Xu thế phát triển của chỉnh trị sông

Xu thế phát triển: Lý thuyết và thực tiễn chỉnh trị sông luôn phát triển không ngừng. Có thể chia một cách sơ lược ra 02 giai đoạn:

- Trước những năm 90 của thế kỷ 20 là giai đoạn chỉnh trị sông truyền thống. Chỉnh trị sông truyền thống là để đáp ứng những yêu cầu về chống lũ, giao thông thủy, bảo vệ bến cảng, công trình vượt sông... căn cứ vào các quy luật diễn biến lòng sông, dựa theo thế sông hiện có, điều chỉnh và ổn định vị trí chủ lưu để cải thiện dòng chảy, chuyển động bùn cát và phân bố xói để đề xuất các giải pháp công trình.

- Sau những năm 90 của thế kỷ 20 đến nay, nội hàm và ngoại diên của chỉnh trị sông đã có những biến đổi lớn. Chỉnh trị sông từ  là các công trình thủy công đơn thuần dùng để khống chế dòng chảy, cải thiện trạng thái chảy phát triển thành hệ thống công trình lấy cải thiện môi trường nước,  thủy sinh thái, tôn tạo cảnh quan, văn hóa nước làm hạt nhân, lấy công trình bảo vệ, gia cố bờ làm cơ sở, kết hợp sinh thái, cảnh quan, văn hóa để phát huy nhiều công năng tổng hợp của sông nước. Cách nói phổ biến là chỉnh trị sông tổng hợp đa mục tiêu. Đương nhiên, chỉnh trị sông với ý nghĩa truyền thống trong  việc chỉnh trị để phòng chống lũ, cải tạo luồng lạch chạy tầu vẫn còn ứng dụng phổ biến.

Từ những năm 80 của thế kỷ trước, các nhà làm công tác thủy lợi và môi trường sinh thái ở nhiều nước trên thế giới đã bắt đầu xem xét lại những thiết kế và thi công trong kỹ thuật công trình chỉnh trị sông gây tổn thương cho môi trường sinh thái. Các nước như Đức, Mỹ, Nhật, Pháp, Thụy sĩ, Úc... dưới tiền đề bảo đảm an toàn chống lũ, đã  xây dựng các tuyến đê sinh thái, khôi phục các dải cây hai bên bờ sông, dỡ bỏ các công trình cứng che phủ trên sông, chỉnh trị sông bảo vệ tự nhiên, khôi phục tự nhiên, nhấn mạnh yếu tố cảnh quan, đã trở thành tư tưởng chủ đạo trong chỉnh trị sông.

Hà Lan đang xây dựng quy hoạch và xây dựng môi trường nước chung sống với tự nhiên trong thế kỷ 21. Nước Mỹ đã thông qua các giải pháp dờ bỏ các đập lớn, khôi phục các đoạn sông đã bị ngập chìm và  tái tạo các dải thực vật ven bờ, khôi phục và cải thiện hệ thống sinh thái sông ngòi. Nhà nước Canada, Úc, Niu Zilân...đã thông qua các dự án công trình chỉnh trị sông mới nhằm phục hồi các bãi sông, dỡ bỏ các công trình gia cố bờ bằng bê tông, thiết kế các công trình và đảo nhân tạo tạo điều kiện phát triển các giống, loài thủy sinh.

Nhật Bản là quốc gia thiết kế cảnh quan sinh thái trong công trình thủy lợi được ứng dụng tốt nhất. Đầu những năm 90 của thế kỷ 20 Nhật Bản đã triển khai " kế hoạch sáng tạo những dòng sông tự nhiên", năm 1991 đã có hơn 600 nơi làm thí điểm công trình sông tự nhiên. Mười năm trước đây đã bắt đầu khái niệm " sông mới", đồng thời thực thi những công tình bảo vệ bời dạng sinh thái. Trên cơ sở thực tiễn, những nước phát triển trên cơ sở tư tưởng mới về chỉnh trị sông nâng lên thành các luật định và tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật, dùng biện pháp hành chính và pháp luật để điều khiển sự phát triển của các dòng sông sinh thái, cảnh quan. Vào tháng 6 năm 1997,Bộ Xây Dựng Nhật Bản đã chỉnh sửa " luật sông ngòi", trên cơ sở phòng chống lũ và sử dụng tài nguyên nước, nhấn mạnh đặc biệt xây dựng và bảo vệ môi trường sông ngòi. Một số tài liệu quan trọng đánh dấu sự chuyển hướng này xuất hiện ở các nước khác có thể kể đến như sau:

a) Hà Lan: " Chỉ dẫn thiết kế đê sông"

