Khảo sát hiệu quả của các giải pháp đập chắn trong phòng chống lũ bùn đá tác động đến tường chắn hạ lưu

Từ khóa:

Lũ bùn đá
Phương pháp phần tử rời rạc
Hạt superquadric
Đập kín
Đập khe
Đập giàn thép.

Tóm tắt:

Dòng lũ bùn đá chuyển động trên địa hình dốc có thể tạo tải trọng lớn lên công trình hạ lưu. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phần tử rời rạc ba chiều với hạt superquadric để mô phỏng dòng hạt khô, đại diện cho pha vật liệu rắn, nhằm đánh giá hiệu quả của ba dạng đập chắn gồm đập kín, đập khe và đập giàn thép, bố trí tại hai vị trí cách nguồn 1,0m và 1,5m. Kết quả cho thấy vị trí đập ảnh hưởng rõ đến diễn biến năng lượng, trong khi hình thức đập chi phối mạnh khả năng lưu giữ vật liệu và lực tác động lên tường chắn ở hạ lưu. Đập kín cho hiệu quả giảm tải trọng tại hạ lưu cao nhất, trong khi đập khe cho lượng vật liệu truyền qua và lực tác động còn lại lớn nhất trong 3 loại. Những kết quả này cho thấy hiệu quả giảm tải phụ thuộc đồng thời vào việc nghiên cứu bố trí hình thức công trình chặn dòng, và vị trí đặt công trình phù hợp với điều kiện nghiên cứu.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1]   V. Cabral, F. Reis, V. Veloso, C. Correa, C. Kuhn, and C. Zarfl (2023), “The consequences of debris flows in Brazil: a historical analysis based on recorded events in the last 100 years,” Landslides, vol. 20, no. 3, pp. 511–529, Mar, doi: 10.1007/s10346-022-01984-7.        

[2]   O. Hungr, S. Leroueil, and L. Picarelli (2014), “The Varnes classification of landslide types, an update,” Springer Verlag. doi: 10.1007/s10346-013-0436-y.

[3]   P. Van Tien, V. C. Minh, D. M. Duc, L. H. Luong, D. H. Nam, and T. T. Hieu (2025), “Rainfall-induced catastrophic rapid and long-traveling landslide in Lang Nu hamlet: the worst natural landslide disaster in Vietnam,” May 01, Springer Science and Business Media Deutschland GmbH. doi: 10.1007/s10346-025-02490-2.

[4]   B. T. Vũ và T. T. H. Nguyễn (2023), “Phân tích đặc trưng lưu vực phát sinh lũ bùn đá - lũ quét và cơ chế tác động của lũ ở lưu vực suối Nậm Păm,”Tạp chí Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Việt Nam, vol. 65 (6), pp. 58–66. Jun, doi: 10.31276/VJST.65(6).58-66.

[5]   Vũ Bá Thao (2020), “Công trình trị lũ bùn đá,” Tạp chí khoa học và công nghệ thủy lợi, vol. 60, pp. 54–64.

[6]   W. Shen, T. Li, P. Li, and Y. Lei (2020), “Numerical assessment for the efficiencies of check dams in debris flow gullies: A case study,” Comput. Geotech, vol. 122, Jun, doi: 10.1016/j.compgeo.2020.103541.

[7]   H. Hu et al. (2020), “Effect of slit size on the impact load against debris-flow mitigation dams,” Eng. Geol., vol. 274, Sep, doi: 10.1016/j.enggeo.2020.105764.

[8]   L. Canelli, A. M. Ferrero, M. Migliazza, and A. Segalini (2012), “Debris flow risk mitigation by the means of rigid and flexible barriers - Experimental tests and impact analysis,” Natural Hazards and Earth System Science, vol. 12, no. 5, pp. 1693–1699, doi: 10.5194/nhess-12-1693-2012.

