Từ xói lở đến bồi lắng

Bài thuyết trình số 3 24 tháng 3 năm 2014 Tiến sĩ Matsuki Hirotada: Chuyên gia JICA về Giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra 1) Rồng tre để giảm độ sâu 2) Mỏ hàn đơn và lồng tre 3) Nhiều mỏ hàn để tăng độ nhám Từ xói lở đến bồi lắng Giảm lực kéo Ibo River, Japan 1 Lý thuyết 1 Dòng chảy xoáy và sự di chuyển của đường lạch sâu Làm thế nào để ổn định bờ sông, tránh xói lở? Đường lạch sâu di chuyển xuống phía dưới và hướng ra ngoài do lực kéo. Nếu lực kéo càng nhỏ thì đường lạch sâu di chuyển càng ít. 2

Lý thuyết 2 Giảm lực kéo Lực kéo hình thành do sức nặng của nước theo hướng của dòng chảy. τ = ρ x g x H x S τ : lực kéo g : gia tốc trọng lực H : độ sâu nước S : độ dốc đáy v = 1/n x R 2/3 x I 1/2 v : lưu tốc n : hệ số nhám R : bán kính thủy lực I : độ dốc thủy lực Để giảmlực kéo thì giảm độ sâu củanước. Để giảmlực kéo thì tăng độ nhám. 3 Quy hoạch tổng thể Khống chế dòng chảyvàbảovệ bờ sông Công trình sông phải an toàn và cũng phải dễ duy tu với chi phí thấp nhất. Duy tu sông =kếthợp của khống chế dòng chảy và bảo vệđê =mỏ hàn +bảo vệ chân kè + bảo vệ móng + bảo vệ thân kè 4

1) Rồng tre để giảm độ sâu Sông Tả Trạch/ Kim Ngọc, Huế, Việt Nam trong dự án thích ứng với thiêntai của JICA (giaiđoạn I), 2009 Rồng tre được đặt dưới nước. Chi phí là 10.000.000 Yên Nhật cho 210m (520USD/m) Nó làm cho nước nông hơn vào mùa lũ Do đó lực kéo không tăng lên được. 5 5 Phường Kim Ngọc, Huế(2009) Existing Bank Protection Works (stone placing) Flow direction Ferry service Flow direction Eroded slope Tributary Stream Residential area of Kim Ngoc Ward (120 households) Community Road 6

Phường Kim Ngọc, Huế(2009 (1) Slope Protection Works with Bamboo Stone Box (total length : 250m ) (2) Foot Protection Works by Bamboo Stone Gabion or Stone Riprap Flow direction Existing Bank Protection Works (stone placing) Ferry service Flow direction (2) Riverbak Protection Works Stream (1) Tributary Community Road Residential area of Kim Ngoc Ward (120 households) 7 Phường Kim Ngọc, Huế(thiết kế cho sông không sâu) Bamboo Planting mainly by slope protection with bamboo stone box and gabion Community Road Sodding or other vegetations (willow, Malaysia grass, etc) Weave (connected) bamboo piles with bamboo outer skin Stone Placing Bamboo Stone Box ( 2m wide * 2m long * 1m deep stone size max 20cm) 1:2 Lowest water level TS40 to 50 (matt) Bamboo Pile (diameter 10-12cm, 2-2.5m long?) Bamboo Gabion Net (diameter 0.6 m, mesh interval of mbamboo outer skin 10cm) Bamboo Stone Gabion (stone size max 20cm) (Length? : Depeding of cross section) Length? TS40 to 50 (matt) Diameter 0.6m? 8

Phường Kim Ngọc, Huế (2009) Bờ sạt lở 9 Phường Kim Ngọc, Huế(2010) Rồng tre để bảo vệ chân 10 10

Phường Kim Ngọc, Huế(2010) Sau khi hoàn thành 11 11 Phường Kim Ngọc, Huế(2012) Sau 2 năm 12 12

Phường Kim Ngọc, Huế(2014) Sau 4 năm 13 Phường Kim Ngọc, Huế(2014) Trồng cây trên đất bồi lắng 14

Phường Kim Ngọc, Huế(2014) Bờ sông thân thiện với thiên nhiên 15 Khuyến nghị! Làm LỒNG TRE tương tự như lồng chở lợn Rồng tre (trong một bảo tàng) Rắn tre (ở Kim Ngọc) 16

