Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng tiêu thoát lũ lưu vực sông tích

LỜI TÁC GIẢ Dưới giúp đỡ vô quý báu thầy cô trường Đại học Thuỷ lợi, bạn bè, đồng nghiệp, người thân với nỗ lực thân, tác giả mong muốn đóng góp phần nhỏ đem lại giá trị khoa học - thực tiễn cho đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả tiêu lũ lưu vực sơng Tích” Để đạt vậy, tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy Phạm Việt Hịa, cho tơi ý tưởng quý giá, định hướng ban đầu nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành cơng việc nghiên cứu khoa học Tơi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo Đại học sau đại học, Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật Tài nguyên nước thầy tham gia giảng dạy khố Cao học 18 trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt khố học Xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban Quản lý dự án sơng Tích Hà Nội nơi tơi cơng tác giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn chân thành đến người thân, bạn bè đồng nghiệp khích lệ động viên thực đề tài luận văn này./ Hà Nội, tháng 11 năm 2013 Tác giả Nguyễn Văn Thắng LỜI CAM KẾT Tôi Nguyễn Văn Thắng, tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học Tác giả Nguyễn Văn Thắng Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 Tính cấp thiết đề tài 11 Mục tiêu đề tài 12 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu đề tài 12 4.1 Cách tiếp cận 12 4.2 Phương pháp nghiên cứu 13 Các kết đạt 13 CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 14 1.1 Tổng quan tiêu lũ lưu vực sơng 14 1.1.1 Các nghiên cứu nước 14 1.1.2 Các nghiên cứu nước 17 1.2 Tổng quan lưu vực nghiên cứu 19 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 19 1.2.1.1 Vị trí địa lý ranh giới vùng nghiên cứu 19 1.2.1.2 Đặc điểm địa hình 22 1.2.1.3 Hệ thống sông suối liên quan đến vùng nghiên cứu 23 1.2.1.4 Đặc điểm khí hậu 26 1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 29 1.2.2.1 Dân số xã hội 29 1.2.2.2 Nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp dịch vụ 30 1.2.2.3 Hệ thống giao thông sở hạ tầng 30 1.2.3 Hiện trạng hệ thống tiêu lưu vực sơng Tích 32 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước CHƯƠNG II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC VÀ GIẢM THIỆT HẠI DO LŨ GÂY RA TRÊN LƯU VỰC SƠNG TÍCH 36 2.1 Phân vùng tiêu lưu vực sơng Tích 36 2.1.1 Cơ sở để phân vùng tiêu 36 2.1.2 Kết phân vùng tiêu lưu vực sơng Tích 38 2.2 Xác định yêu cầu tiêu 40 2.2.1 Phương pháp tính tốn hệ số tiêu 40 2.2.2 Các tài liệu tính toán hệ số tiêu 42 2.2.3 Kết tính tốn giản đồ hệ số tiêu 44 2.3 Phân tích, đánh giá khả tiêu lưu vực sơng Tích 45 2.4 Đặc điểm hình thành lũ tình hình thiên tai lưu vực sơng Tích 46 2.4.1 Đặc điểm hình thành lũ 46 2.4.2 Tình hình thiên tai lưu vực sơng Tích 47 2.5 Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao khả tiêu nước giảm nhẹ thiệt hại lũ gây lưu vực sơng tích 48 2.5.1 Cơ sở đề xuất giải pháp nâng cao khả tiêu nước giảm nhẹ thiệt hai lũ gây lưu vực sơng Tích 48 2.5.2 Đề xuất giải pháp nâng cao khả tiêu nước giảm nhẹ thiệt hai lũ gây lưu vực sơng Tích 50 CHƯƠNG III PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC VÀ HẠN CHẾ THIỆT HẠI CỦA LŨ LỤT 51 3.1 Phân tích lựa chọn giải pháp cơng trình 51 3.1.1 Phân Tích sở để lựa chọn mơ hình 51 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài ngun nước 3.1.1.1 Mơ hình KOD 51 3.1.1.2 Mơ hình VRSAP 52 3.1.1.3 Giới thiệu tóm tắt