên c u c a Ph m Ng c Quý [6] ......................................................... 14
1.3.2.3. Nghiên c u c a Tr nh Công V n [8] .......................................................... 15
1.3.2.4. Nghiên c u c a Nguy n Thanh H i [3] ..................................................... 17
1.4.

V n đ đ t ra ............................................................................................. 17


1.4.1.

Xói sau công trình ....................................................................................... 17

1.4.2.

M t tr

1.4.3.

Nguyên nhân xói l ..................................................................................... 19

1.5.

Nh n xét chung .......................................................................................... 20


2.1.4.

N i ti p dòng ch y

2.1.5.

Các hình th c tiêu n ng .............................................................................. 24

ng pháp nghiên c u tiêu n ng ............................................................. 21
h l u công trình ...................................................... 22

2.1.5.1. Tiêu n ng dòng đáy .................................................................................... 25
2.1.5.2. Tiêu n ng dòng m t .................................................................................... 26
2.1.6.

Tính toán lý thuy t xác đ nh s b kích th
c ng S n

c h th ng tiêu n ng phòng xói

c .............................................................................................. 27

2.1.6.1. Tính toán chi u dài sân tiêu n ng ............................................................... 27
2.1.6.2. Tính toán chi u dài sân sau ........................................................................ 27
2.1.6.3. Tính toán chi u sâu h xói ......................................................................... 28
2.1.7.

ánh giá và nh n xét s b khi áp d ng các lý thuy t hi n nay vào tính toán
tiêu n ng phòng xói công trình c ng S n


Lý thuy t t

ng t thuy t l p MHTL ......................................................... 32

2.2.4.1. Khái ni m chung ........................................................................................ 32
2.2.4.2. T

ng t v hình h c ................................................................................. 33

2.2.4.3. T

ng t đ ng h c ..................................................................................... 33

2.2.4.4. T

ng t đ ng l c h c ............................................................................... 34

2.2.4.5. Phân tích th nguyên và ng d ng ............................................................. 35
2.3.

Thi t l p các ph

2.3.1.

M c đích thi t l p các ph

2.3.2.

Thi t l p ph


c đi m đ a hình ....................................................................................... 43

3.1.4.

c đi m đ a ch t ........................................................................................ 44

3.1.4.1.

a t ng ...................................................................................................... 44

3.1.4.2. M t c t đ a ch t .......................................................................................... 44
3.1.4.3. Ch tiêu c lý các l p đ t ............................................................................ 45
3.1.5.

Nhi m v công trình ................................................................................... 47

3.1.6.

Các h ng m c chính c a công trình ............................................................ 47


3.1.7.

C p công trình ............................................................................................. 48

3.2.

C s lý lu n gi i pháp tiêu n ng phòng xói cho công trình c ng S n



Thi t k mô hình hóa ................................................................................ 54

3.4.1.

Mô hình hóa ................................................................................................ 54

3.4.1.1. Ch n lo i mô hình ...................................................................................... 54
3.4.1.2. Ch n t l mô hình ..................................................................................... 54
3.4.1.3. Ph m vi b trí mô hình ............................................................................... 55
3.4.1.4. V t li u làm mô hình .................................................................................. 55
3.4.1.5. Xây d ng và ch t o mô hình..................................................................... 56
3.4.1.6. Ki m tra đi u ki n t
3.4.2.

ng t mô hình ......................................................... 56

Các thi t b đo đ c và quy trình thí nghi m ................................................ 57

3.4.2.1. D ng c đo cao đ ...................................................................................... 57
3.4.2.2. D ng c đo l u l

ng................................................................................. 58

3.4.2.3. Thi t b đo m c n

c ................................................................................. 58

3.4.2.4.



Nh n xét ki n ngh ...................................................................................... 63

3.6.

K t qu thí nghi m PATK s a đ i 1 (PATK2) ...................................... 63

3.6.1.

Ph

ng án thi t k s a đ i 1 (PATK2) ....................................................... 63

3.6.1.1. Công trình ................................................................................................... 63
3.6.1.2. M c n

c thí nghi m (PATK2) ................................................................. 64

3.6.2.