Tài liệu chỉ dẫn này ban hành năm 1991,đề xuất khái niệm " thiết kế tổng hơp", chỉ rõ rằng mặt cắt đê cần thỏa mãn yêu cầu phòng lũ quy định, đồng thời bảo đảm thuận lợi cho quản lý duy tu, vừa phải thỏa mãn các yêu cầu cảnh quan, lịch sử văn hóa và môi sinh.

Tài liệu này nhấn mạnh, bản thân những tuyến đê uốn lượn là những tuyến phong cảnh, những hố xói do vỡ đê tạo ra, các hồ ách trâu, kênh rạch, các kiến trúc trên đê  và thảm thực vật quanh nó đều là  những yếu tố  tạo nên bức tranh phong cảnh đặc thù của sông nước tự nhiên.

b) Liên Bang Đức: "Tiêu chuẩn đê phòng lũ"

Tiêu chuẩn này được ban hành vào tháng 11 năm 1997. Tiêu chuẩn này chỉ rõ: khi xác định tiêu chuẩn an toàn cho đê phòng lũ phải xem xét đầy đủ lợi ích cộng đồng như cảnh quan tự nhiên, xây dựng thành phố, các yêu cầu xã hội và bảo vệ hệ thống sinh thái bãi sông.

c) Nhật Bản: " Tiêu chuẩn kỹ thuật về công trình chỉnh trị sông"

Ban hành năm 1997, chỉ rõ:  công trình bảo vệ bờ luôn được đặt ở những đoạn bờ sông quan trọng, xung quanh có môi trường sinh thái và cảnh quan, nên công trình bảo vệ bờ sông cần sử dụng các loại kết cấu hài hòa với cảnh quan tự nhiên. Hình 2 và 3 giới thiệu 2 hình ảnh kết cấu công trình bảo vệ bờ ở Nhật Bản và Trung Quốc.

d) Mỹ: " Cẩm nang điều tra sông và gia cố bờ sông"

Cục bảo vệ môi trường Mỹ ủy thác cho Trạm thí nghiệm sư đoàn công binh lục quân Mỹ nghiên cứu biên soạn và xuất bản cuốn sổ tay này vào năm 1997. Nội dung chủ yếu của cuốn sách là các kiến thức cơ bản về địa mạo sông ngòi và diễn biến lòng sông, đánh giá hệ thống sông ngòi, kỹ thuật  và kết cấu công trình bảo vệ bờ sông ứng dụng cho các đoạn với các điều kiện và yêu cầu khác nhau, nhấn mạnh yếu tố cảnh quan, môi trường, giới thiệu các loại thực vật có thể ứng dụng trong các điều kiện khác nhau.

e) Mỹ: " Quản lý sông- khái niệm và phương pháp bảo hộ và khôi phục sông"

Vào tháng 6 năm 1999, Trạm thí nghiệm đường thủy của sư đoàn công binh, lục quân Mỹ hoàn thành báo cáo có tiêu đề trên. Báo cáo này trình bày một cách có hệ thống vấn đề bảo vệ sinh thái và khôi phục môi trường sông ngòi. Nội dung chủ yếu là  hình thái lòng sông và quá trình bồi xói, công năng sinh thái của sông ngòi, phân tích xâm thực bờ sông, gia cố mái bờ, kỹ thuật công trình sinh thái, quy hoạch , thiết kế, vận hành và quản lý công trình chỉnh trị sông. Báo cáo nghiên cứu này cũng trình bày về  tầm quan trọng của bố trí độ cao của các loại thực vật trong ổn định bờ sông, sinh thái bờ sông và phương pháp gia cố.

f) Mỹ: " thiết kế thủy lực công trình khôi phục sông ngòi"

Tài liệu này do sư đoàn công binh lục quân Mỹ xuất bản  vào tháng 9 năm 2001. Mục đích của nghiên cứu này là cung cấp cho  cán bộ kỹ thuật chỉnh trị  sông các phương pháp thiết kế thủy lực một cách có hệ thống đối với  công trình khôi phục dòng sông thích ứng với hệ thống tự nhiên trong các điều kiện ràng buộc khác nhau.