số mơ hình tính tốn thuỷ lực chiều khả áp dụng 53 3.1.1.4 Mô hình thủy lực chiều MIKE 11 55 3.1.1.5 Lựa chọn mơ hình 56 3.1.2 Giới thiệu sơ lược mơ hình VRSAP 57 3.1.2.1 Sai phân cho đoạn sông 58 3.1.2.2 Cách xử lý cơng trình 60 3.1.2.3 Đoạn sơng cơng trình khơng có nước chảy qua 63 3.1.2.4 Đối với ô ruộng 63 3.1.3 Ứng dụng mơ hình VRSAP để lựa chọn giải pháp nâng cao khả tiêu nước hạn chế thiệt hại lũ lụt gây lưu vực sơng Tích 67 3.1.3.1 Xác định thơng số kiểm nghiệm mơ hình 67 3.1.3.2 Kết tính tốn Phương án trạng với tần suất thiết kế P=10% 77 3.1.3.3 Kết tính tốn phương án đề xuất 79 3.1.3.4 Lựa chọn phương án 87 3.2 Lựa chọn kiến nghị giải pháp phi cơng trình 89 3.2.1 Cơng tác huy phòng chống lụt bão 89 3.2.2 Công tác trồng rừng bảo vệ rừng 91 3.2.3 Các cơng trình phụ trợ phục vụ cứu hộ, cứu nạn 92 3.2.4 Tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng 93 3.2.5 Xây dựng hệ thống cảnh báo lũ 94 3.2.6 An toàn hồ đập 94 3.2.7 Các sách dân vùng chịu bão lũ 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước I KẾT LUẬN 96 II KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 100 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Diện tích theo cao độ vùng đất trũng ven sông (ô ruộng) (ha) 23 Bảng 1.2 Đặc trưng nhiệt độ tháng, năm (Đơn vị: 0C) 26 Bảng 1.3 Độ ẩm tương đối trung bình tháng (Đơn vị: %) 26 Bảng 1.4 Số nắng trung bình tháng (Đơn vị: giờ) 27 Bảng 1.5 Tốc độ gió trung bình (m/s) 27 Bảng 1.6 Tốc độ gió lớn không kể hướng 28 Bảng 1.7 Lượng mưa năm trạm lưu vực sơng Tích 28 Bảng 1.8 Lượng bốc trung bình tháng năm (Đơn vị: mm) 28 Bảng 1.9 Quy mô dân số vùng nghiên cứu 29 Bảng 1.10 Hiện trạng sử dụng đất đai vùng nghiên cứu 30 Bảng 1.11 Quy mơ, kích thước cơng trình cầu có sông 31 Bảng 1.12 Thống kê trạm bơm tiêu vào sơng Tích 33 Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái lưu vực 36 Bảng 2.2 Tổng hợp diện tích tiêu lưu vực sơng Tích 38 Bảng 2.3 Độ chịu ngập cho phép lúa (mm) (đối với lúa tháng 7) 41 Bảng 2.4 Mơ hình mưa tiêu ngày (đơn vị mm) 43 Bảng 2.5 Kết tính toán giản đồ hệ số tiêu hệ thống trận mưa thực tế xảy từ 29/10 ÷ 4/11/2008 44 Bảng 2.6 Kết tính tốn giản đồ hệ số tiêu hệ thống trận mưa thiết kế tần suất P=10% 44 Bảng 2.7 Lượng mưa lớn trạm năm 2008 (mm) 47 Bảng 2.8 Mực nước lớn trạm năm 2008 48 Bảng 2.9 Các khu đô thị dự kiến xây dựng 49 Bảng 3.1 Thống kê mực nước lớn điều tra tính tốn số vị trí dọc trục sơng Tích 72 Bảng 3.2 Mực nước lớn số vị trí dọc sơng Tích Trường hợp tính tốn: Mưa nội lưu vực sơng Tích, sơng Đáy tần suất P=10%, sơng Tích trạng 77 Bảng 3.3 Các thông số nạo vét lòng dẫn Phương án 79 Bảng 3.4 Các thông số nạo vét lòng dẫn Phương án 80 Bảng 3.5 Các thông số nạo vét lòng dẫn Phương án 80 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Bảng 3.6 Mực nước lớn số vị trí dọc tuyến sơng Tích phương án đề xuất 81 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu 21 Hình 1.2 Bản đồ hệ thống sơng 25 Hình 2.1 Bản đồ quy hoạch tiêu lưu vực sơng Tích 39 Hình 3.1 Chương trình tính tốn thủy lực mạng lưới sơng VRSAP 66 Hình 3.2 Sơ đồ vị trí mặt cắt hệ thống sông 70 Hình 3.3 Bản đồ vị trí lưu vực gia nhập sơng Tích 71 Hình 3.4 Q trình mực nước vị trí trạm thủy văn Trí thủy – Trường hợp tính tốn: Mơ trận lũ từ 29/10÷4/11/2008 73 Hình 3.5 Q trình mực nước vị trí trạm thủy văn Văn Miếu – Trường hợp tính tốn: Mơ trận lũ từ 29/10÷4/11/2008 74 Hình 3.6 Quá trình mực nước vị trí trạm thủy văn Ba Thá – Trường hợp tính tốn: Mơ trận lũ từ 