Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của lực hút dính đến độ bền, ổn định của đê tả đuống trên địa phận hà nội

BẢN CAM KẾT Tên học viên: Nguyễn Thị Hà Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng của lực hút dính đến độ bền, độ ổn định của đê tả Đuống trên địa phận Hà Nội”. Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Những số liệu của các kết quả nghiên cứu đã có nếu sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn theo đúng quy định. Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Hà i LỜI CẢM ƠN Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu lựa ảnh hưởng của lực hút dính đến độ bền, độ ổn định của đê tả Đuống trên địa phận Hà Nội” đã được tác giả hoàn thành. Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới TS Đào Văn Hưng và TS.Nguyễn Công Thắng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Chi cục Đê điều và PCLB – Sở NN&PTNT Thành phố Hà Nội đã tạo điều kiện cung cấp thông tin, số liệu; xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2017 Học viên cao học Nguyễn Thị Hà ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 I. Tính cấp thiết của đề tài: ..............................................................................................1 II. Mục đích của đề tài .....................................................................................................2 III. Cách tiếp cận .............................................................................................................2 IV. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................................2 V. Kết quả dự kiến đạt được ............................................................................................3 NỘI DUNG LUẬN VĂN ...............................................................................................4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU TRÊN HỆ THỐNG SÔNG ĐUỐNG ..............................................................................................................4 1.1 Tổng quan về sự hình thành hệ thống đê điều Hà Nội ..............................................4 1.1.1 Thời kỳ cổ trung đại ...............................................................................................4 1.1.2 Thời kỳ cận đại .......................................................................................................5 1.1.3 Phát triển và củng cố đê điều Hà Nội sau 1945......................................................7 1.2 Tổng quan về sông Đuống .......................................................................................11 1.2.1 Giới thiệu về sông Đuống .....................................................................................11 1.2.2 Điều kiện tự nhiên chung khu vực tuyến đê tả Đuống TP. Hà Nội......................12 1.3 Đánh giá hiện trạng các tuyến đê trên địa bàn Hà Nội ............................................13 1.3.1 Những sự cố đê và nguyên nhân thường gặp [6] .................................................13 1.3.4 Hiện trạng đê sông Đuống ....................................................................................17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN BÀI TOÁN THẤM, BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH ......22 2.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................22 2.2. Bài toán thấm [7], [8] .............................................................................................22 2.2.1 Ảnh hưởng của lực hút dính đến hàm thấm .........................................................22 2.2.2 Các phương pháp giải bài toán thấm [9] ..............................................................33 2.2.3 Lựa chọn phương pháp giải bài toán thấm ...........................................................38 iii 2.3.