Đánh giá diễn biến lòng dẫn cho đoạn sông hồng từ cầu chèm đến khuyến lương ứng với kịch bản chỉnh trị lòng sông

LỜI CẢM ƠN Với lòng chân thành nhất, xin chân thành cảm ơn tới: Tiến sỹ Nguyễn Tiền Giang, thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn tôi, điều đạt luận văn kiến thức quý báu mà thầy tận tình dẫn thời gian qua Quý thầy cô trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt quý thầy cô Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, quý thầy cô Phòng Đào tạo sau Đại học nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành chương trình Cao học luận văn tốt nghiệp Trong luận văn, tác giả kế thừa số liệu bình đồ đáy sông Đề tài “Giải pháp Khoa học Công nghệ chỉnh trị đoạn sông Hồng qua hà Nội”, (KC.08.14/06-10) GS.TS Lương Phương Hậu chủ nhiệm Do vậy, tác giả xin chân thành cảm ơn tới Thầy Gia đình, bạn bè giúp đỡ, ủng hộ sâu sắc thời gian qua Đặc biệt cảm ơn Mẹ tôi, người bên cạnh động viên để vững tâm phấn đấu học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Lãnh đạo, bạn đồng nghiệp Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường tạo điều kiện cho trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong trình làm luận văn giới hạn thời gian bước đầu nghiên cứu mô hình mã nguồn mở, nghiên cứu động lực bùn cát nên không tránh thiếu sót Vì vậy, tác giả mong cảm thông ý kiến đóng góp quý báu Thầy cô người quan tâm TÁC GIẢ i MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN HAI CHIỀU 1.1.1 Mô hình MIKE 21 1.1.2 Mô hình SMS 1.1.3 Mô hình TREM 1.2 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Địa hình, địa mạo 1.2.3 Địa chất, thổ nhưỡng 10 1.2.4 Lớp phủ thực vật 10 1.2.5 Khí hậu 11 1.2.6 Đặc điểm thủy văn hệ thống sông ngòi 11 1.2.7 Hiện trạng đoạn sông nghiên cứu 16 1.2.7 Diễn biến hình thái đoạn sông nghiên cứu 17 1.2.8 Diễn biến đáy sông qua thời kỳ 22 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ĐÃ CÓ 23 1.3.1 Các nghiên cứu Viện Khoa học Thuỷ lợi 23 1.3.2 Nghiên cứu quy hoạch tăng khả thoát lũ sông Hồng Cục Đê điều 24 1.3.3 Dự án "Hệ thống kè cứng hoá bờ sông Hồng đường đỉnh kè thành phố Hà Nội", Tổng công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ lợi I (HEC-I) lập năm 2002 25 1.3.4 Các nghiên cứu Bộ GTVT 26 1.3.4 Nhận xét 27 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TREM 28 2.1 CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 28 2.1.1 Phương trình dòng chất lỏng 28 2.1.2 Phương trình liên tục bùn cát 29 2.1.3 Các phương trình sức tải cát 30 2.1.4 Biến đổi phương trình tải cát đáy 30 2.2 LỜI GIẢI SỐ 31 2.2.1 Quan niệm gián đoạn hoá thể tích hữu hạn FVM (finite volume method) 31 ii 2.2.2 Lời giải ma trận hệ số đường chéo 33 2.2.3 Gián đoạn hoá phương trình Exner 34 2.3 ĐIỀU KIỆN BIÊN 34 2.3.1 Điều kiện biên thuỷ lực 34 2.3.2.Điều kiện biên bùn cát 35 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM 36 3.1 THIẾT LẬP ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO MÔ HÌNH TREM 36 3.1.2 Thiết lập điều kiện biên mô hình MIKE 11 36 3.1.3.Nhận xét 44 3.2 XÂY DỰNG BIÊN VÀ LƯỚI TÍNH TOÁN CHO ĐOẠN SÔNG 44 3.2.1 Xây dựng biên 44 3.2.2 Xây dựng lưới tính toán 45 3.3 MÔ PHỎNG TRƯỜNG VẬN TỐC CHO TRẬN LŨ THÁNG NĂM 1996 47 3.4 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN CHỈNH TRỊ 56 3.4.1 Các phương án chỉnh trị 56 3.4.2 Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến trường vận tốc 57 3.4.3 Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến khả bồi xói 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1 Sơ đồ sông 21 Hình Diễn biến đường lạch sâu năm đoạn sông