2) Mỏ hàn đơn vàlồng tre Sông Thu Bồn/ Thanh Xuyên, Quảng Nam, Việt Nam trong dự án thích ứng với thiêntai của JICA (giaiđoạn I), 2009 Mỏ hàn khối được lắp đặt để ngăn chặn xung đột trực tiếp với dòng chảy. Lồng tre được nhấn chìm xuống nước phía sau đường lạch sâu thiết kế. Rào gỗ được lắp đặt để giảm vận tốc dòng chảy. Chi phí là 10.000.000 Yên Nhật cho 270m (400USD/m) Các công trình này làm lòng sông nông hơn và giảm lưu tốc Để đón nhận bồi lắng vào bờ bị xói lở. 17 17 Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam (2009) Bờ xói lở 18

Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(2009) Hàng rào tre (có tác dụng như mỏ hàn thu hút dòng chảy) 19 Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(2009) Đá tự nhiên (có thể làm mỏ hàn hướng dẫn) 20

Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(2009) Sand bar Sand bar Flow direction Flow direction (rebound water flow direction) Natural stone groin (existing) Bamboo groin (existing) (sand bar length by spur dyke : 50 m in long Eroded slope Rock (existing) Rock (existing) Stream (existing) Community road Residential area of Thanh Xuen Ward (250 households) 21 Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(thiết kế) (1) Stone Groin (total length : 20m ) (2) Bamboo Stone Box(1m wide*1m long* 1m deep) (3) Bamboo Groin (18m long* 5 sets with 50m internal) (4) Bamboo Stone Gabion (1.5 m diameter * 1m high) (5) Slope Protection (leveling and sodding, site works mainly by community people)...... Sand bar.. Flow direction Sand bar. Flow direction Bamboo groin (existing) (sand bar length by spur dyke : 50 m in long... (1) (2) (3) (4) (rebound water flow direction) Eroded slope (5) Rock (existing) Rock (existing) Natural? stone groin (existing) Residential area of Thanh Xuen Ward (250 households) Community road 22

(1) Stone Groin (Total Length : 20m): Image Plan 1. Surface above low water level is filled up by concrete? Downstream View Top Width 3m Direct angle (90 degree) Community people: access to the top of groin (for monitoring of dyke condition after construction of stone groin) Slope Gradient 1:1.0 or 1:1.5 Height 4 or 5 m? Groin length 20m Foundation of groin? see below points Bottom Width 13 m or 18 m? Slope Gradient 1:20 Stone groin Stone size: 20-40 cm? Height 2.0-2.5 m? Slope Gradient 1:1.0 or 1.5 Lowest water level Depth 2.0-2.5 m? Upstream and downstream of dyke: Planting of bamboo Points to be reconsidered Foundation of groin: can be replaced by gravel bag (not only sand, material of bag?) 23 (4) Bamboo Stone Gabion : Image Plan Downstream View Beacon sign Lowest water level Diameter: 1.5m Bamboo Stone Gabion Prefablication of bamboo gabion net : It is simple net. Can be purchased at market. However, this gabion net can be prefablicated by community people. (strongly desired in view of livelihood improvement) Height 1.0m Stone size 10-20 cm Points to be reconsidered Bamboo gabion in the first layer in the above Figure : Gabion net : can be replaced by wire net Stone to be filled in the net: can be replaced by gravel (not only sand) Material of bag??? 24

Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(2010) Sau khi hoàn thành 25 Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam (2010) Sau khi hoàn thành 26

Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(2014) Sau 4 năm 27 Phường Thanh Xuyên, Quảng Nam(2014) Sau 4 năm (hơn 1m bồi lắng) 28

3) Nhiều mỏ hàn để tăng độ nhám Sông Mekong/ Ban Tonpheung, Bokeo, Lào từ năm 1998 Nhiều kè được xây dựng trong 7 năm. Những kè này có những khối công trình nước không thấm qua được và cây cối mà nước xuyên qua được. Chi phí là 4.178.000.000Kip cho 2km (237USD/m) Mỏ hàn ở bờ sông tạo độ nhám Để làm giảm ảnh hưởng của đường lạch sâu và tạo điều kiện cho bồi lắng. Bồi lắng xuất hiện vào mùa lũ và bảo vệ bờ sông vào mùa khô. 29 29 Dự án mỏ hàn sông Mekong khởi công năm 1998 ở Ban Tonpheung, Laos. Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung 30

Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Bờ sông xói lở (bên trái) có dốc trơ trọi cao 10m và không có cây cốitrướcnăm 1998. Ở phía đối diện (bênphải), cát mịn bồilắng rất dày. 31 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Xói lở bờ sông trước 1998 THAI LAO Ban Tonpheung Chiang Saen 1km 32

a) Lực trượt mạnh tạo ra dốc trơ trọi ở dưới nước. Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Mực nước cao 10m b) Dốc khô trượt xuống sau khi có mưa lớn. 5m c) Đất sụt lở bị dòng chảy cuốn đi hàng năm. Mực nước thấp Thay đổi lên xuống Cyclic erosion in monsoon fluctuation a) Cliff formation under the water At a concave bank of a river bend, spiraling flow washes both riverbank and riverbed. Especially in high-water seasons, strong shear force removes small particles away. After repeating highwater, Mekong finally leaves a sheer 10- meterm cliff of undisturbed diluvial layers under the water. b) Cliff emergence and circular slip In the next low-water season, arid air dries up the cliff to keep its stability. In the end of the season, however, heavy rain seeps into the cliff top and suddenly upsets the gravity balance to cause circular slips. The bank shoulder line retreats and collapsed soil clump supports stability of the bank. c) Collapsed soil to be swept away The collapsed soil under water is easy to be swept away. Spiraling flow in coming high-water seasons sweeps it little by little. In several years at 5-meter set-back position, a 10-meter cliff will stand again. 33 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Mỏ hàn thu hút bồi lắng cát ở sông Mekong có nhiều biến động (công trình nước không xuyên qua được và cây cối nước xuyên qua được) Design parameters (masonry) Rock size: over 20 cm diameter Referring an empirically-derived formula 6) to keep still in 3.0 m/s flow. Same with existing concrete blocks and 4 times larger than riverbed gravels. Length: 40 m For dry-work workability in the low water season. Equivalent to one-tenth of the river width. Height: 6m Half of the cliff heights to be submerged during the high water season. Crest width: 3m To plant willows on clogged masonries. Slope: 1:3 and 1:1.5 Imitation of stable natural riverbank of 1:3 for the tip/downstream side. Half of it for the upper. Spacing: 100 m 2.5 times longer than the masonry length to cover the 3km early. Predetermining an additional short groyne for another collapse between groynes. Work sequence: downstream first To prevent scouring due to diffraction flow. Inspection and rehabilitation: every year To repair quickly for smaller damage. 34

Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Mỏ hàn đầu tiên (T5/1998) Mỏ hàn thứ 4 (T2/ 1999) 2.5 mỏ hàn (T10/1998) 4 mỏ hàn (T4/2000) 35 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung No.18 No.17 No.16 No.15 No.14 No.13 Khu vực mỏ hàn (2km) No.12 No.11 No.10 No.9 No.8 No.7 No.6 No.5 No.4 No.3 No.2 No.1 No.19 No.20 (ALOS satellite image by JAXA on 26 February 2010) 36

Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Mỏ hàn đầu tiênđã được che phủ bằng Kok Khai và cây cao, làm giảmvậntốcdòngchảy. 37 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Các mỏ hàn giữ bồi lắng ở khoảng giữa vàcũng đóng vai trò làm bến tàu. 38

Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Bờ sông ổn định được nhờ có bồilắng và cây cối. 39 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Năm Số lượng Chi phí theo Kip Lào Chi phí theo USD 1998-1999 3 540,000,000 75,949 1999-2000 1 338,000,000 47,539 2000-2001 2 600,000,000 63,830 2001-2002 4 800,000,000 85,106 2002-2003 4 700,000,000 74,468 2003-2004 4 800,000,000 85,106 2004-2005 2 400,000,000 42,253 total 20 4,178,000,000 474,552 (Nguồn dữ liệu: Muraoka, chuyên gia JICA ở Lào) Tổng chi phí là 474.522 USD cho 20 mỏ hàn và khoảng cách giữa cácmỏ hàn là 100 mét, chi phí ban đầu là 237 USD/mét. Và gầnnhư không tốn chi phí duy tu và cảitạo. 40

Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Bờ xói lở vào tháng 2 năm 1998 41 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Bờ xói lở vào tháng 2 năm 1998 42

Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Mỏ hàn đầu tiên vào tháng 2 năm 2014 43 Mỏ hàn sông Mekong, Ban Tonpheung Bờ sông được ổn định năm 2014 44