Bài thuyết trình số 2 24 tháng 3 năm 2014 Tiến sĩ Matsuki Hirotada: Chuyên gia JICA về Giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra "Tiêu chuẩn kỹ thuật" Mỏ hàn và kè lát mái ở Nhật Bản và trên thế giới Sông Niyodo, Nhật Bản 1 Đạo luật về sông Điều 13. (Tiêu chuẩn cấu trúc cho các công trình sông) Công trình cần phải antoànvề mặt cấu trúctrong đó cóxétđến điều kiện của consôngnhư mực nước, lưu lượng, địa hình, địa chất và các nhân tố khác và khối lượng dự tính của chính công trình đó, áp lựcnước, v..v. 2Tiêuchuẩn kỹ thuật cần thiết cho các công trình sông như đập, đê vàcáccôngtrìnhlớn khácsẽ được đưa vào Nghị định của Chính Phủ. 2
Nghị định về tiêu chuẩn cấu trúc cho các Công trình sông Chương 3. Đê ----- Nghị định của Chính Phủ Điều 17. (Phạm viápdụng) Các quy định trong chương này áp dụng cho đê vàđê rời nhằm chống lũ tràn. Điều18(Quytắc công trình) Đê, một côngtrìnhgồm kèlátmái,mỏ hànvàcáccôngtrìnhkhác,sẽ an toàn khi có dòng chảy thông thường thấp hơn mực nước thiết kếở mức cao. Điều 25. (Kè lát mái) Kè lát mái được xâylênđể che phủ phần máibênsôngvàcơ nếu cần thiết nhằm bảovệđêkhỏi cáchoạt động củadòngnước. Điều 26. (Mỏ hàn) Mỏ hàn được xâylênở các vị trí thích hợp nếu cần thiết để chuyển hướng dòng chảy hoặc tạo vùng đệm thủy năng nhằm bảo vệđê khỏi các hoạt động củadòngnước. 3 Tiêu chuẩn kỹ thuật cho các công trình sông (Quy hoạch) -- Quy định của MLIT --- 7.2 Quy hoạch kè lát mái Kè lát mái được xâydựng để bảo vệđêhoặc bờ sông khỏi xói lở và tránh tràn lũ lên đồng bằng. Kè lát mái được thế kế ởvị trí cần thiết, hướng tuyến và quy mô dựa trên thiết kế mặt cắt như chiều rộng kênh đồng bằng ngập lũ, thay đổi của đường lạch sâu, v...v. Kè lát mái được thiết kế nhằm đóng góp vào việc bảo tồn và lưu giữ môi trường sống cho cây cối và động vật bởi vì chúng thường chịu ảnh hưởng nhiềucủa môitrường sông. 7.3 Quy hoạch mỏ hàn Mỏ hàn được xây dựng để bảo vệđêhoặc bờ sông khỏi xóilở và tránh tràn lũ lên đồng bằng. Đồng thời nó cũng duy trì kênh điều hướng hoặc cải thiện và bảo tồn môitrường sông. Mỏ hàn được thiết kế phần nhiều dựa trên môi trường sống của câycối, động vật, cảnh quang, khả năng của kênh,tácđộng lên thượng lưu, hạ lưu vàbờđốidiện v...v trong đó cóxétđến hìnhtháiđồng bằng, thiết kế mặt cắt ngang,dọc, đặc điểm kênhvàcácvấn đề về môi trường của consông. 4
Ý kiến về kè lát mái 1. Kếtcấukèlátmái Kè lát mái bao gồm phần bảo vệ mái, phần bảo vệ móng và chân. Kè lát mái khác công tác che phủ hay mỏ hàn. Công tác che phủ như trồng cỏ cũng bảo vệđênhưng nó không có hiệu quả lâu dài như kè lát mái. Mỏ hàn bảo vệđê một cách gián tiếp bằng cách điều hướng hay tạo khoảng đệm cho dòng chảy, điều này khác xa chứcnăng của kè lát mái. Bảo vệ mái là công trình an toàn che phủ bề mặt đê bênphíabờ sông để ngăn ngừa vachạm và xói lở do nướcgâyra. Phần móng hỗ trợ cho việcbảovệ mái. Bảo vệ chân là để ổn định phần móngnhờ việc ngăn ngừa xói lở ởphía trước nằm dưới lòng sông, nơi có hoạt động xói nghiêm trọng do dòng chảylũ gây ra. 2. Vị trí kè lát mái Kè lát mái được xây dựng nếu như cần bảo vệ đê khỏi tác động của dòng chảy. Điều này có nghĩa là kè lát mái gầnnhư hoàn toàn nằmbênbờ bị xói. 3. Thiếtkế kè lát mái Đê thường là nền đắp đất dođó nócần kè lát mái. Tuy nhiên kè lát mái có tác động mạnh mẽ lên môi trường nước, do đócầnphảilênkế hoạch kĩ càng và xác nhậncácvấn đề sau: -Kiểmtrasự cầnthiếtcủa kè lát mái. -Kèlátmáiphải cótácdụng với mức ngập lũởđồng bằng và mỏ hàn nhằm tạo ramôitrường sống tốt hơn cho cây cốivàđộng vật, liên kết hài hòa với con người, v...v - Dựa vào đặc điểm của con sông, kè lát mái phải được xây dựng dựa trên nỗ lực sáng tạo nhằm cải thiện môi trường và tiếtkiệm chi phí. - Kè lát mái phải được thiết kế dựa trên lưu tốc dòng chảy phía trước, chiều rộng kênh đồng bằng ngập lũ, sự thay đổicủa đường lạch sâu qua thời gian, v...v -Kèlátmáithường di chuyểnbờ xói lở xuống phía dưới. 5 Sau khi tránh được dòng chảy mạnh, bảo vệ bờ sông bằng (1)Bảo vệ mái, (2) Bảo vệ móng và (3) Bảo vệ chân. 6
Ý kiến về mỏ hàn Các loạimỏ hàn Mỏ hàn được phân loạidựa trênkếtcấu, mục đích và vậtliệu; a) theo kếtcấu: nướcchảy xuyên qua được hay không xuyên qua được b) theo mục đích: chuyểnhướng dòng chảy hay kìm hãm dòng chảy c) theo vậtliệu: khối bê tông, đổ đá, khung gỗ, lồng tam giác, lồng chữ A, thảm gỗ, mỏ hàn nằm, mỏ hàn đóng cọc, cây cốivídụ như cây liễu, v...v Mỏ hàn tạo ra nhiều dòng chảy khác nhau và nuôi dưỡng môi trường sông. Mỏ hàn phải được xâydựng dựa trên quan sát ảnh hưởng củanóđếnthượng lưu, hạ lưu vàbờđốidiệncũng như là môi trường tự nhiên. Mỏ hànvàkèlátmái Mỏ hàn khác kè lát mái ở các điểmsau; 1) Kè lát mái che phủ bờ sông trực tiếp để công tác ngăn ngừa xói lở ngay tức khắc được thực hiện dễ dàng hơn. 2) Mỏ hàn bảo vệ bờ sông một cáchgiántiếp trong vai trò chuyển hướng hay kìm hãm dòng chảy nếu như vị trí và cấutrúcchưa phù hợp. 3) Mỏ hàn thiếtkế tốtsẽ thu hẹp và làm cho kênh dòng chảysâuhơn. 4) Phần chânvàbờ phía hạ lưu của mỏ hàn thường bị xói lở do dòng chảy phức tạp gâyrakhicólũ và cần chú ý đến điểmnày. 5) Khoảng giữa cácmỏ hàn cung cấp bồi lắng nơi câycối cóthể sinh trưởng và tạo ramôitrường sống mà cá có thể sinh sống, sinh sản vàdicư. Như đã trình bày ở trên, do có nhiều chức năng bảo vệ bờ sông khác với kè,để khống chế dòng chảy vàtạo ra đường nước, mỏ hàn phải đượcthiếtkế có xét đếnhiệuquả bảovệ và tác động môi trường. 7 Mỏ hàn ngắn có tác dụng khống chế dòng chảy sông. (sử dụng mỏ hàn đứng và mỏ hàn nằm thấp) Mỏ hàn Sông Ichi, Nhật Bản
Điểm 1: Quy hoạch tổng thể Công trình sông phải an toàn và cũng phải dễ duy tu với chi phí thấpnhất. Duy tu sông =kếthợp của khống chế dòng chảy và bảo vệ bờ =mỏ hàn +bảo vệ chân kè + bảo vệ móng + bảo vệ thân kè 9 Điểm 2: Mỏ hàn Mỏ hàn đứng để thu hút dòng chảy và hướng đường lạch sâu về phía đầu mỏ hàn. Mỏ hàn nằm thấp nhằm giảm lưu tốc, thu hút bồi lắng. 10
Bảo vệ chân để ổn định lâu dài với chi phí thấp nhất Điểm 3: Bảo vệ chân Bờ sông tự nhiên Mực nước cao Bờ sông tự nhiên Mực nước cao Mực nước thấp Mực nước thấp Kè lát mái Bảo vệ mái, móng và chân Xói lở (do dòng chảy nhanh) Xói lở (cần theo dõi) Trượt xuống Bảo vệ thêm phần chân (duy tu) Bảo vệ mái một cách "linh hoạt" để tránh thiệt hại lớn Điểm 4: Bảo vệ mái Kéo trôi Hố xói Dòng chảy kéo trôi đất nằm sau phần bảo vệ mái Nước lũ đào lòng sông nằm trước phần bảo vệ bờ. Sự linh hoạt giúp giảm thiểu thiệt hại, tạo điều kiện cho công tác sửa chữa hư hỏng. cần sửa chữa cần sửa chữa Công trình bảo vệ mái mềm có thể phù hợp với sụt lở bờ gây ra bởi lực cuốn trôi. Công trình bảo vệ chân mềm có thể thay đổi hình thái theo sự thay đổi của xói lở vào mùa nước 12 lũ cao đỉnh điểm.