K t qu thí nghi m PATK2: ....................................................................... 65

3.6.3.

Nh n xét ki n ngh ...................................................................................... 69

3.7.

K t qu thí nghi m PATK s a đ i 2 (PATK3) ...................................... 69


ng án ch n (PAC) ............................................................................... 73

3.8.1.1. Công trình ................................................................................................... 73
3.8.1.2. M c n

c thí nghi m ................................................................................. 73


3.8.2.

K t qu thí nghi m ...................................................................................... 74

3.8.3.

Nh n xét ki n ngh ...................................................................................... 75

3.9.

L p công th c tính v n t c đáy t i m t c t cu i sân gia c v i kênh h

l u d a trên các thông s th y l c ....................................................................... 76
3.9.1.

nh h

ng nghiên c u............................................................................... 76

3.9.2.

K t qu thí nghi m ...................................................................................... 78


3.10.

Phân tích, đánh giá k t qu nghiên c u .................................................. 84

3.10.1.

ánh giá đ nh tính ....................................................................................... 84

3.10.2.

ánh giá đ nh l

3.11.

ng.................................................................................... 85

L a ch n gi i pháp tiêu n ng h p lý ....................................................... 86

K T LU N VÀ KI N NGH ............................................................................... 90


DANH M C HÌNH

Hình 1. 1: Các h ng m c c a HTTLBBT ...................................................................5
Hình 1. 2: B n đ đ a hình t nh B n Tre .....................................................................7
Hình 1. 3: B n đ đ a ch t t nh B n Tre .....................................................................8
Hình 1. 4: Xói l c ng Vàm

n t nh B n Tre .........................................................19


c PATK2 ...............................................65

Hình 3. 10: V trí các đi m nghiên c u A, B, C........................................................77
Hình 3. 11: V trí các đi m nghiên c u D, E, F ........................................................77


DANH M C B NG
B ng 1. 1: Phân b di n tích theo các c p cao đ (đ n v ha) ....................................6
B ng 1. 2: T ng h p ch tiêu c lý các l p đ t tuy n ven sông Hàm Luông ..............9

B ng 2. 1: B ng tính chi u dài sân tiêu n ng ............................................................27
B ng 2. 2: B ng tính chi u dài sân sau .....................................................................28
B ng 2. 3: B ng tính chi u sâu h xói ......................................................................28

B ng 3. 1: Các ch tiêu c lý c a l p đ t ..................................................................46
B ng 3. 2: Các thông s c a tr

ng h p B-2 (PATK1) ............................................60

B ng 3. 3: Các thông s c a tr

ng h p D-1 (PATK1) ...........................................61

B ng 3. 4: Các thông s c a tr

ng h p D-2 (PATK1) ...........................................61

B ng 3. 5: Các thông s c a tr


B ng 3. 14: Tr

ng h p m tiêu n

c, m 4 & 5 c a ng v i các t h p c a tr

ng

h p D-1 (PAC) ..........................................................................................................74
B ng 3. 15: K t qu thí nghi m v n hành, tr

ng h p l y n

c t sông vào đ ng

(PAC) ........................................................................................................................74


B ng 3. 16: K t qu thí nghi m v n hành, tr

ng h p tiêu n

c t đ ng ra sông

(PAC) ........................................................................................................................75
B ng 3. 17: K t qu các sêry thí nghi m xác đ nh v n t c đáy t i m t s v trí

h

l u công trình ............................................................................................................78

/Ý NGH A

D án thu l i B c B n Tre

BSCL

ng b ng sông C u Long

VDA

Vùng d án

MHTL

Mô hình th y l c

TNPX

Tiêu n ng phòng xói

KC TNPX

K t c u tiêu n ng phòng xói

HPX

H phòng xói

PATK



i dân vùng B c B n Tre ph i mua n

c ng t v i giá

đ t, tình hình s n xu t b p bênh.
Trong h n 3 th p k qua, Nhà n

c và nhân dân t nh B n Tre đã đ u t xây

d ng m t s công trình th y l i nh m ng n m n, t o ngu n ng t (d án H

ng M ,

Gi ng Trôm, Ba Tri, h th ng thu l i Cây Da, Vàm H , C u S p,…) nh ng ch a
đ kh n ng làm thay đ i c c di n mà ch có th làm gi m đ

