Nghiên cứu chế độ thủy văn thủy lực khu vực ngã ba sông quảng huế tỉnh quảng nam phục vụ thiết kế kè bờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN THỊ MẾN NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY VĂN, THỦY LỰC KHU VỰC NGÃ BA SÔNG QUẢNG HUẾ, TỈNH QUẢNG NAM PHỤC VỤ THIẾT KẾ KÈ BỜ Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN PHƯƠNG MẬU PGS.TS VŨ MINH CÁT Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu luận văn đề tài“Nghiên cứu chếđộ thủy văn, thủy lực khu vực ngã ba sông Quảng Huế, tỉnh QuảngNamphục vụ thiết kế giải pháp kè bảo vệ bờ”, tác giả nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình, chu đáo thầy giáo khoa Cơng trình khoa Kỹ thuật biển – Trường Đại học Thủy lợi giúp đỡ củaViệnQuyhoạchThủy lợi–Tổng cụcThủy lợi,Công ty Tư vấn Chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, chuyên gia đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt thầy giáo PGS,TS Nguyễn Phương Mậu; PGS,TS Vũ Minh Cát người dành nhiều thời gian, công sức, tận tình bảo, hướng dẫn giúp tác giả có kiến thức để hoàn thành luận văn Do trình độ, kinh nghiệm thời gian nghiên cứu cịn hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 08 năm2014 Học viên Trần Thị Mến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam nộpchobấtkỳmộtchương kếtrằngnộidung trìnhcấp củabảnluận vănnàychưađược bằngcaohọcnàocũngnhưbấtkỳmộtchương trìnhđàotạocấp bằngnàokhác Tơicũngxincamkếtcácsốliệuvàkếtquảtrongluậnvănlàhồntồntrungthựcvàc hưa đượcaicơngbốtrongtấtcảcáccơng trình trước đây.Tấtcảcáctríchdẫnđãđượcghirõnguồngốc Hà Nội, tháng 08 năm2014 Học viên Trần Thị Mến MỤC LỤC MỞĐẦU I Tính cấp thiết củađềtài II Mục đích củađềtài III Đối tượng, phạm vi phương phápnghiêncứu Đối tượng phạm vi nghiên cứuứngdụng Phươngpháp Công cụsửdụng .4 IV Kết quảđạt .4 V Nội dungluậnvăn: CHƯƠNG I:TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNGCÔNG TRÌNH VÙNGNGHIÊN CỨU .6 1.1 TỔNG QUAN VÙNGNGHIÊNCỨU 1.2 TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC SƠNG VU GIA – THU BỒN, DIỄNBIẾN DỊNG CHẢY, CHẾ ĐỘ CHUYỂN NƯỚC CỦA NHÁNH QUẢNGHUẾ NHỮNG NĂMGẦNĐÂY .10 1.2.1 Dòng chảynăm 10 1.2.2 Dòng chảylũ, kiệt 11 1.2.3 Chế độ chuyển nước nhánh Quảng Huế năm gần đây14 1.3 HIỆN TRẠNG CƠNG TRÌNH TRÊN NHÁNHQUẢNGHUẾ 15 1.4 TÌNH HÌNH NGẬP LỤT VÙNG ẢNHHƯỞNGLŨ 18 1.5 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI CẦNGIẢIQUYẾT 20 CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN, THỦY LỰCPHỤCVỤTHIẾT KẾ 22 2.1 GIỚI THIỆU MƠ HÌNHMIKE11 .22 2.1.1 Tổng quan mơ hìnhMIKE11 22 2.1.2 Các ứng dụng mơ hìnhMIKE11 22 2.1.3 Ứng dụng mơ hình MIKE11 tạiViệt Nam .23 2.2 CƠ SỞ TỐN HỌC CỦA MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNGPHÁP GIẢI 25 2.2.1 Hệ Phương trìnhSaintVenant 25 2.2.2 Thuật tốn mơhình MIKE11 26 2.2.3 Phương trình tảikhuếchtán 29 2.3 SỐ LIỆU DẦU VÀO, CÁC BIÊNMƠHÌNH .30 2.3.1 Tài liệuđịahình 32 2.3.2 Tài liệu khí tượng, thuỷhảivăn 33 2.3.3 Biêntínhtốn 33 2.3.4 Trạmkiểmtra 34 2.3.5 Thiết lậpmơhình 35 2.4 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNHMƠHÌNH 39 2.4.1 Hiệu chỉnh thơng số mơ hìnhthủylực 39 2.4.2 Kiểm địnhmơhình 41 2.5 XÂY DỰNG TẬP KỊCH BẢN TÍNH TỐN VÀ MÔ PHỎNGXÁCĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THỦY VĂN, THỦY LỰC KHUVỰCNC 42 2.6 KẾT LUẬNCHƯƠNG2 49 CHƯƠNG III:ỨNG DỤNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHOCƠNGTRÌNH 50 KÈ BỜ HỮU THƯỢNG CẦUQUẢNG HUẾ 50 TỪ K0+782,4ĐẾN K1+442,7 50 3.1 Lý lịchcơngtrình 50 3.2 Các thông số kỹ thuật củacơngtrình 50 3.2.1 Xác định cao trìnhđỉnhkè 51 3.2.2 Các tiêu thiết kếthânkè: 54 3.2.2 Các tiêu thiết kếchânkè 55 3.3 KIỂM TRA ỔN ĐỊNHMÁIKÈ 59 3.3.1 Chỉ tiêuthiếtkế: 59 3.3.2 Trường hợptínhtốn 60 3.3.3 Mặt cắttínhtốn .60 3.3.4 Phương pháptínhtốn 60 3.3.5 