Ảnh hưởng của lực hút dính đến độ bền, sức kháng cắt của đất không bão hòa [7] .......................................................................................................................................40 2.4. Phân tích ổn định ....................................................................................................43 2.4.1 Các dạng mất ổn định của mái dốc .......................................................................43 2.4.2 Lựa chọn phương pháp giải và phần mềm tính toán ............................................44 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN SỰ CỐ, ĐÊ TẢ ĐUỐNG, ĐỊA PHẬN HÀ NỘI ...................................................................................53 3.1 Giới thiệu về tuyến đê tả Đuống. .............................................................................53 3.2 Phân tích và tính toán hiện trạng tuyến đê tả Đuống, kè Xuân Canh từ K0+900K1+100 đê tả Đuống .....................................................................................................54 3.2.1 Phân tích hiện trạng [5] ........................................................................................54 3.2.2 Các điều kiện tự nhiên vùng đê tả Đuống [6]......................................................57 3.2.3 Sơ đồ tính toán ......................................................................................................70 3.2.4 Kết quả tính toán ..................................................................................................77 3.2.5 Nguyên nhân sự cố ...............................................................................................91 3.2.6 Phân tích sự biến đổi của lực hút dính đến độ bền, ổn định của đê .....................92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................94 1. Kết quả đạt được của đề tài .....................................................................................94 2. Những tồn tại của đề tài .............................................................................................95 3. Kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo .................................................................95 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Dòng thấm đi trong một phân tố đất không bão hòa và bão hòa Hình 2.2: Hiện tượng sức căng bề mặt tại mặt phân cách không khí-nước Hình 2.3: Mô hình hiện tượng mao dẫn Hình 2.4: Gradien áp lực và hút dính qua một phân tố đất Hình 2.5: Đường cong đặc trưng đất-nước cho một số loại đất Hình 2.6: Xác minh thực nghiệm về định luật Darcy cho dòng thấm nước qua đất không bão hòa Hình 2.7: Phương trình Gradner cho hệ số thấm nước là một hàm của độ hút dính Hình 2.8: Quan hệ giữa hệ số thấm và độ hút dính. Hình 2.9: Sơ đồ lưới sai phân Hình 2.10 Phần tử tam giác và phần tử tứ giác Hình 2.11: Sự tăng độ bền chống cắt của sét Madrid do độ hút dính tăng, nhận được từ các thí nghiệm cắt trực tiếp Hình 2.12: Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho đất không bão hòa Hình 2.13: Các đạng di chuyển của khối đất đá. Hình 2.14: Các lực tác dụng và mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt trụ tròn. Hình 2.15:Dạng mặt trượt trụ tròn Hình 2.16: Đa giác lực – phương pháp Bishop đơn giản Hình 3.1: Sông Đuống đoạn chảy qua địa bàn Hà Nội Hình 3.2 Hiện trạng tuyến đê tả Đuống phía sông từ K0+900 đến K1+100 Hình 3.3 Chi tiết mái đê tả Đuống phía sông từ K0+900 đến K1+100 v Hình 3.4 Cận cảnh mái đê sông Đuống phía đồng từ K0+900 đến K1+100 Hình 3.5 Hiện trạng mặt đê sông Đuống từ K0+900 đến K1+100 Hình 3.6: Lượng mưa các ngày tháng 6/2013 tại trạm Thượng Cát Hình 3.7: Lượng mưa các ngày tháng 7/2013 tại trạm Thượng Cát Hình 3.8: Lượng mưa các ngày tháng 8/2013 tại trạm Thượng Cát Hình 3.9: Mực nước sông Đuống tại trạm Thượng Cát Hình 3.10: Mặt cắt địa chất công trình ngang tuyến đê tả Đuống tại K1+060 Hình 3.11: Mặt cắt địa chất công trình dọc đê - tuyến đê tả Đuống từ K0+900÷K1+100 Hình 3.12: Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa lực hút dính và hệ số thấm cho các lớp địa chất vùng đê tả Đuống, Hà Nội từ K0+900÷K1+100 Hình 3.13: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 