c m t ph n khó kh n

v s n xu t, sinh ho t trong m t s vùng thu c các huy n M Cày, Th nh Phú,
Gi ng Trôm, Ba Tri,…
Ph

ng châm né tránh m n đ s n xu t ch thích ng v i th i k s n xu t

trong vùng phát tri n th p và ch là gi i pháp t m th i khi ch a đ đi u ki n xây
d ng d án. Trong đi u ki n phát tri n kinh t xã h i hi n nay nh t là khi đã xây
d ng xong c u R ch Mi u, ph
trong vùng c n có m t môi tr
n


B n Tre. C ng đ t t i lòng sông S n
S n

c, n m gi a b sông Hàm Luông và đ p

c c , cách b sông Hàm Luông kho ng 350m thu c xã H ng L , huy n

Gi ng Trôm, t nh B n Tre. Cùng v i các công trình khác trong h th ng, c ng S n
c có nhi m v : ki m soát m n, tiêu cho 139.000 ha đ t t nhiên thu c các Huy n
Châu Thành, Gi ng Trôm, Ba Tri, Bình
đ ng l y n

c, tiêu n

i và thành ph B n Tre t nh B n Tre; ch

c, l y phù sa, thau chua, r a phèn ph c v s n xu t nông

nghi p k t h p nuôi tr ng th y s n cho kho ng 100.000 ha theo h
cây tr ng, v t nuôi; cung c p n
th y s n c a 2 huy n Bình

c ng t ph c v cho di n tích 20.100 ha nuôi tr ng
i và Ba Tri; t o đ a bàn phân b dân c và k t h p

giao thông th y b , t o thành m ng l

i liên t c trong vùng.



đ k t c u tiêu n ng phòng xói”; c ng l p ghép b ng c b n bê tông c t thép d

ng

l c; c ng d ng phao đánh chìm…Th i gian g n đây do yêu c u c a phát tri n s n
xu t nông nghi p, ng phó v i bi n đ i khí h u…. các c ng có qui mô l n đang
đ

c xem xét l p k ho ch xây d ng. Các c ng v a đ c p th

đ t th p, c ng có nhi u khoang c a, l u l

ng có ng

ng c ng

ng đ n v khá l n, nên khi áp d ng k t

qu nghiên c u đã có cho c ng l n này còn nh ng h n ch , khó kh n, ch a có
h

ng d n tính toán thi t k và th

ng ph i thí nghi m mô hình th y l c đ xác

đ nh hình th c k t c u h l u h p lý.
M c dù lý thuy t tính toán và thi t k công trình tiêu n ng khá phong phú, tuy



c t nh B n Tre.

T k t qu nghiên c u công trình c th này, có th rút ra nh ng k t lu n chung cho
nh ng công trình có đi u ki n và hình th c t
II. M C TIÊU C A
xu t đ
B

ng t .

TÀI

c gi i pháp tiêu n ng phòng xói h p lý c ng S n

c.

c đ u khái quát nh ng k t qu nghiên c u và rút ra nh ng k t lu n chung

tham kh o cho nh ng công trình có hình th c và đi u ki n t
III. CÁCH TI P C N VÀ PH

ng t .

NG PHÁP NGHIÊN C U

1. Cách ti p c n
- Ti p c n t th c t .
- K th a k qu nghiên c u liên quan đã có.
- Ti p c n mô hình th c nghi m.
2. Ph

T

C

ng quan c a y u t th y l c v i k t c u tiêu n ng phòng xói và

c hình th c tiêu n ng h p lý cho công trình c ng S n

c t nh B n Tre.

ánh giá thay đ i th y l c h l u theo quy trình v n hành đóng m c a van t i
các kích th

c c a k t c u tiêu n ng

V. N I DUNG C A LU N V N
M

U: Tính c p thi t c a đ tài, m c đích, cách ti p c n và ph

nghiên c u, k t qu d ki n đ t đ

ng pháp

c.

