nghiên cứu ảnh hưởng của khai thác cát đến chế độ thủy động lực và diễn biến lòng dẫn đoạn lão hoàng trên sông lô đề xuất và lựa chọn giải pháp ổn định lòng dẫn

B GIÁO D C VÀ ÀO T O TR NG B NÔNG NGHI P VÀ PTNT I H C TH Y L I - LÊ THÁI NINH NGHIÊN C U NH H TH Y NG C A KHAI THÁC CÁT N CH NG L C VÀ DI N BI N LÒNG D N O N LÃO HỒNG TRÊN SƠNG LƠ XU T VÀ L A CH N GI I PHÁP N LÒNG D N Chun ngành: Mã s : Cơng trình Th y Mã s : 60- 58- 40 LU N V N TH C S Ng ih ng d n khoa h c: PGS.TS Lê M nh Hùng TS inh Anh Tu n Hà N i – 2015 NH L IC M N Trong th i gian th c hi n lu n v n, v i s n l c c a b n thân v i s giúp đ t n tình c a th y cô, c quan b n bè đ ng nghi p, lu n v n th c s : “ Nghiên c u nh h ng c a khai thác cát đ n ch đ th y đ ng l c di n bi n lòng d n đo n Lão Hồng sơng Lơ pháp n đ nh lòng d n." đ xu t l a ch n gi i c hoàn thành Tác gi xin bày t s bi t n sâu s c đ i v i th y cô Khoa công trình, Ban đào t o Tr ng i h c Th y l i gi ng d y, giúp đ nhi t tình su t trình h c t p, trang b nh ng ki n th c m i nh t m i nh t tiên ti n nh t v khoa h c k thu t cơng trình th y l i, đ ng th i giúp thêm v ng tin h n làm công tác nghiên c u khoa h c Tác gi chân thành c m n Vi n B m Thi t b th y l i, giúp đ , t o u ki n thu n l i cho tác gi trình h c t p th c hi n lu n v n c bi t xin chân thành c m n s h TS Lê M nh Hùng, TS ng d n, giúp đ t n tình c a PGS inh Anh Tu n - nh ng ng i tr c ti p ch b o nh ng ki n th c khoa h c su t th i gian làm lu n v n Lu n v n s khơng th hồn thành n u khơng có s giúp đ v m i m t c a đ ng nghi p thu c B môn ông Nam B thu c Phịng nghiên c u cơng trình tr m – Vi n b m Thi t b th y l i Tác gi Lê Thái Ninh TÀI LU N V N B N CAM K T V Kính g i: Ban giám hi u tr ng i h c Thu l i Khoa cơng trình, khoa t o i h c sau i h c tr ng i h c Thu l i B môn công ngh qu n lý xây d ng tr ng i h c Thu l i Tên là: Lê Thái Ninh H c viên cao h c l p: CH19C21, tr ng i h c Thu l i Tôi vi t b n cam k t xin cam k t r ng đ tài lu n v n : ““ Nghiên c u nh h ng c a khai thác cát đ n ch đ th y đ ng l c di n bi n lòng d n đo n Lão Hồng sơng Lơ xu t l a ch n gi i pháp n đ nh lịng d n." cơng trình nghiên c u c a cá nhân Tơi nghiêm túc đ u t th i gian công s c d h ng d n c a PGS TS Lê M nh Hùng TS theo quy đ nh c a nhà tr is inh Anh Tu n đ hoàn thành đ tài ng N u nh ng u cam k t c a tơi có b t k m không đúng, xin ch u hoàn toàn trách nhi m cam k t ch u nh ng hình th c k lu t c a nhà tr ng Hà N i, ngày 27 tháng 11 n m 2015 Cá nhân cam k t Lê Thái Ninh M CL