Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp chống ngập quốc lộ 1a trên địa bàn tỉnh quảng nam trong điều kiện lũ lụt ở miền trung,luận văn thạc sỹ xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Luận văn thạc sĩ trang BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG NGẬP QUỐC LỘ 1A TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NAM TRONG ĐIỀU KIỆN LU LỤT Ở MIỀN TRUNG CHUYÊN NGÀNH: Xây dựng đường ôtô đường thành phố Mã số : 60 – 58 – 30 Học viên Lớp Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Huy Hoàng : Cao học xây dựng đường ôtô K16 : Ts.Lê văn Bách Năm 2012 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang Chương I PHẦN MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết đề tài: Đoạn quốc lộ 1A qua tỉnh Quảng nam có tổng chiều dài 85 km, tiêu chuẩn đường cấp III đồng với bề rộng đường 12 m, mặt đường 11 m kết cấu mặt bê tông nhựa Điểm đầu km 942 ranh giới thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam Điểm cuối km 1027 ranh giới tỉnh Quảng Nam tỉnh Quảng Ngãi, đoạn thuộc khu vực miền trung hàng năm ảnh hưởng lũ lụt lớn nước Mỗi năm bình quân 3,4 lần bị ngâp qua đường kéo dài vài ngày, chiều cao ngập từ 0,5 – 1,5m Nước tràn qua đường lộ, có đoạn chảy thác lũ làm ách tắt giao thông nhiều ngày, hư hỏng nặng nề đường xá, ảnh hưởng dân sinh, thiệt hại lớn người vật chất phía thượng lưu dọc quốc lộ Nguyên nhân dẫn đến tình trạng nhiều yếu tố sau: Dãy Trường Sơn chạy suốt theo bờ biển, nên đồng miền Trung hạn hẹp Có nhiều sông tương đối lớn, Sông Thu Bồn Quảng Nam, Sông Trà Khúc Quảng Ngãi Sông, suối nhiều chiều dài sơng đa số ngắn có độ dốc lớn Lưu vực sông thường đồi núi nên nước mưa đổ xuống nhanh Các cửa sông lại hay bị bồi lấp làm cản trở việc thoát lũ cho vùng đồng Cũng nhiều nơi khác nước, rừng tỉnh miền Trung bị tàn phá cách nghiêm trọng Hiện diện tích rừng cịn khoảng 40 phần trăm Việc phá rừng ảnh hưởng quan trọng lũ lụt lưu vực hạn hẹp miền Trung Cây cối có khả giử nước giảm thiểu việc đất đai sụt lở Lượng nước lũ vùng có nhiều cối sẻ lượng nước lũ từ vùng trơ trọi Vì nạn phá rừng gia tăng mực nước vùng hạ lưu Việc khai thác bừa bải cát sỏi dịng sơng gia tăng mức độ lũ lụt Tình trạng làm cho nhiều đoạn bờ sông bị sụt lở nghiêm trọng Việc sụt lở bờ sông dẫn đến bồi lấp cửa sông cản trở việc thoát lũ, làm cho lũ lụt lớn lâu Điển hình vụ sụt lở bờ sông Vu Gia làm cho khu dân cư huyện Đại Lộc tỉnh Quảng Nam bị trôi lũ năm 1999 Hiện tượng biến đổi khí hậu tồn cầu ảnh hưởng khơng nhỏ đến lũ lụt khu vực Một số đoạn giao thông quốc lộ 1A nói chung khu vực nói riêng thiết kế dựa số liệu thủy lực thủy văn cũ, lỗi thời để tính tốn thiết kế cho lưu lượng Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang cống cầu nhỏ Kết cấu mặt đường chưa phù hợp cho vị trí thường xuyên ngập lụt, lượng mưa chưa cao dẫn đến ngập,hư hỏng , ách tắt giao thông cục Với nội dung tơi trình bày đề cương nghiên cứu đề xuất giải pháp chống ngập lụt quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Quảng nam nhằm giảm thiểu thời gian ngập nước phía thượng lưu tuyến gây tổn thất tài sản hoa màu khu vực, giảm thời gian ngập nước đường để giao thông thuận tiện xuyên suốt Thiết kế lại kết cấu mặt đường tăng khả bền vững phù hợp điều kiện ngập nước cho đoạn bất khả kháng Việc nâng cấp , thực đoạn đường yêu cầu thực tiển cấp bách II.Mục tiêu nghiên cứu đề tài Từ sau thắng lợi cơng giải phóng miền nam, thống đất nước ,Quốc lộ 1A nhiều lần nâng cấp, sửa chữa Đoạn qua tỉnh Quảng nam gần năm 2000 nâng cấp mở rộng nguồn vốn WB Nhưng tượng tắc giao thông thường xuyên bị ngập cục nhiều đoạn bão lũ chưa khắc phục Hàng năm phưởng tiện giao thông, người dân khu vực phải sống chung với lũ đoạn mưa lũ Ngoài nguyên kể việc đầu tư mức khả vốn đầu tư, tính thiết thực, phù hợp thiết kế nên kể đến Mục tiêu nghiên cứu đề tài nhằm mục đích ngồi phục vụ thông suốt giao thông, tăng lực thông hành mùa mưa lũ đoạn mang