Hồng- Hà Nội 22 Hình 3.4: Sơ đồ mô thủy lực sông thuộc hệ thống lưu vực sông Hồng 38 Hình 3.5: Sơ đồ mạng tính toán thủy lực sông Hồng 39 Hình 3.6: So sánh kết tính toán hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 trạm Sơn Tây 41 Hình 3.7 : So sánh kết hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 trạm Phú Thọ 41 Hình 3.8: So sánh kết tính toán hiệu chỉnh mô hình MIKE trạm Việt Trì 41 Hình 3.9: So sánh kết tính toán kiểm định mô hình MIKE 11 trạm Hà Nội 42 Hình 3.10: So sánh kết tính toán kiểm định mô hình MIKE 11 trạm Sơn Tây 43 Hình 3.11: So sánh kết tính toán kiểm định mô hình MIKE trạm Phú Thọ 43 Hình 3.12: So sánh kết tính toán kiểm định mô hình MIKE 11 trạm Việt Trì 43 Hình 3.13:So sánh kết tính toán kiểm định mô hình MIKE 11 trạm Hà Nội 44 Hình 3.14 Đường trình lưu lượng, mực nước lấy từ MIKE 11 làm biên cho TREM 45 Hình 3.15 Giao diện phần mềm tạo lưới cấu trúc GENGRID 46 Hình 3.16 Ví dụ lưới tính toán 46 Hình 3.18: Trường vận tốc thời điểm ngày 14 / 8/1996 khu vực nghiên cứu 48 Hình 3.19: Trường vận tốc thời điểm 11 ngày 21 / 8/1996 khu vực nghiên cứu 49 Hình 3.20: Trường vận tốc thời điểm 23 ngày 26/ 8/1996 khu vực nghiên cứu 50 Hình 3.21: So sánh mực nước, lưu lượng tính toán thực đo trạm TV Hà Nội 51 Hình 3.22: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 13/8/1996 52 Hình 3.23: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 14/8/1996 53 Hình 3.24: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 15/8/1996 53 Hình 3.25: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 17/8/1996 53 Hình 3.26: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 20/8/1996 54 Hình 3.27: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 22/8/1996 54 Hình 3.28: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 23/8/1996 54 Hình 3.29: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 26/8/1996 55 Hình 3.30: So sánh kết tính toán thực đo tốc độ thủy trực, ngày 27/8/1996 55 Hình 3.31: Mặt chỉnh trị (Đáy sông: mầu xẫm, Thềm sông bậc 1: mầu nhạt, thềm sông bậc 2: mầu ghi nhạt, bao ngoài: đê trung ương) 57 Hình 3.32: Kết tính toán trường vận tốc lớn trận lũ tháng 8/2000 – PA0 59 Hình 3.33: Kết tính toán trường vận tốc lớn trận lũ tháng 8/2000 – PA1 60 Hình 3.34 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 46 61 Hình 3.35 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 74 61 Hình 3.36 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 111 62 Hình 3.37 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 146 62 Hình 3.38 Kết lưu tốc Phương án mép nước bờ tả, hữu dòng 63 iv Hình 3.39.Quan hệ Qs~Q năm 2000 2001 từ kết mô MIKE 11 64 Hình 3.40 Lưới tính toán diễn biến lòng dẫn cho PA 66 Hình 3.41 Bồi xói sau 120 mô (lưu lượng thực đo) - PA0 67 Hình 3.42 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (lưu lượng tạo lòng) Viền biên miền tính cũ, gần trùng với bờ đê TW trạng 68 Hình 3.43 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 46 69 Hình 3.41 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 74 69 Hình 3.45 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 111 69 Hình 3.46 Bồi xói 126 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 146 70 Hình 3.47 Thay đổi đường lạch sâu dọc đoạn sông nghiên cứu (Zsau –Z trước) sau 120 mô với lưu lượng tạo lòng, phương án 70 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các tham số đặc trưng sông Hồng đoạn qua Hà Nội cũ 21 Bảng 3.1: Dạng số liệu trạm thủy văn dùng mô hình 37 Bảng 3.2 Kết hiệu chỉnh mô hình với chuỗi số liệu theo từ 1/830/8/1996 40 Bảng 3.3 Phân tích