Nghiên cứu định hướng giải pháp bảo vệ bờ đoạn hợp lưu Sông Mã và sông Chu Tỉnh Thanh Hóa khi các thủy điện thượng lưu vận hành

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015)  11 BÀI BÁO KHOA HỌC  NGHIÊN CỨU ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ ĐOẠN HỢP LƯU SÔNG MÃ VÀ SÔNG CHU TỈNH THANH HÓA KHI CÁC THỦY ĐIỆN THƯỢNG LƯU VẬN HÀNH Nguyễn Thanh Hùng1, Nguyễn Thành Luân1, Nguyễn Thành Công2 Tóm tắt: Thủy điện Cửa Đạt trên sông Chu đưa vào khai thác sẽ làm thay đổi rất lớn chế độ thủy lực, thủy văn ở hạ du dòng chính sông Mã, trước hết làm thay đổi tỷ lệ lưu lượng giữa sông Mã và sông Chu, dẫn đến sự thay đổi lòng dẫn ở vùng hợp lưu ngã ba Giàng. Biến động về lòng dẫn hạ du đã và đang có những ảnh hưởng bất lợi tới hệ thống các công trình hai bên bờ sông gây sạt lở bờ, bãi,.Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu định hướng các giải pháp nhằm ổn định bờ sông chống sạt lở phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng hạ lưu sông Mã, tỉnh Thanh Hóa. Từ khóa: Hợp lưu sông Mã, Giải pháp bảo vệ bờ, xói lở, bồi lắng.  1. ĐẶT VẤN ĐỀ1 Hiện tượng xói lở, bồi lắng ở ngã ba Giàng-  hợp lưu giữa sông Mã và sông Chu của hệ thống  sông  Mã  luôn  diễn  ra  và  có  những  biến  động  phức  tạp,  đặc  biệt  những  năm gần  đây  khi  các  thủy  điện  thượng  nguồn  đi  vào  hoạt  động  (Nguyễn Thanh Hùng và nnk, 2015). Sạt  lở bờ  sông trực tiếp đe dọa đến hệ thống đê chống lũ  và  tiềm ẩn  những  tai  họa khôn  lường  (Nguyễn  Thu Huyền và nnk, 2015). Hiện tại đã có những  giải pháp gia cố bờ để hạn chế xói lở khu vực kè  tả  sông  Mã  đoạn  qua  xã  Hoằng  Giang,  Hoằng  Hợp,  tuy  vậy  hiệu  quả  chưa  cao  do  lòng  dẫn  sông luôn biến động. Thực tế trên cho thấy, việc  xác định đúng nguyên nhân gây biến động lòng  dẫn, sạt  lở bờ sông từ đó đề xuất các giải pháp  bảo vệ bờ là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa trong  việc phát  triển  bền  vững khu hợp  lưu. Bài báo  này phân tích tổng hợp các yếu tố nhằm đưa ra  cơ sở khoa học để định hướng giải pháp bảo vệ  bờ chống sạt  lở phục vụ chỉnh  trị  đoạn  ngã ba  sông Mã và sông Chu.  2. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Tài liệu sử dụng - Bản  đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000, 1/25.000 do  cục Bản đồ phát hành.  - Ảnh vệ tinh Landsat, Spot từ năm 1990-2013.   1 Phòng Thí nghiệm TĐQG về ĐLHSB, Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam. 2 Viện Thủy Công, Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam.  - Mặt  cắt  đo  đạc  lòng  sông  từ  năm  2008- 2013, do cục Quản lý đê điều quản lý.  - Bình  đồ  địa  hình  1/5000  khu  vực  ngã  ba  sông  Mã  -  Chu  do  Phòng  Thí  nghiệm  Trọng  điểm quốc gia về động lực học sông biển đo đạc  năm 2014 .  