lại hiệu kinh tế mà hàng năm phải khu vực đựơc gọi chung chung thiên tai, có nguyên nhân yếu tố người giải chưa triệt để, phù hợp việc tính tốn thiết kế xây dựng hệ thống thoát nước khu vực , dẫn đến lượng nước tích lũy phần thượng lưu cao gây ngập úng, tràn qua đường gây hư hỏng kết cấu mặt đường Thay đổi cách nhận định phương pháp tính tốn thủy lực thủy văn khơng cịn phù hợp với thực tế người biến đổi khí hậu gây nên Từ đề nghị giải pháp thiết kế phù hợp để giảm ách tắc giao thông mưa lũ giảm thời gian ứ nước thượng lưu làm hư hỏng mùa màng , sở hạ tầng khu vực Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang III Ý nghĩa khoa học tính thực tiển đề tài Đoạn Quốc lộ 1A qua tỉnh Quảng nam từ Km 942 đến Km 1027 tuyến đường xuyên Việt, hàng năm bị ngập cục nhiều đoạn ,tồn nhiều năm dẫn đến thiệt hại vơ lớn tài sản , tính mạng người Ngồi cịn tác hại dai dẳng q trình ngấm nước đường, sạt lở hạ lưu dẫn đến đường xá hư hỏng ,sửa chửa cục tốn kém, giảm khả thơng hành, giảm tuổi thọ cơng trình Q trình ngun cứu ngun nhân khắc phục hồn tồn tượng chưa có nghiên cứu nghiêm túc nên trường hợp kéo dài nhiều năm Hơn việc thiệt hại đa số xé lẻ cho nhiều đối tượng tham gia ,và bị ảnh hưởng trực tiếp nên khơng có thống kê cụ thể mức độ thiệt hại, riêng việc hư hỏng ,giảm tuổi thọ khắc phục sửa chữa nhiều năm liền khơng nhỏ Nếu tốn đầu tư chưa kể đến lợi ích xã hội, dân sinh, quốc phịng thời gian tắc giao thơng ngập lụt mang hiệu cao Những nguyên nhân dẫn đến ngập tràn đoạn tuyến sau khảo sát, điều tra nghiên cứu dẩn đến nhận định cụ thể sau: Trong q trình tính tốn thủy thủy lực thủy văn phục vụ cho thiết kế thi cơng cơng trình cầu đường khu vực tỉnh Quảng nam mà số liệu thống kê, hệ số khu vực hệ số địa mạo, mơ đun dịng chảy, diện tích ao hồ, thẩm thấu… cịn sử dụng tài liệu từ năm 1993 mà chưa có khảo sát đánh giá nghiêm túc xác định lại xác thơng số phù hợp Thực tế địa hình,hiện trạng thay đổi liên tục nhiều năm gần nhiều nguyên nhân.Sự phát triển nhanh kinh tế xã hội sau bao cấp, thay đổi người,như nạn phá rừng, định canh định cư, biến đổi khí hậu, Nhất thủy điện, đập nước đầu nguồn chưa có quy trình xã lũ, thơng số thủy lực thủy văn q trình xã lũ hồn tồn khơng chưa có việc tính tốn theo số liệu cũ hồn tồn khơng phù hợp xác dẫn đến tiết diện nước hạn chế kể tiết diện cơng trình tuyến khu vực hạ lưu không thơng thống đáp ứng nhu cầu nước tối thiểu Hệ thống thủy điện song Thu bồn Vu gia với diện tích lưu vực rộng 10,350km2 Hiện tượng rừng bị phá 50 %, nhiều cơng trình hồ đập thủy lợi, giao thông ,công nghiệp xây dựng Hệ thống hồ đập thủy điện 10 ngăn ngang đoạn làm thay đổi đặt trưng thông số thủy văn khu vực., tích nước mùa cạn xã Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang nước mùa lũ mà khơng có số liệu thức tổng lượng, lưu lượng nước, thời gian xã lũ Qua kết nghiên cứu nguyên nhân xác dẫn đến đoạn tuyến quốc lộ 1A qua Tỉnh Quảng nam bị ngập lụt từ xây dựng đề tài với mục đích có nhìn nhận , cụ thể phù hợp tính toán thiết kế lại đoạn bị ngập để chống ùn tắc giao thơng nhiều ngày có mưa lũ xãy Vì đề tài ngồi phương pháp tính tốn thiết kế lại việc xây dựng đoạn bị ngập thiết Hiện có nhiều mơ hình hổ trợ tương đối xác cho giả định nhờ hệ thống vệ tinh toàn cầu , mơ hình ID mơ vận chuyển nước dịng chảy theo phương trình động lượng liên tục WMS HEC-RAS Bộ mơ hình MIKE FLOOD xây dựng phát triển Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) ứng dụng thành công số lưu vực Việt Nam Cần thiết áp dụng cho khu vực Quảng nam để xác định, tiên đốn khả ngập lụt tràn bờ sơng Thu bồn Vu gia khu vực ven biển dọc quốc lộ 1, Việc giúp đánh giá xác ngun nhân ngập giúp phần tính tốn thủy lực thủy văn chuẩn xác Sử dụng mơ hình tiên tiến để hổ trợ , đối chiếu kết tính tốn theo đường tần suất đĩnh lũ để xác định giá trị xác phục vụ thiết kế hoàn cảnh số liệu thủy lực thủy văn đầu nguồn khơng cịn tin cậy Giải pháp cụ thể vừa khoa học vừa thực