21/6/2013 – trường hợp 1 Hình 3.14: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 21/6/2013 – trường hợp Hình 3.15: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 18/7/2013 – trường hợp 1 Hình 3.16: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 18/7/2013 – trường hợp 2 Hình 3.17: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 5/8/2013 – trường hợp 1 Hình 3.18: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 5/8/2013 – trường hợp 2 Hình 3.19: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 16/8/2013 – trường hợp 1 vi Hình 3.20: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 16/8/2013 – trường hợp 2 Hình 3.21: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 26/8/2013 – trường hợp 1 Hình 3.22: Phân bố áp lực nước lỗ rỗng, u w tại thời điểm ngày 26/8/2013 – trường hợp 2 Hình 3.23: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 21/6/2013 – trường hợp 1a Hình 3.24: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 21/6/2013 – trường hợp 1b Hình 3.25: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 21/6/2013 – trường hợp 2a Hình 3.26: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 21/6/2013 – trường hợp 2b Hình 3.27: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 18/7/2013 – trường hợp 1a Hình 3.28: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 18/7/2013 – trường hợp 1b Hình 3.29: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 18/7/2013 – trường hợp 2a Hình 3.30: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 18/7/2013 – trường hợp 2b Hình 3.31: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 5/8/2013 – trường hợp 1a Hình 3.32: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 5/8/2013 – trường hợp 1b Hình 3.33: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 5/8/2013 – trường hợp 2a Hình 3.34: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 5/8/2013 – trường hợp 2b Hình 3.35: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 16/8/2013 – trường hợp 1a Hình 3.36: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày ngày 16/8/2013 – trường hợp 1b Hình 3.37: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày ngày 16/8/2013 – trường hợp 2a Hình 3.38: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày ngày 16/8/2013 – trường hợp 2b Hình 3.39: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày ngày 26/8/2013 – trường hợp 1a vii Hình 3.40: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày ngày 26/8/2013 – trường hợp 1b Hình 3.41: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày ngày 26/8/2013 – trường hợp 2a Hình 3.42: Cung nguy hiểm nhất tại thời điểm ngày 26/8/2013 – trường hợp 2b Hình 3.43: Biến đổi của hệ số ổn định F S theo thời gian viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 1a Bảng 3.2: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 1b Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 2a Bảng 3.4: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 2b Bảng 3.5: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 2 Bảng 3.6: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp Bảng 3.7: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp TK Bảng 3.8: Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 4 Bảng 3.9: Bảng tổng hợp các thông số đầu vào của các lớp địa chất Bảng 3.10: Số liệu tính toán các lớp đất không bão hòa ix MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài: Hệ thống đê sông của nước ta đã được hình thành và phát triển từ hàng nghìn năm nay. Hệ thống đê điều đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn hóa, chính trị, kinh tế, các vùng dân cư rộng lớn trải dài theo các triền sông, duyên hải từ Bắc chí Nam. Lịch sử xây dựng đất nước của cha ông ta qua các thời kỳ đều rất quan tâm đến xây dựng và củng cố hệ thống đê điều. Ngày nay, hàng năm ngân sách đầu tư cho việc tu bổ đê điều lên đến hàng ngàn tỉ đồng cho thấy tầm quan trọng của hệ thống đê điều, mặt khác cũng cho thấy hệ thống đê điều của nước ta còn