2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương  pháp  viễn  thám  và  GIS:  tài  liệu  sử  dụng là bản đồ địa hình 1/50000, 1/25000 và tư  liệu ảnh viễn  thám, phân  tích giải  đoán ảnh để  thành  lập  các  bản  đồ  biến  động  đường  bờ,  bãi  sông làm cơ sở đánh giá diễn biến bờ, bãi sông.  Phân  tích  diễn biến  vị  trí  đường  bờ  sông  vùng  hợp lưu qua các date ảnh vệ tinh Landsat (MSS,  TM,  ETM,  OLI)  và  bản  đồ  địa  hình  UTM  ghi  nhận trong các năm từ 1965 đến 2013 (hình 5).  Các ảnh sử dụng có độ phân giải không gian từ  15m  đến  30m,  được  xử  lý  trên  hệ  thống  phần  mềm PCI-Geomatica 9.1.   Phương pháp phân tích,  thống kê: Tổng hợp  phân tích các dữ liệu tính toán, thiết lập các biểu  đồ miêu tả đặc trưng về thủy động lực làm cơ sở  đánh giá diễn biến và đề xuất giải pháp phù hợp.  Phương  pháp  mô  hình  toán: Trên  cơ  sở  các  tài  liệu  đo  đạc  năm  2014,  thiết  lập  mô  hình  2  chiều MIKE 21C để đánh giá trường thủy động  lực, vận chuyển bùn cát, với các kịch bản tổ hợp  lũ  giữa  sông  Mã  và  sông  Chu.  Các  tổ  hợp  lũ  được  chọn  là  những  tổ  hợp  bất  lợi  của  dòng  chảy 2  sông  tại  vùng ngã  ba  từ đó định hướng  giải pháp và bố trí công trình bảo vệ bờ.   KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015) 12 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân tích diễn biến thủy động lực, hình thái khu vực nghiên cứu Phân tích diễn biến trên mặt bằng: Diễn  biến  sông  tại một vị  trí  cục  bộ  có  liên  quan chặt chẽ đến diễn biến chung của cả đoạn  sông. Dựa vào ảnh vệ tinh có được tại khu vực  hạ lưu sông Mã từ năm 1990 đến nay thấy rằng:  Những diễn biến  rõ  rệt nhất bắt đầu  từ kè Hợp  Đồng  (xã  Hoằng  Giang)  trên  sông  Mã xuôi về  hạ  lưu.  Từ  năm  1990  đến  năm  2001  chủ  lưu  đoạn từ đầu xã Hoằng Giang đến ngã ba Giàng  có hiện tượng lệch phải, ở đây xuất hiện cồn cát  bồi  ở  bên  bờ  tả  kéo  dài  khoảng  500m,  rộng  trung bình 90m (Hình 1, a-c).   Năm 2003, bờ sông khu vực Hợp Đồng được  bảo vệ bằng hệ  thống 5 mỏ hàn. Chiều dài các  mỏ hàn và khoảng cách giữa các mỏ tương đối  ngắn  nên  phát  huy  hiệu  quả  không  cao  và  đặc  biệt đối với năm 2007 là năm có lũ lớn trên hệ  thống sông. Đến năm 2010 hệ thống kè mỏ hàn  đã  bị  sạt  lở  và  bờ  sông  được  bảo  vệ  bằng  hệ  thống kè bờ. Từ 2003 - 2011, sự tồn tại cồn cát  bên  bờ  tả  tựa  như  công  trình  hướng  dòng  làm  cho dòng chảy ở khu vực này có xu hướng lệch  sang bờ hữu. Năm 2011-2013 cồn cát này bị xói  chuyển sang bồi ở bờ hữu cùng với việc chủ lưu  chuyển sang bờ tả.  Diễn biến đường lạch sâu: Để  xác  định  diễn  biến  lạch  sâu  dọc  sông,  trong  nghiên  cứu  này  thu  thập  tài  liệu  địa  hình  cao  độ đáy  sông  giai  đoạn  từ  2008  đến  2013  ở  một  số  mặt  cắt  sông  từ  SM76  đến  SM84 (Hình 2).  Giai đoạn từ 2008-2011: là giai đoạn địa hình  đáy sông biến đổi mạnh nhất dọc sông Mã. Kết  quả  phân  tích  cho  thấy, đoạn  từ mặt cắt SM76  (thượng lưu Giàng) đến mặt cắt SM79 (đầu ngã  ba  Giàng) địa hình biến động  tương đối  nhiều.  