tiển theo đề tài gồm bước: 1.Nhận định xác nguyên nhân đưa phương pháp luận để áp dụng trường hợp tính tốn đĩnh lũ, lưu lượng nước theo tần suất yêu cầu cho phù hợp So sánh ứng dụng tính tốn mơ hình , chọn đỉnh lũ lưu lượng phù hợp Thiết kế mới,theo kết cấu phù hợp trạng thái làm việc cơng trình mưa lũ tổ chức thi công phù hợp với địa hình thực trạng, phù hợp tiến độ nhanh Khảo sát thượng, hạ lưu xác định thi công cơng trình phụ trợ để tăng khả nước hạ lưu lớn yêu cầu chia lưu lượng thượng lưu Trên giới thiệu đề tài mang ý nghĩa khoa học tính thực tiển cấp thiết Vì việc tồn nhiều năm gây nhiều thiệt hại chưa có nghiên cứu cụ thể biện pháp khắc phục hoàn toàn trạng Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang V Đối tượng nghiên cứu Theo thống kê đoạn ngập lụt thường xuyên mưa lũ đoạn gồm vị trí đoạn theo sau : Căn vào số liệu tính tốn thủy lực thủy văn thiết kế cũ Tính tốn theo lưu vực dòng chảy, dẫn đến bị ngập lựơng nước tích lũy thượng lưu Sau nghiên cứu, khảo sát quan trắc khu vực, xác định lại tượng bị ngập, số liệu sử dụng trứơc khơng cịn phù hợp thay đổi phương pháp tính lưu lượng đề xuất giải pháp thiết kế hợp lý Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang V Phạm vi nghiên cứu Lưu vực khu vực tỉnh Quảng nam, số liệu thủy lực thủy văn ảnh hưởng đến lưu lượng thoát nước đoạn thường xuyên ngập quốc lộ 1A đoạn qua tỉnh Quảng nam Phân tích đặt trưng cụ thể đoạn bị ngập lụt, phương pháp thực áp dụng cho đoạn cụ thể Đề nghị giải pháp thay đổi kết cấu phù hợp với tình hình phát triển kinh tế , xã hội sau Phù hợp cho trường hợp nâng cấp quốc lộ 1A với trọng tâm giải triệt để tượng ngập tràn qua quốc lộ đoạn Thống kê, thu thập số liệu thực tế khu vực qua thông tin internet, đơn vị quản lý giao thông, số liệu thủy lực thủy văn thực tế phù hợp, đồ đồng mức nhất, hồ sơ thiết kế tổng thể đoạn tuyến Phân tích chi tiết nguyên nhân vị trí đoạn bị ngập lụt Áp dụng kết cấu, dạng cơng trình xây dựng đại trà nước phù hợp cho đoạn để đáp ứng giao thông thông suốt mưa lũ Áp dụng quy trình quy phạm hành cho việc tính toán, thực đề xuất thay đổi trắc dọc kết cấu mặt đường VI Kết cấu luận văn Luận văn với đề tài NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG NGẬP QUỐC LỘ 1A TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NAM TRONG ĐIỀU KIỆN LU LỤT Ở MIỀN TRUNG với nội dung thiết thực cho việc khắc phục ngập tràn quốc lộ 1A gây ách tắc giao thơng nhiều giớ,thậm chí nhiều ngày, hư hỏng sau lũ gây ngập úng thượng lưu phá hoại mùa màng, tài sản dân khu vực Dùng phương pháp tính tốn thủy lực thủy văn nhận định nguyên nhân đoạn tuyến cách 15 năm Cho nên việc áp dụng phương pháp tính lưu vực với hệ số theo quy trình củ không phù hợp Hơn việc chặn sông xây dựng nhiều hồ đập,thủy điện thượng lưu, xã lũ khơng có quy trình thơng số thủy lực thủy văn đập ảnh hưởng không nhỏ đến ngập lụt Đề tài nghiên cứu thực tế với nhìn nhận nguyên nhân gây lũ lụt , dẫn đến ngập tràn đoạn tuyến theo thực trạng, số liệu quan trắc để tính tốn Hơn số liệu để tính tốn tích tụ nước, lưu lượng thượng lưu khơng cịn xác, giải tốn thiết kế phù hợp khơng phải từ gốc mà dựa sở từ Đề tài gồm chương theo mục lục sử dụng số tài liệu liên quan có trích dẩn Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KINH NGHIÊM TRONG ĐỀ XUẤT TÍNH TOÁN THỦY LỰC THỦY VĂN PHÙ HỢP CHO ĐOẠN TUYẾN QUỐC LỘ 1A KM 942 - KM 1024 ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG NAM 2.1 Đặc điểm chung Với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm nước ta có mùa gió chính: mùa đơng gió mùa đơng bắc, mùa hè có gió mùa tây nam Gió mùa tây nam qua biển mang theo nhiều ẩm vào đất liền Trong mùa hè thường có bão áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn diện rộng Hàng năm trung bình có từ đến bão, nhiều tới 12, 13 bão đổ ảnh hưởng trực tiếp đến nước ta Do tác động địa hình, có bão áp thấp nhiệt đới, lũ lụt xuất tuỳ vùng, sông Lũ sông phân bố theo