tồn tại nhiều vấn đề kỹ thuật cần được quan tâm nghiên cứu để đảm bảo an toàn đê. Hệ thống đê điều Hà Nội với chiều dài gần 800km, chiếm vai trò rất quan trọng vì nó bảo vệ thủ đô - Trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá của cả nước. Trong những năm gần đây do ảnh hưởng của sự thay đổi thời tiết, lượng nước mùa kiệt xuống thấp làm cho chênh lệch giữa mùa lũ và mùa kiệt lớn dẫn đến xuất hiện hiện tượng sạt lở mái đê đe dọa đến an toàn đê điều. Hệ thống đê Hà Nội từ đầu thế kỷ 20 đến nay đã xảy ra sáu sự cố vỡ đê, Trong đó có hai năm lũ lịch sử vào năm 1945 và năm 1971 đã gây ra nhiều thiệt hại về người và của. Tuyến đê tả Đuống thuộc địa phận Thành phố Hà Nội có nhiệm vụ bảo vệ các khu vực thị trấn huyện Đông Anh và huyện Gia Lâm với dân số khoảng 34,000 người, là tuyến đê cấp I, có các đặc điểm sau: - Hiện trạng công trình: Tuyến đê tả Đuống hàng năm hàng chục sự cố xảy ra, đã tiêu tốn vốn ngân sách Nhà nước hàng trăm tỷ đồng. - Đặc điểm làm việc của đê: Đê là công trình làm việc theo mùa. Nhiều đoạn đê trong mùa khô làm việc như là đường. Đê chỉ làm việc ngăn và chắn nước trong mùa lũ. Thời gian làm việc trong năm của đê không nhiều. Ngay trong mùa lũ, điều kiện làm việc của đê không chỉ phụ thuộc vào mực nước lũ mà còn phụ thuộc vào thời gian 1 ngâm lũ dài hay ngắn. Khi mưa nhiều, mực nước lũ lên cao, tạo cột nước lên thân đê, đê làm việc như một đập đất; nền đê cũng chịu ảnh hưởng của các dòng thấm trong lớp phủ và lớp thấm. Do đó vùng thấm bão hòa được hình thành trong thân đê, đất trong thân đê bị chia thành hai phần bão hòa và không bão hòa gây mất ổn định mái đê. Để ngăn chặn tình trạng sạt trượt, đảm bảo an toàn đê điều, bảo vệ tính mạng và tài sản của nhân dân, từng bước giảm bớt trọng điểm phòng chống lụt bão trên địa bàn thành phố những năm tiếp theo thì việc tu sửa tuyến đê tả Đuống là cần thiết và hết sức cấp bách. II. Mục đích của đề tài - Đánh giá hiện trạng và diễn biến của các sự cố trên tuyến đê tả Đuống, Hà Nội. - Ứng dụng phần mềm địa kỹ thuật (GEO-STUDIO) để giải phương trình vi phân của bài toán thấm, bài toán ổn định của mái dốc dưới các tác động như mưa, biến đổi của mực nước sông để chỉ ra sự biến thiên của lực hút dính ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của đê. III. Cách tiếp cận - Sử dụng thông tin và các tài liệu về địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn, quá trình vận hành khai thác, quá trình hình thành của sự cố đê tả Đuống, Hà Nội trong những năm gần đây nhằm đánh giá ảnh hưởng của lực hút dính đến ổn định đê, từ đó xác định nguyên nhân sự cố sạt, trượt mái đê tả Đuống, Hà Nội. - Sử dụng mô hình toán của các bài toán thấm, ổn định mái dốc dùng trong nghiên cứu. IV. Phương pháp nghiên cứu - Quan sát khoa học, chuyên gia, tổng kết thực tiễn. - Phân tích và tổng hợp lý thuyết, mô hình toán. 2 V. Kết quả dự kiến đạt được - Phân tích, đánh giá ảnh hưởng của lực hút dính đến ổn định đê qua đó xác định nguyên nhân gây ra sự cố đê tả Đuống, Hà Nội. 3 NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU TRÊN HỆ THỐNG SÔNG ĐUỐNG 1.1 Tổng quan về sự hình thành hệ thống đê điều Hà Nội Hệ thống đê sông ban đầu được hình thành từ các gờ đất ven sông. Những năm nước lớn, các gờ sông không đủ sức ngăn lũ, nước tràn qua gờ ngập vào đồng bằng. Để giữ được nước nhân dân đã giữ những gờ đất làm cốt và tôn cao dần lên thành đê và hoàn chỉnh dần bằng các cống qua đê ổn định cả mùa khô lẫn mùa lũ. Những năm lũ lớn, những chỗ xung yếu bị tràn hoặc bị vỡ đã được quây lại hoặc nhô ra phía sông hoặc lùi vào phía đồng tránh hố xói sâu. Do điễn biến dòng chảy và xu thế dòng sông và những con lũ lớn làm cho bờ xói lở, nên nhân dân tìm cách bảo vệ đê không bị sạt lở. Hệ thống đê kè từng bước được hình thành. Quá trình hình thành và phát triển của hệ thống đê điều trải qua các thời kỳ. [1] 1.1.1 Thời kỳ cổ trung đại Năm 1077, nhà Lý chủ trương đắp đê sông Như Nguyệt dài 67.380 bộ (khoảng 30km). Hai mươi năm sau, nhà Lý chính thức ban hành đạo luật đầu