Lòng  sông  bị  xói  sâu  khoảng  5,0m  tại  SM76.  Đến  mặt  cắt  SM79  trước  ngã  ba  lòng  sông  bị  xói ít hơn với độ hạ thấp từ 1,8- 2,4m (Hình 2).  Tại hạ  lưu Giàng địa hình có biến đổi nhưng ít  hơn và giảm dần theo chiều dọc sông.  Hình 1. Tổng hợp diễn biến khu vực hợp lưu Giàng từ năm 1965- 2013 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015)  13 Giai đoạn từ 2011 đến nay: địa hình đáy sông  có biến đổi  tuy nhiên xu thế chung là bồi. Phía  thượng lưu Giàng, địa hình bồi cao so với năm  2011  từ  1,2  -  3,4m  (Hình  2),  nhưng  vẫn  thấp  hơn  so  với  địa  hình  năm  2008.  Tại  ngã  ba  Giàng,  địa  hình  cũng  được  bồi  cao  lên  với  độ  cao bồi so với năm 2011 khoảng hơn 2m. Đoạn  hạ lưu Giàng địa hình đáy sông bồi cao thêm so  với năm 2011 từ 0,4 - 2,9m, cao hơn cả địa hình  năm 2008.  Khu  vực  hạ  lưu  sông  Mã  là  một  khu  vực  phức tạp do có ảnh hưởng của địa hình, hợp lưu  hai  sông,  sông  co  hẹp,  mở  rộng,...  Để  làm  rõ  hơn  sự  tác  động  của  dòng  chảy  đến  diễn  biến  lòng dẫn, bài báo tập trung vào một số khu vực  trọng  điểm,  dòng  chảy  tác  động  lớn,  có  nhiều  biến động phức tạp, tạo cơ sở để nghiên cứu đề  xuất  các  giải  pháp  nhằm  ổn  định  lòng  dẫn.  Ở  đây đã  sử dụng mô hình  toán MIKE 21 C  tính  toán chế độ thủy động lực vùng hợp lưu với  tổ  hợp  dòng  chảy  2  sông  tương  ứng  với  các  cấp  lưu  lượng  lũ khác nhau đại diện cho  chế độ  lũ  giữa  sông  Mã  và  sông  Chu.  Các  kịch  bản  tính  toán thể hiện tại Bảng 1.  Bảng 1. Các kịch bản tính toán TT Các kịch bản Q (sông Mã) m3/s  Q (sông Chu) m3/s Ghi chú 1  PA0-1-1  5454  4250  Mã 10%, Chu 10%  2  PA0-1-3  5454  6709  Mã 10%, Chu 2%  3  PA0-1-5  5454  8849  Mã 10%, Chu 0,5%  4  PA0-2-2  6561  4250  Mã 5%, Chu 10%  5  PA0-2-3  8026  4250  Mã 2%, Chu 10%  Hình 2. Biến đổi cao độ đáy dọc sông Mã từ năm 2008 đến 2013 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015) 14 Kết quả tính toán các phương án Vận tốc dòng chảy lớn nhất theo chiều dọc sông: Vùng thượng lưu ngã ba Giàng trên sông Mã  dòng chảy có xu  thế  tăng khi  tới ngã ba và  tiếp  tục tăng mạnh sau khi qua ngã ba. Tại vị trí mặt  cắt SM1 cách ngã ba 1,7km  vận  tốc dòng  chảy  lớn nhất đạt từ 0,78 đến 1,24 m/s đến gần ngã ba  dòng  chảy  tăng  đến  1,6  m/s  tại  mặt  cắt  SM3  (Hình 4). Dòng chảy tại mặt cắt SM4 (hạ lưu ngã  ba  Giàng) đạt  được  từ  2,15-  2,36 m/s;  lớn  nhất  ứng  với  tổ  hợp  lũ  lớn  sông  Mã  (lũ  2%)  gặp  lũ  trung  bình  trên  sông  Chu  (lũ  10%)  -  PA0-2-3.  Vận tốc dòng chảy rất lớn sẽ đe dọa ổn định lòng  dẫn và bờ sông và là nguyên nhân gây sạt lở bờ.  