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 Chuyên ngành: Xây dựng công 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 quá trình học tập và nghiên cứu luận văn đề tài “Nghiên cứu chế độ thủy văn, thủy lực khu vực ngã ba sông Quảng Huế, tỉnh Quảng Nam phục vụ thiết kế giải pháp kè bảo vệ bờ”, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, chu đáo của các thầy cô giáo trong khoa Công trình và khoa Kỹ thuật biển – Trường Đại học Thủy lợi cũng như sự giúp đỡ của Viện Quy hoạch Thủy lợi – Tổng cục Thủy lợi, Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, các chuyên gia và đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là thầy giáo PGS,TS. Nguyễn Phương Mậu; PGS,TS. Vũ Minh Cát người đã dành nhiều thời gian, công sức, tận tình chỉ bảo, hướng dẫn giúp tác giả có được kiến thức để hoàn thành bản luận văn này. Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 08 năm 2014 Học viên Trần Thị Mến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết rằng nội dung của bản luận văn này chưa được nộp cho bất kỳ một chương trình cấp bằng cao học nào cũng như bất kỳ một chương trình đào tạo cấp bằng nào khác. Tôi cũng xin cam kết các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong tất cả các công trình nào trước đây. Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 08 năm 2014 Học viên Trần Thị Mến MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 I. Tính cấp thiết của đề tài 1 II. Mục đích của đề tài 3 III. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 4 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng 4 2. Phương pháp 4 3. Công cụ sử dụng 4 IV. Kết quả đạt được. 4 V. Nội dung luận văn: 5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH VÙNG NGHIÊN CỨU. 6 1.1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 6 1.2. TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC SÔNG VU GIA – THU BỒN, DIỄN BIẾN DÒNG CHẢY, CHẾ ĐỘ CHUYỂN NƯỚC CỦA NHÁNH QUẢNG HUẾ NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 10 1.2.1. Dòng chảy năm 10 1.2.2. Dòng chảy lũ, kiệt 11 1.2.3. Chế độ chuyển nước của nhánh Quảng Huế trong những năm gần đây 14 1.3. HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH TRÊN NHÁNH QUẢNG HUẾ 15 1.4. TÌNH HÌNH NGẬP LỤT VÙNG ẢNH HƯỞNG LŨ 18 1.5 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI CẦN GIẢI QUYẾT. 20 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN, THỦY LỰC PHỤC VỤ THIẾT KẾ 22 2.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MIKE 11. 22 2.1.1. Tổng quan mô hình MIKE 11 22 2.1.2. Các ứng dụng mô hình MIKE 11 22 2.1.3 Ứng dụng mô hình MIKE11 tại Việt Nam 23 2.2. CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 25 2.2.1. Hệ Phương trình Saint Venant 25 2.2.2. Thuật toán trong mô hình MIKE11 26 2.2.3. Phương trình tải khuếch tán 29 2.3. SỐ LIỆU DẦU VÀO, CÁC BIÊN MÔ HÌNH 30 2.3.1. Tài liệu địa hình 32 2.3.2. Tài liệu khí tượng, thuỷ hải văn 33 2.3.3. Biên tính toán 33 2.3.4. Trạm kiểm tra 34 2.3.5. Thiết lập mô hình 35 2.4. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH 39 2.4.1. Hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực 39 2.4.2. Kiểm định mô hình 41 2.5. XÂY DỰNG TẬP KỊCH BẢN TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THỦY VĂN, THỦY LỰC KHU VỰC NC. 42 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 49 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH 50 KÈ BỜ HỮU THƯỢNG CẦU QUẢNG HUẾ 50 TỪ K0+782,4 ĐẾN K1+442,7. 50 3.1. Lý lịch công trình 50 3.2. Các thông số kỹ thuật của công trình 50 3.2.1. Xác định cao trình đỉnh kè 51 3.2.2. Các chỉ tiêu thiết kế thân kè: 54 3.2.2. Các chỉ tiêu thiết kế chân kè 55 3.3. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÁI KÈ 59 3.3.1. Chỉ tiêu thiết kế: 59 3.3.2. Trường hợp tính toán 60 3.3.3. Mặt cắt tính toán 60 3.3.4. Phương pháp tính toán 60 3.3.5. Kết quả tính toán. 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 1. Các kết quả đạt được của luận văn 68 2. Một số vấn đề tồn tại 70 3. Kiến nghị 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ Nông nghiệp & PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn UBND: Ủy ban nhân dân CK BTĐS: Cấu kiện bê tông đúc sẵn QCVN: Quy chuẩn Việt Nam S. Sông TB Trung bình TH: Trường hợp TP Thành phố & Và DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Lưu lượng bình quân tháng Nông Sơn và Thành Mỹ 10 Bảng 1.2: Các thông số thống kê dòng chảy tháng và năm 11 Bảng 1.3: Thời gian và tốc độ truyền lũ trên các đoạn sông 12 Bảng 1.4: Lưu lượng trung bình lũ thiết kế 13 Bảng 1.5: Lưu lượng trung bình kiệt thiết kế 13 Bảng 1.6: Lưu tốc ứng với các tần suất tại tuyến ngã ba Quảng Hế cũ – mới 13 Bảng 1.7: Thống kê thiệt hại do ngập lũ môt số năm gần đây vùng hạ lưu 18 Bảng 2.1: Tổng hợp kết quả chạy và kiểm định mô hình 41 Bảng 2.2: Thống kê chênh lệch mực nước 2 sông từ 1995 đến 2006 42 Bảng 2.3: Chênh lệch mực nước theo tần suất thiết kế (∆H = H AN – H GT ) 44 Bảng 2.4: Độ dốc mặt nước ứng với tần suất thiết kế 44 Bảng 2.5: Độ dốc mặt nước ứng với tần suất thiết kế các năm 44 Bảng 3.1: Độ dốc mặt nước nhánh Vu Gia đoạn Hội Khách - Ái Nghĩa 53 Bảng 3.2: Các thông số và kết quả tính toán cũ và kết quả nghiên cứu 56 Bảng 3.4: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền sử dụng trong tính toán 59 Bảng 3.5: Kết quả tính toán ổn định mái kè 62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Vị trí tuyến kè bờ hữu sông Quảng Huế 6 Hình 1.2: Hệ thống sông ngòi lưu vực sông Vũ Gia - Thu Bồn 7 Hình 1.3: Đoạn sông nghiên cứu 10 Hình 1.4. Lũ sông Vu Gia phá bờ tạo dòng Quảng Huế mới trong năm 2001 14 Hình 1.5: Bờ hữu sông thượng lưu cầu Quảng Huế dài 660 m có nguy cơ sạt lở đe dọa tới cơ sở hạ tầng và tính mạng nhân dân xã Đại Cường sau mùa lũ năm 2007 . 17 Hình 1.6: Kè mỏ hàn trên sông Vu Gia, trước cửa Quảng Huế mới (11/01/2011) 17 Hình 1.7: Kè chắn sóng trên sông Vu Gia, trước cửa Quảng Huế mới 17 Hình 1.8: HL đập thứ nhất và TL đập thứ hai chặn dòng đoạn Quảng Huế mới 17 Hình 1.9: Đoạn Quảng Huế cũ sau khi được nạo vét, khơi dòng 17 Hình 2.1: Sơ đồ mô tả quy luật dòng chảy trong sông 25 Hình 2.2: Sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm trung tâm 27 Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán thuỷ lực MIKE11 31 Hình 2.4: Sơ đồ thuỷ lực hệ thống tính toán 32 Hình 2.5: Thiết lập mạng sông (*.NWK11) 35 Hình 2.6: Thiết lập dữ liệu địa hình (*.XNS11) 36 Hình 2.7: Thiết lập điều kiện biên (*.BND11) 37 Hình 2.8: Thiết lập File thông số của mô hình (*.HD11) 38 Hình 2.9: Thiết lập file mô phỏng (*.sim11) 39 Hình 2.10: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình 41 Hình 2.11: MN các trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, Cẩm Lệ, Giao Thuỷ và Câu Lâu 41 Hình 2.12: Các vị trí xác định lưu lượng và lưu tốc 46 Hình 2.13: MN các trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, Cẩm Lệ, Giao Thuỷ và Câu Lâu 46 Hình 2.14: Lưu lượng mô phỏng khu vực công trình 47 Hình 2.15: Lưu tốc 5 mặt cắt trên Sông Quảng Huế 47 Hình 3.1: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C40 TH1 62 Hình 3.2: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C50 TH1 63 Hình 3.3: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C53 TH1 63 Hình 3.4: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C55 TH1 63 Hình 3.5: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C57 TH1 64 Hình 3.6: Đường bão hòa mặt cắt C40 TH2 64 Hình 3.7: Đường bão hòa mặt cắt C50 TH2 64 Hình 3.8: Đường bão hòa mặt cắt C53 TH2 65 Hình 3.9: Đường bão hòa mặt cắt C55 TH2 65 Hình 3.10: Đường bão hòa mặt cắt C57 TH2 65 Hình 3.11: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C40 TH2 66 Hình 3.12: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C50 TH2 66 Hình 3.13: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C53 TH2 66 Hình 3.14: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C55 TH2 67 Hình 3.15: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C57 TH2 67 [...]... sụng Qung Hu mi v sụng Thu Bn Khu vc dõn c nm ven b hu sụng Vu Gia v sụng Qung Hu mi, 7 cao trung bỡnh khu dõn c +8,0 ữ 9,0m V mựa l c vựng d ỏn u ngp n cao trỡnh +10ữ11m, l tiu món ngp cao trỡnh bói ti +7,5m kộo di t 3ữ4 ngy Vựng hng li ca cụng trỡnh bao gm khu dõn c dc theo b hu sụng Qung Hu Mi thuc a bn xó i Cng huyn i Lc tnh Qung Nam Khu vc h lu sụng Thu Bn phớa Hi An v khu vc h lu sụng Vu Gia phớa... Nam, Thnh ph Nng ra bin ụng hai Ca i v Ca Hn, din tớch lu vc tớnh ti ca ra l 10.350 km2 Ta a lớ nh sau: + 14o54 n 16o13 v Bc + 107o13 n 108o44 kinh ụng Cú ranh gii lu vc: + Phớa Bc giỏp lu vc sụng Cu ờ + Phớa Nam giỏp lu vc sụng Tr Bng v Sờ San + Phớa Tõy giỏp Lo + Phớa ụng giỏp bin ụng v lu vc sụng Tam K H thng gm 2 sụng chớnh V Gia phớa Bc v Thu Bn phớa Nam Hai sụng cú liờn h thu lc qua khu. .. u vo khụng m bo, cha xột ti nhng khớa cnh khỏc Vỡ vy vic s dng mụ hỡnh toỏn 2 hay 3 chiu trong iu kin hin khụng kh quan Vi mong mun tng tớnh n nh cho khu vc, phi ỏnh giỏ li mt cỏch ton din din bin ca khu vc ngó ba sụng Qung Hu v ch thy vn, thy lc cho khu vc nghiờn cu T iu kin thc t ú tỏc gi nghiờn cu mụ hỡnh mt chiu MIKE11 gúp phn a ra thụng s v mc nc, vn tc, tc rỳt nc nhanh tớnh toỏn thit k kố b... l modul c bn tr giỳp cho hu ht cỏc modul khỏc bao gm d bỏo l, ti khuych tỏn, cht lng nc v cỏc modul vn chuyn bựn cỏt khụng hoc cú c kt Cỏc cụng trỡnh c mụ phng trong MIKE 11 bao gm: - p (p nh rng, p trn) - Cng (cng hỡnh ch nht, hỡnh trũn ) - Trm bm - H cha - Cụng trỡnh iu tit - Cu 2.1.2 Cỏc ng dng mụ hỡnh MIKE 11 Cỏc ng dng liờn quan n modul MIKE 11 HD bao gm: 23 - D bỏo l v vn hnh h cha - Mụ phng... dng trong sụng 2.1.3 ng dng mụ hỡnh MIKE11 ti Vit Nam Vit Nam mụ hỡnh thy ng lc hc kờnh h ó c u t nghiờn cu v phỏt trin t hng thp k trc Nhiu mụ hỡnh toỏn ó c xõy dng hon chnh v a vo tớnh toỏn thc t, ỏp ng c yờu cu ca cụng tỏc qui hoch, qun lớ ngun nc, gim nh thiờn tai Vit Nam Thụng dng nht cú th k n mụ hỡnh ca c giỏo s anh hựng lao ng Nguyn Nh Khu VRSAP õy l mụ hỡnh thy ng lc dũng chy mt chiu trong... Lc tnh Qung Nam Phm vi cụng trỡnh nm trờn nhỏnh sụng Qung Hu, thng lu cu Qung Hu Nm kp gia hai sụng Vu Gia v sụng Thu Bn nờn chu nh hng trc tip ch thy vn, thy lc ca hai sụng Hỡnh 1.1 V trớ tuyn kố b hu sụng Qung Hu a hỡnh khu vc cụng trỡnh tng i bng phng, dng bói bi ven sụng Qung Hu Cao trung bỡnh khong +6,0 ữ 7,0m thp hn so vi cao bói vựng ven sụng Vu Gia v sụng Thu Bn Xu th a hỡnh khu vc thp dn... khụng ng nht vi mựa l ngn 4 thỏng t thỏng IX n thỏng XII v tng lng dũng chy trờn 80% c nm lm khu vc ngó ba Qung Hu thng xuyờn nc trn b, xúi bói to lũng mi Khi mựa kit n, nu t nhiờn thỡ nc sụng V Gia chuyn ht sang Thu Bn gõy tỡnh trng thiu nc, xõm nhp mn nghiờm trng cho cỏc huyn phớa bc tnh v thnh ph Nng khu vc ca vo ca ng bng duyờn hi, nm trong phm vi hai xó i Cng, i An ca huyn i Lc, sụng Vu Gia... 41 39 95% 63 37 Bng 1.6: Lu tc ng vi cỏc tn sut ti tuyn ngó ba Qung H c mi Tn sut V kmax (m3/s) V tb (m/s) 10 0,94 0,83 75 0,73 0,65 80 0,67 0,61 85 0,64 0,6 95 0,59 0,59 1.2.3 Ch chuyn nc ca nhỏnh Qung Hu trong nhng nm gn õy Sụng Vu Gia l mt trong hai nhỏnh sụng ch yu ca h thng sụng Thu Bn, nm bờn trỏi sụng Thu Bn, thuc a phn cỏc huyn Nam Giang, i Lc, in Bn v h lu l huyn Hũa Vang thuc TP Nng T... nc cho dõn sinh v cỏc hot ng kinh t vo thi k mựa khụ hn Dũng Qung Hu ban u nh mt kờnh ni thng, nhng do quy lut t nhiờn ca dũng sụng, sau nhiu nm dũng sụng ó un cong i v chiu di ó ti 8 km tr thnh mt on sụng cong in hỡnh Do ch thu vn rt khụng u vi mựa l 4 thỏng t thỏng IX n thỏng XII, nhng tng lng dũng chy trờn 80% c nm lm khu vc ngó ba Qung Hu thng xuyờn nc trn b, xúi bói to lũng mi Qung Hu l nhỏnh sụng... chy l v kit gia hai sụng Vu Gia, Thu Bn H thng Vu Gia v cỏc nhỏnh h lu cung cp nc ti v sinh hot cho khu vc kinh t v dõn rng ln bao gm khong 10.000 ha t canh tỏc v hn 1.000.000 dõn Tuy nhiờn sau cỏc trn l ln nm 1999 v 2000, trờn h thng sụng Vu Gia Thu Bn xy ra din bin c bit Sụng Qung Hu b ct dũng khu vc i Cng hỡnh thnh nhỏnh Qung Hu mi Hỡnh 1.4 L sụng Vu Gia phỏ b to dũng Qung Hu mi trong nm 2001 . 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 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy. quá trình học tập và nghiên cứu luận văn đề tài Nghiên cứu chế độ thủy văn, thủy lực khu vực ngã ba sông Quảng Huế, tỉnh Quảng Nam phục vụ thiết kế giải pháp kè bảo vệ bờ , tác giả đã nhận. - Đánh giá chế độ thủy văn, thuỷ lực sông Quảng Huế vào mùa lũ. - Mô phỏng chế độ dòng chảy ứng với các kịch bản thiết kế để xác định thông số phục vụ thiết kế kè. - Thiết kế kè bờ hữu thượng