tiên về đê. Năm Mậu Dần (1248) Trần Thái Tông cho đắp đê Đỉnh Nhĩ từ thượng nguồn ra biển và đặt các quan chánh phó sứ để trông coi việc đê điều. Năm nào cũng vậy cứ đầu năm các quan coi đê phải lo đôn đốc dân phu, không kể sang hèn, già trẻ đều phải đi đắp đê, chỗ nào thấp thì đắp lên cao, chỗ nào lở thì bồi đắp lại, đến mùa hè thì đắp xong. Đây là nhiệm vụ hàng năm. Năm Ất Mùi (1475) Lê thánh Tông đã ra sắc chỉ cho cả nước sửa chữa đê đập. Năm Canh Tỵ (1600) Chúa Trịnh cho đắp đê từ huyện Chương Đức đến huyện Mỹ Hưng. Năm 1664 Lê Huyền Tông ban hành điều lệ bảo vệ đê một cách chặt chẽ. Cứ tháng 10 hàng năm, các huyện, hạt đi khám đê. Với công trình nhỏ, khu vực đê nào cần sửa chữa thì cho dân xã ấy tự làm dưới sự trông coi, thúc dục của huyện. Còn với công trình lớn thì quan (tỉnh, huyện ) có nhiệm vụ đôn đốc, chỉ đạo. Hàng năm, công việc 4 duy tu, bảo dưỡng đê được khởi công vào trung tuần tháng giêng và hoàn thành vào trung tuần tháng 3. Quy định trên đã được thực hiện trong một thời gian dài. Năm Bính Thân (1718) Lê Dụ Tông định rõ “Hàng năm cứ đến mùa nước lụt phải sức cho các quan huyện đi khám xét đê lớn nhỏ trong huyện, hạt mình. Đoạn đê nào xung yếu, hoặc lún thấp thì phải kịp thời đốc thúc dân sở tại sắp sẵn tre, gỗ, dụng cụ lại, cần thúc đẩy các xã gần kề xung quanh đem đủ các thứ mai cuốc đến cùng làm tại chỗ ấy. Các quan lưu thủ, Trấn thủ và Tham chính Ty phải thân hành đi đốc thúc dân phu làm việc sửa đê và hộ đê khi nước lên to”. Sau khi Gia Long thống nhất đất nước (1802). Năm Quý Hợi (1803) trên đường ra Thăng Long làm lễ thụ phong của triều đình nhà Thanh, Gia Long nêu vấn đề đắp đê để sĩ phu Bắc hà bàn luận. Mặc dù chưa nhất trí, Nhà vua vẫn quyết định đắp đê. Năm Mậu Tý (1828) tháng 9 Minh Mệnh cho thành lập Nha đê chính Bắc Thành. Tháng bảy năm Đinh Dậu vua Minh Mệnh dụ bộ công rằng: “Việc phòng giữ nước sông ở Bắc Kỳ từ trước tới nay, việc đắp đê đều dùng của công. Chi tiêu thường trăm vạn không tiếc. Việc dựng cột ở sông ghi xem mực nước là kế rất hay. Dùng quy thức số trượng của đê từ mặt đất phẳng đến mặt đê cao 1 trượng 2 thước (4.8 m). Không thể ấn định cố định được”. Năm Canh Tý (1840) tháng Bẩy: Vua Minh Mệnh dụ rằng: “Những đoạn đê còn thấp nên đánh dấu lấy ngấn nước. Đợi khi nước lụt đã tiêu nước đầm đã trong sẽ tăng cao lên một vài thước nước để giữ cho khỏi lo”. [2] 1.1.2 Thời kỳ cận đại Sau hiệp ước Quý Mùi (1883) và hiệp ước Patanốt (1885) nước ta hoàn toàn chịu sự bảo hộ của thực dân Pháp. Ngay từ những ngày đầu của nền đô hộ, chính quyền bảo hộ Pháp phải đối mặt với nạn lụt Bắc Kỳ. Đặc biệt sau trận lũ 1888 đã gây thiệt hại nặng nề cho đồng bằng sông Hồng và sông Đuống thuộc địa hạt tỉnh Bắc Ninh. Ngày 28/6/1895 toàn quyền Đông Dương Rutsô ra nghị định thành lập Uỷ ban đê điều tối cao tại Hà Nội. Nhiệm vụ nghiên cứu tổng thể mạng lưới đê điều hiện có ở Bắc Kỳ. Đệ trình lên toàn quyền Đông Dương những dự án có liên quan đến các quy chế kỹ thuật và quản lý đê điều. Uỷ ban này được nhóm họp vào các năm 1896, 1904, 1905 1906, 1915, 1926. 5 Trong giai đoạn từ 1885 đến 1915 chính quyền bảo hộ Pháp đã đắp thêm một số vùng để bảo vệ cho những đô thị đông đúc và nhất là vùng có nhiều người Pháp và cơ sở kinh tế của Pháp. Đó là hệ thống đê La Thành bao quanh Hà Nội, hệ thống đê bao quanh thành phố Nam Định. Ngoài ra đắp thêm hai vùng lớn đáng kể ở tả ngạn sông Hồng, từ Vân Thượng với triền cao vùng Phúc Yên bảo vệ vùng Bắc Đuống. Vùng nữa qua tỉnh lộ 196, qua Lực điền (Hải Hưng) để bảo vệ phần lớn tỉnh Hưng Yên. Trong những năm 1884 đến 1915 (theo Gôchiê) khối lượng đắp đê toàn Bắc Kỳ khoảng 12 triệu m3. Uỷ ban đê điều tối cao đề ra chương trình củng cố đê: Chương trình đầu tiên được khởi đầu năm 1917 kết thúc năm 1922, củng cố toàn hệ thống đê điều sông Hồng với cao trình mặt đê vượt mức nước lũ cao nhất của sông Hồng đã biết 0.5m. Như vậy cao trình mặt đê tương ứng +12.50m (tại Hà Nội), mặt rộng 6.0m, mái phía sông 2/1, mái phía đồng 3/1. Những quãng đê có chiều cao lớn hơn 