hiệu kiểm định mô hình với chuỗi số liệu theo từ 15/7->12/8/2001 42 Bảng 3.4: Số liệu tốc độ thực đo theo thủy trực trạm Hà Nội, trận lũ tháng năm 1996 52 v MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Xói lở bồi tụ trình tất yếu dòng chảy tự nhiên Theo góc độ nhìn nhận khác mà trình gây lợi, hại có tác động lớn đối phát triển kinh tế - xã hội Nếu nắm bắt quy luật dự báo có giải pháp tích cực phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội Trên hệ thông sông Hồng, tượng xói lở xảy thời gian gần gây thiệt hại không nhỏ làm đất nông nghiệp, đất nhà ở… Về tính chất xói lở theo phương thẳng đứng phương nằm ngang Có thể thấy nhiều nơi, đoạn từ Thượng Cát tới phà Khuyến Lương, xói lở theo hướng ngang gây thiệt hại lớn hai bên bờ sông nơi tập trung điểm dân cư sở kinh tế Đây nơi tương lai có dự án thành phố hai bên bờ sông Hồng với tổng chiều dài khoảng 40 km với khu đô thị đường giao thông Chính vấn đề kiểm xoát đưa giải pháp chỉnh trị khả thi có vai trò đặc biệt quan trọng khu vực Ở nước ta, xói lở nghiên cứu từ lâu phương pháp khác nhau, nhiên phương pháp mô hình toán đánh giá cao giải nhiều vấn đề thực tế đặt Lớp mô hình sử dụng bao gồm lớp mô hình chiều, chiều, chiều Các mô hình chiều kể đến HEC-6 (phiên tích hợp HEC-RAS), MIKE 11, ISiS…; số mô hình 2, chiều MIKE 21, EFDC, DEL3D… Các mô hình giải nhiều vấn đề thực tế đặt xây dựng giao điện cho người sử dụng Tuy nhiên mô hình thương mại giới hạn mô hình chiều, người sử dụng sử dụng phần mềm mà tham gia vào thay đổi chương trình phục vụ công tác nghiên cứu ứng dụng Mô hình diễn biến lòng dẫn chiều hệ tọa độ phi trực giao TREM (Twodimensional River bed Evolution Model) mô hình mã nguồn mở, cho phép phân tích tính toán xói lở lòng sông theo chiều, phản ánh gần đầy đủ nguyên nhân trạng xói lở lòng sông Mô hình TS Nguyễn Tiền Giang phát triển ứng dụng cho sông Việt Nam Với tảng vậy, việc nghiên cứu ứng dụng mô hình tính toán diễn biến lòng sông cho khu vực nghiên cứu tạo điều kiện trau dồi kiến thức, cách tiếp cận cho Học viên tảng quan trọng cho Học viên trình nghiên cứu sau vấn đề bùn cát, mô hình toán mã nguồn mở II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Luận văn tập trung vào đối tượng phạm vi nghiên cứu sau: Nghiên cứu mô hình mã nguồn mở TREM, khả ứng dụng mô hình cho sông Hồng Phạm vi nghiên cứu ban đầu luận văn tập trung đánh giá diễn biến lòng dẫn cho đoạn sông Hồng từ cầu Chèm đến Khuyến Lương ứng với kịch chỉnh trị lòng sông Tuy nhiên trình nghiên cứu, cho phép Thầy hướng dẫn khoa học điều kiện khách quan phạm vi nghiên cứu thu hẹp lại cho đoạn sông Hồng từ Cầu Long Biên đến Khuyến Lương Một số lý thay đổi sau: - Hiện tại, đoạn sông nghiên cứu có trạm thủy văn Hà Nội nằm hạ lưu cầu Long Biên, trạm thủy văn cấp I nên có số liệu đo đạc tốc độ, lưu lượng, mực nước phục vụ cho việc hiệu chỉnh kiểm nghiệm mô hình Trong đoạn sông từ Chèm đến ngã ba Thượng Cát số liệu thực đo - Ba bốn đoạn sông phương án chỉnh trị tập trung khu vực hạ lưu cầu Long Biên - Thời gian cho mô dòng chảy thời gian thực ½ máy tính, thời gian mô phong bùn cát với tỷ lệ 1/1 nhiều thời gian để mô chưa xét đến thời gian lấy thể kết tính toán III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong luận văn học viên áp dụng phương pháp kế thừa, phương pháp điều tra khảo sát thực địa phương pháp mô hình toán IV NỘI DUNG LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị tài liệu tham khảo, luận văn bao gồm chương: Chương I: Tác giả giới thiệu tổng quan số mô hình toán mô diễn biến lòng dẫn hai chiều, đồng thời giới thiệu sơ lược khu