Bài viết Nghiên cứu xác định địa hình và các đặc trưng dòng chảy tại phân lưu sông Hồng - sông Đuống sử dụng thiết bị đo sóng âm được nghiên cứu với mục tiêu ứng dụng thiết bị đo sóng âm đa tần số kết hợp với các điều khiển băng thông chính xác được biết đến với tên gọi là Sontek M9 ADCP để nghiên cứu và xác định địa hình và các đặc trưng thuỷ động lực của dòng chảy tại các mặt cắt ngang sông khu vực phân lưu sông Hồng - sông Đuống.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỊA HÌNH VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG DỊNG CHẢY TẠI PHÂN LƯU SƠNG HỒNG - SƠNG ĐUỐNG SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO SĨNG ÂM Phạm Văn Chiến1, Nguyễn Văn Giang1 Trường Đại học Thuỷ lợi, email: Pchientvct_tv@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Sông Đuống chi lưu lớn sông Hồng sông lớn kết nối hệ thống sông Hồng sơng Thái Bình Sự phân chia dịng chảy vị trí phân lưu sơng Hồng - sơng Đuống ảnh hưởng đến mực nước, vận tốc lưu lượng dịng chảy [1] q trình vận chuyển chất hữu lan truyền mặn vùng hạ lưu hai hệ thống sông Hơn nữa, q trình phân chia dịng chảy vị trí phân lưu cịn khống chế thay đổi hình thái lịng sơng hạ lưu ảnh hưởng đến q trình vận chuyển bùn cát, xói lở bờ sơng [2] Do đó, nghiên cứu xác định địa hình đặc trưng dịng chảy phân lưu sơng Hồng - sông Đuống không phục vụ cho việc xác định, đánh giá thay đổi thuỷ động lực dịng chảy q trình vận chuyển vật chất, mà hỗ trợ cho nghiên cứu q trình diễn biến hình thái lịng sơng biện pháp chỉnh trị sông liên quan Bên cạnh phương pháp mơ hình vật lý mơ hình tốn, phương pháp đo đạc khảo sát trường thường sử dụng nghiên cứu chế độ thuỷ động lực vùng ngập nước nói chung [3] phân lưu nói riêng Bởi phương pháp đo đạc khảo sát trường không cho phép cập nhật liệu dòng chảy thực tế xảy khu vực nghiên cứu mà cung cấp bổ sung liệu địa hình bùn cát, phục vụ cho nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình vật lý mơ hình tốn Do đó, mục tiêu nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo sóng âm đa tần số kết hợp với điều khiển băng thơng xác biết đến với tên gọi Sontek M9 ADCP để nghiên cứu xác định địa hình đặc trưng thuỷ động lực dòng chảy mặt cắt ngang sông khu vực phân lưu sông Hồng - sông Đuống PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đoạn sông nghiên cứu vị trí mặt cắt khống chế Hình thể đoạn sơng vị trí mặt cắt khống chế nghiên cứu Mặt cắt khống chế sơng Đuống vị trí cửa vào, mặt cắt khống chế sơng Hồng vị trí sau phân lưu Vị trí mặt cắt khống chế xác định dựa xem xét địa hình dịng chảy Hình Phân lưu sơng Hồng - sơng Đuống vị trí mặt cắt khống chế 2.2 Thiết bị đo trình đo đạc Để đo đạc địa hình đặc trưng dòng chảy mặt cắt khống chế, thiết bị đo sóng âm đa tần số kết hợp với điều khiển băng thơng xác Sontek M9 ADCP sử dụng (Hình 2) Thiết bị bao gồm cảm ứng, có cảm ứng với tần số 3.0-MHz, tần cảm ứng với tần số 1.0-MHz cảm ứng với tần số 0.5-MHz bố trí theo phương 753 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 