5.0m so với mặt đất sẽ đắp cơ hai bên. Chương trình này huy động hàng loạt dân cư các tỉnh. Từ năm 1918 đến năm 1924 đã đắp 8 triệu m3 đất (Gauthier. Digue du Tonkin B.EI). Chương trình thứ hai khởi đầu năm 1924 kết thúc 1926 (với sự kiện vỡ đê sông Hồng, khi mực nước lũ Hà Nội lên đến +11.92m). Sau vụ lũ năm 1924 gây ra vỡ đê ở nhiều nơi. Chính quyền Pháp quyết định chương trình đắp đất tôn cao, củng cố hệ thống đê nhằm đạt các mục đích: (a) Mặt đê sau khi tôn cao phải gia thăng 1.0m so với mức lũ ở mức +11.75m (Hà Nội) để có thể chống lũ +12.50m; (b) Mặt đê dự trù rộng 7.00m (lúc thi công rút còn 6m), mái đê như chương trình 1918. Nhưng vùng hạ lưu (phía đồng) với những đê cao 1.5m kề từ đất trở lên có một cơ rộng 5.0m. Trên cùng cách mặt đê không quá 3.5m. Chương trình thứ ba tiếp nối từ sau sự kiện vỡ đê 1926 kết thúc 1930. Năm 1926 mực nước tại Hà Nội lên đến +11.92m, gây ra vỡ đê nhiều nơi. Vì vậy sau lũ 1926 Auphelle đưa ra chương trình củng cố đê như sau: Lấy mực nước +12.00m tại Hà Nội làm mức thiết kế gia tăng 1.30m để chống lũ đặc biệt +13.30m, bề rộng mặt đê 7.00m. Nhưng chỉ tiêu khác vẫn giữ như chương trình năm 1924. Việc thực hiện chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Vừa đắp tôn cao tới mức chống lụt có bề rộng 4.0m vừa áp trúc mái phía 6 sông dày 2.0m. Thêm phần cơ phía sông cần làm trước; Giai đoạn 2: gồm cả lớp đất phủ bằng đất sét; Giai đoạn 3: Đảm bảo bề rộng 7.0 m. Đắp áp trúc bằng đất thường như trên lớp đất sét phía sông và hoàn thành cơ phía đồng. Kể từ đó đê được thử thách bởi lũ năm 1932, khi mực nước ở Hà Nội lên đến +11.90 m. Năm 1940 mực nước lũ tại Hà Nội tháng 8/1940 là 12.30 m. Đê điều được giữ vững cho tới năm 1944. Sau 18 năm liền đê không bị vỡ. Chương trình củng cố đê này sử dụng đến 43 triệu m3 đất. Những dự án về đắp đê, thoát lũ trong thời kì Thuộc Pháp đều với mục đích bảo vệ Hà Nội khỏi bị ngập lụt. Nhờ vậy trận lũ lịch sử 1945, có đến 52 đoạn đê trong vùng đồng bằng Bắc Bộ bị vỡ nhưng đê Hà Nội vẫn đứng vững. [2] 1.1.3 Phát triển và củng cố đê điều Hà Nội sau 1945 Sau năm 1945 đất nước vừa giành được chính quyền. Ngay từ ngày đầu chính quyền nhà nước ta đã phải khắc phục hậu quả của lũ lụt và nạn đói do lũ lụt và chiến tranh gây ra, đắp lại những đoạn đê đã bị vỡ. Liền sau đó bước vào cuộc kháng chiến trường kỳ suốt 9 năm. Hà Nội nằm trong vùng bị địch tạm chiếm. Vào thời kỳ đó đê điều không những không được quan tâm đúng mức mà còn bị phá hoại và sử dụng vào mục đích quân sự như xây dựng hầm ngầm, lô cốt trên đê. Đào xẻ mặt đê để chống xe cơ giới. Trong thời gian từ năm 1945 đến 1954 chính quyền thực dân Pháp trong vùng tạm chiếm chỉ sang sửa và củng cố một số kè có ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn của đê như kè Phú Gia. Do đó tình hình đê điều năm 1954: Gần 9km đê sông Hồng thuộc địa phận Thanh Trì nhỏ, mặt đê chỉ rộng 3m, gồ ghề trơn trượt hơn khi mưa. Con trạch chỉ rộng từ 1.5 đến 2m, mái đê không đủ độ soải. Hồ ao hai bên ven đê nhiều, hậu quả của những trận vỡ đê từ xa xưa. Đê Từ Liêm vừa nhỏ vừa yếu, độ cao không đều. Gia Lâm đã phải chống lũ cho hai triền sông. Nhưng đê hầu hết mặt cắt nhỏ, nước thẩm lậu mái đê rất nhiều. Có nhiều sủi đục sát chân đê, đê nội thành có khá hơn. nhưng chất lượng không đồng đều, nhiều tạp chất than xỉ, đất phong hoá. Theo đánh giá chung hệ thống đê chỉ chống đỡ được mực nước lũ +12.00 tại Hà Nội. [2] 7 1.1.3.1 Củng cố đê giai đoạn 1954 – 1965 Sau khi tiếp quản Hà Nội, 10/1954, tháng 12/1954 huyện Thanh Trì đã đắp con trạch cao hơn 0,5m, rộng thêm 1m, khối lượng trên 1 vạn mét khối. Đầu năm 1955 lại đắp ở Khuyến Lương, huyện Gia Lâm đắp ở đoạn Long Biên, Cự Khối, Đông Dư, Gia Quất; gia cố thêm những nơi có tổ mối. Từ Liêm tu sửa hai kè Thuỵ Phương – Phú Gia. Ngoài đê chính, huyện Thanh Trì đắp tuyến đê bối bao gồm 7 xã: Thanh Trì, Lĩnh Nam, Trần Phú, Yên Sở, Yên mỹ, Duyên Hà, Vạn Phúc. Với diện tích 2,000ha, dài 14.5km, mặt rộng từ 3m đến 4m, cao trung bình 2m, khối lượng trên 17 vạn mét