vực nghiên cứu số công trình nghiên cứu có liên quan Chương II: Tập trung giới thiệu sở lý thuyết mô hình TREM xây dựng phát triển TS Nguyễn Tiền Giang Chương III: Trình bày thành nghiên cứu học viên thời gian thực luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN HAI CHIỀU Việc nghiên cứu xói lở lòng sông tiến hành nhiều nơi giới Nhiều phương pháp mô hình biến dạng lòng sông xây dựng, góp phần giải toán thực tế đặt Đã có tương đối nhiều nghiên cứu tính toán biến hình lòng sông biến động đường bờ, xây dựng công trình chống xói lở bờ sông bờ biển Trên sở hệ phương trình động lực dòng chảy cân bùn cát người ta xây dựng sơ đồ sai phân để tính toán diễn biến lòng sông Velikanov Grixanhin (Nga,1965) đưa phương pháp biến hình giúp cho việc giải toán xói lở dễ dàng xác Sau loạt mô hình đời, dùng riêng cho diễn biến lòng sông, dùng chung cho xói lở bờ sông bờ biển Đó mô hình GENESIS Trung tâm nghiên cứu công nghệ bờ biển Hải quân Mỹ(1989), UNIBEST Viện thuỷ công Hà Lan(1990), LITPACK Viện Thuỷ lực Đan Mạch(1991), SAND94 Viện Thuỷ công Ba Lan(1994), mô hình chiều biến dạng đáy sông Phòng thí nghiệm thuỷ lực Trường Đại học kỹ thuật Deft Hà Lan mô hình miêu tả hiệu ứng xói ngang MIKE21, mô hình SMS Anh Ở nước, Viện Khoa học thuỷ lợi nghiên cứu tình hình xói lở sông Hồng sông Đà sau đập thuỷ điện Hoà Bình, khảo sát nghiên cứu tình hình xói lở sông suối miền Trung biên giới Viện học có nghiên cứu xói lở bờ biển Việt Nam Một loạt dự án chống xói lở nghiên cứu triển khai xây dựng khu vực trọng điểm xói lở thượng lưu sông Hồng, sông Lô, khu vực bờ sông Hồng ven Thủ đô Hà Nội, số điểm xói lở sông suối miền Trung sông Cả, sông Thu bồn, sông Kinh Dinh v.v Các công trình dựa tính toán khoa học đề xuất giải pháp hữu hiệu chống xói lở Tuy nhiên công trình giải cho điểm cụ thể, chưa sâu vào việc sử dụng mô hình cho diễn biến lòng sông Trong thời gian gần sử dụng số mô HEC-6, MIKE11 để phân tích, tính toán xói lở Tuy nhiên mô hình giải toán chiều, xem xét xói đáy, với giả thiết chiều sâu xói lở toàn mặt ngang, chưa xem xét vận chuyển bùn cát xói lở không theo chiều ngang Trong thực tế sông thường bị xói lở theo chiều dọc chiều ngang mạnh mẽ chúng có tác động tương hỗ với Rất nhiều nơi xói lở theo hướng ngang có vai trò quan trọng nhất, hai bờ sông nơi tập trung điểm dân cư sở kinh tế Trên hệ thống sông Hồng tình hình xói lở diễn nghiêm trọng, sau hồ chứa Hoà Bình vận hành trình xói lở lại nghiêm trọng Sông suối biên giới phía Bắc bị xói lở nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đường biên giới chung nước Một số kết nghiên cứu dự án trước làm sáng tỏ nguyên nhân giải pháp cần thiết để giảm thiểu ảnh hưởng Tuy nhiên việc xói lở diễn mạnh bờ, mà nghiên cứu mô hình trước không giải Vì cần thiết có mô hình chiều để giải toán Gần đây, Việt nam mô hình chiều sử dụng số công trình nghiên cứu biến dạng lòng dẫn MIKE 21C Viện Khoa học Thuỷ lợi sử dụng nghiên cứu lòng dẫn hệ thống sông Hồng (2006-2007) trước sau có hoạt động hồ chứa Hoà Bình Tuyên Quang MIKE 21C áp dụng nghiên cứu biến dạng vùng Cửa sông Hậu (2006) mô lũ lòng sông Cửu long (2005) Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Viện Khoa học Thuỷ lợi áp dụng mô hình TREM SMS (2006) nghiên cứu biến dạng đáy số sông biên giới phía Bắc Công ty tư vấn công trình giao thông (TEDY) sử dụng MIKE 21C phân tích trường dòng chảy cửa sông phân lạch khu vực Trung Hà (sông Đà) (2007) tác dụng công trình chỉnh trị Các kết thu cho thấy hiệu mô hình chiều phân tích mô thuỷ lực lòng dẫn đoạn sông Nguyễn Thế Hùng (2004) nghiên cứu giải hệ phương trình sóng nước nông chiều phương pháp phần tử hữu hạn hai giai đoạn theo thuật giải phân rã giải theo thời gian với sơ đồ sai phân Crank-Nicolson Lương Tuấn Anh Nguyễn Hoàng Minh (2006) sử dụng thuật toán Runge- Kutta bậc phương pháp nội suy tuyến tính nối Hình 3.30: Kết tính toán trường vận tốc lớn trận lũ tháng 8/2000 – PA1 60 Hình 3.31 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 46 Hình 3.32 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 74 61 Hình 3.33 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 111 Hình 3.34 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 146 62 63 1.5 0.5 -0.5 Mép nước bờ Hữu Mép nước bờ Tả Giữa dòng -1 5000 10000 15000 20000 Hình 3.35 Kết lưu tốc Phương án mép nước bờ tả, hữu dòng 3.4.3 Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến khả bồi xói Để tiến hành đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến khả bồi xói cần có lưu lượng bùn cát biên thượng lưu Trong luận văn trình bày kết mô mạng sông Hồng từ Hoà Bình, Yên Bái, Vụ Quang đến Hưng Yên mô hình MIKE 11 (mô đun AD NCST) Kết cho quan hệ lưu lượng bùn cát lưu lượng nước câu Long Biên hình 3.39 25000 Lưu lượng bùn cát (tấn/ngày) y = 3E-05x2.698 R² = 0.785 1000000 10000 100 1000 10000 100000 Lưu lượng nước (m³/s) Hình 3.36.Quan hệ Qs~Q năm 2000 2001 từ kết mô MIKE 11 [5] Chú ý thiết lập quan hệ tương quan lưu lượng nước lưu lượng bùn cát cần tiến hành chuyển đổi đơn vị sau: Qs=bQa Trong đó: Qs lưu lượng bùn cát tổng cộng (tấn/ngày); Q lưu lượng nước (m3/s); a,b hệ số tương quan Đối với trận lũ năm 2000, sau trình tính toán xác định hệ số a lấy 2,7 b lấy 0,00002 (sau trừ 33% bùn cát đáy) Trong điều kiện sử dụng lưu lượng tạo lòng để mô lưu lượng bùn cát lấy theo lưu lượng bùn cát mô theo quan hệ hình 3.39 Đường kính hạt lấy D50=0,1mm, D90=0.2mm Với điều kiện sử dụng lưu lượng thực đo năm 2000 ( PA 0) lưu lượng tạo lòng để mô 7650m3/s [4] (đối với PA 1) Mô hình chạy ổn định với bước thời gian mô bùn cát 0.5 giây Kết sau 126 mô (trong có h đầu tính thủy lực để mô hình ổn định) cho số nhận xét sau: 64 Phương án trạng (PA0): Trong điều kiện trạng, tượng xói xuất chủ yếu chiều sâu xói lớn sau 120 mô đạt 1.0m Tại khu vực có dòng chủ lưu áp sát bờ tượng xói xuất với độ sâu xói lớn đạt 0.2m đến 0.4m/ngày Đồng thời, điều kiện trạng, tượng xói khu vực bãi xảy ra, nhiên mức độ lớn 0.01m sau 120 mô Hiện tượng bồi xảy số vị trí thuộc dòng chủ lưu nhiên mức độ không lớn mang tính chất cục Như qua mô thủy động lực thấy mô hình mô quy luật cho thấy tranh tổng thể trình bồi/xói điều kiện trạng Phương án chỉnh trị (PA1): Các điều kiện thủy lực bùn cát trạng sử dụng phương án trừ địa hình đáy sông cập nhật Để kết diễn biến lòng sông mô cách xác hơn, với điều kiện địa hình đáy thay đổi theo phương án chỉnh trị cho phép thu hẹp miền tính theo phương ngang nhằm giảm nhỏ kích thước ô lưới theo phương Lưới thể hình 3.40 Kết mô cho thấy phạm vi mức độ bồi/xói khu vực nghiên cứu Từ kết phân tích hình 3.42 đến 3.47 cho thấy: Hiện tượng bồi xói xuất xen kẽ với tốc độ bòi xói nhỏ Nếu bỏ 10 mặt cắt miền tính để loại ảnh hưởng điều kiện biên tốc độ bồi lớn khoảng 0.1 m/ngày, tốc độ xói lớn 0.05m/ngày từ mặt cắt 100 đến 110 Do có thay đổi dòng chủ lưu, địa hình nên khu vực bị bồi/xói thay đổi rõ rệt Nếu điều kiện trang thấy hầu hết khu vực xuất tình trạng xói điều kiện chỉnh trị tượng xói xuất số vị trí mức độ không lớn 65 Đồng thời khu vực xói không áp sát bờ, điều khẳng định phương án chỉnh trị phát huy hiệu việc giảm thiểu nguy xói đỉnh cong Hình 3.37 Lưới tính toán diễn biến lòng dẫn cho PA 66 Hình 3.38 Bồi xói sau 120 mô (lưu lượng thực đo) - PA0 67 Hình 3.39 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (lưu lượng tạo lòng) Viền biên miền tính cũ, gần trùng với bờ đê TW trạng 68 Hình 3.40 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 46 Hình 3.41 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 74 Thay đổi đáy mặt cắt 111 12 Đáy ban đầu Đáy sau ngày Cao trình (m) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -4 -8 Khoảng cách từ bờ hữu (m) Hình 3.42 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 111 69 Hình 3.43 Bồi xói 126 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 146 Hình 3.44 Thay đổi đường lạch sâu dọc đoạn sông nghiên cứu (Zsau –Z trước) sau 120 mô với lưu lượng tạo lòng, phương án 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã có nhiều nghiên cứu bồi/xói sông Hồng đặc biệt thời gian gần chủ đề thành phố hai bên bờ sông Hông nên việc sử dụng phương pháp khác để đánh giá bồi/xói sở khoa học quan trọng để đưa giải pháp ổn định lòng dẫn, phát triển kinh tế - xã hội Đồng thời việc sử dụng mô hình toán mô diễn biến lòng dẫn hai chiều luận văn sơ đánh giá định lượng hiệu phương án chỉnh trị đoạn sông nghiên cứu Luận văn trình bày tóm tắt kết ứng dụng mô hình TREM để mô trường tốc độ, bồi/xói cho khu vực nghiên cứu Qua rút số kết luận sau: 1- Mô hình MIKE 11 mô tốt trình mực nước, lưu lượng cho toàn mạng sông nghiên cứu thể qua kết tính toán mực nước, lưu lượng Đồng thời kế thừa kết nghiên cứu bùn cát mô hình chiều Đây sở quan trọng để khôi phục biên cho mô hình TREM số liệu thực đo 2- Bằng việc chia lưới tính hợp lý với trình hiệu chỉnh thông số mô hình kỳ công tốn nhiều thời gian kết tính toán cho thấy mô hình TREM có khả mô tốt trường tốc độ phân bố tốc độ theo phương ngang, thể qua kết tính toán thực đo tốc độ theo thủy trực trạm thủy văn Hà Nội 3- Đối với trường tốc độ toàn miền tính, hình dạng đoạn sông nghiên cứu có tác động mấu chốt đến phân bố trường tốc độ mô hình mô tốt cho trục động lực khu vực bãi bồi doi cát 4- Qua mô diễn biến lòng dẫn phương án địa hình trạng cho thấy kết mô phản ánh quy luật bồi/xói khu vực nghiên cứu 71 5- Kết mô phương án chỉnh trị cho thấy chế độ động lực dòng chảy, diễn biến bồi xói ổn định, có lợi mặt ổn định lòng sông lâu dài Với phương án dành nhiều quỹ đất cho phát triển kinh tế xã hội cho hai bên bờ sông 6- Với ý nghĩa đặc biệt đoạn sông, nơi có hàng loạt công trình kè, mỏ hàn, cảng, phà, nơi có vị trí quan trọng phát triển kinh tế, đô thị, kết nghiên cứu góp phần bước đánh giá định lượng chế độ thủy động lực khả ứng dụng mô hình toán nghiên cứu Kiến nghị 1- Luận văn tổng hợp, thu thập chỉnh lý hệ thống hóa khối lượng lớn số liệu, tài liệu… làm sở tính toán đặc trưng thủy động lực tài liệu tham khảo cho nghiên cứu khác 2- Kết nghiên cứu thể luận văn dựa mô hình toán để định lượng trình thủy động lực điều kiện khác sử dụng kết cho công tác chỉnh trị nghiên cứu khác liên quan 3- Với kết luận văn nghiên cứu trước mô hình TREM cho thấy mô hình có khả mô tốt trình thủy động lực bùn cát, đặc biệt cho đoạn sông cong theo tác giả sử dụng mô hình cho sông khác Việt Nam 4- Là mô hình mã nguồn mở cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện mô hình đáp ứng yêu cầu thực tế độ xác, thời gian mô tính thân thiện với người sử dụng 5- Với thời gian có hạn với bước đầu nghiên cứu mô hình mã nguồn mở, nghiên cứu bùn cát nên thân học viên thấy cần phải đầu tư nhiều thời gian công sức để có kết tốt thời gian tới hạn chế luận văn 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Vũ Thanh Ca, Nguyễn Quốc Trinh, 2008 Nghiên cứu nguyên nhân xói lở bờ biển Nam Định Nguyễn Kiên Dũng, 2001, Nghiên cứu xây dựng sở khoa học tính toán bồi lắng cát bùn hồ chứa Hòa Bình, Sơn La Luận án Tiến sĩ Địa lý Nguyễn Tiền Giang Ngô Thanh Nga (2010) Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến khả thoát lũ đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội cũ mô hình mô Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 26, Số 3S, 322-332 Lương Phương Hậu, 2010 Giải pháp Khoa học Công nghệ chỉnh trị đoạn sông Hồng qua Hà Nội Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước Chương trình KC.08.14/06-10 Lương Văn Thanh cs., 2004 Đánh giá ảnh hưởng chất độc hoá học môi trường hồ Trị An - Đề xuất giải pháp khắc phục Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp Nhà nước Chương trình 33 Trần Đức Thịnh (2009), Khai thác mô đun vận chuyển bùn cát mô hình MIKE 11 chạy thử nghiệm cho hệ thống sông Hồng (đến trạm hà Nội) Khoá luận tốt nghiệp Cử nhân Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Trần Anh Tú & NNK, 2009 Một số kết nghiên cứu xói lở, bồi tụ vùng ven bờ khu vực Hải Phòng Tài liệu tiếng Anh Cheng, N.S., 1997, Simplified settling velocity formula for sediment particle J Hydr Engrg.,ASCE, 123(2):149-152 DHI MIKE, 2007, MIKE 21 & MIKE Flow model FM - Hydrodynamic and Transport Module Scientific Documentation 73 10 DHI MIKE, 2007, MIKE 11 - Hydrodynamic and Transport Module Scientific Documentation 11 Nguyen Tien Giang, 2001, Two-dimentional Riverbed Evelution Model (TREM) constructed in the non-orthogonal curvilinear coordinate system Project Report Pp52, Japanese Government Project on Regional Education and Development Project AIT, Thailand 12 N.T Giang and N Izumi (2001) Application of an Integrated Morphological Model to Red River Network and Son Tay Curved Bend, Vietnam, (Ed S Ikeda), pp 295-304, 2001.The proceedings of International congress on River and Coastal Morphology (RCEM), September 2001 Hokaido, Japan 13 Nguyen Duy Khang, 2001 Two-Dimensional free-surface flow model based on boundary-fitted coordinate system Thesis of Master.AIT, Thailand 14 Gessler, J., 1967 The beginning of bedload movement of mixtures investigated as natural armoring in channels W.M Keck Laboratory of Hydraulics and Water Resources, California Institute of Technology, Translation T-5 15 Krone, R B., 1962 Flume studies of the transport of sediment in estuarial shoaling processes Final Report to San Francisco District, U.S Army Corps of Engineers, Washington, D.C 16 John M Hamrick, 1996 User's manual for the environmental fluid dynamics computer code Updated & Revised by Paul M Craig-Dynamic Solutions, LLC Web page: www.ds-intl.biz 17 Van Niekerk, A., Vogel, K., and Slingerland, R and Bridge, J., 1992 Routing of heterogeneous sediments over movable bed: model development J Hydr Engr., 118(2): 246-263 18 Van Rijn, L.C., 1984a Sediment transport, Part I: Bed load transport J Hydr Engr., 110(10): 1431-1456 19 Van Rijn, L.C., 1984b Sediment transport, Part II: Suspended load transport J Hydr Engrg., ll6(ll): 1612-1638 74 [...]... ca bựn cỏt l lng da trờn lý thuyt ca Galappatty (1983), ch xột khuch tỏn theo chiu thng ng, v cú dng tng t nh trong mụ hỡnh TREM Gii c tin hnh cho tng nỳt li, gii ng thi cho c thu lc cht lng v hỡnh thỏi lũng dn, tng t mụ hỡnh TREM Li c xỏc nh theo h to cong cho phộp gii trờn sai phõn hu hn v phn t hu hn, cú mt hng song song vi hng dũng chy, cũn mt hng gn nh trc giao vi nú Li khụng c nh, sau khi xúi... phn thu lc cht lng v SED2D gii cho phn bựn cỏt v bin dng lũng dn H phng trỡnh s dng cng gm 2 phng trỡnh mụmen cho 2 chiu x v y, mt phng trỡnh liờn tc cht lng v mt phng trỡnh liờn tc ca bựn cỏt Cỏc phng trỡnh thu lc c gii bng phng phỏp phn t hu hn vi phng phỏp s d trng s Galerkin Gii bng s n y v phng phỏp lp Newton-Raphson Cỏc s hng ngun v ra tr thnh cỏc s hng ngun v ra cho mụ hỡnh ỏy tớnh toỏn bin... cng H Ni sau l 1984 ó ct c mt on uụi khỏ di so vi nm 1983 v lm cho dung tớch lũng sụng vựng cng di cao trỡnh +5,0 t 1,4 triu m3 nm 1982 tng lờn 5,9 triu m3 nm 1984 S phỏt trin nhanh chúng ca Bói T Liờn t sau nm 1984 lm cho phng hng dũng chy thay i phớa thng lu ca ung uụi bói T Liờn phỏt trin mnh v ngy cng thu hp ca vo nhỏnh Phỳc Xỏ lm cho dũng chy i vo nhỏnh ny gp khú khn hn Nh vy, nhỏnh Gia Lõm cú... nờn lng cung cp cho sụng ớt v vỡ vy dũng chy sụng Lụ mang rt ớt bựn cỏt Vựng thuc dóy nỳi Phan-Xi-Pan cú dn tớch rng, cao v a hỡnh cú s thay i ln, khng ch nhng vựng khớ hu, th nhng rt khỏc nhau t vựng ny c phỏt trin t cỏc loi ỏ gc nh dip thch tinh th, hoa cng, cng xung phớa Tõy Nam dip thch v ỏ vụi cng nhiu cũn phớa ụng Nam l dip thch v hoa cng õy l khu vc cung cp bựn cỏt quan trng cho sụng , gúp... cho mụ hỡnh ỏy tớnh toỏn bin i ỏy ti tng nỳt vi vic dựng trng s Crank-Nicholson ỏy cỏt c coi l phự hp vi mt b bựn cỏt dy hu hn, di nú l mt mt khụng xúi Bựn cỏt c thờm vo hoc ly i khi ỏy c xỏc nh bi s hng ngun v ra bc thi gian trc ỏy bựn-sột c x lý nh mt dóy cỏc lp, mi lp cú cỏc c tớnh ca nú v dy, mt , tui v cng xúi, ng sut tip cho xúi, h s hp nht Bựn-sột mi s bi lờn lp c v lm tng ỏp sut nộn v tui... 1.10 th hin Chỳ ý rng, tuyn ng thu vch cho lũng dn mc nc +6,0m v tuyn chnh tr vn gi trng thỏi phõn lch vựng Tm Xỏ v vựng T Liờn - Trung H Cỏc bin phỏp cụng trỡnh c phõn thnh 2 giai on hon thin dn: giai on 2010 v giai on 2020 3- Hin nay TEDI ang c B GTVT giao nhim v lp d ỏn NCKT v "Ci to giao thụng thu sụng Hng khu vc H Ni", ch yu ly kt qu nghiờn cu ca JICA lm cn c cho vic lp quy hoch tuyn lung v thit... cụng trỡnh n nh lung lch Nhng TEDI vch tuyn chnh tr cho lũng dn mc nc +9,0m 26 1.3.4 Nhn xột a) Nhng vn ó c khng nh Lũng dn sụng Hng khu vc H Ni ang b nhiu tỏc ng bt li lm suy gim kh nng thoỏt l, nht l s khai thỏc vụ k hoch vựng bói Din bin on sụng nghiờn cu ch yu l dch chuyn qua li ca lch chớnh v lch ph trong on sụng phõn lch, th sụng thun li nht cho vic tho món cỏc yờu cu khai thỏc v phỏt trin kinh... S 2.2.1 Quan nim ca giỏn on hoỏ trong th tớch hu hn FVM (finite volume method) C s ca phng phỏp th tớch hu hn (FVM) cn c trờn nguyờn tc bo ton khi nc cho mt th tớch hu hn Nú thng dựng dng tớch phõn ca phng trỡnh cõn bng nh im khi u Phng trỡnh cõn bng cho mt lng vn chuyn vụ hng bi dũng chy cú dng tớch phõn: d + VndS = gradndS + q d t S (1) (2 ) (3) ( 4) 31 (2.22) ... sụng nh Ngũi Thia cú dc t ti 42%, Sui Sp 46,6% ng bng sụng Hng c tớnh t Vit Trỡ, chim hn 7% din tớch ton lu vc, thp v tng i bng phng, cao trung bỡnh khong 25 m dc theo cỏc sụng ng bng u cú ờ kiờn c lm cho ng bng b chia ct thnh cỏc ụ tng i c lp Vựng ca sụng giỏp bin cú nhiu cn cỏt v bói 9 1.2.3 a cht, th nhng vựng nỳi v trung du ca lu vc, a hỡnh phỏt sinh do kt qu ca cỏc quỏ trỡnh vn ng ca v trỏi t... Mụ hỡnh MIKE21 cng s dng h thng phng trỡnh tng quỏt gii bi toỏn bin dng lũng dn 2 chiu MIKE 21C c gii trong h thng to cong trc giao Tuy nhiờn trong cỏc bc x lý cú cỏc cỏch gii quyt khỏc to thun li cho ngi s dng Mụ hỡnh cng da vo mt s gi thit, ú l dũng chy trong lũng dn nc nụng, s bin i bờn trong ca mụ men do ma sỏt v hiu ng thnh ca b sụng cú th b qua Phõn b ỏp sut theo quy lut thu tnh, b qua gradient