Xu hướng 1: Nghiên cứu Oregon Nghiên cứu Oregon Nướclũ rút đisẽ vận chuyểnvật liệu đáy vào hố xói để bồitụ trong khi đó lớp đáy đượcbảovệởthượng lưu và điều kiện của dòng chảy bìnhthường đang đượcthiết lập lại. Nghiên cứu này cho thấy rõrằng có thể vận dụng quá trình xói lở và bồi tụ cho công trình đá đổ (đê, mỏ hàn và đập tràn). Trong các ứng dụng phổ biến nhất, nó được áp dụng cho các mục đích "bảo vệ" hay mục đích phòng chống cho bờ sông hoặc công trình sông. Vận dụng xói lở theo nghĩa "tấn công" hay nghĩa tíchcực tạo điều kiện cho xói lở xuất hiện đã trở thành ứng dụng không còn phổ biến nữa. Tuy nhiên có nhiều trường hợp cần khuyến khích sự hình thành xói lở. (Bảo vệ xói lở bờ sông và vận dụng hố xói sử dụng đê đá đổ và rổ đất đá; 1984) Xu hướng 2: Hướng dẫn của Úc Hướng dẫn của Úc Hướng dẫn này dành cho các kĩ sư có kinh nghiệmvới hiểubiếtcơ bảnvề thủylực và các quá trình sông. Không nên sử dụng nó như một bí kíp" hay tài liệuthaythế cho việc đào tạo cá nhân và kinh nghiệm địaphương. Đập mỏ hàn là hàng rào dài, nằmthấpvàthẳng đứng xây ở lòng sông, nốitừ bờ sông xuyên qua các dòng chảy. Kè mỏ hàn là hàng rào ngắn, nằm cao hoặc là các công trình xây dựng ở lòng sông nốitừ bờ sông hướng ra dòng chảy. Ghi chú về công tác duy tu và giám sát - Kiểm trasự tích tụ của rác mà có thể gây quá tải cho công trình hoặc làm giảmkhả năng xuyên qua củanước. Dọn rácnếucần thiết. - Kiểm tradấu vết xóilở ở công trình vì nó có thể cho thấy công trình đó chưa đủ khả năng để nước xuyên qua. Điều chỉnh nếu cần thiết hoặc lắp đặt phần bảo vệ xói. - Kiểmtradấuhiệuhỏng mố và sửa chữa nếucần thiết. - Khuyến khích trồng cây ở phầnbồitụ giữa các mỏ hàn. (Hướng dẫn ổn định đường nước; 1991)
(Sông Waar, Hà Lan) Xu hướng 3: Khái quát về Delft Phân loạidựa trên hoạt động của dòngchảy: Kè mỏ hàn có thể được phân loại thành kè thu hút, chuyển hướng hoặc đẩy lùi... Mỏ hàn thu hút ở hạ lưu là để thu hút dòng chảy về phía nó và không đẩy dòng chảysangbờđốidiện. Mỏ hàn chuyển hướng thường là mỏ hàn ngắn được vận dụngchocôngtác bảo vệ ở địa phương. Nó được áp dụng để chuyển hướng dòng chảy mà không đẩy nóđi. Mỏ hàn đẩy lùiở thượng lưu.nóđược dùng để đẩy dòngchảy đi xa. (Hiệu quả của mỏ hàn trên sông, 2002) Xu hướng 4: Nhật Bản xem xét lại Trong những nămgần đây, chỉnh trị sông được xemxétlạinhằmtạora -Mối quan hệ thân thiệnvới người dân vùng sông nước -Môitrường sống tốt cho cây cốivàđộng vậtthủysinh - Khả năng giảmthiểuthiệthại với quy mô không lường trước được. (Sông Nagaike, Nhật Bản) (Sông Tsurumi, Nhật Bản Sau thế kỷ thứ 19, Nhật Bản hàohứng áp dụng kĩ thuậthiện đạisử dụng vậtliệu bê tông. Tuy nhiên, dù không có kỹ thuậthiện đại, nhiềuthế hệ Nhật Bản đãtrồng trọt ở các khu vực hay có lũ và đã rút kinh nghiệm để quảnlý và tậndụng tài nguyên sông ngòi. Nó được gọilàkĩ thuật sông Nhật Bản. Đã đến lúc phải kết hợp kĩ thuật truyền thống và hiện đại để áp dụng một cách cân bằng. Kĩ thuật sông ngòi truyền thống không phải làkĩ thuật cũ kĩ mà là một nguồn ứng dụng cho các yêu cầu gần đây nhấtcủamộtxãhội đang thay đổi. (Báo cáo của Hội đồng sông ngòi "Sự phát triển của văn minh sông ngòi"; 1999)