Vận tốc dòng chảy theo thủy trực Tại  khu  vực  thượng  lưu  ngã  ba  Giàng  trên  sông  Mã:  Từ  mặt  cắt  SM1  đến  mặt  cắt  SM3,  vận tốc dòng chảy tăng dần khi đến gần ngã ba;  dòng chủ lưu có xu thế lệch về phía bờ tả, nhiều  chỗ dòng chảy áp bờ với lưu tốc lớn từ 1,2 ÷ 1,5  m/s (Hình 5, Bảng 2). Tại điểm mép nước là nơi  dòng chảy tác động tới bờ, vận tốc dòng chảy ở  sát  bờ  tả  sông  Mã  (mặt  cắt  SM3)  tuy  có  biến  động theo các phương án nhưng giá  trị vận tốc  cũng rất lớn biến động từ 0.5-0.9 m/s, ra xa bờ 1  chút vận tốc dòng chảy lên tới 1.4m/s ở phương  án  PA0-2-3  và  1.0  m/s  ở  phương  án  PA0-1-1  (Bảng  2).  Với  vận  tốc  lớn  ép  sát  bờ  sẽ  gây  ra  mất ổn định bờ và cần có giải pháp bảo vệ bờ ở  đoạn này.  Tại  khu  vực  thượng  lưu  ngã  ba  Giàng  trên  sông Chu: Tại mặt cắt SC3 dòng chủ lưu có xu  thế  bị  lệch  phải  (hữu  Chu)  và  bị  giảm  năng  lượng do ảnh hưởng của khu vực ngã ba. Dòng  chảy thượng lưu Giàng trên sông Mã luôn có xu  thế  ép  bờ  tả,  đặc  biệt  dòng  chảy  ép  mạnh  hơn  với  kịch  bản  dòng  chảy  trên  sông  Chu  nhỏ  (tương ứng với trường hợp sông Chu cắt lũ), lưu  tốc  đạt  từ  1,8  -2,3  m/s  tại  mặt  cắt  SC4.  Trong  khi đó dòng chảy phía bờ hữu sông Chu cũng có  lưu tốc rất lớn – lớn nhất khoảng 1,2 m/s (Bảng  3). Với vận tốc gần bờ đạt hơn 1m/s do đó cần  có giải pháp bảo vệ bờ để tránh sạt lở.  Hình 3. Vị trí các mặt cắt trích số liệu Hình 4. Vận tốc lớn nhất tại các mặt cắt Bảng 2. Vận tốc dòng chảy theo thủy trực tại mặt cắt SM3 Vị trí PA0-1-1 (m/s)  PA0-1-3 (m/s) PA0-1-5 (m/s) PA0-2-2 (m/s) PA0-2-3 (m/s) Cách đê tả 40m  0.2    0.5  0.5  0.6  Mép bãi trái  0.5     0.8  0.8  0.9  Cách bờ trái 40m  1.0  1.2  1.1  1.2  1.4  Giữa sông  1.2  1.1  1.1  1.3  1.4  Cách bờ phải 40m  0.9  0.8  0.8  1.0  1.2  Mép bãi phải  0.9  0.8  0.7  1.0  1.1  Cách đê hữu 1800m  0.9  0.8  0.7  1.0  1.1  KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015)  15 Hình 5. Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt 3 SC3 theo các kịch bản Hình 6. Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt 4 SM4 theo các kịch bản Bảng 3. Vận tốc dòng chảy theo thủy trực tại mặt cắt SC4 Vị trí PA0-1-1 (m/s) PA0-1-3 (m/s) PA0-1-5 (m/s) PA0-2-2 (m/s) PA0-2-3 (m/s) Cách đê tả 98m  0.4  0.6  0.7  0.4  0.4  Mép bãi trái  0.8  1.1  1.3  0.8  0.7  cách bờ trái 30m  1.3  1.2  1.2  1.4  1.5  Giữa sông  1.1  1.3  1.5  1.1  1.1  cách bờ phải 30m  0.9  1.1  1.2  0.8  0.8  Mép bãi phải  0.8  1.0  1.2  0.8  0.8  Cách đê hữu 54m  0.6  0.7  0.8  0.6  0.7  Tại  vị  trí  mặt  cắt  SM4  (hạ  lưu  ngã  ba  Giàng),  dòng chảy đi vào vùng co hẹp. Do ảnh  hưởng địa hình nên lưu  tốc tăng  lên rất nhiều,  kết  quả  tính  cho  thấy  lưu  tốc  lớn  nhất  tại  đây  tăng  gần  gấp  đôi  lưu  tốc  dòng  chảy  trước  khi  vào  ngã  ba  Giàng  ở  cả  hai  sông  Mã  và  sông  Chu (Hình 6). Bên bờ hữu dòng chảy vẫn duy  trì tốc độ lớn sau khi qua mặt cắt SC4, với  lưu  tốc  từ  1-1,2  m/s  tại  vị  trí  cách  bờ  phải  40m  (Bảng 4), do đó đoạn bờ này có nguy cơ bị sạt  lở là rất lớn, hơn nữa đây là khu dân cư định cư  từ  lâu  đời,  rất  cần  có  các  giải  pháp  để  điều  chỉnh  dòng  chảy  chủ  lưu  hướng  ra  ngoài  khi  gây xói lở bờ.   