không gian không đồng nhất, nơi sớm, nơi muộn, nơi dữ, nơi hiền hoà Trong vùng nhỏ, ảnh hưởng địa hình mà hình thành, tính chất lũ lại có đặc điểm riêng Nghiêm trọng khu vực bão làm cho nước biển dâng cao đưa nước vào sâu cửa sông làm ngập vùng đồng rộng lớn Mặt khác mưa bão gây gặp lũ sông giai đoạn lũ cao tạo lũ lớn đe doạ hệ thống đê điều dân sinh, kinh tế Những thiên tai trầm trọng hoạt động không hợp lý người Ở vùng rừng núi, việc chặt phá làm tăng xói mịn, lượng phù sa dịng chảy mặt nên mực nước lũ xảy cao sớm thường kỳ Mưa bão, lũ lụt trở thành thiên tai nghiêm trọng nước ta Mạng lưới sơng suối Quảng nam có đặc tính sau: + Mật độ cao + Dòng chảy chủ yếu theo hướng tây bắc - đông nam + Nhiều sông nhánh tụ hội lại vùng thượng lưu trước đổ xuống hạ lưu quốc lộ 1A + Dòng sông chảy xiết vùng núi cao từ từ chảy chậm dần trước đổ biển + Hai mùa phân biệt dòng chảy xảy vào mùa khô mùa mưa Hiện tượng lũ quét xuất lưu vực nhỏ, dốc vùng thượng nguồn sông Vu gia, Thu bồn gây nhiều thiệt hại người tài sản Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang Dịng chảy lũ đơi mang theo bùn đá, cát sỏi bồi đắp phần hạ lưu làm giảm tiết diện nước tự nhiên gây ngập lụt Ngồi biến đổi khí hậu , yếu tố mặt đệm (rừng, thổ nhưỡng ), yếu tố địa hình, hoạt động kinh tế người xây dựng đập nức thủy điện ảnh hưởng lớn đến hình thành dịng chảy khu vực, Việc nghiên cứu toàn diện yếu tố khí tượng, thuỷ văn để có giải pháp thích hợp, đảm bảo tính bền vững cơng trình trước tác động biến đổi liên tục thiên nhiên người quan trọng cơng tác khảo sát thiết kế cơng trình giao thông * Hệ thống sông Thu Bồn Hệ thống sông Thu Bồn nằm cực bắc miền Nam, thuộc khu vực địa lý tự nhiên Kon Tum – Nam Nghĩa, gồm sơng chính: Thu Bồn, sơng Cái, sơng Bung Dịng sơng Thu Bồn bắt nguồn từ vùng núi Ngọc Linh Hướng chảy đoạn thượng lưu trung lưu theo hướng gần nam – bắc, đoạn hạ lưu theo hướng tây đông chảy biển Hội An Chiều dài dịng 205km với diện tích lưu vực 10350km2 Trước chảy biển, dịng hệ thống sông Thu Bồn nhận sông Vụ Gia sông Cái sông Bung hợp thành Hạ lưu sông Thu Bồn lưới sông phát triển chằng chịt với nhiều phân lưu để nước biển sơng Ngang, Vĩnh Điện, sông Tĩnh Yên đổ vào vịnh Đà Nẵng qua sông Hàn, sông Trường đổ vào vịnh An Hồ Hiện tượng bồi lấp, xói lở dịng sơng vùng hạ lưu phức tạp, vấn đề nghiêm trọng sản xuất đời sống Mùa lũ tháng kết thúc vào tháng12 Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 65% lượng dòng chảy năm, lượng dịng chảy lớn xuất vào tháng 10 hay tháng 11 chiếm khoảng 25 ữ 35% lượng dòng chảy năm Tỷ lệ lưu lượng tháng nhỏ tháng lớn đạt tới 700 lần Trong vòng 20 năm trở lại xảy 15 tới 16 trận lũ lớn, trận lũ tháng 11 năm 1964 lớn Mùa cạn thường tháng kéo dài tới tháng Lượng dòng chảy mùa cạn chiếm khoảng 35% lượng dòng chảy năm Thời kỳ kiệt vào tháng thường chiếm khoảng 2% lượng dòng chảy năm 2.2 Tần suất lũ tính tốn Khi xây dựng cơng trình, để phòng chống lũ, người ta cần biết độ lớn lũ xảy Muốn tránh tác hại lũ, cơng trình phải đủ cao, đủ vững để khơng bị ngập, bị phá hoại Lũ xảy cơng trình lũ quy định theo tầm quan trọng, mức đầu tư cần thiết Từ tầm quan trọng đó, độ lớn lũ tính tốn quy theo tần suất xuất Tần suất ứng với cực tiểu chi phí Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 10 việc xây dựng, khai thác bảo vệ công trình, xác định phương trình quan hệ phí tổn tần suất biểu đồ quan hệ hai đại lượng Trong thực tế việc xác định đại lượng liên quan phức tạp nên người ta quy định tần suất lũ tính tốn theo cấp cơng trình Khi xây dựng cơng trình, để phịng chống lũ, người ta cần biết độ lớn lũ xảy Muốn tránh đựợc tác hại lũ, cơng trình phải đủ cao,,đủ vững để không bị ngập, bị phá hoại Lũ xảy cơng trình lũ quy định theo tầm quan trọng, mức đầu tư cần thiết Từ tầm quan trọng đó,độ lớn lũ tính toán quy theo tần suất xuất Tần suất ứng với cực tiểu chi phí việc xây dựng, khai thác bảo vệ công trình, xác định phương trình quan hệ phí tổn tần suất biểu đồ quan hệ hai đại lượng Trong thực tế việc xác định đại lượng liên quan phức tạp nên người ta quy định tần suất lũ tính tốn theo cấp cơng trình Việt Nam, tần suất lũ tính tốn cơng trình cầu đ−ờng đ−ợc quy định quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn thiết kế (22 TCN 18 – 79, TCVN 4054–1998, TCVN 5729 – 1997, 22 TCN 272 – 01, 22 TCN 273 – 01 Trong tính tốn cho điểm bị ngập cục tuyến Quốc lộ 1a đoạn qua Quảng nam ta chọn theo tiêu chuẩn đường cao tốc theo TCVN 5729-1997, tần suất tính tốn mức nước lũ cho đường cơng trình cầu cống 1% 2.3 Một số lưu ý công tác tính tốn thuỷ văn cầu đường Qua thực tiễn, người ta đến nhận thức rằng, khống chế hồn tồn lũ lụt, khống chế thiệt hại biện pháp khác nhằm làm cho lũ lụt xảy không đưa đến thiệt hại hạn chế thiệt hại Đề xuất phương án dựa sở khào sát thực tế,theo dỏi thường xuyên, nhận định có sở, tìm hiểu đầy đủ ngun nhân gây lũ nguy gây nên Việc xác định thông số thuỷ văn, thuỷ lực phục vụ thiết kế cơng trình giao thơng đoạn tuyến phải dựa tài liệu địa hình, khí tượng thuỷ văn với cơng tác khảo sát thực địa Dựa số liệu quan trắc có kết hợp với tài liệu khảo sát, tiến hành chỉnh lý xác định phương pháp tính tốn thích hợp Tuyến dọc biển đồng nên tránh tượng lũ quét gây tàn phá bất ngờ nghiêm trọng.công trình hạ tầng sở khơng bị vùi lấp đất đá Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 76 PHỤ LỤC 1.Ứng dụng mơ hình tiên tiến để kiểm toán, đối chiếu, chọn kết phù hợp cho đề xuất tính tốn thơng số thủy lực thủy văn thiết kế đoạn tuyến: 1.1Ứng dụng mơ hình Mike Flood phục vụ hình thành, đỉnh lũ ngập lụt lưu vực sông Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam Lũ lụt, ngập úng gây thiệt hại to lớn xảy dòng chảy tràn bờ từ sông mưa lớn, nước dâng từ biển hệ thống tiêu , khơng đủ khả tải Đôi kết hợp tất yếu tố trên.Mặt khác, rủi ro từ lũ ngập lụt ngày gia tăng tác động tượng biến đổi khí hậu tồn cầu, khai khác tài nguyên mức người dẫn đến tăng nguy ngập lũ Đặc biệt, lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn thuộc tỉnh Quảng Nam thành phố Đà Nẵng vùng kinh tế trọng điểm miền Trung, tập trung nhiều di tích lịch sử, văn hóa có giá trị: phố cổ Hội An, khu trữ biển giới Cù Lao Chàm, Thánh địa Mỹ Sơn, Chính cơng tác cảnh báo, dự báo lũ ngập lụt nhằm giảm thiểu tác hại cần thiết cấp bách MIKE FLOOD cơng cụ mơ hình tích hợp mơ phân tích tổng hợp bãi ngập, đường phố, sông, khu vực ven biển hệ thống nước gói cơng cụ phần mềm MIKE URBAN MIKE 11 kết hợp với MIKE 21 để thực phân tích ngập lụt đô thị ngập ruộng Sự kết hợp mơ hình MIKE FLOOD với cơng cụ GIS cung cấp cho nhà hoạch định chiến lược tranh toàn cảnh ngập lũ theo thời điểm từ lũ bắt đầu xuất đến kết thúc Bộ mơ hình MIKE FLOOD xây dựng phát triển Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) ứng dụng thành công số lưu vực Việt Nam như: sông Hồng, sông Mã, sông Bến Hải, sông Hương, nghiên cứu áp dụng cho lưu vực sông khác Để xác định thơng số phù hợp địi hỏi xử lý tổng hợp tài liệu địa hình, số liệu khí tượng thủy văn thời kỳ, yếu tố mặt đệm lưu vực Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ Mơ hình số độ cao 30x30m lực vực sông Thu Bồn kết hợp khảo sát bổ sung GPS phục vụ toán cảnh báo ngập lụt xây dựng trang 77 từ đồ 25.000 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy văn Mike 11-RR Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 78 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực Mike 11-HD Bản đồ ngập lụt lưu vực sông Thu Bồn Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 79 Dựa kết tính tốn từ mơ hình thủy lực Mike Flood, nhà nghiên cứu Viện Địa lý thành lập xeri đồ ngập lụt theo cấp báo động trạm Câu Lâu, theo kịch biến đổi khí hậu vận hành nhà máy thủy điện thượng lưu 1.2 Mơ hình ID mơ vận chuyển nước dịng chảy theo phương trình động lượng liên tục WMS HEC-RAS Một ví dụ điển hình Dự báo ngập lụt với trán lũ giả định Xuất phát điều