C CH NG T NG QUAN V V N NGHIÊN C U 1.1 T ng quan tình hình nghiên c u th gi i 1.2 T ng quan tình hình nghiên c u n c 10 CH NG C S LÝ THUY T CÁC GI I PHÁP CH NH TR SƠNG N NH LỊNG D N 21 2.1 C s lý lu n gi i pháp ch nh tr sông 21 2.1.1 Quy ho ch ch nh tr sông 21 2.1.2 Công trình ch nh tr sơng ph i d a theo th sông t nhiên 21 2.1.3 Ch nh tr có tr ng m, làm đâu đ c đ y t m phát tri n thành n 22 2.1.4 đ ng Xác đ nh đ i t ng ch nh tr , l a ch n xác đ i t ng tác 22 2.1.5 K t h p nhi u bi n pháp 23 2.1.6 S d ng v t li u đ a ph 2.2 ng, đ ng viên s tham gia c a toàn dân 24 N i dung quy ho ch ch nh tr sông 24 2.2.1 M c đích, yêu c u nhi m v ch nh tr sông 24 2.2.2 Tình hình c b n c a đo n sông nghiên c u 24 2.2.3 Phân tích tính ch t m c đ , c ch bi n hình lịng sông d báo xu th phát tri n, đánh giá nguyên nhân gây h i y u t nh h ng 25 2.2.4 Xác đ nh tham s qui ho ch ch nh tr 25 2.2.5 Các ph 2.2.6 Lu n ch ng hi u qu kinh t k thu t 25 2.2.7 K t lu n, ki n ngh nh ng v n đ t n t i 25 2.3 ng án b trí cơng trình gi i pháp k t c u cơng trình 25 Các tài li u ph c v nghiên c u 26 2.3.1 Tài li u đ a hình 26 2.3.2 Tài li u thu v n n m 2009: 26 2.3.3 Tài li u đ a ch t 28 2.3.4 Tài li u liên quan ph c v nghiên c u 30 2.4 L a ch n mơ hình tính toán 30 2.5 C s lý thuy t mơ hình 31 2.5.1 Thi t l p mi n tính 33 2.5.2 i u ki n biên, u ki n ban đ u 34 2.5.3 Hi u ch nh, ki m đ nh 35 CH NG ÁNH GIÁ TH C TR NG KHAI THÁC CÁT VÀ DI N BI N S T L B I L NG O N SƠNG LÃO HỒNG THU C SÔNG LÔ 39 3.1 c m t nhiên khu v c nghiên c u 39 3.1.1 V trí đ a lý 39 3.1.2 i u ki n đ a hình 40 3.1.3 Th m ph th c v t, r ng 41 3.2 c m đ a ch t, th nh 3.3 c m th i ti t, khí h u 42 3.4 c m th y v n 46 ng 42 3.5 Hi n tr ng khai thác cát di n bi n s t l sông Lô đo n qua khu v c Lão Hoàng 52 3.6 K t lu n ch ng 59 CH NG XU T CÁC GI I PHÁP CƠNG TRÌNH CH NH TR NH M N NH B VÀ LỊNG D N O N SƠNG 60 4.1 4.1.1 4.1.2 4.2 Xác l p n ch nh tr 60 c tính đ ng cong n ch nh tr 61 Các thông s n ch nh tr 61 xu t ph ng án ch nh tr 63 4.2.1 Các d ng cơng trình ph bi n ch nh tr sông 63 4.2.2 L a ch n gi i pháp cơng trình ch nh tr 73 4.3 ánh giá hi u qu ph 4.3.1 ng án mơ hình tốn 75 i u ki n biên, u ki n ban đ u 75 4.3.2 Các ph 4.3.3 K t qu nghiên c u tr 4.3.4 K t qu nghiên c u mơ hình hình thái 83 4.4 ng án tính tốn 75 ng th y đ ng l c ng v i k ch b n 77 Thi t k s b cơng trình 88 4.4.1 Cao trình đ nh m hàn 88 4.4.2 Xác đ nh chi u sâu h xói t i h n 88 4.4.3 K t c u m hàn: 89 4.4.4 Tính tốn n đ nh 90 4.5 K t lu n ch ng 