[9]   S. Li et al. (2022), “Small-Scale Flume Investigation of the Performance of Step-Baffle Drainage Channels in Mitigating Debris Flows,” Front. Earth Sci. (Lausanne), vol. 10, Jul. doi: 10.3389/feart.2022.921716.

[10] T. K. Nguyen, N. H. T. Nguyen, T. T. Vo, and L. Chen (2025), “Dissipative effects of baffles on the dynamics of debris flow and its impact on downstream structure,” Comput. Geotech., vol. 184, Aug, doi: 10.1016/j.compgeo.2025.107246.

[11] Y. J. Jiang and I. Towhata (2013), “Experimental study of dry granular flow and impact behavior against a rigid retaining wall,” Rock Mech. Rock Eng., vol. 46, no. 4, pp. 713–729, Jul, doi: 10.1007/s00603-012-0293-3.

[12] X. Zhou, Y. Cui, J. Fang, H. Tang, Z. Zhang, and S. Wang (2025), “Link Between the Impact Mechanisms of Granular Flow-Dam Interaction and the Generated Seismic Signal: Insights From Laboratory Experiments,” J. Geophys. Res. Solid Earth, vol. 130, no. 4, Apr, doi: 10.1029/2024JB029946.

[13] P. V. N. Ho, T. H. Nguyen, D. M. Tran, H. P. Nguyen, and T. T. Vo (2026), “Superquadric particle shape effects on the impact behavior of granular debris flows against a rigid barrier,” Powder Technol., vol. 480, Aug, doi: 10.1016/j.powtec.2026.122675.

[14] T. V. Ngo, T. H. Nguyen, and T. T. Vo (2026), “Impact behavior and long-term retention mechanism of binary-size debris flows against a slit dam,”Bulletin of Engineering Geology and the Environment, vol. 85, no. 7, Jul, doi: 10.1007/s10064-026-05061-4.

[15] A. Albaba, S. Lambert, F. Nicot, and B. Chareyre (2015), “Relation between microstructure and loading applied by a granular flow to a rigid wall using DEM modeling,” Granul. Matter, vol. 17, no. 5, pp. 603–616, Oct, doi: 10.1007/s10035-015-0579-8.

[16] P. A. Cundall and O. D. L. Strack (1979), “A discrete numerical model for granular assemblies,” Géotechnique, vol. 29, no. 1, pp. 47–65, Mar, doi: 10.1680/geot.1979.29.1.47.

[17] T.-H. Nguyen, T.-T. Vo, N. H. T. Nguyen, and D. C. Vu (2026), “A robust depositional point in friction-dominated granular flows,” Advanced Powder Technology, vol. 37, no. 8, p. 105362, Aug, doi: 10.1016/j.apt.2026.105362.

[18] T. T. Vo and T. H. Nguyen (2025), “Combined Effect of Particle Shape and Interparticle Friction on the Collapse Mobility and Deposition Morphology of a Granular Column,” Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., vol. 50, no. 3, pp. 1412–1429, Feb, doi: 10.1002/nag.70174.

[19] T. H. Nguyễn (2025), “Phân tích ảnh hưởng của lực liên kết trong khối vật liệu sạt trượt bằng phương pháp phần tử rời rạc,” Vietnam Institute for Building Science and Technology, vol. 2025, no. vi.vol4, p. 55, Dec, doi: 10.59382/j-ibst.2025.vi.vol4-7.

[20] T. H. Nguyen and T. T. Vo (2025), “Unified power-law scaling behavior of collapse mobility and deposition morphology of granular columns composed of frictional-pentagonal grains,” Granul. Matter, vol. 27, no. 4, Nov, doi: 10.1007/s10035-025-01586-9.

[21] C. Goniva, A. Hager, S. Amberger, and S. Pirker (2012), “Models, algorithms and validation for opensource DEM and CFD-DEM,”Progress in Computational Fluid Dynamics, vol. 12, no. 3, pp. 140–152.