kiện lưu lượng lũ Thành Mỹ, Túy Loan Nông Sơn xảy với tần suất cao bất thường gây ngập lụt nghiêm trọng cho hạ du sông Hàn Đề tài giả định trận lũ xãy vào 9-13/11/2013, biên lưu lượng tăng thêm 20%, mực nước triều tăng thêm 5cm so với trận lũ 2007 Bảng S Kết tính tốn mực nước lũ lúc lúc 19h ngày 12- 11 - 2013 so sánh với 19h ngày 12- 11- 2007 Vị trí CĐ CHV CTY Q2V CL Tọa độ 520450 1769548 5.00m 4.88m 525464 1773044 4.15m 3.82m 517568 1768695 6.17m 6.05m 523318 1766544 5.32m 5.28m 522056.05 1770738.6 4.1m 3.95 2013 2007 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 80 Kết cho thấy lụt ngập sâu năm trước theo giả định Kết hợp với tần xuất tính toán theo chương luận chứng cho đoạn bị ngập ta có thơng số thủy lực thủy văn phù hợp , an toàn để thiết kế chống ngập đoạn tuyến Kết luận Mơ hình WMS có khả mơ ngập lụt gần với thực tế, phần mềm có tích hợp GIS công cụ đồ họa mạnh, tiện lợi để mô dự báo lũ lụt Kết mô đáng tin cậy phù hợp với tài liệu có Bản đồ ngập lụt xây dựng trận lũ lịch sử cung cấp thêm thông tin quan trọng Mơ hình áp dụng cho thực tế để tính tốn 2.Các phụ lục , hệ số dung tính tốn thủy lực thủy văn phục vụ cho thiết kế thoát nước đoạn tuyến Phụ lục 2.1: Bảng tra hệ số dòng chảy a theo cấp đất, HnP , F Đất Cấp đất Tên thường gọi I Nhựa đường, bê tông, đá không nứt II Đất sét, Đất sét nặng Lượng mưa ngày Hệ số dùng cho d iện tích F (km ) Hnp(mm) 100 1 1 200 0,95 0,95 0,85 0,90 0,95 0,80 0,90 0,95 0,80 0,90 0,90 0,80 0,80 0,90 III Đất thịt, đất Pôtdôn, đất 200 0,85 đất vùng đầm lầy 0,90 0,80 0,85 0,90 0,75 0,80 0,80 0,85 0,70 0,75 0,65 0,70 0,50 IV Đất các-bon-nít, đất đồi 200 0,75 xói bồi 0,80 0,63 0,70 0,75 0,56 0,65 0,70 0,45 0,55 0,65 0,30 0,40 0,50 V Đất cát dính, Đất cát có 200 0,55 0,60 0,35 0,45 0,55 0,25 0,40 0,50 0,25 0,35 0,45 0,20 0,30 0,40 VI Cát thô, Đất đá xếp 0,20 0,15 0,10 0,10 0,25 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 81 Phụ lục 2.2 - Thông số tập trung nước sườn dốc md TT Đặc điêm sườn dôc lưu vực Hệ sơ md trường hợp Cỏ thưa Trung bình Cỏ dày Sườn dốc phẳng (bê tông, nhựa đường) 0,50 Đất đồng loại ta cua (hay nứt nẻ) mặt đất 0,49 san phẳng đầm chặt 0,3 0,25 Mặt đất thu dọn khơng có gốc cây, không bị 0,30 cầy xới, vùng dân cư nhà cửa không 20%, mặt đất xốp 0,25 0,20 Mặt đất bị cầy xới, nhiều gốc bụi, vùng dân cư có 0,20 nhà cửa 20% 0,15 0,10 Phụ lục2.3- Thông số tập trung nước sông m s TT Đặc điêm lịng sơng từ thượng nguồn đến cửa Hệ sô ms Sông đồng ổn định, lịng sơng sạch, suối khơng có 11 nước thường xuyên, chảy điều kiện tương đổi thuận Sơng lớn trung bình quanh co, bị tắc nghẽn, lịng sơng cỏ mọc, có đá, chảy khơng lặng, suối khơng có nước thường xun, mùa lũ dịng nước theo nhiều sỏi cuội, bùn cát Sông vùng núi, lịng sơng nhiều đá, mặt nước khơng ph ẳng, suối chảy khơng thường xun quanh co, lịng sơng tắc nghẽn Phụ lục 2.4 - Hệ số triết giảm dịng chảy hồ ao đầm lầy Vị trí hồ ao, đầm lầy Diện tích hồ đầm lầy (%) 10 15 20 30 40 50 Ở hạ lưu 0,85 0,75 0,65 0,55 0,50 0,40 0,35 0,20 0,15 0,10 Ở thượng lưu 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,65 0,55 0,45 0,35 0,25 Nguyễn Huy Hoàng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 82 Phụ lục2.5 Hệ số chuyển tần suất P, trị số q100 hệ số mũ n công thức triết giảm vị trí trạm quan trắc sơng suối khu vực H0(mm) 20 22 20 26 22 a Địa danh Lưu vực sông Nậm Rốn thượng nguồn sông Mã 0,65 Lưu vực sông Đà, sông Thao 0,81 Các lưu vực thượng nguồn sông Lô, sông Chảy 0,82 Sơng Gâm, hạ lưu sơng Lơ, sơng Phó Đáy 0,66 Lưu vực sông Câu, sông Thương, sông Trung, sông 0,77 Bằng Giang, Bắc Giang Lưu vực sông Kỳ Cùng, sông Lục Nam 0,86 Lưu vực sông Quảng Ninh 0,89 Lưu vực sông từ sông Chu - sông Hương 0,92 Lưu vực sông từ Thu Bồn - sông Cái 0,86 16 10 11 Lưu vực sông Sê San sông Srêpốk Lưu vực sông Đồng Nai, sông Bé 0,76 0,64 21 25 Khu 19 15 21 Phụ lục 5-13A- Bảng tra hệ số hình dạng lũ f STT STT Điều kiện Sông khơng có bãi Sơng có bãi 