CH

NG 1: T NG QUAN V V N



NGHIÊN C U

T ng quan đi u ki n t nhiên khu v c nghiên c u

1.1.1. V trí đ a lý
Vùng D án thu l i B c B n Tre (DATLBBT) n m

ông Nam đ ng b ng

sông C u Long ( BSCL) v i toàn b đ t đai c a 4 huy n: Châu Thành, Gi ng
Trôm, Ba Tri, Bình

i và thành ph

B n Tre có t ng di n tích t

nhiên là

133.875ha. Ph m vi c a vùng d án (VDA) có to đ đ a lý t nhiên t 9048’ đ n
10019’10’’ v đ B c; t 106009’ đ n 106055’ kinh đ
l n và hàng tr m sông nh , kênh r ch khác đ
M Tho – C a

ông, đ

c bao b c b i 3 sông

c gi i h n b i: phía B c giáp sông



i Hoà L c và Bình Th ng c a huy n Bình

Tri có đ cao 0,3 ÷ 0, 5m th
phân theo cao đ đ

i, khu v c L c

a huy n Ba

ng xuyên b ng p úng trong mùa m a. T l đ a hình

c th hi n trong b ng 1.1

B ng 1. 1: Phân b di n tích theo các c p cao đ (đ n v ha)
cao
(m)

Di n tích

T l

DT vùng ng t hoá

(%)

T ng

Ba Lai



27.930

20,5

22.200

4.600

5.730

1,0 - 1,25

25.639

18,5

17.270

7.643

8.369

1,25 - 1,5

18.550

14,7

12.290


136.250

100

100.050

19.768

36.200

(Ngu n: Vi n Quy ho ch thu l i mi n Nam)
Vùng d án đ
vi c v n chuy n n
ra bi n
khô do l
phía th

c và v n đ giao thông thu . Sông Ba Lai có chi u dài 76km đ

ông theo h
ng n

c chia c t b i nhi u kênh r ch v i m c đích ph c v cho
ng t Tây sang

c sông Ti n đ vào sông Ba Lai nh nên m n xâm nh p sâu vào

ng l u và vào các kênh, r ch n i đ ng.
Sông M Tho – C u

thành nhi u khu v c nh làm cho vi c ng n m n và d n ng t g p r t nhi u khó
kh n, đ c bi t là trong mùa ki t.
Xu h

ng phát tri n c a các kênh r ch là ch y theo h

ng B c Nam, chia

vùng d án thành nhi u khu v c nh . N i li n hai sông l n M Tho và Hàm Luông
là sông An Hoá (t sông M Tho đ n sông Ba Lai) và đo n n i ti p là sông B n Tre
(t sông Ba Lai đ n sông Hàm Luông). Có th g i t t hai sông này sông B n Tre –
An Hóa, không nh ng là m t trong nh ng tuy n đ

ng giao thông thu quan tr ng

t khu v c phía nam đ n thành ph H Chí Minh mà cong là tuy n d n n
chính t sông Ti n vào vùng đ ng b ng các huy n Châu Thành, Bình

i, Ba Tri và

TP. B n Tre, vì vùng đ u ngu n sông Ba Lai đã b thoái hoá. (xem hình 1.2)

Hình 1. 2: B n đ đ a hình t nh B n Tre

c ng t


8

c đi m đ a ch t

Tên l p

T/m3

s tB

(đ )

L c

dày

T/m3

1

5,0

1,61

1,01

1,49

3,43

0,60

2


1,68

1,29

2,11

8,37

0,90

5

1,0

2,1

1,77

0,79

21,57

0,60

1,89

1,53

0,22


m ng.
-

L p 4: Chi u dày trung bình l p kho ng 5m. Thành ph n bao g m bùn sét màu

xám nâu đen và sét xám xanh.
-

L p 5: Chi u dày trung bình l p kho ng 7m. Thành ph n th ch h c: á sét màu

xám đen xen k p các l p bùn.
-

L p 6: ây là l p cát, s n s i có màu xám nâu đ n xám tr ng, k t c u ch t.