Kỹ thuật sông ngòi truyền thống của Nhật Bản 1680 Chống lũ Giới thiệu: -Từ xa xưa, người nông dân đã chịu trách nhiệm quản lý đê, bờ sông và hệ thống tưới tiêu. -Cần duy tu đê điều, bờ sông và hệ thống tưới tiêu hàng năm, nếu không thì thế hệ sau này sẽ phải gánh chịu thảm họa lũ lụt. Đê sông: - Đê sông được xây dựng để bảo vệ ruộng lúa và nhà cửa. - Các kĩ sư giỏi xây dựng đê tốt và có khả năng chống vỡ khi có lũ tràn qua. - Không nên xây đê ở bờ đang xói lở mà nên làm ở bên bờ có ít hoạt động của nước diễn ra. Bảo vệ bờ: -Bảo vệ bờ là các công trình và hoạt động để phòng chống vỡ đê. -Tiến hành tuần tra và sửa chữa các công trình dọc theo đường đi của dòng nước nếu không thì sẽ tốn nhiều chi phí sau này. -Cần tận dụng tất cả những gì ta có để phòng chống vỡ đê. Trích từ Chống lũ (Hyakusho Denki) ; 1680 17 Kỹ thuật sông ngòi truyền thống của Nhật Bản 1720 Chỉnh trị sông Không bao giờ thắng nhưng cũng không được thua: -Chỉnh trị sông không phải là để đánh bại dòng chảy lũ. -Chỉnh trị sông cũng không phải là để dòng chảy lũ đánh bại. -Chỉnh trị sông là để giảm tranh chấp với con sông. Làm phẳng và làm thẳng: -Chỉnh trị sông là để làm phẳng bờ sông và làm thẳng đường lạch sâu. -Mỏ hàn cho phép ta giảm bớt năng lượng và vận tốc của dòng chảy sao cho dòng chủ lưu được chuyển hướng và quá trình bồi lắng vào các hố xói được thực hiện. Lên kế hoạch tại hiện trường: - Điều tra số km sông ở thượng lưu và hạ lưu. - Quan sát trạng thái của dòng chảy và sự di chuyển của đường lạch sâu. -Lập kế hoạch chỉnh chị sông cho nhiều năm. trích từ Chỉnh trị sông (Kawayoke Shiyocho) ; 172018
Kỹ thuật sông ngòi truyền thống của Nhật Bản 1732 Nghị định về quản lýđê điều 1) Sửa chữa nhỏ và phòng tránh thiệt hại lớn 2) Tuần tra hàng ngày và chống lũ 3) Duy tuy hệ thống tưới tiêu và thoát nước hàng năm 4) Kế hoạch quản lý lũ lụt tổng hợp 5) Dự trữ vật liệu và thiết bị trong trường hợp khẩn cấp 6) Mua sắm vật liệu gỗ 7) Mua sắm vật liệu đất 8) Đánh giá tài chính 9) Tìm nhà thầu 10) Liên minh cộng đồng và tiết kiệm chi phí trích từ Nghị định về quản lý đê điều (Kyoho Shuchiku Reiki) ; 1732 19 Kỹ thuật sông ngòi truyền thống của Nhật Bản 1800s Tiêu chuẩn của cáccôngtrìnhkèmỏ hàn Khái niệm chính - 水以防水 : Nước ngănchặnnước (Đệm nước bảo vệ bờ sông khỏisự tấn công củanước.) Tiêu chuẩnmỏ hàn - 川除防水多種多様 : Có nhiều