thẳng đứng để đo địa hình đáy [4] Tại mặt cắt, địa hình bề mặt đáy lịng sơng đặc trưng dịng chảy đo đạc cách chi tiết liên tục Thiết bị đo Sontek M9 ADCP cho phép đo đạc địa hình đặc trưng dịng chảy dải độ sâu lên đến 40m Thiết bị đo Sontek M9 ADCP kết nối với máy tính suốt q trình đo đạc thơng qua phần mềm River Surveyor Live xây dựng hãng sản xuất thiết bị Sontek Sau thực kết nối thiết bị với máy tính, thơng tin vị trí đo đạc, khoảng cách từ cảm ứng đến bề mặt thoáng (25cm), thời gian, đơn vị, nhiệt độ nước độ từ thiên thiết lập thực trước đo đạc Hình Thiết bị đo Sontek M9 ADCP [4] Tại mặt cắt, trình đo đạc thực hai lần để tránh sai số phát sinh trình khảo sát Cụ thể, thuyền bố trí di chuyển từ bờ trái (hoặc phải) sang bờ phải (hoặc trái) sau kết thúc trình đo đạc lần thuyền lại bố trí di chuyển lần sau lần theo chiều ngược lại (có nghĩa thuyền di chuyển từ bờ phải (hoặc trái) sang bờ trái (hoặc phải) Kết lần đo đạc thiết bị lưu tự động vào nhớ 2.3 Lưu trữ xử lý liệu đo đạc Địa hình đặc trưng dịng chảy mặt cắt khống chế nghiên cứu đo đạc vào ngày 23 tháng 03 năm 2018 Tại mặt cắt, kết lần đo lưu dạng file có định dạng *.riv, bao gồm tồn thơng tin hành trình đo đạc đường trình di chuyển thuyền, tốc độ thuyền, tín hiệu thu nhận được, địa hình đáy, phân bố thành phần vận tốc (bao gồm độ lớn hướng) theo phương khơng gian ba chiều, lưu lượng dịng chảy đo đạc Sau đó, tồn liệu chuyển từ định dạng *.riv sang định dạng phần mềm MATLAB có dạng *.mat để thuận tiện việc chuyển đổi liệu đo đạc thành định dạng khác *.txt *.dat *.xlsx nhằm phục vụ cho mục đích sử dụng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân bố vận tốc dịng chảy Hình Phân bố vận tốc dịng chảy theo phương dọc (trên), phương ngang (giữa) tổng cộng (dưới) mặt cắt MC01 Hình thể phân bố vận tốc dòng chảy theo phương khác mặt cắt khống chế MC01 sông Hồng (của lần đo từ bờ phải sang bờ trái, thời điểm 14 phút 58 giây) Dễ dàng nhận thấy vận tốc dòng chảy lớn xuất bề mặt thống vận tốc dịng chảy nhỏ xuất gần đáy sông Giá trị lớn vận tốc dòng chảy mặt cắt khống chế sông Hồng 0.8 m/s theo phương dọc, 1.0 m/s theo phương ngang 1.5 m/s cho vận tốc tổng cộng Điểm khởi đầu đo đạc cách bờ trái 4.0m, điểm kết thúc cách bờ phải 10.0m Độ phân giải thay đổi từ 0.06 đến 0.50m theo phương thẳng đứng từ 0.2 đến 2.58m theo phương ngang, tùy thuộc vào vị trí cụ thể mặt cắt Phân bố vận tốc theo phương dọc, ngang tổng cộng mặt cắt khống chế MC02 sông Đuống (của lần đo từ bờ trái sang bờ phải, thời điểm 10 38 phút 56 754 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 giây) thể Hình Giá trị lớn vận tốc dòng chảy 2.0 m/s theo phương dọc, 1.5 m/s theo phương ngang 2.5 m/s cho vận tốc tổng cộng Tại mặt cắt khống chế sông Đuống, kết đo đạc thể trường phân bố vận tốc dòng chảy lớn, nhỏ đan xen mặt cắt Các trường phân bố vận tốc lớn, nhỏ đan xen hình dạng xốy cuộn theo phương ngang dòng chảy sinh thay đổi địa hình mặt cắt Mặt khác, kết đo đạc địa hình đáy sơng mặt cắt khống chế sơng Đuống cịn thể xự xuất hố xói cục với chiều sâu từ 2.0 đến 3.0m ứng với khoảng cách từ 70 đến 80m (theo phương ngang) Điểm khởi đầu kết thúc đo cách bờ trái bờ phải 7.0m Độ phân giải theo phương thẳng đứng thay đổi từ 0.10 đến 0.50m, giá trị theo phương ngang biến đổi từ 0.14 đến 2.27m MC 01 0.31 m/s, giá trị vận tốc trung bình mặt cắt MC 02 0.74 m/s Lưu lượng dòng chảy 920.93 m3/s 783.76 m3/s mặt cắt MC01 MC02 Lưu ý chênh lệch lưu lượng dòng chảy lần đo mặt cắt khống chế không đáng kể (5.0 m3/s) Như tỷ lệ lưu lượng nước chảy qua mặt cắt MC02 chiếm khoảng 46% tổng lưu lượng dòng mặt cắt MC01 MC02 Tỷ lệ phân chia dòng chảy nằm khoảng giá trị (từ 21.4 đến 51.8% mùa kiệt) mà nghiên cứu trước thực cho phân lưu sông Hồng - Đuống [2] Bảng Bảng tổng hợp đặc trưng hình học dòng chảy mặt cắt khống chế MC Q (m3/s) U (m/s) B (m) H (m) 01 920.92 0.308 298.3 8.87 02 783.76 0.741 140.0 6.57 KẾT LUẬN Kết đo đạc hai mặt cắt khống chế khu vực phân lưu sông Hồng - sông Đuống sử dụng thiết bị đo Sontek M9 ADCP thể (i) lưu lượng nước chảy qua sông Đuống thời điểm đo đạc 46% tổng lưu lượng nước sơng Hồng, (ii) hố xói sâu cục với độ sâu lên đến 3.0 m xuất mặt cắt khống chế sông Đuống (iii) xoáy ngang với biên độ vận tốc lên đến 2.5 m/s xuất mặt cắt TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Phân bố vận tốc dòng chảy theo phương dọc (trên), phương ngang (giữa) tổng cộng (dưới) mặt cắt MC02 3.2 Các đặc trưng hình học dịng chảy mặt cắt khống chế Bảng tổng hợp đặc trưng hình học số đặc trưng dịng chảy trung bình mặt cắt khống chế Chiều rộng độ sâu dòng chảy mặt cắt MC 01 298.3m 8.87m Trong đó, mặt cắt khống chế MC02 140m độ sâu dòng chảy 6.57m Kết đo đạc dòng chảy thể vận tốc trung bình mặt cắt ngang mặt cắt khống chế [1] Nguyễn Ngọc Quỳnh, Đào Văn Khương, Bùi Huy Hiếu Nguyễn Mạnh Linh (2013) Tác động việc biến động tỷ lệ phân lưu sông Hồng- sông Đuống đến quy hoạch phòng chống lũ sử dụng nước hệ thống sông Hồng Hội nghị KHTN 2013, Trang 119-121 [2] Nguyễn Ngọc Quỳnh (2014) Thay đổi yếu tố quan hệ hình thái sơng Hồng sông Đuống ảnh hưởng biến động thuỷ văn - lịng dẫn Tạp chí KH & CNTL, 21, Trang 1-13 [3] Phạm Văn Chiến, Phạm Thị Hương Lan (2019) Nghiên cứu đánh giá bồi lắng lòng hồ Đăk Uy, tỉnh Kon Tum theo phương pháp đo đạc trường Tạp chí KHKTTL & MT, 64, Trang 45-53 [4] SonTek (2010) RiverSurveyor S5/M9 System Manual 755 ... 97 8-6 0 4-8 2-2 98 1-8 thẳng đứng để đo địa hình đáy [4] Tại mặt cắt, địa hình bề mặt đáy lịng sơng đặc trưng dịng chảy đo đạc cách chi tiết liên tục Thiết bị đo Sontek M9 ADCP cho phép đo đạc địa hình. .. lần đo đạc thiết bị lưu tự động vào nhớ 2.3 Lưu trữ xử lý liệu đo đạc Địa hình đặc trưng dòng chảy mặt cắt khống chế nghiên cứu đo đạc vào ngày 23 tháng 03 năm 2018 Tại mặt cắt, kết lần đo lưu. .. khu vực phân lưu sông Hồng - sông Đuống sử dụng thiết bị đo Sontek M9 ADCP thể (i) lưu lượng nước chảy qua sông Đuống thời điểm đo đạc 46% tổng lưu lượng nước sông Hồng, (ii) hố xói sâu cục với