Hướng  dòng  chảy  lũ  sông  Chu  không  gây  nguy hiểm đối với bờ đối diện sông Mã: tại mặt  cắt SM4 dòng chảy lũ bên sông Chu ảnh hưởng  không lớn so với  lũ sông Mã vì nếu dòng chảy  sông Chu mạnh hơn dòng chảy sông Mã sẽ thúc  thẳng vào bãi bồi bờ tả sông Mã không uy hiếp  an toàn đê điều. Nếu dòng chảy sông Mã mạnh  gặp  dòng  chảy  sông  Chu  mạnh  thì  năng  lượng  của 2 dòng chảy triệt tiêu lẫn dẫn đến lưu tốc bị  giảm đáng kể khi qua mặt cắt SM4.  Bảng 4. Vận tốc dòng chảy theo thủy trực tại mặt cắt SM4 Vị trí PA0-1-1 (m/s) PA0-1-3 (m/s) PA0-1-5 (m/s) PA0-2-2 (m/s) PA0-2-3 (m/s) Cách đê tả 200m  1.7  2.0  2.0  1.6  1.6  Mép bãi trái  2.2  2.3  2.3  2.3  2.4  Cách bờ trái 30m  2.1  2.1  2.2  2.1  2.2  Giữa sông  1.3  1.4  1.5  1.3  1.4  Cách bờ phải 40m  1.0  1.0  1.2  1.1  1.1  Mép bãi phải  0.7  0.8  1.0  0.9  1.0  Cách đê hữu 60m  0.5  0.6  0.7  0.7  0.7  KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015) 16 Khu vực bãi giữa Hoằng Hợp- Thiệu Dương  hạ lưu Giàng từ mặt cắt SM6 đến SM9: Sự duy  trì  dòng  chủ  lưu  tập  trung  vào  giữa  sông  trong  khi  dòng  chảy  hai  bên  lạch  cũ  nhỏ  hơn  rất  nhiều.  Hiện  tượng  này  có  thể  gây  bồi  lấp  hai  lạch cũ và hình thành thế sông mới.  Kết  quả  phân  tích  5  tổ  hợp  kịch  bản  dòng  chảy  bất  lợi  ở  trên  cho  thấy,  khi  có  các  thủy  điện  thượng  nguồn  dòng  chảy  trên  sông  Mã  luôn  chiếm  ưu  thế  hơn  so  với  dòng  chảy  sông  Chu và gây  tác động  lớn hơn  tới  lòng dẫn, đặc  biệt là đoạn qua xã Thanh Dương thuộc bờ hữu  sông Mã (mặt cắt SM4 - Hình 3).  Dự báo diễn biến hình thái: Những thay đổi về chế độ thủy động lực luôn  kéo  theo  sự  biến  động  về  hình  thái  lòng  dẫn.  Lòng dẫn có thể luôn biến động phụ thuộc hay  đạt đến một trạng thái ổn định nào đó phụ thuộc  rất  nhiều  vào  điều  kiện  dòng  chảy,  bùn  cát  và  địa chất của khu vực. Việc phân tích và dự báo  biến động lòng dẫn có thể dùng để định hướng  các  giải  pháp  chỉnh  trị  đoạn  sông  nghiên  cứu.  Trên cơ sở những dữ liệu lịch sử và hiện trạng,  bài  báo  tính  toán  dự  báo  biến  động  lòng  dẫn  trong 5 năm, 10 năm tiếp theo dựa trên mô hình  MIKE  21C.  Kết  quả  dự  báo  cho  thấy,  với  thế  sông hiện tại sau 5 năm, 10 năm nữa lòng sông  bị biến đổi rất nhiều. Cụ thể, thượng lưu Giàng  bờ hữu có xu thế bồi  (Hình 6), ngược lại bờ tả  lại bị xói. Theo kết quả tính toán sau 5, 10 và 20  năm  tính  từ hiện  tại,  lòng dẫn gần bở  tả bị xói  sâu xuống khoảng từ 1 ÷ 2m. Tại ngã ba Giàng,  lòng sông có  xu thế bị xói trên toàn bộ khu vực  ngã ba, với độ sâu bị xói xuống từ 2 ÷ 3m (Hình  7,  Hình  8).  Ở  hạ  lưu  ngã  ba  Giàng,  quá  trình  bồi,  xói  diễn  ra  đồng  thời,  với  bờ  lõm  Thanh  Dương luôn bị xói ngược lại bên bờ lồi đối diện  luôn  bồi  cao.  