1.1.4.

c đi m th y v n
Mang đ c đi m c a đ ng b ng sông C u Long, vùng d án có h th ng kênh

r ch khá dày đ c. Do đ a hình t

ng đ i b ng ph ng, m t khác ngoài kênh r ch t

nhiên là các kênh r ch nhân t o nên nhìn chung các kênh r ch đ u n thông v i
nhau t o thành m t m ng l

i ph c t p. Bao b c phía B c c a t nh B n Tre là sông




Vùng nghiên c u có đ a hình t
bi n ông, nên ph m vi nh h

ng đ i th p, ch u s tác đ ng c a th y tri u

ng c a th y tri u đ n dòng ch y trong vùng nghiên

c ur tl n
Song song v i di n bi n ph c t p c a dòng ch y trên h th ng kênh r ch, luôn
luôn t n t i di n bi n xói l ph c t p, m t trong nh ng nguyên nhân ch y u là đ a
ch t c a vùng nghiên c u đa ph n là đ t m m y u, tính kháng xói c a đ t nh , tính
n đ nh t nhiên c a đ t th p,... đây là v n đ còn t n t i đ i v i vi c phòng xói
h l u c ng vùng tri u.
Do v y xây d ng công trình đi u ti t, ng n m n và ng n tri u c

ng th

ng

g p r t nhi u khó kh n, v i đ c đi m này mà c u t o n i ti p h l u công trình c ng
vùng tri u c n đ

c nghiên c u sao cho phù h p.

T ng quan v c ng vùng tri u

1.2.

C ng đ


c

i, tiêu). S ít công trình xây

d ng trong th i đ u (1975 ÷ 1990) theo m u c ng truy n th ng, xói l

h l ut n

t i và di n bi n ph c t p và đ u ph i s a ch a. Sau 1990 đa s nh ng công trình
lo i v a và l n (c ng truy n th ng c i ti n) đ

c xây d ng đ u thông qua nghiên

c u thí nghi m đ xác đ nh hình th c tiêu n ng phòng xói h p lý, cho đ n nay các
công trình này đ u n đ nh và an toàn v th y l c.
C ng h

BSCL đã đ

c xây d ng r t nhi u cùng v i h th ng kênh r ch

đ m b o cho yêu c u tiêu thoát, ng n m n, ng n l và môi tr
phát tri n các hình th c c ng h đã đ

ng. Theo quá trình

c nghiên c u và đa d ng hóa v hình th c

c u t o đ phù h p v i đ c đi m, s n xu t c a t ng vùng. C ng đ p phân ranh m n


c nh y sóng,…).

h l u khu ch tán không đ u do các c a van đóng m không

đ ng b và không đ u.

i v i c ng có van t đ ng tr c đ ng thì khi c a van m


12

không h t (cánh c a không ép sát vào tr ) c ng là nguyên nhân gây l ch dòng, l u
l

ng t p trung vào nh ng lu ng nh t đ nh gây xói l đáy ho c hai b khi ra kh i

sân sau c ng.
-

T ng b r ng c ng (∑b) th

ng nh h n nhi u so v i b r ng kênh h l u

nên khi dòng ch y ra kh i b tiêu n ng th
kênh hình thành các xoáy n
trí l ch nhau
th

ng đ

ch y

h l u c ng, góp ph n gây xói trên m t ph m vi dài c a kênh h l u n i ti p

v i sân sau.
-

Ph n l n các c ng vùng đ ng b ng ven sông, ven bi n th

ng đ t

m m y u và ph c t p. Kênh h l u đào qua các vùng đ a ch t y u th

trên n n

ng r t d b

xói, đ c bi t là trong đi u ki n mà m ch đ ng l u t c và áp l c có biên đ l n,
ph m vi tác đ ng r ng.
Nh ng đi u ki n nêu trên đã làm cho tình hình xói

h l u các c ng vùng

tri u tr nên ph bi n, đe d a s làm vi c an toàn c a nhi u công trình. M t s c ng
có h xói sâu đi n hình nh c ng C u Xe (H i D
ng (Nam

nh) xói sâu 9,9m; c ng Vàm

ng) xói sâu 11,3m; c ng Ngô