khối. Từ năm 1958 đến 1961 toàn Thành Phố đã huy động lực lượng đắp đê khối lượng 1,480,000 m3, tu bổ 29,000m3 đá các loại, ước tính 1.4 triệu ngày công. Sau năm 1961 Thành phố Hà Nội mở rộng, hệ thống đê điều tăng lên 110km, 16 kè, 38 cống các loại. Công tác xây dựng và củng cố đê vẫn được tiến hành đều đặn từng năm: Gia Lâm đắp tuyến đê sông Đuống như đoạn Nha Thôn, Hàn Lạc, Đổng Viên, kè Sen Hồ, Gia Thượng; Thanh Trì đắp đoạn Thanh Lương; Từ Liêm tu bổ đê Nhật Tân, Phú Gia; Đông Anh kè Xuân Canh, Nhà máy gạch... Sau nhiều năm lũ nhỏ, năm 1964 lũ lên vượt báo động 3 (+11.70m). Đê Hà Nội bộc lộ rõ nhiều khuyết tật, vòi đục ở Nha Thôn, bãi sủi ở hạ lưu kè Sen Hồ, hạ lưu kè Đổng Viên (Gia Lâm), các vòi nước ở hạ lưu đê Nhật Tân, Phú Thượng, Nghi Tàm (Từ Liêm), đê Bùng (Thanh Trì). Thành phố đã phải xử lý ngay mùa lũ và sau khi lũ rút đã kịp thời củng cố đoạn đê này. Từ Liêm củng cố toàn tuyến từ Thượng Cát đến Nghi Tàm dài 12.5km, với khối lượng ngót 10 vạn m3, di chuyến 250 hộ dân ven đê, huy động mỗi ngày 2000 dân công. Từ năm 1961 đến 1965 toàn Thành phố đã đắp trên 2.1 triệu m3 đất củng cố, 8,000 m3 đá các loại vào kè và huy động trên 2 triệu ngày công cho công tác củng cố đê điều và PCLB. [2] 1.1.3.2 Củng cố đê điều chống địch phá hoại giai đoạn 1966 – 1974 Hệ thống đê điều Hà Nội nhằm bảo vệ chống lũ lụt cho Thủ đô và những vùng đông dân cư, có nhiều công trình văn hoá kỹ thuật và quân sự vào bậc nhất cả nước. 8 Đế quốc Mỹ mở rộng chiến tranh ra miền Bắc. Một trong những mục tiêu phá hoại là hệ thống đê điều. Giai đoạn này đê điều không chỉ để phòng chống lũ mà còn có nhiệm vụ phòng chống địch phá đê. Tháng giêng 1966 đắp đoạn dài 1 km bao quanh bến phà Chèm, mở rộng hạ lưu từ 20m – 30m, khối lượng 16,000 m3. Đắp đoạn thắt hẹp Nghi Tàm từ K62+200 – K63+400 mở rộng về phía thượng lưu 20 – 25m, khối lượng 8,700 m3. Đê bối Thượng Cát – Liên Mạc dài 5,800 m, mặt rộng 4m chống lũ báo động cấp 3. Củng cố đê Bưởi – Nhật Tân dài 3km, cao trình +10.50 đến +11.00 ngăn chống lũ tập hậu vào Nội thành khi đoạn đê sông Hồng thuộc Từ liêm, Đan Phượng bị vỡ. Đắp đê Trung Hoà - Mễ Trì ngăn chặn nước tràn vào Đài phát thanh VN và khu công nghiệp Thượng Đình. Từ năm 1966 đến 1968 huyện Từ Liêm đắp đê chính và đê bối, khắc phục hậu quả 3 vị trí bị ném bom, khối lượng tới gần 30 vạn m3. Huyện Thanh Trì mặt mở rộng từ 5m – 6m, xoá trạch đoạn Vạn Phúc - Đông Mỹ, đắp phản áp các đoạn Lĩnh Nam, Yên Sở, Ngũ Hiệp. Huyện Gia Lâm và Đông Anh cũng tập trung nâng cao trình mặt đê, xoá trạch củng cố những vị trí ném bom. Trên 30 vị trí được tu bổ như Bát Tràng, Đa Tốn, Đông Dư, Cự Khối, Thạch Bàn, thị trấn Gia Lâm, Thanh Am, Hội Xá, Hoàng Long, Kim Sơn, Lệ Chi, Yên Thường, Yên Viên, Phù Đổng, Trung Màu... Huyện Đông Anh đắp đoạn Du Ngoại, Sáp Mai, kè Xuân Trach, Hào Bối, Mai Lâm, Vĩnh Ngọc, Đông Trù và đắp đê bối Võng La – Hải Bối. Gia Lâm còn đắp đê bao Quán Tình, Việt Hưng, Ngã ba thị trấn Yên Viên, Nhà máy gạch Cầu Đuống với khối lượng 10 vạn m3. Hệ thống đê điều phải đối phó với lũ lớn liên tiếp những năm 1968, 1969, 1970, đặc biệt là năm 1971 đã diễn ra lũ lịch sử. Năm 1969 (+13.20m), năm 1970 (+12.05m), năm 1971 (+14.13m) cao hơn mực nước lũ 1945 (+12.90m). Chỉ tính khối lượng tu bổ đê điều sau những năm nước lớn và xây dựng các đoạn đê bối, đê khoanh vùng, khắc phục hậu quả do bom ném vào đê, đảm bảo an toàn đê điều từ năm 1966 đến năm 1970 là 5.6 triệu mét khối. Tu bổ, bổ sung vào các kè 14 nghìn m3 đá các loại, sử dụng tới 6.5 triệu ngày công,.. [2] 1.1.3.3 Giai đoạn 1975 – đến nay Thành phố Hà Nội được mở rộng thêm các huyện ngoại thành. Đê Hà Nội cũng được kéo dài trên 365 km đê các loại Trong đó trên 200km sông Hồng sông Đuống, 40 kè 9 và trên 300 cống dưới đê. Khối lượng tu sửa lớn thuộc các huyện mới được sát nhập. Đặc biệt vào thời gian này lũ sông Hồng không xảy ra lớn. Cho nên khối lượng đê kè thuộc phần Hà Nội cũ chủ yếu tu bổ những đoạn chưa đảm bảo mặt cắt mở rộng. Đối với kè những vị trí kè bị hư hỏng lớn. Thanh