g) Úc: " Sổ tay khôi phục dòng sông"

 Sổ tay này do Ủy ban Nước và Sông ngòi của Úc xuất bản vào tháng 4 năm 2001. Nội dung  chủ yếu là thủy văn sông và lưu vực, diễn biến lòng sông, phân tích sông và sinh thái sông, thảm thực vật, ổn định thế sông, quy hoạch và quản lý công trình chỉnh trị sông và các thông tin khác.

h) Anh: " Sổ tay kỹ thuật khôi phục dòng sông"

  Tài liệu này công bố vào tháng 4 năm 2002, với nội dung chủ yếu sau: Khôi phục tính uốn khúc của sông, tăng cường công năng sinh thái cho hồ ách trâu, tăng cường sinh thái cho đoạn sông thẳng, công trình sinh thái bảo vệ bờ sông,  điều chỉnh cao trình lòng sông, mực nước và dòng chảy, quản lý lũ, kiến tạo vùng đặc trưng đầm lầy, xây dựng công trình thân thiện với người và sinh vật, gia tăng khả năng thoát lũ cho lòng sông, lợi dụng bùn cát nạo vét, đổi tuyến dòng sông.

i) Trung Quốc: "Quy hoạch và thiết kế công trình chỉnh trị sông hiện đại"

Sách này xuất bản vào tháng 3 năm 2006, nhưng từ cuối những năm 90 của thế kỷ trước, công trình chỉnh trị sông ở Trung Quốc đã có những chuyển động mạnh mẽ sang định hướng kết hợp tôn tạo cảnh quan và bảo vệ môi trường sinh thái, xây dựng văn hóa sông nước, đặc biệt là đối với những  đoạn sông qua các thành phố, đô thị, khu du lịch. Năm 2005, tỉnh Hắc Long Giang ban hành điều lệ quản lý sông, trong đó quy định " quy hoạch chỉnh trị sông cần xem xét đầy đủ  các yêu cầu về phòng lũ, bảo vệ môi trường, giao thông thủy, sinh thái tự nhiên và phù hợp với cảnh quan nhân văn".

Mục tiêu chỉnh trị sông tổng hợp

Chỉnh trị sông tổng hợp là  những công trình  mà con người thực hiện nhằm mục tiêu con người hòa hợp với nước, xoay xung quanh các tiêu chí " nước sạch, chảy thoát, bờ xanh, cảnh đẹp" để sử dụng các giải pháp như " ngăn chặn nguồn ô nhiễm thu vào đường ống, dùng nước xói các khối bồi lắng, bố trí các chi tiết kiến trúc tạo cảnh quan và thảm xanh, kết hợp cấu kiện bảo vệ để tạo dáng đường bờ", nhằm phát huy công năng tổng hợp đa phương diện của sông ngòi về phòng lũ, giao thông, cảnh quan, văn hóa.

a) Nước không bị ô nhiễm, lòng sông sạch:

   Thông qua công trình ngăn chặn và thu hồi nguồn nước ô nhiễm vào đường ống dẫn đến nơi tập trung  xử lý, giải pháp thanh thải các bãi bồi, phân phối nước và dẫn nước, làm sạch lòng sông, thu gom các vật trôi nổi, , tăng cường lượng nước và lưu tốc dòng chảy làm cho chất lượng nước sông  đạt được yêu cầu về công năng phân loại.

b) dòng chảy  thông thoát: Thông qua các giải pháp công trình như nạo vét, cắt gọt, xây đê, gia cố bờ...để nâng cao năng lực thoát lũ, tiêu úng của lòng sông, làm cho các đối tượng bảo vệ ở 2 bờ đạt được các tiêu chuẩn thiết kế do nhà nước và các ngành đề ra.

c) Bờ xanh:

Thực hiện bảo vệ mái bờ, đê ... bằng công  trình dạng sinh thái, trồng cây, cỏ trên bãi sông làm cho 2 bờ sông  được thực vật che phủ trở nên xanh tươi sống động, thậm chí trở thành những bờ hoa đẹp, hình  4 và 5 là những ví dụ.

d) Cảnh đẹp:

Chỉnh trị sông kết hợp với thiết kế cảnh quan, văn hóa, đặt các bậc, kệ ven mép nước,  chấm phá các tiểu cảnh, bố trí các hành lang văn hóa, các điểm vui chơi...làm cho sông trở thành nơi thân thiện với con người, hấp dẫn con người.