côngtrìnhhoạt động hiệu quả tùytheotừng địa điểm. Không thể áp dụng y nguyên kè mỏ hàn ở vị trí này này cho vị trí khác. - 短出直出潜水留砂 :Mỏ hàn thường ngắn và nằm vuông góc so với dòng chảy. Mỏ hàn chìm có thể tạo điềukiệnbồilắng. - 固頭埋脚滅身安岸 : Đầu mỏ hàn nên được cốđịnh bằng rọ đất đá vàchân mỏ hàn nằm chôn dưới bờ sông. Tuy nhiên, để bảo vệ bờ sông thì mỏ hàn sẽ luôn có hư hỏng. - 顔前導流上頰迎流 :Một dãy các mỏ hàn hướng dẫn dòngchủ lưu bằng phần đầu của nó. Chỉ khi ở khúc uốnthìmỏ hàn mớinênđón nhận dòng chảy. trích từ Tiêu chuẩn chỉnh trị sông ngòi (Chika Yoroku) ; 1800s 20
VN Technical Standards TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 8419 : 2010 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG ĐỂ CHỐNG LŨ Technical Standards for Riverbank Protection structures Scope General general rules classification Conditions Topography Geology Navigation Tech-standards Revetment Groyne Non-hard type 1. Phạm viápdụng 2. Một số quy định chung và phân loại công trình bảo vệ bờ song 2.1. Một số quy định chung 2.2. Phân loại công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ 3. Tài liệu phục vụ thiết kế công trình bảo vệ bờ 3.1. Tài liệu địa hình 3.2. Địa chất công trình 3.3. Thủy văn công trình và thủy lực 4. Cấu tạo và các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình bảo vệ bờ song 4.1. Thiết kế kè lát mái 4.2. Thiết kế kè mỏ hàn 4.3. Thiết kế kè mềm from TIÊU CHUẨN VIỆT NAM, TCVN 8419; 201021 VN Technical Standards 4.1. Thiết kế kè lát mái (Revetment) Hình 1 - Cấu tạo kè lát mái Hình 7 - Kết cấu rồng Hình 8 - Chống xói chân kè bằng rồng hoặc bè chìm from TIÊU CHUẨN VIỆT NAM, TCVN 8419; 201022
VN Technical Standards 4.2. Thiết kế kè mỏ hàn (Groyne) Hình 10 - Mặt cắt ngang điển hình kè mỏ hàn Hình 11 - Bố trí đệm chống xói bằng bè chìm Bảng 2 - Phân loại kè theo góc lệch Loại mỏ hàn Góc lệch (độ) Xuôi (following) < 90 o Thẳng góc (right angle) = 90 o Ngược (reverse) > 90 o Bảng 4 - Quy định bố trí lớp đệm chống xói bằng rồng đá Khu vực Từ chân kè Từ chân kè ra Tổng chiều vào thân kè song dài rồng Phía mũi 1 m đến 2 m 8 m đến 9 m 10 m Phía thượng lưu 1 m đến 2 m 8 m đến 9 m 10 m Phía hạ lưu 1 m đến 2 m 6 m đến 7 m 8 m from TIÊU CHUẨN VIỆT NAM, TCVN 8419; 201023 Tiêu chuẩn kỹ thuật Không nên được sử dụng như là một bí kíp hay là tài liệu thay thế cho việc đào tạo cá nhân hay cho kinh nghiệm địa phương. (AUS) Sông ngòi nên được duy tu với chi phí thấp nhất sử dụng vật liệu địa phương và các nỗ lực sáng tạo của các kỹ sư. (JPN) Có một đề xuất là làm cách nào để khống chế dòng chảy bằng bồi lắng và xói mòn của chính con sông. (USA) Một đất nước có nhiều mưa, bồi tụ và các phương pháp thì có thể phát triển kĩ thuật sông ngòi tiên tiến. (VN) Sông Onga, Nhật Bản 24