Trì củng cố đê Lĩnh Nam, Yên Sở, Điếm 27. Đê nội thành được tôn cao, chỉnh trang sạch đẹp. Huyện Từ Liêm gia cố và lấp đầm Liên Mạc, Thượng Cát, chỉnh trang đoạn đê Yên Phụ, Nhật Tân,.. Đặc biệt năm 1983 khu vực Phú Xá, Chương Dương bị lở bãi suốt chiều dài 800 m, có nguy cơ uy hiếp hai quận Ba Đình và Hoàn Kiếm. Thành phố đã cho xây dựng kè hộ bờ Phú Xá Chương Dương dài gần 1000m, kè đá từ chân được thả rồng đá nhiều lớp. Ba vùng xói sâu được thả cụm cây sa bồi, khối lượng trên 1 vạn m3 đá hộc, 9 vạn m3 bạt đất, thả 3300 rồng đá, 1250 cụm cây có tán, 4 vạn cây tre và trên 156,000 ngày công. Năm 1991 Thành phố trả một số huyện vừa sát nhập về Hà Tây – Vĩnh Phúc. Đê Hà Nội còn lại 152km đê. Trong đó đê sông Hồng sông Đuống 110km, sông Cầu sông Cà Lồ 42km, 22 kè, 96 công trình qua đê. Những năm 1992, 1993 Thành phố cho lấp các đầm, hồ ao có những mạch sủi sát chân đê Thanh Trì, Hoàng Liên (Từ Liêm), xây dựng các giếng giảm áp trọng điểm sủi ở Ngũ Hiệp, lấp các vùng trũng tại Phù Đổng, Trung Màu, sen Hồ (Gia Lâm) và từng bước khoan phụt vữa vào những đoạn đê xung yếu có nhiều khuyết tật trong đê. Khu vực các quận nội thành Thành phố cho công viên hoá đê bằng hình thức bọc bê tông mái, chân, làm hàng rào hoa sắt. Trên mặt đê trồng hoa hoặc cây cảnh. Đê điều được từng bước chỉnh trang bảo vệ vững chắc đến mực lũ thiết kế +13.40. Song song với công tác tu sửa và củng cố đê điều, việc quản lý đê điều bước đầu đưa khoa học kỹ thuật vào công tác xây dựng và quản lý. Một số đề tài khoa học nhằm phục vụ cho công tác xây dựng quản lý, chỉnh trang đê điều được Thành phố cho phép thực hiện. Từ năm 1996 Nhà nước đã thực hiện chương trình củng cố đê điều tuyến đê Hữu Hồng đoạn trực tiếp bảo vệ Hà Nội từ Tiên Tân (Đan Phượng) đến Vạn Phúc (Thanh Trì). Tổng chiều dài 45km bằng nguồn vốn vay ADB. Mục tiêu của chương trình: Về đê: Gia cố thân đê ở những điểm xảy ra thấm qua đê nhiều bằng công nghệ khoan phụt vữa. Xây dựng tường chắn trạch và đê bằng bê tông và đá xây. Những điểm có 10 dân cư, xây dựng đường hành lang cứu hộ 5m cho xe cớ giới trọng tải 4 tấn đi lại. Cao trình thiết kế đảm bảo +13.40m tại Hà Nội. Thu nhỏ mặt trạch bằng tường chắn đá xây. Mở rộng mặt đê, xây dựng hệ thống đo áp trên đê.v..v.. Nền đê: Lấp đầm hồ ao sát đê kéo dài tầng phủ, đặt hệ thống giếng giảm áp những điểm có mức nước thấm qua nền lớn. Về kè: Tu bổ và mở rộng các kè theo tiêu chuẩn Châu Âu. Chương trình chỉnh trang đê Hà Nội thuộc vốn vay ADB hoàn thiện và kết thúc vào năm 2001. Các tuyến đê khác trên cơ sở chương trình chỉnh trang tuyến đê trên, đang từng bước thực hiện để nâng cấp cải tạo. [2] 1.2 Tổng quan về sông Đuống 1.2.1 Giới thiệu về sông Đuống “Sông Đuống, tên chữ là sông Thiên Đức hay Thiên Đức Giang, là một con sông dài 68 km, nối sông Hồng với sông Thái Bình. Điểm đầu từ ngã ba Dâu (xã Xuân Canh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội tại địa giới giữa 2 đơn vị hành chính là huyện Đông Anh và quận Long Biên của thành phố Hà Nội). Điểm cuối là ngã ba Mỹ Lộc (xã Trung Kênh, huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh). Về tổng thể sông Đuống chảy theo hướng tây-đông. Nó là một phân lưu của sông Hồng, trước đây chỉ là một dòng sông nhỏ, do cửa nối với sông Hồng bị cát bồi cao nên chỉ khi sông Hồng có lũ lớn mới tràn qua được. Từ năm 1958, cửa sông được mở rộng để trở thành một phân lưu quan trọng giảm sức uy hiếp của lũ sông Hồng đối với Hà Nội. So với lượng lũ của sông Hồng tại Sơn Tây thì sông Đuống tiêu được 20-30 %. Theo Bách khoa toàn thư Việt Nam, tại Thượng Cát, lưu lượng nước trung bình nhiều năm 880 m³/s, còn theo website tỉnh Bắc Ninh thì lưu lượng trung bình đạt khoảng 1.000 m³/s. Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất 9.000 m³/s (ngày 22 tháng 8 năm 1971). Đoạn chảy qua Bắc Ninh dài 42 km. Mực nước cao nhất tại bến Hồ vào tháng 8 năm 1945 là 9,64 m, cao hơn so với mặt ruộng là 3 đến 4 m. Sông Đuống có hàm lượng phù sa cao, vào mùa mưa trung bình cứ 1 m³ nước có 2,8 kg phù sa. 11