So sánh chỉnh trị sông truyền thống với hiện đại

Chỉnh trị sông truyền thống và hiện đại tổng hợp có sự khác biệt về mục tiêu, nguyên tắc, phạm vi và giải pháp, xem bảng  1 và các hình 6, 7

Bảng 1: So sánh các tiêu chí giữa chỉnh trị sông truyền thống và hiện đại

Thiết kế công trình

Chỉnh trị sông mục tiêu tổng hợp đề cập đến các chuyên ngành khác nhau như thủy lợi, kiến trúc, cảnh quan, làm vườn, bảo vệ môi trường...bao gồm các nội dung: bố trí tổng thể, thiết kế mặt cắt, thiết kế bảo vệ bờ, thiết kế cảnh quan sinh thái, thiết kế tổ chức thi công, thiết kế bảo vệ môi trường, đánh giá hiệu quả, tuân theo các quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn kỹ thuật hữu quan. Sau đây, chỉ thảo luận một số nội dung liên quan mật thiết với chuyên ngành thủy lợi.

a) Bố trí mặt bằng

Chỉnh trị sông cần tận mọi khả năng bảo đảm tính liên tục của dòng sông,  các hình thái địa mạo tự nhiên như tính uốn khúc, các lạch sâu, bãi bồi, bãi giữa.., tránh các hình thái theo quy tắc nhân tạo, đơn nhất hóa các dạng mặt cắt, cứng hóa các vật liệu công trình. Sáng tạo các môi trường sông nước phong phú đa dạng, duy trì sự sinh tồn, nẩy nở của sinh vật thủy sinh tự nhiên.

Đối với các đoạn sông quá cong , để tránh xẩy ra cắt sông tự nhiên dẫn đến hậu quả xấu, sau khi tiến hành nghiên cứu, luận chứng  đầy đủ có thể tiến hành cắt sông. Nhưng hiện nay một số địa phương muốn tăng thêm quỹ đất nên đã tiến hành cắt sông, làm cho sông trở thành  quá thẳng, phá vỡ tính đa dạng  của hình thái sông và gây nguy hại cho cả tính đa dạng sinh học. Vì vậy, phải hết sức thận trọng trong việc cắt sông.

b) Bố trí tuyến bờ, tuyến đê

Bố trí tuyến bờ, tuyến đê phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khối lượng công tác giải phóng mặt bằng, khối lượng công trình, mức độ khó dễ trong thi công, kinh phí đầu tư. Tuyến bờ, tuyến đê cũng là yếu tố cảnh quan, tuyến đê biến đổi  uốn lượn thanh thoát sẽ hỗ trợ cho sự hài hòa cảnh quan, nó cũng là cơ sở cho sự đa dạng sinh vâth trong sông.

Tuyến bờ, tuyến đê cần thuận theo thế sông, cố gắng bảo lưu hình thái tự nhiên. Sông vùng núi cần duy trì vách bờ dốc 2 phía, loại sông thẳng và sông uốn khúc cần duy trì lạch sâu và bãi bên so le nhau v.v...

Cao trình và chiều rộng đê được xác định theo các quy định kỹ thuật.

c) Khoảng cách 2 đê

Khi xác định khoảng cách 2 đê cần có đủ  chiều rộng để mở lối thoát cho lũ và xử lý tốt quan hệ giữa khai thác sử dụng và bảo vệ sinh thái. Dưới tiền đề bảo đảm an toàn thoát lũ, chú trọng các yêu cầu về bảo vệ sinh thái và khai thác sử dụng, tận mọi khả năng duy trì một độ rộng bãi nhất định và không gian cây xanh, có đủ khoảng lưu không cho sinh vật sinh sống và phát triển, phát huy công năng tự làm sạch tự nhiên của sông. Trên đoạn không bố trí đê, ven sông kết hợp bố trí vườn cây, hồ, đất trũng, cồn đảo... hình thành vùng sinh thái bãi sông. Trên đoạn sông có đê, phía sau đê có thể bố trí  các quảng trường thành phố, đất vườn cây xanh để dự phòng chứa ngập khi xẩy ra lũ vượt tiêu chuẩn thiết kế.