29/10÷4/11/2008 75 Hình 3.7 Điều tra vết lũ thực địa 76 Hình 3.8 Quá trình mực nước vị trí cửa Suối Hai – PA1 84 Hình 3.9 Quá trình mực nước vị trí cửa Suối Hai – PA2 85 Hình 3.10 Quá trình mực nước vị trí cửa Suối Hai – PA3 86 Hình 3.11 Sơ đồ máy Ban huy phòng chống lụt bão 90 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước 10 CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU FLV Diện tích lưu vực H Mực nước Q Lưu lượng QH Quy hoạch LV Lưu vực MNB Mực nước biển MNBD Mực nước biển dâng MNBTB Mực nước biển trung bình Min Nhỏ Max Lớn Hmax Mực nước lớn UBND Uỷ ban Nhân dân VQHTL Viện Quy hoạch Thuỷ lợi TB Trung bình W Dung tích Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 6.10 Quá trình mực nước vị trí Cẩu Láng-Hịa Lạc Tr­êng hỵp: Lị thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 12 11 10 Mực n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA2, TH1 Trường hợp: PA2, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 6.11 Q trình mực nước vị trí Cẩu Tân Trng Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA2, TH1 Trường hợp: PA2, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 6.12 Quá trình mực nước v trớ Ba Thỏ Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương ¸n 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA2, TH1 Trường hợp: PA2, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.1 Quá trình mực nước vị trí cửa Suối Hai Tr­êng hỵp: Lị thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 16 15 14 13 12 11 Mùc n­íc (m) 10 Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.2 Quá trình mực nước vị trí cửa khu tiêu Cổ Đơ Tr­êng hỵp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 14 13 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.3 Quá trình mực nước vị trớ Cu Trng Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 14 13 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích hi ện trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.4 Q trình mực nước vị trí Cầu Tích Giang Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 14 13 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.5 Quá trình mực nước vị trí Cầu Ái Mỗ Tr­êng hỵp: Lị thiÕt kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 14 13 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.6 Q trình mực nước vị trí Cầu ể Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 13 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.7 Quá trình mực nước vị trí Điều tiết sơng Hang Tr­êng hỵp: Lị thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 13 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.8 Q trình mực nước vị trí Cầu Trụi Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.9 Quá trình mực nước v trớ Cm Yờn Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương ¸n 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.10 Quá trình mực nước vị trí Cẩu Láng-Hịa Lạc Tr­êng hỵp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.11 Q trình mực nước vị trí Cẩu Tõn Trng Trường hợp: Lũ thiết kế tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 12 11 10 Mùc n­íc (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Phụ lục 7.12 Quá trình mực nước vị trí Ba Thá Tr­êng hỵp: Lị thiÕt kÕ tần suất P=10%; Lòng dẫn sông Tích nạo vét theo Phương án 10 Mực nước (m) Trường hợp lịng dẫn sơng Tích trạng Trường hợp: PA3, TH1 Trường hợp: PA3, TH2 0 24 48 72 96 120 144 168 Thêi gian (giê) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước