Ứng dụng mô hình Mike 11 để xác định mực nước và lưu lượng lũ thiết kế cho các tuyến sông thuộc địa bàn Thành Phố Hải Dương

Diễn biến lòng sông luôn gắn liền với quá trình vận động tự nhiên của dòng sông trong quá trình hoạt động của nó. Đó là kết quả của mối tương tác giữa dòng chảy và lòng sông, mà nguyên nhân cơ bản là sự mất cân bằng về bùn cát

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Thuỷ văn – Môi trường với đề tài “Ứng

dụng mô hình Mike 11 để xác định mực nước và lưu lượng lũ thiết kế cho các tuyến sông thuộc địa bàn Thành Phố Hải Dương” đã hoàn thành vào tháng 5 năm 2009 với

sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong khoa Thuỷ văn – Tài nguyên nước, cácthầy cô trong bộ môn chỉnh trị sông và bờ biển ,cùng gia đình và bạn bè Đặc biêt emxin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo TS.Phạm Thị Hương Lan (Trưởng bộ mônchỉnh trị sông và bờ biển), ThS.Nguyễn Hoàng Đức (Giảng viên bộ môn chỉnh trị sông

và bờ biển) đã tận tình hướng dẫn , chỉ bảo em trong suốt thời gian qua để hoàn thành

đồ án này

Do đồ án được thực hiên trong thời gian có hạn , tài liệu tham khảo và số liệu đođạc thiếu thốn , kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên nội dung đồ án vẫn còn nhữngthiếu sót Vì vậy , rất mong nhận được sự đóng ghóp quý báu của các thầy cô giáo vàtoàn thể các bạn sinh viên để đồ án có thể hoàn thiện tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội , ngày tháng 5 năm 2009

Sinh viên

Nguyễn Kim Dũng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……….8

1.Đặt vấn đề……….8

2.Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu……… 11

3.Phương pháp tiếp cận……… 13

4.Những nội dung chính của đồ án………13

5.Bố cục của đồ án……….13

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU……… 14

I.Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Thái Bình……….……… 14

1.1Đặc điểm vị trí địa lý, địa mạo thổ nhưỡng……… 14

1.1.1.Vị trí địa lý……… ……….14

1.1.2.Điều kiện địa hình địa mạo……….……….14

II.Đặc điểm địa hình , địa chất và dân sinh khu vực nghiên cứu……….…… 16

2.1.Đặc điểm địa hình……….……… 16

2.2.Đặc điểm địa chất……… …17

2.2.1.Bờ tả……….17

2.2.2.Bờ hữu……… ……… 18

2.3.Tình hình dân sinh, kinh tế , xã hội……… 19

2.3.1.Xã hội……… ………20

2.3.2.Kinh tế……….20

2.3.2.1 Về công nghiệp……….21

2.3.3.3 Về giao thông vận tải……… ……… 21

III.Đặc điểm khí tượng , khí hậu……… ………….22

3.3.1Chế độ khí hậu chung……….………… 22

3.3.2.Đặc điểm khí tượng……… …… 22

IV.Đặc trưng thuỷ văn………24

4.1.Đặc điểm dòng chảy……… ……24

4.2.Mạng lưới trạm thuỷ văn và tình hình tài liệu đo đạc……….25

4.2.1.Mạng lưới trạm thuỷ văn……… … 26

4.2.2.Tình hình tài liệu đo đạc……… ……… 27

4.3.Đặc điểm thuỷ văn……… 29

4.3.1.Đặc điểm sông ngòi……….29

4.3.2.Dòng chảy năm……… ……….…….30

4.3.3.Dòng chảy kiệt……….32

4.3.4.Diễn biến thiên tai và thảm hoạ……… 32

4.3.5.Đặc điểm chế độ bùn cát……… 34

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THUỶ LỰC HỆ THỐNG SÔNG……….………35

2.1.Giới thiệu tổng quan về các mô hình……….… 35

2.2.Mô hình Mike 11……….…….38

2.2.1 Giới thiệu chung……….………38

2.2.2.Cấu trúc của mô hình……… ………40

2.2.3.Hệ phương trình cơ bản trong mô hình Mike 11……….41

2.2.4.Yêu cầu về số liệu của mô hình……… …46

2.2.5.Một số nghiên cứu trong nước……….48

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG LÚ THIẾT KẾ……….49

3.1.Số liệu và bộ thông số của mô hình……… … 49

3.3.1.Số liệu đầu vào……….49

3.3.2.Thông số của mô hình……… 49

3.2.Mô phỏng mạng lưới……… ……….50

3.3.Cách thiết lập mạng, mặt cắt, biên và các thông số trong mô hình Mike 11…… 56

3.3.1.Nhập dữ liệu địa hình……… 57

3.4.Lựa chọn trận lũ tính toán………65

3.5.Hiệu chỉnh, xác định bộ thông số của mô hình Mike 11……….65

3.6.Kiểm định mô hình……… 72

3.7.Xác định lũ thiết kế……… 74

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….…….…… 110

4.1.Kết luận……… 110

4.2.Kiến nghị……… …….111

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

Hình 6 Sơ đồ sai phân hoá phương trình động lượng 45

Hình 8 Cửa sổ bắt đầu dự án mới trong mô hình MIKE 11 56

Hình 10 Cửa sổ điều khiển Simulation trong mô hình MIKE 11 57

Hình 13 Mạng lưới sông trong hệ thống sông Hồng – Thái Bình 59

Hình 17 Sơ đồ mạng lưới sông Hồng - Thái Bình khi có mặt cắt 62

Hình 18 Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình 65

Hình 19 Cửa sổ tính toán dòng chảy không ổn định trong mô hình Mike 11 66

Hình 20 Tính toán thủy lực trong mô hình Mike 11 67

Hình 21 Mực nước thiết kế tại Hà Nội ứng với tần suất thiết kế P=0.8% 76

Hình 24 Mực nước thiết kế tại Hà Nội ứng với tần suất thiết kế P=0.4% 80

Hình 25 Mực nước thiết kế tại Hà Nội ứng với tần suất thiết kế P=0.4% 82

Hình 26 Mực nước thiết kế tại Hà Nội ứng với tần suất thiết kế P=0.4% 83

Hình 27 Mực nước thiết kế tại Hà Nội ứng với tần suất thiết kế P=0.4% 83

Hình 28 Mực nước thiết kế tại Hà Nội ứng với tần suất thiết kế P=0.2% 84

Bảng 1 Tốc độ gió trung bình nhiều năm tại một số trạm 23

Bảng 2 Độ ẩm trung bình tháng tại một số trạm trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình 23

Bảng 3

Thống kê các trạm quan trắc khí tượng thủy văn trên hệ thông

Bảng 4 Đặc trưng hình thái các lòng sông tỉnh Hải Dương 28

Bảng 5 Bảng biên độ mực nước các tháng trong năm 29

Bảng 6 Bảng thống kê biên trên của sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng-Thái Bình 63

Bảng 7 Bảng thống kê biên trên của sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng-Thái Bình 64

Bảng 8 Bảng thống kê các mặt cắt của sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Hồng-Thái Bình 64

MỞ ĐẦU

1.Đặt vấn đề

Diễn biến lòng sông luôn gắn liền với quá trình vận động tự nhiên của dòngsông trong quá trình hoạt động của nó Đó là kết quả của mối tương tác giữa dòngchảy và lòng sông, mà nguyên nhân cơ bản là sự mất cân bằng về bùn cát Trongnhưng năm gần đây , việc khai thác nguồn nước và bãi sông ngày càng phát triển.Cùng với nó là hiện tượng xói bồi lòng sông sạt lở bờ sông diễn ra mạnh mẽ ở hầuhết tất cả các hệ thống sông trên đất nước ta, nó gây ra những thiệt hại trực tiếp đếnđời sống kinh tế xã hội của những người dân ven sông cũng như sự đe doạ đến sự antoàn của hệ thống đê điều do sạt lở bờ sông gây ra là vô cùng to lớn

Hiện nay vấn đề sạt lở đoạn sông là một trong những vấn đề được quan tâmnhiều nhất trong công tác phòng chống lũ lụt, ở khu vực miền Bắc có hai hệ thốngsông lớn là hệ thống sông Hồng và hệ thống sông Thái Bình , hai hệ thống sông nàythường xuyên xảy ra hiện sạt lở Trong hệ thống sông Thái Bình thì đoạn sông TháiBình qua Thành Phố Hải Dương hiện nay là một điển hình

Sạt lở đoạn sông do nhiều nguyên nhân, do mưa lũ biến đổi phức tạp haychính là do sự thay đổi của khí hậu Một nguyên nhân không thể không nói đến đó là

do hoạt động kinh tế của con người, con người lam thay đổi dòng chảy, lấn chiếm cácbãi ven sông làm khu du lịch hoặc làm nhà ở Trong đó có việc khai thác cát ở cáclòng sông diễn ra một cách phổ biến,mặc dù đã có sự quản lý của nhà nước nhưngviệc khai thác diễn ra cả ở những nơi không được phép khai thác, nhớ việc khai thácnày mà người ta thu đựơc nguồn lợi nhuận khá cao

Tuy nhiên theo các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của Thành Phố HảiDương, trên đoạn sông này có rất nhiều dự án hạ tầng giao thông, thuỷ lợi và giaothông xã hội, dịch vụ sẽ đuợc thực hiện vì vậy các tác động của chúng tới đoạn sôngThái Bình trong phạm vi Thành Phố Hải Dương sẽ rất đáng kể Các tác động nàychắc chắn sẽ gây ra các thay đổi về chế độ thuỷ văn, thuỷ lực lòng dẫn tại đoạn sôngnày.

Sự sạt lở này ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế của vùng khu vực đặcbiện là tỉnh Hải Dương nói chung Vì vậy chúng ta phải có các biện pháp hợp lý nhất

để ngăn chặn sự sạt lở này

Nghiên cứu sự sạt lở hay nghiên cứu diễn biến lòng dẫn đoạn sông chúng ta córất nhiều phương pháp nghiên cứu, trong đó công cụ mô hình là công cụ đưa ra đượcphương án tốt nhất, điển hình mô hình Mike 11 Mô hình Mike 11 là mô hình thuỷlực một chiều, mô hình này được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, thu được nhiềuthành công ,dựa vào mô hình này ta có thể tính được mực nước và lưu lượng lũ thiết

kế , từ đó ta có thể đưa ra đựoc các biện pháp chỉnh trị cho đoạn sông đó một cáchhợp lý nhất

Đề tài nghiên cứu: “ Ứng dụng mô hình Mike11 để xác định mực nước và lưulượng lũ thiết kế cho các tuyến sông có đê thuộc địa bàn Thành Phố Hải Dương ”

Giới thiệu chung về tỉnh Hải Dương

Hải Dương là khu vực tam giác kinh tế phát triển, tổng diện tích của tỉnh là1651.8 km2, dân số của tỉnh là 1722394 người, mật độ là 1002 người/Km2 HảiDương là một tỉnh nằm ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ nhưng là tỉnh có núi, có rừng,chủ yếu là ở huyện Chí Linh Bao gồm 11 huyện và 1 thành phố Thành Phố HảiDương là trung tâm chính trị, kinh tế , văn hoá của tỉnh Thành Phố Hải Dương nằm

ở phía Bắc của tỉnh, phía Bắc giáp huyện Cẩm Giàng và huyện Nam Sách, phía đônggiáp huyện Thanh Hà, phía tây giáp huyện Gia Lộc và huyện Tứ Kỳ Tổng diện tíchcủa Thành Phố Hải Dương là 36.2 Km2 , chỉ chiếm 2.18% diện tích toàn tỉnh, với dân

số là 127600 nghìn người, mật độ là 3995 người/Km2

có toạ độ địa lý từ 20o36’ đến 21o15 vĩ độ Bắc, 106o06’ đến 106o06’ kinh độ đông,

nằm ở gần trung tâm đồng bằng Bắc Bộ , trong vùng trọng điểm kinh tế phía bắc (Hà Nội – Hưng Yên - Hải Dương - Hải Phòng - Quảng Ninh) Vị trí địa lý rất thuận

lợi,do tiếp giáp với 6 tỉnh thành phố :

- Phía Bắc tiếp giáp với hai tỉnh là Bắc Ninh và Bắc Giang

- Phía Đông giáp với hai tỉnh là Quảng Ninh và Hải Phòng

- Phía Nam giáp tỉnh Thái Bình

- Phía Tây giáp tỉnh Hưng Yên

Mặc dù tiếp giáp với nhiều tỉnh thành nhưng chiều dài lớn nhất từ bắc tới Namchỉ co 65Km, và chiều rộng lớn nhất từ Tây sang Đông là 53 Km, là một tỉnh khôngtiếp giáp với biển nhưng cũng rất gần biển, điểm gần nhất cách biển chỉ khoảng 25Km

2.Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Các yếu tố mưa ẩm biến đổitheo mùa trong năm và mưa là nguồn cung cấp chủ yếu của nước sông (dòng chảy sôngngòi)

Trong mùa mưa, những trận mưa trên lưu vực sông tạo nên những trận lũ trênsông suối Lũ lớn từ thượng lưu đổ về hạ lưu, nước lũ có thể tràn bờ sông, bờ đê khilòng sông không đủ khả năng tải nước lũ, gây nên ngập lụt các vùng trũng ven sông vàvùng đồng bằng rộng lớn ở hạ lưu dòng sông Ngoài ra, lũ đặc biệt lớn có thể gây vỡđập, tràn đê, vỡ đê và do đó cũng gây nên ngập lụt dẫn đến những hậu quả khôn lườngđối với loài người nếu con người không chủ động phòng tránh và tìm cách khống chế

nó Trên các sông suối vừa và nhỏ, mưa có cường độ lớn có thể gây ra lũ quét với sứctàn phá rất ác liệt

Lũ lụt có thể trở thành thiên tai, gây nên những thiệt hại rất nghiêm trọng vềngười, của cải và tác động xấu đến môi trường tự nhiên

Do vậy việc phòng chống lũ là chương trình ảnh hưởng lớn đến sự phát triểnkinh tế của tất cả các Quốc gia nói chung và Việt Nam nói riêng.

Trong thời gian gần đây, ở Việt Nam lũ lụt luôn xảy ra với cường độ ác liệt gây

ra những thiệt hại về vật chất và tính mạng con người

Hải Dương là một tỉnh nằm giữa tam giác phát triển kinh tế (Hà Nội, QuảngNinh, Hải Phòng) thuộc vùng kinh tế trọng điểm của khu vực đồng bằng Bắc Bộ songthường xuyên chịu ảnh hưởng của các loại thiên tai xảy ra: Bão, lũ lụt, sạt lở bờsông Nguyên nhân của các nạn lụt lớn trên địa bàn tỉnh Hải Dương đều do vỡ đê tảsông Hồng, tả sông Luộc, hữu sông Đuống và các đê trên hệ thống sông Thái Bình

Những năm vừa qua tỉnh Hải Dương đã có nhiều nỗ lực trong công tác đầu tư,

tu bổ nâng cấp hệ thống đê điều của tỉnh như tôn cao áp trúc mở rộng, gia cố mặt đê và

tu bổ sửa chữa một số tuyến kè bảo vệ bờ Nhưng do nguồn vốn có hạn, việc đầu tưchủ yếu tập trung vào một số trọng điểm xung yếu có tính chất khẩn cấp, nên còn thiếuđồng bộ

Qua quá trình đầu tư phát triển, hệ thống công trình chống lũ của tỉnh HảiDương trong đó chủ yếu là hệ thống đê đã vận hành tốt và bảo vệ an toàn cho tỉnhtrong suốt thời gian dài Tuy nhiên tình hình phát triển kinh tế xã hội vùng ven sông đã

ở mức đáng báo động, các đê bối ngày càng lấn ra phía lòng sông và được tôn tạo caohơn, dân cư vùng bãi sông trở nên đông đúc và bùng phát việc xây dựng nhà cửa, lấnchiếm bờ làm co hẹp lòng sông…Nhìn chung tỉnh chưa có quy hoạch phòng chống lũcho từng tuyến sông có đê trên địa bàn tỉnh nên việc kết hợp hài hoà giữa đảm bảophòng chống lũ và phát triển kinh tế trung hạn và dài hạn còn hạn chế, các công trình

dự kiến xây dựng không triển khai được do chưa có quy hoạch vì vậy cần thiết phải cóchiến lược chống lũ dài hạn để làm căn cứ cho việc định hướng phòng chống lũ phùhợp với quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội, mục tiêu quốc phòng, an ninh,chiến lược phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo tính kế thừa, tính thống nhất vàkhông ảnh hưởng đến vùng lân cận

Vì vậy việc xác định lưu lượng lũ thiết kế và mực nước lũ thiết kế là rất cầnthiết cho công tác phòng chống lũ cho tỉnh Hải Dương.

3.Phương pháp tiếp cận

Để có cơ sở khoa học giải quyết các nội dung trong bài toán : “ Ứng dụng mô hình

Mike 11 để xác định mực nước và lưu lượng lũ thiết kế cho các tuyến sông có

đê thuộc địa bàn Thành Phố Hải Dương’’ đồ án sử dụng các phương pháp

nghiên cứu tiếp cận sau:

 Phương pháp thống kê, sử lý số liệu khí tượng thuỷ văn

 Phương pháp phân tích sử lý số liệu địa hình, địa chất

 Ứng dụng mô hình Mike 11 để xác định mực nước và lưu lượng lũ thiếtkế

4 Những nội dung chính của đồ án

Dựa vào các tài liệu cơ bản và những kết quả nghiên cứu đã có về tài nguyênnước và chỉnh trị sông trong lưu vực sông Thái Bình nói riêng và tỉnh Hải Dương nóichung, đồ án nghiên cứu các nội dung chính sau:

 Thu thập các số liệu quan trắc khí tượng , thuỷ văn của các trạmkhí tượng thuỷ văn trong vùng nghiên cứu

 Thu thập các số liệu về địa hình, địa chất trong đoạn sông TháiBình qua Thành Phố Hải Dương

 Ứng dụng mô hình thủy lực thiết lập mô hình, tính toán thủy lựccho toàn bộ hệ thống sông Thái Bình và chi tiết các tuyến sông có đê trên địabàn Thành Phố Hải Dương

 Phân tích lựa chọn, nhận xét đánh giá kết quả

5.Bố cục của đồ án

Dựa vào nội dung nêu trên, ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục kết quả tínhtoán, nội dung của đồ án được trình bày trong 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về đoạn sông nghiên cứu

Chương 2: Tổng quan về các mô hình tính toán thuỷ lực hệ thống sông Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng mô hình Mike 11 tính toán mực nước vàlưu lượng lũ thiết kế

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Để hoàn thành đồ án này, em đã được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của côgiáo T.S Phạm Thị Hương Lan, Th.S Nguyễn Hoàng Đức Bên cạnh đó em cũng được

sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Thuỷ Văn-Tài Nguyên Nước, cùng gia đình

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐOẠN SỒNG NGHIÊN CỨU

I Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Thái Bình

1.1 Đặc điểm vị trí địa lý, địa mạo, thổ nhưỡng

1.1.1 Vị trí địa lý

Sông Thái Bình được tính từ sau hợp lưu sông Cầu, Thương, lục Nam ở gần PhảLại, rồi nhận nhập lưu sông Đuống tại trên tuyến ngã ba Nấu Khê 2 km, Sông TháiBình tại Nấu Khê đã phân làm 2 nhánh : dòng chính Thái Bình và sông Kính Thày,Tại đây nước sông Thái Bình được phân phối theo 2 nhánh này với những tỷ lệ khácnhau, tuỳ thuộc vào chế độ dòng chảy và điều kiện lòng dẫn ở từng thời kỳ ở SôngThái Bình và Kinh Thày, để chảy ra biển theo mạng lưới sông khá dày và khá phức tạp

ở phía đông tỉnh Hải Hưng Các dòng này thường có dốc đáy nhỏ và khá giốngnhau,bãi bồi không rộng, thậm chí không có hoặc chỉ có bãi ở một bên sông do bị giớihạn bởi mạng lưới đê Trung ương và đê đại phương Các sông này chịu ảnh hưởngmạnh của chế độ thuỷ triều, ảnh hưởng này chỉ mờ nhạt dân khi trên sông có lũ lớn

Chế độ dòng chảy hạ lưu dòng chính Thái Bình trong vài năm gần đây đã khácbiệt hẳn so với chế độ dòng chảy các năm trước đây, khi dòng chảy sông Thái Bình cònthoát ra biển theo sông Thái Bỉnh cửa Thái Bình Hiện nay, dòng chảy qua cửa TháiBình đều là dòng chảy từ sông Luộc thoát ra biển

Trong những năm gần đây, cùng với sự diễn biến phức tạp về chế độ phân lưu

và lòng dẫn trên toàn hệ thống sông Thái Bình, trên đoạn sông Thái Bình qua thànhphố Hải Dương cũng xảy ra các biến động về lòng dẫn và bờ sông khá phức tạp xuấtphát từ các nguyên nhân diễn biến tự nhiên và từ các diễn tự nhiên và từ các tác động

do việc xây dựng công trình trên đoạn sông và các hoạt động khai thác cát với quy mô

điều, đây là điều cần phải quan tâm trong công tác quản lý và khai thác sông một cáchhợp lý.

Phạm vi đoạn sông nghiên cứu trong đề tài là đoạn sông Thái Bình khu vựcthành phố Hải Dương

Hình 1: Bản đồ hành chính lưu vực sông Hồng - Thái Bình

1.1.2 Điều kiện địa hình, địa mạo

Tại Km13+800, (đê hữu) đoạn sông Thái Bình bắt đầu vào địa phận Thành PhốHải Dương, lòng chính và hai bãi sông Thái Bình rất hẹp Chiều rộng lòng chính chỉ từ160m tới 200m Khoảng cách giữa 2 đê là 500m và chiều rộng bãi sông từ 80-100m.Đoạn sông qua trung tâm Thành Phố Hải Dương chiều rộng lòng chính đã tang lên300m-500m, chiều rộgn bải sông tăng tới 1100m Chỗ rộng nhất là khu vực bãi Nhị

Châu Cuối đoạn sông phái hữu bãi sông hẹp, bờ sông gần sát đê Chiều rộng bãi sôngchỉ còn khoảng 50-80m.

a.Về hệ thống đê:

Khoảng cắch giữa 2 đê của đoạn sông Thái Bình qua Thành Phố Hải Dương tạikhu vực Nhị Châu sở dĩ mở rộng hơn khu vực thượng và hạ lưu là do sau lũ 1971nghành Thuỷ lợi đã mở rộng mặt cắt thoát lũ Đê cũ đã được lăn vào bãi sông được mởrộng tới 550m

b.Lòng sông:

Đoạn sông Thái Bình qua Thành Phố Hải Dương tương đối sâu, chỗ sâu nhất đạttới : -14m (gần bờ cong lõm thượng lưu cầu Phú Lương mới) Còn tại các vị trí kháckhoảng từ -5.0m đến -8.0m

Một tình hình cần chú ý về lòng dẫn đoạn sông Thái Bình qua Thành Phố HảiDương là việc khai thác cát vô tổ chức Hàng ngày có tới hàng trăm tàu, xà lan khaithác cát tại chính các lòng sông Dự tính mỗi ngày khoét đi từ lòng sông tới 30-40nghìn m3 cát Việc lấy cát từ lòng sông vô tổ chức ngay tại khu vực thành phố làm cholòng sông bị xói sâu và mất ổn định bờ sông Đây là điều hết sức quan tâm trong côngtác quản lý phòng chống lụt bão bảo vệ đê điều và quản lý lòng sông

c Bãi sông:

Bãi sông Thái Bình trên đoạn sông này có độ cao không đồng đều và rất nhiều

ao, đầm nhỏ, nhiều gò và dải đất cao đi dọc sát hai bờ sông

II.Đặc điểm địa hình địa,địa chất và dân sinh khu vực nghiên cứu

2.1 Đặc điểm địa hình

Nhìn chung địa hình tỉnh Hải Dương khá bằng phẳng, nghiêng và thấp dần từtây bắc xuống đông nam theo hướng nghiêng của đồng bằng Bắc Bộ, có khoảng 89%diện tích là đồng bằng, 11% diện tích là đồi núi Địa hình của tỉnh bị chia cắt bởi hệthống sông ngòi và kênh mương tạo thành các khu vực có cảnh quan khác nhau

Khu hữu ngạn sông Thái Bình gồm: Thành phố Hải Dương, các huyện CẩmGiàng, Bình Giang, Tứ Kỳ, Gia Lộc, Thanh Miện và Ninh Giang phần lớn có cao độ từ1,50m đến 2,00m, nơi cao nhất 3,00m; nơi thấp nhất 0,80m Địa hình chia cắt bởi cácsông, kênh mương thuộc hệ thống Bắc, Hưng, Hải.

Khu vực nằm giữa sông Thái Bình, sông Kinh Thầy, sông Rạng và sông Văn Úcgồm hai huyện Nam Sách , Thanh Hà độ cao từ 2,00m đến 2,50m ở các xã phía bắchuyện Nam Sách, giảm xuống 1,00m đến 0,50m ở các xã phía nam huyện Thanh Hà

Khu vực còn lại là hai huyện Chí Linh và Kinh Môn có tới 2/3 diện tích là núi,đồi xen kẽ với những cánh đồng lòng chảo nhỏ Phía bắc huyện Chí Linh là dãy núiCẩm Lý có một số đỉnh cao trên 500m, trong đó có đỉnh Dây Diều cao 618m Khu vựcNhị Chiểu (gồm 5 xã) huyện Kinh Môn có nhiều núi đá vôi theo dạng núi sót, phần lớn

Địa tầng tại đoạn sông này gồm 2 lớp như sau:

Lớp 1: Đá sét kết cấu tương đối chặt chẽ và khả năng chịu lực tốt hơn so với các đoạn

đê khác

Lớp 2: Cát mịn, khả năng chứa nước tốt và chiều dày lớn

- Đoạn An Châu:

Địa tầng được khái quát như sau:

Lớp 1: Đất sét ở trạng thái mềm, nhẽo,kết cấu kếm chặt và chiều dày trung bình 3.5m

Lớp 2: Cát mịn dễ chảy và chiều dày chưa xác định được do vượt quá chiếu sâu hốkhoan.

- Đoạn Tân Tiến:

Tại đoạn này có những lớp đất sau:

Lớp 1: Đất mềm nhão, trung bình dày 4.5m

Lớp 2: Cát mịn rời rạc, dễ chảy khi gặp nước

- Đoạn Cẩm Vân:

Địa tầng đoạn này gồm 3 lớp và phân bố như sau:

Lớp 1: Đất sét kết cấu rất yếu và dẻo chảy có chiều dày khoảng 4m

Lớp 2: Cát pha dính kết yếu

Lớp 3: Cát mịn rời rạc, dễ chảy và chiều dày không quá lớn

2.2.2 Bờ hữu

- Đoạn Cẩm Thượng:

Đại tầng tại đoạn này như sau:

Lớp 1: Đất sét nhẹ, trạng thái mềm nhão, kết cấu yếu, chiều dày trung bình 3.5m.Lớp 2: Cát mịn, ít dính và khả năng chứa nước ngầm khá lớn

-Đoạn Nhị Châu:

* Địa tầng:

Địa tầng tại đoạn đê này như sau:

Lớp 1: Đất sét dẻo mềm, kết cấu tương đối chặt trẽ và chiều dày trung bình là 3.5mLớp 2: Cát mịn chiều dày lớn

- Đoạn đê Ngọc Sơn:

* Địa tầng:

Đoạn đê Ngọc Sơn thuộc huyện Tứ Kỳ và địa tầng chứa những lớp đất như dưới đây:Lớp 1: Đất sét kết cấu chắc, trạng thái mềm dẻo hoặc nửa cứng và cjiều dày trên dưới4m.

Lơp 2: Cát pha, ít dính và chiều dày khá lớn

- Đoạn đê Đại Đồng:

* Địa tầng:

Đã thực hiện 6v hố khoan và thăm dò địa vật lýtại đoạn đê này Cột địa tầng bao gồm: Lớp 1: Đất sét kết cấu kém bền vững, đôi chỗ chứa chất hữu cơ và chiều dày trung bìnhcủa lớp là 4.5 đến 5m

Lớp 2: Các hạt rất mịn, dễ bị đùn chảy khi gặp nước và chiều dày tương đối lớn

2.3 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội

2.3.1 Xã hội

Hiện nay toàn tỉnh có 12 đơn vị hành chính cấp huyện (gồm thành phố HảiDương và 11 huyện) với tổng diện tích tự nhiên: 1.651,8 km2; dân số 1.722.394 người;mật độ dân số: 1.043 người/km2 (số liệu thống kê năm 2006) Dân cư phân bố khôngđồng đều giữa các vùng, đa số tập trung tại các đô thị và ven các đường trục chính Mật

độ dân số cao nhất là Thành phố Hải Dương: 3.995 người/km2; thấp nhất là huyện ChíLinh: 530 người/km2

2.3.2 Kinh tế

Tỉnh Hải Dương tái thành lập từ năm 1997, từ đó đến nay, tăng trưởng kinh tếcủa tỉnh luôn duy trì ổn định ở mức cao, giai đoạn 1996 – 2000 đạt bình quân tăngtrưởng 9,2%; giai đoạn 2001 – 2005 là 10,8% cao hơn mức bình quân cả nước cùng kỳ:3,10%

Tổng sản phẩm trong tỉnh (GDP) năm 2005 tăng 67% so với năm 2000, trong đó

giá trị tăng thêm khu vực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản tăng 3,9%/năm; khu vực

công nghiệp và xây dựng tăng 15,4%/năm; khu vực dịch vụ tăng 10,6%/năm.Năm 2006 GDP/ người đạt: 9,018 triệu, đứng thứ 5 trong vùng đồng bằng sôngHồng

2.3.2.1 Về công nghiệp

Công nghiệp của tỉnh Hải Dương đang trên đà phát triển, kể cả công nghiệptrong và ngoài quốc doanh Các làng nghề tiếp tục được củng cố và phát triển , tậptrung theo chiều sâu, đổi mới công nghệ tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao đápứng yêu cầu sản xuất, xuất khẩu và tiêu dùng

Trong 5 năm qua, tỉnh Hải Dương đã tập trung mọi nguồn lực cho đầu tư pháttriển Tổng vốn đầu tư thực hiện 5 năm (2001 – 2005) ước đạt 22.615 tỷ đồng, tăng64% so với 5 năm (1996 – 2000), tăng 37% so với kế hoạch, trong đó vốn đầu tư xâydựng kết cấu hạ tầng đạt 10.943 tỷ đồng, chiếm 48,3% tổng vốn đầu tư, bằng 183,9%

kế hoạch; vốn đầu tư cho phát triển sản xuất đạt 11.672 tỷ đồng, chiếm 51,7% tổng vốnđầu tư, bằng 112% kế hoạch

2.3.3.2 Về nông nghiệp

Nông nghiệp là ngành sản xuất chính đóng góp lớn vào nền kinh tế và ổn định đời sống Tổng giá trị sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp và thuỷ sản năm 2006 đạt 6.717 tỷ đồng; giá trị sản xuất/ 1ha đất nông nghiệp đạt: 50,9 triệu đồng

Kinh tế nông thôn phát triển theo hướng đa dạng hoá các loại hình sản phẩm kinh doanh ngành nghề, tăng tỷ trọng các ngành phi nông nghiệp, giảm tỷ lệ thuần nông, đã tạo ra cục diện mới cho phát triển và chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông thôn và

cơ cấu lao động

2.3.3.3Về giao thông vận tải

Đường bộ: Mạng lưới giao thông đường bộ của tỉnh Hải Dương bao gồm9.205,96 km, trong đó có 2.200 km đường ô tô Mật độ đường ô tô của tỉnh là 0,47km/km2 (mật độ đường ô tô trung bình cả nước là 0,21km/km2)

Đường sắt: Hải Dương có 71,17 km đường sắt chạy qua (do TW quản lý) gồmcác tuyến: Hà Nội – Hải Phòng; Kép - Bãi Cháy và tuyến Bến Tắm – Cổ Thành (ChíLinh) dài 16km chuyên dùng cho nhà máy nhiệt điện Phả Lại.

Đường sông: Với mạng lưới sông ngòi khá dày nên giao thông thuỷ khá thuậnlợi giữa các địa phương với các tỉnh phía Bắc, cũng như với hệ thống cảng biển quốcgia Hiện trong tỉnh có 8 tuyến sông do TW quản lý tổng chiều dài: 200,5 km; địaphương quản lý 6 tuyến sông tổng chiều dài: 119 km

-Hệ thống điện:

Trên địa bàn tỉnh Hải Dương hiện có nhà máy nhiệt điện Phả Lại I và II vớicông suất tương ứng là 440MW và 600MW Từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại có cáctuyến 220KV và 110KV hoà vào lưới điện Miền Bắc và cấp trực tiếp cho 6 trạm110KV trên địa bàn tỉnh Hải Dương: Đồng Niên, Phả Lại, Chí Linh, Lai Khê, Nghĩa

An, Xi măng Hoàng Thạch

-Đầu tư phát triển:

Trong 5 năm qua, tỉnh Hải Dương đã tập trung mọi nguồn lực cho đầu tư pháttriển Tổng vốn đầu tư thực hiện 5 năm (2001 – 2005) ước đạt 22.615 tỷ đồng, tăng64% so với 5 năm (1996 – 2000), tăng 37% so với kế hoạch, trong đó vốn đầu tư xâydựng kết cấu hạ tầng đạt 10.943 tỷ đồng, chiếm 48,3% tổng vốn đầu tư, bằng 183,9%

kế hoạch; vốn đầu tư cho phát triển sản xuất đạt 11.672 tỷ đồng, chiếm 51,7% tổng vốnđầu tư, bằng 112% kế hoạch

-Chiến lược phát triển:

Quan điểm chung về phát triển kinh tế – xã hội giai đoạn từ nay đến 2010 vàtầm nhìn đến 2020 của Hải Dương:

1 Tăng trưởng nhanh, bền vững, hiệu quả cao trên cơ sở phát huy mọi nguồnlực, trước hết là nguồn nhân lực, khai thác hiệu quả nguồn lực tự nhiên – xã hội Xâydựng nền kinh tế có công nghệ tiên tiến, hiện đại, cơ cấu hợp lý, năng lực sản xuất có

khả năng cạnh tranh cao; phát triển kết cấu hạ tầng kinh tế – xã hội hiện đại Đẩy mạnhsản xuất hàng hoá với quy mô giá trị ngày càng lớn.

2 Phát huy vai trò của một tỉnh trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, đi đầutrong một số lĩnh vực then chốt, đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá vàhội nhập quốc tế Đầu tư có trọng điểm vào các lĩnh vực công nghiệp và dịch vụ chấtlượng cao, tạo bước đột phá tiếp theo Phát triển hệ thống đô thị, khu dân cư nông thôntheo hướng hiện đại

3 Phát triển theo hướng bền vững: kết hợp phát triển kinh tế với phát triển xãhội (bảo đảm công bằng, tiến bộ xã hội, phát triển văn hoá, bảo đảm an ninh quốcphòng, trật tự an toàn xã hội và bảo vệ môi trường sinh thái) Gắn hiệu quả trước mắtvới phát triển lâu dài, bảo đảm phát triển hài hoà giữa thành thị và nông thôn, giảm dần

sự chênh lệch giữa các vùng, các huyện trong tỉnh

Mục tiêu: Đến năm 2020 Hải Dương trở thành một tỉnh có nền kinh tế phát

triển, trong đó công nghiệp và dịch vụ có tỷ trọng lớn trong cơ cấu kinh tế, có nền văn hoá xã hội tiên tiến.

III Đặc điểm khí tượng, khí hậu

3.3.1 Chế độ khí hậu chung

Khu vực nghiên cứu của chúng ta nằm trong nằm trong khu vực đồng bằngBắc Bộ, khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa và mù khô, tương ứng với hai mùadòng chảy là mùa lũ và mùa kiệt Mùa lũ bắt đầu từ tháng VI đến tháng X, mùa khôbắt đầu từ tháng XI đến tháng V năm sau

Khí hậu Hải Dương mang đầy đủ tính chất của khí hậu nhiệt đới gió mùa,

có 2 mùa rõ rệt, mùa hè nóng ẩm mưa nhiều, mùa đông lạnh và khô ít mưa Sự tácđộng của hoàn lưu khí quyển tới địa hình lưu vực tạo lên chế độ khí hậu riêng cholưu vực sông

3.3.2 Đặc điểm khí tượng

a Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình năm 23,80C, dao động trong khoảng (21  26)0C Nhiệt độthấp nhất vào tháng 1, tháng 2 (13  15)0C, cao nhất vào tháng 6, tháng 7 (30  33)0C.Tổng bức xạ hơn 100Kcal/cm2/năm, số giờ nắng trung bình (1.600  1.700) giờ/năm

b Gió

Gió là nhân tố khí tượng chủ yếu quyết đến sự tồn tại và mức độ của các yếu tốthuỷ động lực vùng cửa song và ven bờ như song, dòng chảy, mực nước gây ảnh hưởngnghiêm trọng tới diễn biến lòng dẫn , ảnh hưởng tới vấn đề tiêu thoát lũ

Về mùa đông , gió mùa Đông Bắc thịnh hành chi phối toàn bộ chế độ khí hậuMiền Bắc cũng như tỉnh Hải Dương nói riêng, nó cũng gây anh hưởng tới chế độ thuỷđộng lực vùng ven biển cửa sông Thái Bình Trong mùa chuyển tiếp, từ tháng II đếntháng V gió từ hướng Đông Bắc chuyển thành Đông, Đông Nam và Nam Chế độ giómùa hè chịu sự chi phối mạnh mẽ của hệ thống gió Tây Nam

Bảng 1 : Tốc độ gió trung bình nhiều năm tại một số trạm

Trạm Lai

Châu

Sơn La

Hòa Bình

Sa Pa

Yên Bái

Bắc Quang

Hải Dương

Hà Nội

Thái Bình Tốc độ

Bảng 2: Độ ẩm trung bình tháng tại một số trạm trên lưu vực sông Hồng-Thái

Bình

Sơn Tây 86,0 88,0 88,0 88,0 86,0 86,0 86,0 88,0 87,0 85,0 83,0 83,0 86,2

Hà Nội 82,0 86,0 88,0 88,0 84,0 84,0 85,0 87,0 86,0 82,0 81,0 81,0 84,5 Nam Định 83,0 87,0 89,0 88,0 84,0 81,0 82,0 84,0 84,0 80,0 80,0 81,0 83,6

e Chế độ mưa, phân mùa mưa

Lưu vực sông Thái Bình có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có lượng mưa khá dồidào, phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian

Lượng mưa trung bình hàng năm (1400  1700)mm, tập trung nhiều vào cáctháng VI, VII, VIII Lượng mưa mùa hè chiếm (75  80)% lượng mưa năm Chế độmưa hoàn toàn phụ thuộc vào chế độ gió mùa và phân theo mùa rõ rệt Mùa mưa gầnnhư trùng với gió mùa Đông Nam, và thường kéo dài từ tháng VI đến tháng X, còn lại

là mùa khô Mùa đông thường có mưa phùn và ẩm ướt, mùa hè thường có mưa rào

IV.Đặc trưng thuỷ văn

4.1 Đặc điểm dòng chảy

Chế độ dòng chảy trong lưu vực sông Thái Bình chia thành 2 mùa rõ rệt, mùa

lũ bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng IX, mùa kiệt từ tháng V đến tháng Xnăm sau

Sông ngòi là sản phẩm chịu sự tác động qua lại của hai yếu tố là dòng nước vàthông qua yếu tố bùn cát Tác động của dòng nước làm thay đổi yếu tố của lòng dẫn,con tác động của lòng dẫn làm thay đổi hướng của dòng chảy và cản trở dòng chảy.

Hai tác động này chịu sự chi phối lần nhau không tách rời Để đi sâu vàonghiên cứu quan hệ hình thái và diễn biến quan hệ lòng sông thì cần phải lam rõ cácđặc trưng về thuỷ văn, thuỷ lực, các trị số mực nước, lưu lượng, độ dốc , độ nhám từ đó

ta có thể đưa ra được các biện pháp chỉnh trị cho hợp lý nhằm giảm thiểu các thiệt hại

do thiên tai gây ra là nhỏ nhất

4.2 Mạng lưới trạm thuỷ văn và tình hình tài liệu đo đạc

4.2.1 Mạng lưới trạm thuỷ văn

Trên hệ thống sông Hồng-Thái Bình có rất nhiều trạm thuỷ văn

Hình 2: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên hệ thống

sông Hồng – Thái Bình.

4.2.2 Tình hình tài liệu đo đạc

Việc quan trắc các yếu tố thuỷ văn thực hiện trong thời gian rất lâu, các trạmthuỷ văn ở phạm vi nghiên cứu của chúng ta nói chung là thường được đặt ở nhữngnơi có địa hình tương đối bằng phẳng, nên cũng thuận lợi cho công tác đo đạc, thuthập số liệu Nhưng các trạm ở khu vực nghiên cứu chỉ đo các yếu tố về mực nước,lưu lượng, còn yếu tố bùn cát thì không đo

Bảng 3: Thống kê các trạm quan trăc khí tượng thủy văn trên hệ thống sông

83 Tuyên Quang 1955 Lô Hồng 29800 H

Nguồn: Trung tâm dữ liệu Thủy văn quốc gia

4.3 Đặc điểm thuỷ văn

4.3.1 Đặc điểm sông ngòi

Hàng năm các sông trên hệ thống sông Thái Bình vận chuyển toàn bộ nước sinh

ra trên các lưu vực sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam ra Biển, đồng thời còn phảinhận một lượng nước khá lớn (bằng 30% lượng nước sông Hồng tại Sơn Tây) từ sôngĐuống phân sang Vì vậy vào mùa lũ các sông trên hệ thống sông Thái Bình của HảiDương luôn trong tình trạng quá tải, đe doạ các công trình ngăn lũ của tỉnh

Sông Luộc là một nhánh của sông Hồng có chiều dài khoảng 72 km, bắt nguồn

từ ngã ba Tuần Vường thuộc địa phận tỉnh Hưng Yên, chảy qua địa phận tỉnh HảiDương dài hơn 40 km và đổ vào sông Văn úc

Đặc điểm của các sông ở Hải Dương: Lòng sông rộng, độ dốc mặt nước nhỏ, khôngđều và luôn biến đổi Bồi xói cục bộ mạnh, cao độ đáy sông có nhiều đoạn đột biến,nhất là các ngã ba phân lưu Đáy sông thấp hơn nhiều so với mặt nước biển trung bình,nhiều đoạn đáy sông có độ dốc ngược

Bảng 4: Đặc trưng hình thái các sông tỉnh Hải Dương

(km) Độ dốc bìn quân lòng sông (% 0 )

a.Mực nước mùa lũ:

Sự thay đổi mực nước mùa lũ trên sông thể hiện rõ đặc điểm của lũ ở vùng đồngbằng là cường suất nhỏ , đỉnh rẹt, các con lũ xảy ra liên tiếp, thời gian lũ kéo dài Nóichung là thời gian lũ lên nhỏ hơn thời gian luc xuống, cường suất lũ lên lớn hơn cườngsuất lũ xuống, cường suất lũ giảm dần về phái hạ lưu

Cường suất lũ tại một số trạm thuỷ văn

Cường suất Lên Xuống Lên Xuống Trung bình 1-2 0.5-0.8 1-1.5 0.4-0.5

Mực nước lớn nhất trong năm thường xuất hiện các tháng VII, VIII (Bảng 5)

Bảng 5: Bảng biên độ mực nước các tháng trong năm

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII S.Thái Bình

Cát Khê 122 124 118 144 189 248 233 354 218 167 165 130 Phú Lương 168 169 158 174 199 224 207 211 182 167 181 180 Ngọc Điểm 209 206 200 206 227 220 186 181 184 188 206 216 S.Kinh Thầy

An Bài 199 192 105 192 211 206 163 167 162 172 188 200

An Phụ 240 230 224 237 244 242 205 207 194 209 227 239

b Về mùa kiệt

Vùng hạ lưu sông Thái Bình chịu ảnh hưởng mạnh của thuỷ triều về mùa kiệt,thuỷ triều truyền qua các cửa sông Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình ngược lên thượnglưu Từ hạ lưu trạm Phú Lương trên sông Thái Bình và ngã ba Mây trên sông KinhThầy đến biển là khu vực chịu sự ảnh hưởng của thuỷ triều, biên độ triều lên nhanh(trong mùa cạn) dao động từ 1.4 đến 3.6m và có xu thế giảm dần về phái thượng lưu.

4.3.2 Đặc trưng lưu lượng

Lưu luợng nước là lượng nước chảy qua tiết diện ngang nào đó trong một đơn vịthời gian được tính bằng m3/s Nó là đặc trưng cơ bản của dòng chảy và có quan hệ mậtthiết với các yếu tố của dòng chảy

* Yếu tố mặt đệm quyết định quá trình tổn thất và quá trình tập trung dòng chảy, cácyếu tố mặt đệm bao gồm: Diện tích , hình dạng lưu vực, chiều dài lòng sông chính, độdốc mặt nước, sườn dốc, độ nhám lòng sông và khả năng có thêm trên lưu vực (rừng,

hồ, ao, đầm lầy, trình độ thâm canh trên lưu vực)

Theo chỉ tiêu vượt trung bình, mùa lũ trên hệ thống sông Thái Bình thường từtháng VI đến tháng X Tuy nhiên mũa lũ cũng có thể xuất hiện sớm vào tháng V và kếtthúc vào tháng XI

Lũ lớn trên hệ thống sông Thái Bình chủ yếu do hai nguyên nhân:

- Do một hay nhiều hình thái thời tiết phối hợp hoạt động, chủ yếugây mưa lớn trên lưu vực

- Do ảnh hưởng của lũ sông Hồng phân qua sông Đuống, theo thống

kê hầu hết các trận lũ chịu ảnh hưởng này là chủ yếu, thậm chí gần như hoàntoàn do lũ sông Hồng gây lên Ngoài ra lũ sông Hồng phân qua sông Luộcđóng ghóp đáng kể lưu lượng lùa lũ vùng cửa sông ven biển Do vậy mùa lũgần như đồng nhất trên toàn đồng bằng Bắc Bộ Lượng dòng chảy lũ chiếm75-80% dòng chảy cả năm Tháng VIII là tháng co lượng nước chiếm 20-25% lượng nước cả năm, thậm chí có năm đạt tới 50%, tần suất xuất hiện lũtrong tháng VIII là 30-40%

4.3.4 Dòng chảy kiệt

Mùa kiệt trên sông Thái Bình đoạn qua Thành Phố Hải Dương thường xuất hiện

từ tháng XI năm trước đến tháng V năm sau, thời kì kiệt nhất thường vào các tháng I,

II, III, IV, V

4.3.5 Diễn biến thiên tai và thảm hoạ

Hải Dương là một tỉnh nằm kề sát với các tỉnh ven biển: Quảng Ninh, HảiPhòng, Thái Bình; địa hình chia thành 2 vùng chủ yếu là núi, đồi và đồng bằng, vì vậytrong thời gian qua đã xuất hiện nhiều loại hình thiên tai như: Bão, áp thấp nhiệt đới,

tố, lốc, lũ, lũ quét, sạt lở, hạn hán, mưa đá Trong đó loại hình thiên tai phổ biến,thường xuyên xảy ra vào mùa hè và thu là: Bão, áp thấp nhiệt đới, lũ và sạt lở

Bão và áp thấp nhiệt đới

Mùa bão ở Hải Dương được bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc vào tháng 10 Bão và

áp thấp nhiệt đới tập trung chủ yếu vào 3 tháng: 7; 8 và 9 Tháng 8 là tháng xuất hiệnnhiều bão nhất trong năm Song bão mạnh có gió  cấp 12 lại thường xuất hiện vàotháng 7 và 9

Toàn bộ số bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến HảiDương đều có nguồn gốc hình thành từ ổ bão lớn nhất Thế giới: ổ bão tây Thái BìnhDương và biển Đông

Trung bình mỗi năm có 2 cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp tới HảiDương Theo số liệu thống kê 45 năm qua (1960 – 2005) tỉnh Hải Dương chịu ảnhhưởng 86 cơn bão và áp thấp nhiệt đới (bão là 71 cơn; áp thấp nhiệt đới là 15 cơn).Trong đó có 3 cơn bão mạnh  cấp 12 xảy ra vào các năm 1968; 1977 và 1980

Lũ lụt

Mùa lũ ở Hải Dương bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc vào tháng 10 Tổng lượngdòng chảy lũ chiếm tới (70  80)% tổng lượng dòng chảy năm; để tải được lượng nướcmưa lũ, lòng sông phải mở rộng gấp (3  4) lần mùa cạn

Lũ sông Luộc chịu ảnh hưởng trực tiếp của lũ sông Hồng

Lũ trên hệ thống sông Thái Bình chịu ảnh hưởng quyết định của lũ sông Hồngchuyển sang qua sông Đuống

Trong các trường hợp lũ lớn, đặc biệt lớn và lũ lịch sử thì lượng lũ từ sông Hồngchuyển sang sông Thái Bình thường chiếm xấp xỉ 3/4 tổng lượng lũ sông Thái bình,còn lại các sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam chiếm xấp xỉ 1/4 tổng lượng lũ

Số con lũ hàng năm, thời gian xuất hiện đỉnh lũ lớn nhất trong năm và cường suất củamỗi con lũ đều có sự chi phối của lũ sông Hồng Độ cao đỉnh lũ sông Thái Bình tại

Phả Lại phụ thuộc chính vào lũ sông Hồng Những năm Hà Nội xuất hiện lũ lớn thìPhả Lại cũng xuất hiện lũ lớn, điển hình là các năm: 1945; 1968; 1969; 1971; 1985;

1986 và 1996

Đỉnh lũ lớn nhất năm xuất hiện vào tháng 8 với tần xuất cao nhất: 45% đối vớisông Hồng, sông Luộc; 50% đối với sông Thái Bình Hầu hết những năm lũ lớn và đặcbiệt lớn đều xuất hiện vào tháng 8

Hai mươi năm gần đây lũ lớn và kéo dài có chiều hướng gia tăng Độ cao đỉnh lũ tăng10%, số ngày duy trì ở các cấp lũ đều tăng Báo động khẩn cấp tăng gấp 3 lần; báođộng 3 và báo động 2 tăng 2 lần

Thủy triều

Trong mùa lũ thuỷ triều ảnh hưởng khá lớn tới quá trình biến đổi của mực nướctrong ngày Sóng triều cộng với sóng lũ làm cho lũ lên nhanh và cao hơn; rút chậmhơn

Quan hệ mức nước đỉnh lũ và đỉnh triều tương ứng giữa Phả Lại với các trạm hạlưu hệ thống sông Thái Bình đã thay đổi Nhiều năm gần đây, đỉnh lũ Phả Lại thấp hơnđỉnh lũ năm 1971; trong khi đó thì ở hạ lưu như: Bá Nha, An phụ, Quảng Đạt, đỉnhtriều lớn nhất đã vượt đỉnh triều năm 1971; điều này bất lợi cho việc phòng lũ hạ lưu

4.3.6 Đặc điểm chế độ bùn cát

Chế độ dòng chảy bùn cát trong sông có ảnh hưởng lớn đến các hoạt động kinh

tế trên sông, đến sử dụng , xây dựng các hồ, đập và cống lấy nước Tuổi thọ của các công trình này phụ thuộc vào mức độ bồi lắng bùn cát

Chế đọ dòng chảy bùn cát phụ thuộc vào dòng chảy mặt, mức độ phong hoá của thổ nhưỡng, tầng phủ thực vật và tốc độ xói mòn do mưa Ngoài ra nó con phụ thuộc vào độ dốc của lưu vực , độ dốc càng lớn sẽ gia tăng tốc độ dòng chảy trong quá trình xâm thực

Độ đục trong sông biến đổi giữa mùa lũ và mùa kiệt rất khác nhau Độ đục mùa

lũ có thể gấp vài trục lần các tháng mùa kiệt, dăc biệt là các giá trị cực đại trong một sốtrận lũ lớn có thể gấp hàng ngàn lần các tháng mùa kiệt

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THUỶ LỰC HỆ THỐNG SÔNG

2.1 Giới thiệu tổng quan về các mô hình

Trên thế giới việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy văn, thủy lực trongviệc diến toán lũ trong sông đã được sử dụng khá phổ biến; nhiều mô hình đã được xâydựng và áp dụng cho dự báo hồ chứa, dự báo lũ cho hệ thống sông, cho công tác quyhoạch phòng lũ

Một số mô hình thủy lực đã được áp dụng có hiệu quả để diễn toán dòng chảytrong hệ thống sông và vùng ngập lụt ở nước ta Mô hình SOGREAH đã được áp dụngthành công trong công tác khai thác, tính toán dòng chảy tràn trong hệ thống kênh rạch

và các ô trũng Mô hình MASTER ứng dụng trong nghiên cứu quy hoạch cho vùng hạlưu sông Cửu Long vào năm 1988, mô hình MEKSAL được xây dựng vào năm 1974

để tính toán sự phân bố dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn trong vùng hạ lưu cácsông Mô hình VRSAP đã được áp dụng cho việc tính toán dòng chảy lũ và dòng chảymùa cạn cho vùng đồng bằng Mô hình SAL và mô hình KOD đã có những đóng gópđáng kể trong việc tính toán lũ và xâm nhập mặn đồng bằng cửa sông Mô hình DMH

đã được áp dụng thành công trong tính toán nguy cơ ngập lụt hạ lưu lưu vực sông VũGia- Thu Bồn, và nghiên cứu thủy lực hạ lưu sông Hồng trong trường hợp giả sử vỡđập Hòa Bình, Sơn La

Hiện nay tại Việt Nam một số mô hình đã được áp dụng như: WENDY,FWQ86M, MEKSAL, MASTER MODEL, SOGREAH, VRSAP, KOD,HECRAS,MIKE11…

VRSAP là mô hình của cố giáo sư Nguyễn Như Khuê viết năm 1978 Về mặt lýthuyết, mô hình VRSAP coi mạng lưới sông như một hệ thống các đoạn sông nhỏ, mỗiđoạn là một lòng dẫn có mặt cắt lăng trụ Mỗi nhánh sông trên thực tế là tập hợp gồmnhiều đoạn sông nối tiếp nhau, các đoạn sông nối với nhau tại các điểm nút

Mô hình VRSAP là mô hình sai phân ẩn và sai phân hoá được thực hiện từ hệphương trình Saint – Venant viết cho từng đoạn song

(b)Trong đó (a) là phương trình liên tục, (b) là phương trình động lượng, Q: lưulượng (m3/s),  diện tích mặt cắt ướt,q lưu lượng nhập lưu (m3/s/m), Z cao độ mặtnước (m), V vận tốc trung bình trên toàn mặt cắt (m/s), g gia tốc trọng trường (m/s2),

 hệ số sửa chữa động năng, 0 hệ số sửa chữa động lượng , C hệ số xêdi, R bánkính thuỷ lực m, s và t lần lượt là các biến không gian (khoảng cách dọc sông) và biếnthời gian

Mô hình ISIS do công ty Halcrow và Viện Nghiên cứu Thuỷ lực Wallingfordxây dựng sử dụng chương trình thuỷ động lực học dòng chảy một chiều mô phỏngdòng chảy không ổn định trong mạng trong sông kênh và ô đồng Mô hình ISIS dựatrên hệ phương trình Saint-Venant giải theo phương pháp sai phân dùng sơ đồ sai phân

ẩn 6 điểm của Abbott và Ionescu Hệ phương trình viết cho một mạng sẽ tạo nên hệphương trình bậc nhất có chứa ẩn số Mực nước ở một điểm bất kỳ có thể biểu diễnbằng hàm của mực nước tại các nút lân cận

Mô hình HECRAS do trung tâm thủy văn công trình thuộc hiệp hội kỹ sư quân

sự Hoa Kỳ sản xuất (Hydrologic Engineering Center of US Army Corps of Engineers)Trong đó HEC-RAS là một tổ hợp các phần mềm được thiết kế dưới dạng thức có thểtương trợ lẫn nhau dùng để phân tích, tính toán các đặc trưng thủy lực Sau khi file dữliệu hình học được nhập vào RAS, các dữ liệu hình học được hoàn chỉnh và kết hợpvới số liệu dòng chảy để tính toán mặt nghiêng của bề mặt nước dựa trên các yếu tốthủy lực Sau đó tài liệu mặt nghiêng của bề mặt nước sẽ được nhập vào HEC-GeoRAS

để phân tích không gian và diễn toán diện tích và độ sâu ngập lụt Phần mềm HEC RAS là chương trình giải bài toán một chiều

-Chúng ta thường sử dụng 3 phương pháp sau để nghiên cứu tính toán thuỷ lựctrên hệ thống sông :

Phương pháp phân tích tài liệu thực đo: phương pháp này dựa trên những số liệuđịa hình thực đo trong nhiều năm, phân tích vị trí , quy mô, tốc độ diễn biến thuỷ lựctrên mặt cắt dọc ngang của đoạn sông nghiên cứu Phương pháp này có ưu điểm làkhông bị biến đổi dần của dòng chảy và có thể nghiên cứu nó theo không gian 3 chiều,không thể dựa vào phương pháp này để đánh giá được những biến động mang tính bấtthường có thể không đo được Khi số liệu quá ít hoặc không đồng bộ thì việc sử dụngphương pháp này không đủ tin cậy

Phương pháp mô hình vật lý: Đây là phương pháp khá hữu hiệu đã được ứngdụng nhiều để nghiên cứu thuỷ lực và dự báo diễn biến lòng sông Bằng cách thu nhủđoạn đoạn sông nghiên cứu tái diễn dòng chảy trong sông thiên nhiên theo các địnhluật tương tự cho phép quan sát, đo đạc, từ đó phân tích diễn biến thuỷ lực để phân tíchtính toán qui luật diễn biến lòng sông Ở phương pháp này rất khó để thoả mãn cácđiều kiện tương tự, đặc biệt là điều kiện tương tự về bùn cát nên sẽ có những sai lầmgiữa mô hình và nguyên hình, không chỉ vầy nó chi phí thiết kế , chế tạo tốn kém

Phương pháp mô hình toán: Dựa vào các phương trình thích hợp cho dòng chảy

và bùn cát tại đoạn sông nghiên cứu, xác định các điều kiện biên, điều kiện ban đầuhợp lý, tìm các lời giải giải tích hoặc số trị cho các vấn đề nghiên cứu Phương phápnày cho phép mô tả được những gì xảy ra trong quá khứ và những gì xảy ra trongtương lai với những điều kiện thay đổi tuỳ ý Hiện nay phương pháp mô hình toán mộtchiều thường được ứng dụng để giải các bài toán có tính chất quy hoạch cho một đoạn

sông dài, kết quả thu được là biến đổi trung bình của mặt cắt, đưa ra được các “đường

mực nước và lưu lượng lũ thiết kế ”.

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, Viện DHI của Đan Mạch đã cho

ra đời sản phẩm mô hình toán 1 chiều, đặc biệt là mô hình Mike 11

Mục tiêu của mô hình Mike 11 là giải quyết các bài toán về chất lượng nước,

vận chuyển bún cát, đặc biệt là vấn đề dự báo lũ ( đưa ra được các đường mực nước và

lưu lượng lũ thiết kế).

2.2 Mô hình Mike 11

2.2.1 Giới thiệu chung

Sự công bố ra đời của MIKE 11 phiên bản 4 (năm 1997) đã mở ra một kỷnguyên mới cho việc ứng dụng rộng rãi công cụ lập mô hình thuỷ động lực cho sông vàkênh dẫn MIKE 11 là một phần của thế hệ phần mềm mới của DHI dựa trên khái niệmcủa MIKE Zero, bao gồm Giao diện Người dùng đồ hoạ tích hợp trong Windows, thíchhợp với các tiêu chuẩn rút ra cho phần mềm dựa trên Windows Tuy nhiên, phần tínhtoán trọng tâm được biết đến và đã được kiểm chứng của thế hệ MIKE 11 trước đây-phiên bản ‘Cổ điển’ (‘Classic’ version)- vẫn còn được duy trì MIKE 11 là một ứngdụng 32-bit thực sự, đảm bảo tốc độ tính toán nhanh hoặc tốc hoạt các con số so vớicác phiên bản MIKE 11 trước đây

Ứng dụng MIKE 11, ta có thể trả lời các câu hỏi như:

 trong trường hợp có lũ thì mức lũ vượt sẽ là bao nhiêu - tại vị trí nào sẽ xảy ralũ?

 ngụ ý của việc giới thiệu ví dụ như các biện pháp kiểm soát lũ?

 tác động môi trường lâu dài như thế nào khi bị ảnh hưởng do sự thay đổi cácchất gây ô nhiễm?

 phù sa lắng ở đâu trong hệ thống sông- và biến hình lòng dẫn thay đổi tổng thểnhư thế nào?

 hàm lượng cao nhất các chất ô nhiễm tại một số vị trí là bao nhiêu- ví dụ nhưsau khi có ô nhiễm nặng từ lưu vực vùng đô thị, CSO (kết hợp lưu lượng xả từ đườngcống) hoặc các nhà máy công nghiệp?

Và còn nhiều nữa…

MIKE 11 là một gói phần mềm kỹ thuật chuyên môn để mô phỏng lưu lượng,chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn vàcác vật thể nước khác.

MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực, một chiều và thân thiện với người sửdụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênhdẫn đơn giản và phức tạp Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linhhoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật côngtrình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch

Đã từ lâu, MIKE 11 được biết đến như là một công cụ phần mềm có các tínhnăng giao diện tiên tiến và nhằm ứng dụng dễ dàng Từ ban đầu, MIKE 11 được vậnhành/ sử dụng thông qua hệ thống trình đơn tương tác (interactive menu system) hữuhiệu với các layout có hệ thống và các menu xếp dãy tuần tự Ở mỗi bước trong câytrình đơn (menu tree), một hỗ trợ trực tuyến sẽ được cung cấp trong màn hình Helpmenu Trong khuôn khổ này, phiên bản MIKE 11‘Classic’ (‘Cổ điển’)- phiên bản 3.20

đã được phát triển lên

Thế hệ mới của MIKE 11 kết hợp các đặc tính và kinh nghiệm từ MIKE 11

‘Classic’, giao diện người sử dụng dựa trên cơ sở các tính năng hữu hiệu trongWindows bao gồm các tiện ích chỉnh sửa sơ đồ (graphical editing facilities) và tăng tốc

độ tính toán bằng cách tận dụng tối đa công nghệ 32- bit

Bộ mô hình Mike tương đối toàn diện,tính năng, hiệu quả truy cập thông tin vàgiao diện đồ hoạ sinh động của công nghệ GIS, có thể là ứng dụng trong thiết kế, quyhoạch và quản lý tổng hợp nguồn nước

Một số ưu điểm của mô hình Mike 11:

 Liên kết với GIS

 Liên kết với các mô hình thành phần khác của bộ mô hình Mike như: môhình mưa rào – dòng chảy, mô hình thuỷ động lưc hai chiều (Mikeflood)

 Tính toán truyền tải khuyếch tán.

 Tính vận hành hồ chứa

 Tính toán thuỷ lực cho bài toán vỡ đập

 Tính toán vận hành công trình

 Tính toán mô phỏng các vùng đất ngập nước

2.2.2 Cấu trúc của mô hình

Mô-đun mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống lập

mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô-đun bao gồm Dự báo lũ, Tảikhuyếch tán, Chất lượng nước và các mô-đun vận chuyển bùn lắng không có cố kết.Mô-đun MIKE 11 HD giải các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảotính liên tục và động lượng (momentum), nghĩa là phương trình Saint Venant

Các ứng dụng liên quan đến mô-đun MIKE 11 HD bao gồm:

 Dự báo lũ và vận hành hồ chứa

 Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ

 Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt

 Thiết kế các hệ thống kênh dẫn

 Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa ở sông và cửa sông

Đặc trưng cơ bản của hệ thống lập mô hình MIKE 11 là cấu trúc mô-đun tổnghợp với nhiều loại mô-đun được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan đến