d) Hình dạng khối đê

Hình dạng khối thân đê có thể là tường đứng, mái nghiêng  hoặc hỗn hợp. Việc lựa chọn tùy thuộc vào phân tích ổn định thấm, chống trượt, chống lật và kết hợp bảo vệ sinh thái và kỹ thuật khôi phục, tận dụng vật liệu địa phương và dốc thoải để tạo điều kiện cho thảm thực vật, duy trì tính liên thông bãi sông.

e) Mặt cắt sông

Hình thái mặt cắt dọc, ngang sông thiên nhiên có bãi cạn và lạch sâu xen kẽ nhau, cao thấp nhấp nhô có tính đa dạng và phi quy tắc. Đó cũng là cơ sở cho tính đa dạng của quần thể sinh vật trong lòng sông.

Cần tận khả năng duy trì hình thái tự nhiên và dạng thức mặt cắt vốn có của sông. Mặt cắt lòng sông nhân tạo có thể là hình thang, hình chữ nhật, phức hợp nhiều lớp. Sử dụng mặt cắt nhân tạo hay tiến hành chỉnh trị mặt cắt sông thiên nhiên, trong điều kiện thỏa mãn yêu cầu thoát lũ, tiêu úng, cố gắng tạo ra lòng sông không bằng phẳng, mặt cắt không quy tắc, xác định tham số cơ bản của mặt cắt thiết kế  bao gômg cao trình đáy sông lạch chính, cao trình bãi sông, chiều rộng, độ sâu và diện tích mặt cắt  tương ứng ở các mực nước thiết kế khác nhau. Căn cứ vào các công năng tổng hợp, lưu lượng thiết kế, địa hình và địa chất công trình khác nhau xác định các loại mặt cắt khác nhau, rộng hẹp khác nhau, nông sâu biến hóa. Cần tránh tạo ra lòng sông hình dạng đơn nhất, kích thước như nhau dẫn đến trường dòng chảy đồng đều ở mọi nơi.

f) Thiết kế bảo vệ bờ

Trong các công trình chỉnh trị sông, yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đến hệ thống sinh thái là kết cấu công trình dải giao giáp thủy- lục, tức công trình bảo vệ bờ. Dải giao giáp thủy-lục là nơi động vật kiếm ăn, phơi nắng, đẻ trứng và tỵ nạn, các loài thực vật rễ lan cành tỏa, cũng là vùng  di cư  sinh hoạt của động thực vật thủy sinh và lục sinh. Vật liệu công trình bảo vệ bờ một mặt bảo đảm an toàn công trình, cần ưu tiên sử dụng đá hộc với kết cấu tầng lọc và lớp đệm, cấu kiện bê tông nhiều lỗ và kêt cấu mềm do vật liệu tự nhiên tạo thành, tránh các kết cấu cứng không thấm nước như khối đổ bê tông, đá xây vữa, tạo điều kiện cho thực vật sinh trưởng, các sinh vật thủy cư và lưỡng cư, côn trùng, sinh sôi, nẩy nở.

Thiết kế bảo vệ bờ  trước hết là bảo đảm ổn định bờ bãi, đồng  thời cần xem xét sử dụng các kết cấu dễ duy tu, sửa chữa và bảo vệ môi trường. Công tình bảo vệ bờ trên nền đất yếu cần có biện pháp chống lún, chống xói đáy, phạm vi bảo vệ đáy cần xem xét tác dụng của các yếu tố sóng, dòng chảy, cường độ xói và điều kiện địa chất để xác định. Giải pháp chống xói đáy nên dùng đá hộc, bè kết cấu mềm, thảm đá... Kết cấu phủ mặt bãi có thể dùng các loại khung bê tông đúc sẵn, lát cỏ, lau sậy hoặc cây bụi thấp kết hợp lối đi rải đá cuội...

Tài liệu tham khảo

[1]. POSTEL.S, RICHTER.B. (2003) Rivers for Life : Managing Water for People and Nature. Arrangement with Island Press.

[2]. LƯƠNG PHƯƠNG HẬU (2009). Chuyên đề chỉnh trị sông trên thế giới, đề tài KC08-14/06-10.

Tác giả: GS.TS. Lương Phương Hậu
Trường Đại học Xây dựng

Tạp chí KH&CN Thủy lợi