Kết  quả  tính  toán  đã  phản  ánh  được với xu thế biến đổi  lòng dẫn trong những  năm gần  đây  và dự báo  cho  các  năm  tiếp  theo  tại vùng hợp lưu Giàng. Từ đó có thể thấy rằng,  nếu  không  có  sự  can  thiệp,  điều  chỉnh  dòng  chảy tại vùng hợp lưu hợp lý thì những biến đổi  về hình thái lòng dẫn này chắc chắn sẽ gây nguy  hiểm tới bờ sông, tuyến đê khu vực nghiên cứu  trong tương lai.  Hình 7. Biến động lòng dẫn khu vực ngã ba Giàng: (a): địa hình đáy ban đầu; (b): địa hình đáy sau 20 năm Hình 8. Biến động lòng dẫn tại mặt cắt ngang SM80 (K36 đê tả sông Mã, xã Hoằng Giang) 3.2. Đề xuất định hướng giải pháp chỉnh trị Các  phân  tích  diễn  biến  về  lòng  dẫn,  thủy  động lực ở mục trên cho thấy sự thay đổi dòng  chảy là một trong những nguyên nhân chính gây  ra diễn biến hình thái khu vực hợp lưu. Khu vực  có nguy cơ bị xói, sạt lở cao được thể hiện rất rõ  qua các phân tích về thủy động lực và diễn biến  hình  thái  là:  bờ  tả  sông  Mã  phía  thượng  lưu  Giàng đoạn qua khu vực kè Hợp Đồng, bờ hữu  sông  Mã  khu  vực  hợp  lưu  đoạn  qua  Thanh  Dương  xã  Thiệu  Khánh,  khu  vực  bãi  giữa  xã  Hoằng Hợp - Thiệu Dương. Do vậy cần phải có  KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015)  17 những giải pháp  trước những  thay đổi  về dòng  chảy  do  điều  tiết  của  hồ  thủy  điện  thượng  nguồn,  nhằm  điều  chỉnh  dòng  chảy  đảm  bảo  dòng  chảy  xuôi  thuận  hơn,  hạn  chế  những  tác  động bất lợi đến lòng dẫn, bờ sông khu vực ngã  ba hợp lưu.  Xác định tuyến chỉnh trị:   Các  thông  số  tuyến  chỉnh  trị  bao  gồm:  bề  rộng tuyến chỉnh trị, đặc tính đường cong tuyến  chỉnh trị thông qua việc xác định lưu lượng tạo  lòng.  Khu  vực  nghiên  cứu  hạn  chế  về  tài  liệu  lưu  lượng,  do  vậy  để  xác  định  lưu  lượng  tạo  lòng nghiên cứu này đã chọn trị số QTL ứng với  mực  nước  ngang  bãi  già.  Từ  đó  xác  định  bề  rộng chính trị theo công thức của Altunin:  2,0 5,0 J AQ Bod    - Bođ : chiều rộng dòng sông ổn định  - Q : Lưu lượng tạo lòng (m3/s)  - I: Độ dốc mặt nước ứng với lưu lượng tạo lòng.  - Hệ  số  A  :  Hệ  số  đặc  trưng  mặt  cắt  ngang  lòng sông, lấy A=1,1.  Kết  quả  xác  định  tuyến  chỉnh  trị  quy  hoạch  khu vực nghiên cứu ở Hình 9.  Định hướng giải pháp chỉnh trị:  Nghiên cứu đã đề xuất định hướng giải pháp  công  trình  cho  khu  vực  hợp  lưu  Giàng  gồm  3  cụm công trình như sau:   . Cụm công trình khu vực phía thượng lưu  Giàng: bố  trí hệ  thống mỏ hàn nhằm đẩy dòng  chủ lưu chảy ép sát bờ tả trước ngã ba sông Mã,  chống sạt  lở bảo vệ bờ và đê  tả sông Mã, điều  chỉnh dòng chảy thuận hơn ở khu vực ngã ba;   . Cụm công  trình khu vực hợp  lưu Giàng:  bố trí hệ thống kè bảo vệ bờ hữu sông Mã đoạn  hợp lưu, nhằm hạn chế tác động dòng chảy sông  Mã thúc thẳng vào bờ và hợp lực của dòng chảy  sông  Mã,  sông  Chu  gây  sạt  lở  bờ,  bãi  sông  (Hình 9);   . Cụm công  trình khu vực bãi giữa hạ  lưu  Giàng: với hiện trạng lòng dẫn đoạn này không  gây cản trở thoát lũ nhưng do đoạn này đang có  xu  thế  bị  bồi  2  lạch  bên  như  vậy  sẽ  gây  khó  khăn cho giao thông thủy và lấy nước, do đó bố  trí  công  trình  kè  mõm  cá  và  tái  tạo  bãi  giữa  nhằm phân dòng chảy sang hai  lạch, duy  trì sự  thông  thuận  của  2  lạch  trong  mùa  kiệt,  tạo  độ  sâu cho giao thông thủy và lấy nước.  