92 K T LU N VÀ KI N NGH 93 5.1 K T LU N 93 5.2 KI N NGH 94 DANH M C B NG BI U B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B ng 1.1 Thông s m hàn C a Dâu - T m Xá 17 ng 1.2 Thông s k thu t kè mái Hai B i - T m Xá 18 ng 1.3 Thông s k thu t kè mái T m Xá - Xuân Canh 18 ng 1.4 Thông s m hàn Phú Gia, T Liên ph ng án CT1 .19 ng 1.5 Thông s m hàn Bát Tràng 19 ng 1.6.K t c u thơng s kè T Liên - Thanh Trì kè Gia Lâm 20 ng 2.1 V trí m t c t đo thu v n sơng Lơ khu v c Lão Hồng 27 ng 2.2 S li u kh o sát thu v n t i m t th i m 28 ng 3.1 Thông tin v v l c sông 41 ng 3.2 Nhi t đ trung bình tháng c a tr m l u v c sông Lô(0C) 45 ng 3.3 Th ng kê đ c tr ng dòng ch y n sông Lô, sông Gâm 47 ng 3.4 Th ng kê m c n c, l u l ng ng v i t n xu t 47 ng 3.5 Th ng kê m c n c, l u l ng ng v i t n xu t 48 ng 3.6 L u l ng bình quân nhi u n m t i tr m .49 ng 3.7 c tr ng l u l ng l n nh t t i tr m sông Lô – Gâm 50 ng 3.8.L u l ng ki t nh t th i k đo đ c t n m 1960 – 1994 50 ng 3.9.L u l ng trung bình nhi u n m mùa ki t 51 ng 4.1 c tr ng n ch nh tr sông Lô – o n Lão Hồng .62 ng 4.2.Kích th c m hàn b trí 73 ng 4.3.Kích th c m theo ph ng án PA1 PA2 76 DANH M C HÌNH V Hình 1.1 Khai thác cát nh h ng t i vùng lân c n Hình 1.2 M t s lo i thi t b , máy móc khai thác cát có cơng su t l n đ c s d ng Trung Qu c Hình 1.3 B n đ h Poyang Hình 1.4 Hình nh ngày 10 / 12 / 1999 (trái) 02 / 02/ 2007 ( ph i) c a khu v c i Cát, th c hi n vào mùa đông m c n c th p, th hi n n o vét t i đ a ph ng m r ng t o nh ng v t s o dòng kênh .10 Hình 1.5 M t s hình nh khai thác cát .12 Hình 1.6 C m cơng trình Trung Châu- Nai Xá .17 Hình 2.1 S đ v trí m t c t đo l u l ng dòng ch y 28 Hình 2.2 L i mơ hình Mike21FM .31 Hình 2.3 L i tính khu v c nghiên c u 34 Hình 2.4 B n đ nhám khu v c nghiên c u 35 Hình 2.5 So sánh m c n c gi a mơ hình MIKE 21FM MIKE 11 tr ng h p m c n c th p .37 Hình 2.6 So sánh l u l ng gi a mơ hình MIKE 21FM MIKE 11 tr ng h p m c n c th p .37 Hình 2.7 So sánh m c n c gi a mơ hình MIKE 21FM MIKE 11 tr ng h p m c n c cao 38 Hình 2.8 So sánh l u l ng gi a mơ hình MIKE 21FM MIKE 11 tr ng h p m c n c cao 38 Hình 3.1 Khu v c nghiên c u .39 Hình 3.2 Hi n tr ng s t l b sông khu v c Lão Hồng .53 Hình 3.3 B n đ đê khu v c nghiên c u 54 Hình 3.4 S t l đê h u sơng Lơ xã Chí ám 55 Hình 3.5 S t l b t sơng Lơ đo n qua xã H u ô 56 Hình 3.6 Hình nh s t l sơng Lơ đo n Lão Hồng t phóng s ài truy n hình Vi t Nam 57 Hình 3.7 Khu v c tr ng m nguy c s t l cao 59 Hình 4.1 M t b ng n ch nh tr