25% Q Sơng có bãi 50% Q Lưu vực nhỏ, khơng có rừng, đất thấm Lưu vực nhỏ có rừng đất thấm nước tốt Lưu vực sơng có nhiều bãi bồi f 1,20 1,00 0,75 f 1,04 - - 1,20 0,75 - - 0,92 0,63 - - 0,75 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 83 Các Tài liệu thủy lực thủy văn tỉnh Quảng nam thu thập được, dùng tính tốn luận văn Tài liệu từ trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia http://www.nchmf.gov.vn/web/viVN/71/18/12987/Default.aspx cung cấp mực nước quan trắc nhiều năm, biện pháp thống kê lại ta có số liệu cần thiết cho đỉnh lũ sông Thu bồn Vugia theo thông số sau 3.1 BẢNG MỰC NƯỚC THỰC (CÁC SÔNG MIỀN TRUNG VÀ NAM BỘ) ĐO VÀ DỰ BÁO Đơn vị : cm Mực nước thực đo Mực nước dự báo 19h-25/8 7h-26/8 19h-26/8 7h-27/8 19h-27/8 Ngày 30/8 Sông Bưởi Kim Tân 537 503 Sông Mã Lý Nhân 591 575 Sông Chu Xuân Khánh 258 249 Sông Mã Giàng 83 84 85 90 Sông Lam Nam Đàn 352 342 315 305 Sông La Linh Cảm 85 50 80 50 Sơng Gianh Mai Hóa 40 40 Thạch Hãn Thạch Hãn 29 14 Hương Kim Long 29 25 35 Vu Gia Ái Nghĩa 365 302 Trà Khúc Trà Khúc 167 165 Sông Ba Củng Sơn 2653 2588 Cái Nha Trang Đồng Trăng 370 369 Lũy Sông Lũy 2332 2327 La Nga Tà Pao 11854 11744 DakBla KonTum 51648 51636 51625 51635 Srêpôk Bản Đôn 16915 16843 Đồng Nai Tà Lài 11152 11152 11145 Sơng Trạm Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 84 3.2 Bảng Lưu lượng trung bình ngày / tháng (Đơn vị: m3/s)Hệ thống song Thu bồn Vugia 10 năm Tài nguyên nước mặt vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Nam cung cấp chủ yếu hệ thống sông Thu Bồn Vu Gia Căn vào chuỗi số liệu quan trắc lưu lượng 10 năm từ 2000 -2010 Diện tích lưu vực 1.850 km2 để tính tốn Năm/Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI X nNĂM 2000 2001 2002 2003 2004 2005 NĂM 2006 2007 2008 Năm 2009 TBNN 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 TBNN 340 314 233 205 250 164 339 472 222 590 313 171 186 107 99 103 67 160 165 116 216 139 246 168 106 109 127 92 213 166 156 161 154 132 96 62 65 58 46 104 78 86 88 81 119 155 69 73 92 72 129 102 133 106 105 65 78 50 51 46 40 74 54 77 67 60 150 87 52 57 70 51 86 67 103 174 90 91 52 46 47 46 32 60 43 69 78 56 203 161 56 58 62 46 79 137 197 221 122 119 74 47 50 42 31 61 74 83 120 70 163 93 51 65 143 48 60 99 112 116 95 102 52 45 48 96 26 44 57 49 66 58 Sông Thu bồn trạm QL1 127 223 122 988 1522 63 134 78 558 524 31 115 442 498 822 51 46 151 947 927 76 143 147 377 1130 41 37 233 1180 891 61 103 190 471 309 65 98 110 916 2228 81 85 161 1087 1394 99 79 947 621 827 69 106 258 764 1057 Sông Vu gia trạm Cao lâu 878 592 471 580 530 1048 811 592 568 285 636 106 44 41 49 54 36 58 44 49 52 53 435 248 192 219 169 366 316 279 239 180 264 174 72 95 47 83 48 71 62 64 49 77 112 54 236 94 92 194 156 59 103 506 161 440 217 224 334 124 367 336 440 360 296 314 664 234 263 360 323 312 148 922 471 408 411 n g y / n 1 1ă 12 10 13m 132 193 40 72 Để tính toán lưu lượng sốtiểu lưu vực, sử dụng số liệu thu thập lưu 40lượng thời gian 2000 - 2009, trạm thủy văn sông Thu Bồn-Vu Gia sốtrạm thủy văn sông Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi Kon Tum Kết quảtính tốn tổng lượng dịng chảy năm hệthống sông Thu Bồn - Vu Gia Vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Nam 12,834 km3 Từ thượng nguồn hệthống sông Thu Bồn Vu Gia : 11,617 km3 (Nguồn : Trung tâm khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Nam) Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 85 3.3 Tài Liệu xuất tốt để tham khảo số liệu sử dụng phục vụ tính tốn thủy lực khu vực tuyến theo luận án Biên soạn hệ thống tài liệu khí hậu thủy văn tỉnh Quảng Nam UBND tỉnh Quảng nam vừa ban hành định phê duyệt danh mục cơng trình khoa học thực tổng hợp thủy lực thủy văn tỉnh Quảng nam từ 1980 đến nay, tài liệu quan trọng tính tốn tính tóa thiết kế đầy đủ thep luận văn đề cập Cụ thể phê duyệt nhiệm vụ “Đặc điểm khí hậu thủy văn tỉnh Quảng Nam” nhằm mục tiêu bổ sung biên soạn có hệ thống tài liệu khí hậu thủy văn tỉnh Quảng Nam thời gian 1980 - 2010 phục vụ cho công tác quản lý, đạo cấp, ngành, địa phương làm liệu cho nghiên cứu chuyên ngành liên quan Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn tỉnh Quảng Nam quan chủ trì Dự kiến sản phẩm bao gồm: Bộ sở liệu khí hậu, thủy văn Quảng Nam 10 năm 2001 - 2010 Nêu tính biến động khí hậu thủy văn 10 năm qua so với 20 năm trước (thời kỳ 1980-2000); Bộ tài liệu khí hậu thủy văn liên tục 30 năm (1980-2010) trạm thủy văn, trạm khí tượng trạm đo mưa; Bộ đồ, khí hậu, thủy văn theo sở liệu khí hậu thủy văn 30 năm; Bộ bảng biểu minh họa; Báo cáo kết nghiên cứu khoa học đề tài phân tích, đánh giá tình hình hoạt động bão, áp thấp nhiệt đới, tố lốc, mưa đá, cực trị nhiệt độ, mưa lớn, lũ đặc biệt lớn 30 năm qua Quảng Nam 4.Các hình ảnh bị phá hoại mặt đường, hạ lưu sau lũ, tiết diện nước khơng phù hợp đoạn tuyến Đề xuất xây dựng tường hộ lan mềm phía hạ lưu tránh nguy hiểm cho người phương tiện Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 86 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 87 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 88 Mục lục Chương PHẦN MỞ ĐẦU I.Tính cấp thiết đề tài: trang II.Mục tiêu nghiên cứu đề tài trang III Ý nghĩa khoa học tính thực tiển đề tài trang IV Đối tượng nghiên cứu trang V Phạm vi nghiên cứu trang VI Kết cấu luận văn trang Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KINH NGHIÊM TRONG ĐỀ XUẤT TÍNH TOÁN THỦY LỰC THỦY VĂN PHÙ HỢP CHO ĐOẠN TUYẾN QUỐC LỘ 1A KM 942 - KM 1024 ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG NAM 2.1 Đặc điểm chung trang 2.2 Tần suất lũ tính tốn trang 2.3 Một số lưu ý cơng tác tính tốn thuỷ văn cầu đường trang 2.4.Tính tốn lưu lượng đỉnh lũ thiết kế trang 11 2.6 Tính lưu lượng đỉnh lũ theo phương pháp siêu định lượng trang 13 2.7 Tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế theo phương pháp kéo dài chuỗi số liệu quan trắc thời kỳ nhiều năm trang 14 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 89 2.8 Tính mực nước đỉnh lũ thiết kế trang 15 2.9 Tính mực nước đỉnh lũ thiết kế chuỗi quan trắc ngắn trang 16 2.10 Tính tốn dịng chảy đoạn tuyến bị ảnh hưởng nước dềnh sơng lớn trang 17 2.11 Tính lưu lượng lũ thân sông đoạn tuyến ảnh hưởng nước dềnh sông lớn ứng với tần suất thiết kế (Qp) trang 19 2.12 Tính tốn dịng chảy khu vực ảnh hưởng thuỷ triều trang 21 2.13 Khẩu độ cống ngun tắc tính tốn thuỷ lực cống trang 23 2.14.Đường tràn BTXM trang 26 Chương TÍNH TỐN THỦY LỰC THỦY VĂN VÀ BIỆN PHÁP THIẾT KẾ CỤ THỂ CHO TỪNG ĐOẠN BỊ NGẬP LỤT PHÙ HỢP GIẢM THIỂU TÁC HẠI NGẬP LỤT CỦA ĐOẠN TUYẾN QUỐC LỘ 1A ĐOẠN QUA TỈNH QUẢNG NAM Giới trang 26 thiệu: 3.1 Biện pháp đề xuất thiết kế phù hợp giảm thiểu tác hại lũ lụt trực tiếp lên cơng trình giao thơng theo dạng trang 32 3.1.1.Tính lưu lượng thiết kế có số liệu quan trắc thuỷ văn trang 33 3.1.2.Sơ đồ thiết kế tổng thể đoạn Km955+200-Km955+700 trang 40 3.1.3 Biện pháp thi công – Đảm bảo giao thông trang 43 3.2 Biện pháp dề xuất thiết kế phù hợp giảm thiểu tác hại lũ lụt trực tiếp lên cơng trình giao thơng theo dạng trang 44 3.2.1 Đề xuất tính tốn thủy lực thủy văn thiết kế Nguyễn Huy Hoàng Khóa 16 Luận văn thạc sĩ trang 90 vị trí đoạn tuyến Km986+800-Km987+200 = 400m 3.2.2 Trắc dọc bố trí cống đoạn Km 986+800-KM987+350 trang 45 trang 47 3.2.3 Thiết kế mặt đường bê tông cốt thép đoạn KM986+850-Km987+250 (400m) trang 49 3.2.4 Trình tự thi cơng mặt đường BTXM trang 52 3.3 Biện pháp đề xuất thiết kế phù hợp giảm thiểu tác hại lũ lụt trực tiếp lên cơng trình giao thơng theo dạng trang 57 3.3.1 Dùng phương pháp tính tốn dịng chảy khu vực ảnh hưởng thuỷ triều trang 58 3.3.2 Trắc dọc chi tiết đoạn đại diện Km1013+800-Km1014+200 trang 63 3.3.3 Bố trí cầu cạn đoạn tuyến Km1013+800-Km1014+200 dài 370m từ Km 1013+800-Km1014+170 trang 64 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ trang 70 PHỤ LỤC trang 75 Nguyễn Huy Hồng Khóa 16