Hình 9. Bố trí hệ thống công trình chỉnh trị Đối  với  cụm  công  trình :  bố  trí  hệ  thống  mỏ  hàn  gồm:  1  mỏ  hàn  chữ  ┌  với  chiều  dài  45m, chiều dài cánh 18m, góc nghiêng 75 độ, và  hệ thống 6 mỏ hàn  chữ I với chiều dài, khoảng  KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015) 18 cách được  tính  toán  theo  tiêu  chuẩn   TCNVN- 8419-2010. Công trình thủy lợi – Thiết kế công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ.   Đối với cụm công trình : hệ  thống kè bảo  vệ bờ với chiều dài 840m,  thân kè được gia cố  bằng các tấm bê tông đúc sẵn, chân kè được bảo  vệ bằng  lăng  thể đá và  thả rồng hạn chế xói  lở  do các tác động dòng chảy;  Đối  với  cụm  công  trình :  kè  mõm  cá  có  gốc  tại đầu bãi  tái  tạo, cao  trình đỉnh kè  tương  đương cao trình bãi (+4,2) và lần lượt được giật  cấp  thấp  dần  theo  cao  trình:  (+2,0)  cao  trình  tương  đương  mực  nước  trung  bình  mùa  lũ,  (+0,3)  tương  đương  cao  trình  mực  nước  trung  bình mùa kiệt  ở vị  trí  đầu kè. Bãi  được  tái  tạo  với  hệ  thống  đê  bao  mái  nghiêng  bảo  vệ  phía  ngoài,  trong  đổ  cát  tạo  bãi  tới  cao  trình  +4,2:  cao trình đỉnh kè (+4,2), mái ngoài m=2 gia cố  đá lát khan, mái trong m=1,5.  4. KẾT LUẬN Biến đổi lòng dẫn, sạt lở bờ sông luôn là vấn  đề bức xúc ở các địa phương, biến đổi lòng dẫn  khu vực hợp lưu lại càng phức tạp hơn. Khu vực  hợp lưu sông Mã, sông Chu luôn có những biến  động phức tạp do ảnh hưởng của dòng chảy đến  giữa  hai  sông.  Bài  báo  đã  trình  bày  kết  quả  nghiên cứu thủy động lực những biến động khu  vực hợp lưu xem xét trên mặt bằng, mặt cắt dọc  theo  các  kịch  bản  tổ hợp  dòng  chảy đến của  2  sông.  Đồng  thời  dự  báo  sự  biến  đổi  lòng  dẫn  khu vực hợp  lưu dựa  trên mô hình  toán MIKE  21C. Kết quả nghiên cứu cho  thấy, sự điều  tiết  của  các  hồ  chứa  thượng  nguồn  sông  Mã-  chu  luôn  tạo  nên  những  thay  đổi  lớn  về  lưu  lượng  dòng  chảy  tại  hợp  lưu  Giàng,  sự  thay  đổi  này  kéo  theo  sự  thay  đổi  lòng  dẫn  và  bờ  sông  khu  vực hợp lưu và hạ lưu.  Dựa  trên  kết  quả  phân  tích  thủy  động  lực,  biến động lòng dẫn vùng ngã ba, bài báo đã đề  xuất  định  hướng  giải  pháp  nhằm  ổn  định  khu  vực  hợp  lưu  với  3  cụm  công  trình.  Kết  quả  nghiên cứu giải pháp là cơ sở để quyết định đầu  tư xây  dựng  các  công  trình  chỉnh  trị  góp phần  giảm  thiểu  các  tác  động bất  lợi  của dòng  chảy  khu  vực  ngã  ba.  