quy ho ch đo n Lão Hoàng 62 Hình 4.2 Các d ng đ p m hàn 64 Hình 4.3 Các lo i đ p thu n dịng .66 Hình 4.4 B trí đ p thu n dịng 66 Hình 4.5 p m hàn k t h p .67 Hình 4.6 S đ b trí ngun lý làm vi c m t b ng c a công trình đ o chi u hồn l u 69 Hình 4.7 M t b ng cơng trình đ o chi u hồn l u .70 Hình 4.8 C t d c cơng trình đ o chi u hồn l u 71 Hình 4.9 C t ngang cơng trình đ o chi u hồn l u t i v trí hàng c c 71 Hình 4.10 C u t o t m h ng dòng m t 71 Hình 4.11 Ph m vi t m h ng dòng m t khe h đáy 71 Hình 4.12 H th ng cơng trình b t sơng Lơ phía th ng l u 74 Hình 4.13 H th ng cơng trình b t h u sông Lô đo n h l u .74 Hình 4.14 S đ b trí cơng trình m t b ng đo n sông nghiên c u 76 Hình 4.15.S đ b trí cơng trình m t b ng đ a hình chi u (3D) .77 Hình 4.16 Các m t c t trích tính tốn 78 Hình 4.17 Tr ng v n t c ph ng án hi n trang ng v i l u l ng t o lòng 78 Hình 4.18 Phân b v n t c t i m t c t M2 theo ph ng án cơng trình ng v i Q t o lòng 79 Hình 4.19 Phân b v n t c t i m t c t M3 theo ph ng án cơng trình ng v i Q t o lòng 79 Hình 4.20 Phân b v n t c t i m t c t M5 theo ph ng án cơng trình ng v i Q t o lòng 80 Hình 4.21 Tr ng v n t c ph ng án PA2 ng v i tr ng h p l u l ng t o lịng 80 Hình 4.22 Phân b v n t c t i M2 theo ph ng án cơng trình ng v i Q5% 81 Hình 4.23 Phân b v n t c t i M5 theo ph ng án cơng trình ng v i Q5% 82 Hình 4.24 Phân b v n t c t i M6 theo ph ng án cơng trình ng v i Q5% 83 Hình 4.25 Di n bi n b i, xói t i m t c t M2 84 Hình 4.26 Di n bi n b i, xói t i m t c t M3 84 Hình 4.27 Di n bi n b i, xói t i m t c t M6 85 Hình 4.28 K t qu tính tốn di n bi n hình thái v i ph ng án hi n tr ng 86 Hình 4.29 K t qu tính tốn di n bi n hình thái v i ph ng án PA1 86 Hình 4.30 K t qu tính tốn di n bi n hình thái v i ph ng án PA2 87 Hình 4.31 M t c t thi t k n hình 90 M U TV N Cát m t lo i khoáng ch t r t quan tr ng cho xã h i c a nhi u m c đích s d ng c a Nó có th đ c dùng làm v t li u cho ngành công nghi p xây d ng, ngành công nghi p silicat, du l ch N c ta trinh phát tri n, đ c bi t nh ng n m g n t c đ th hóa t ng nhanh, kéo theo s bùng n m nh m c a ngành công nghi p xây d ng T nhu c u khai thác v t li u ph c v cho ngành xây d ng c ng gia t ng m t cách đ t bi n gây nh h ng không nh cho môi tr ng an sinh xã h i Trong cát ngun li u khơng th thi u đóng vai trò r t quan tr ng ho t đ ng xây d ng Chính v y vi c khai thác cát m t cách gây r t nhi u khó kh n cho ban ngành t trung n t tr thành v n n n ng t i đ a ph ng c ta m cát c n không nhi u mà t p