Kết quảtínhtốn .62 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 68 Các kết đạt củaluậnvăn 68 Một số vấn đềtồn .70 Kiếnnghị 70 TÀI LIỆU THAMKHẢO 71 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ Nông nghiệp & PTNT: UBND: CK BTĐS: QCVN: S TB TH: TP & Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Ủy ban nhân dân Cấu kiện bê tông đúc sẵn Quy chuẩn Việt Nam Sơng Trung bình Trường hợp Thành phố Và DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1:Lưu lượng bình quân tháng Nông Sơn vàThànhMỹ .10 Bảng 1.2:Các thông số thống kê dòng chảy thángvànăm 11 Bảng 1.3:Thời gian tốc độ truyền lũ cácđoạnsông .12 Bảng 1.4:Lưu lượng trung bình lũthiếtkế 13 Bảng 1.5:Lưu lượng trung bình kiệtthiếtkế 13 Bảng 1.6:Lưu tốc ứng với tần suất tuyến ngã ba Quảng Hế cũ–mới 13 Bảng 1.7:Thống kê thiệt hại ngập lũ môt số năm gần vùnghạlưu 18 Bảng 2.1:Tổng hợp kết chạy kiểm địnhmơhình 41 Bảng 2.2:Thống kê chênh lệch mực nước sông từ 1995đến2006 .42 Bảng 2.3:Chênh lệch mực nước theo tần suất thiết kế (∆H =HAN–HGT) 44 Bảng 2.4:Độ dốc mặt nước ứng với tần suấtthiếtkế 44 Bảng 2.5:Độ dốc mặt nước ứng với tần suất thiết kếcácnăm 44 Bảng 3.1:Độ dốc mặt nước nhánh Vu Gia đoạn Hội Khách -ÁiNghĩa 53 Bảng 3.2:Các thông số kết tính tốn cũ kết quảnghiêncứu 56 Bảng 3.4:Các tiêu lý đất sử dụng trongtínhtốn 59 Bảng 3.5:Kết tính tốn ổn địnhmáikè .62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Vị trí tuyến kè bờ hữu sơngQuảngHuế Hình 1.2: Hệ thống sơng ngịi lưu vực sông Vũ Gia -ThuBồn Hình 1.3: Đoạn sơngnghiêncứu 10 Hình 1.4 Lũ sơng Vu Gia phá bờ tạo dòng Quảng Huế năm 200114 Hình 1.5: Bờ hữu sơng thượng lưu cầu Quảng Huế dài 660 m có nguy sạt lở đedọa tới sở hạ tầng tính mạng nhân dân xã Đại Cường sau mùa lũ năm 2007.17Hình 1.6: Kè mỏ hàn sông Vu Gia, trước cửa Quảng Huế (11/01/2011)1 Hình 1.7: Kè chắn sóng sơng Vu Gia, trước cửa QuảngHuế .17 Hình 1.8: HL đập thứ TL đập thứ hai chặn dịng đoạn Quảng Huế mới1 Hình 1.9: Đoạn Quảng Huế cũ sau nạo vét,khơidòng 17 Hình 2.1: Sơ đồ mơ tả quy luật dịng chảytrongsơng 25 Hình 2.2: Sơ đồ sai phân ẩn điểmtrungtâm 27 Hình 2.3: Sơ đồ khối tính tốn thuỷlựcMIKE11 31 Hình 2.4: Sơ đồ thuỷ lực hệ thốngtínhtốn .32 Hình 2.5: Thiết lập mạngsơng(*.NWK11) .35 Hình 2.6: Thiết lập liệu địahình(*.XNS11) .36 Hình 2.7: Thiết lập điều kiệnbiên (*.BND11) 37 Hình 2.8: Thiết lập File thơng số mơhình(*.HD11) 38 Hình 2.9: Thiết lập file mơphỏng (*.sim11) 39 Hình 2.10: Sơ đồ q trình hiệu chỉnh thơng sốmơhình 41 Hình 2.11: MN trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, Cẩm Lệ, Giao Thuỷ Câu Lâu4 Hình 2.12: Các vị trí xác định lưu lượng vàlưutốc 46 Hình 2.13: MN trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, Cẩm Lệ, Giao Thuỷ Câu Lâu4 Hình 2.14: Lưu lượng mơ khu vựccơngtrình .47 Hình 2.15: Lưu tốc mặt cắt SôngQuảngHuế 47 Hình 3.1: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC40TH1 62 Hình 3.2: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC50TH1 .63 Hình 3.3: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC53TH1 63 Hình 3.4: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC55TH1 .63 Hình 3.5: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC57TH1 .64 Hình 3.6: Đường bão hòa mặt cắtC40TH2 64 Hình 3.7: Đường bão hịa mặt cắtC50TH2 64 Hình 3.8: Đường bão hòa mặt cắtC53TH2 65 Hình 3.9: Đường bão hịa mặt cắtC55TH2 65 Hình 3.10: Đường bão hòa mặt cắtC57TH2 65 Hình 3.11: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC40TH2 .66 Hình 3.12: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC50TH2 .66 Hình 3.13: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC53TH2 .66 Hình 3.14: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC55TH2 .67 Hình 3.15: Tính tốn Kminmin cung trượt mặt cắtC57TH2 .67