Trong  thời  gian  tới,  các  giải  pháp này sẽ được kiểm tra bằng thí nghiệm mô  hình vật  lý và  sẽ đăng  tải kết quả  trong các  số  báo tiếp theo.  Nghiên cứu này nhận được kinh phí từ nguồn  ngân  sách nhà  nước  trong  việc  triển khai đề  tài  KC08-32/11-15  “Nghiên  cứu  đánh  giá  tác  động  của  các  hồ  chứa  thượng  nguồn  đến  biến  động  lòng dẫn hạ du, cửa sông ven biển hệ thống sông  Mã và đề xuất giải pháp hạn chế tác động bất lợi  nhằm  phát  triển  bền  vững”  thuộc  chương  trình  nghiên cứu khoa học cấp nhà nước KC08/11-15.  TÀI LIỆU THAM KHẢO DHI, “Mike 21C-Curvelinear Model for River Morphology, User guide”, 2009  Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2004), Động lực học dòng sông và chỉnh trị sông, Nhà xuất  bản Nông nghiệp, Hà Nội.  Lương Phương Hậu (2010), Nghiên cứu các giải pháp KH-CN cho hệ thống công trình chỉnh trị sông trên các đoạn trọng điểm vùng Đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ, Đề  tài  cấp  Nhà  nước  KC.08.14/06 -10. Lương Phương Hậu, Đình Hợi  (2004), Lý thuyết thí nghiệm mô hình công trình thủy, NXB Xây  dựng, Hà Nội.  Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Thị Thu Huyền, Vũ Đình Cương, 2015, Nghiên cứu ảnh hưởng của hồ chứa thượng nguồn đến các đặc trưng thủy văn trên hệ thống sông Mã, Tạp chí Khí tượng thủy  văn, số 656, Tr. 38-44.  Nguyễn Thị Thu Huyền, Nguyễn Thanh Hùng, Phạm Quang Sơn, Vũ Đình Cương, 2015, Phân tích biến động lòng dẫn sông Chu qua tài liệu đo đạc và ảnh Viễn Thám, Khoa học và công nghệ Thủy  lợi, số 26, Tr. 8-20.  KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 51 (12/2015)  19 Jansen P. Ph. Principles of River Engineering, 1978.  Przedwojski  B.,  Blazejewski  R.  and  Pilarczyk  K.W,  River Training Techniques,  A.A.Balkema/  otterdam/Brookfield/1995.  Van Rijn, L.C (1993), Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas, Aqua  publications, The Netherlands.  TCNVN-8419-2010. Công trình thủy lợi – Thiết kế công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ.  Abtract: STUDYING ON BANK PROTECTION MEASURES FOR CONFLUENCE OF MA AND CHU RIVER, THANH HOA PROVINCE WHEN THE UPSTREAM HYDROPOWERS OPERATION When Cua Dat reservoir on Chu river has been put into operation, it made and will make a huge change of hydraulic regime, hydrology characteristics in downstream river system by altering flow rate between Ma and Chu river, that leads to the changes of river morphology in the confluence area (Nga ba Giang). The variation in river morphology have adversely affected to the river training works at both sides of the river, causing bank erosion,... This paper presents research results to orientate solutions to stabilize river bank and protecting river bank from erosion which serve socioeconomic development at downstream area of Ma river, Thanh Hoa province. Keywords: Ma river confluence, bank protection solutions, erosion, deposition. BBT nhận bài: 01/10/2015 Phản biện xong: 12/11/2015