trung ch y u su i c n h th ng sông c Nh ng nhu c u s d ng cát làm v t li u ph c v ho t đ ng xây d ng r t l n có xu th ngày gia t ng Vì th hàng n m h th ng sông su i c ac n c, hàng tr m tri u m3 cát v n đ c khai thác Tr c n n khai thác cát b a bãi c a ch tàu, ch bãi cho th y khơng ch đ n thu n th t thoát tài nguyên, nguy h i đ n an tồn đê u phịng ch ng l t bão c a t nh, thành ph mà th hi n s y u công tác qu n lý c a c p quy n, s ban ngành t nh, thành ph M t khác c qu n lý khai thác c ng ch a có m t c n c khoa h c đ xác đ nh đ c nên khai thác cát đâu v i l ng khai thác bao nhiêu? Do vi c khai thác có th khơng h p lý khơng có ch d n c th , rõ ràng Khơng có quy ho ch cho vi c khai thác c a m t sơng khơng có c n c cho c quan qu n lý th c thi t t nhi m v c a Ho t đ ng khai thác cát trái phép sông tr thành v n n n, nhi u đ a ph ng c quan ch c n ng c g ng r t nhi u nh ng v n ch a gi i quy t d t m đ c n n “cát t c” H u qu c a vi c khai thác cát khơng có t ch c sông t o nhi u h xói sâu, gh nh c n, th m chí cịn t o nh ng hàm ch l n sát chân đê, t o nh ng xoáy n c l n, m ch đ ng l u t c cao, gây m t n đ nh lòng d n, m t n đ nh đê mà hàng n m nhà n c quy n đ a ph ng ph i t n phí hàng tr m 99 M tc t V trí (m) Mơ hình chi u (Mike11) Mơ hình chi u (Mike21FM) Sai s mơ hình (∆ = Mike21FM - Mike11) H (m) Q (m3/s) V (m/s) H (m) Q (m3/s) V (m/s) ∆H (m) ∆Q (m3/s) ∆V (m/s) MC1 16.87 1537.00 0.99 16.83 1536.86 1.07 -0.04 -0.14 0.08 MC2 800 16.75 1537.00 0.90 16.70 1534.63 1.42 -0.06 -2.37 0.52 MC3 3680 16.53 1537.00 0.87 16.44 1537.40 0.60 -0.09 0.40 -0.27 MC4 4750 16.45 1537.00 0.82 16.38 1537.02 0.60 -0.07 0.02 -0.22 MC5 7370 16.25 1537.00 0.89 16.22 1535.34 0.86 -0.03 -1.66 -0.03 MC6 8970 16.14 1537.00 0.73 16.06 1535.02 1.06 -0.08 -1.98 0.33 MC7 9758 15.92 1537.00 0.95 15.85 1535.22 1.30 -0.07 -1.78 0.35 MC8 10715 15.75 1857.00 1.16 15.72 1843.48 1.12 -0.03 -13.52 -0.04 MC9 13500 15.64 1857.00 0.94 15.58 1844.66 0.84 -0.06 -12.34 -0.10 MC10 14720 15.46 1857.00 0.89 15.47 1845.64 0.95 0.01 -11.36 0.06 MC11 14920 15.44 1857.00 0.89 15.44 1845.59 0.80 0.00 -11.41 -0.09 100 Ph l c Phân b v n t c t i m t c t M1-M7, k ch b n l u l ng 5% 101 102 103 104 Ph l c Phân b v n t c t i m t c t M1-M7, k ch b n l u l ng th c đo 105 106 107 108 Ph l c Phân b v n t c t i m t c t M1-M7, k ch b n l u l ng t o lòng 109 110 111 112 Ph l c Di n bi n b i xói t i m t c t 113 ... nh khai thác cát đào b i chân kè b sông Lô, khai thác cát sát d i chân c u Th ng Long khai thác cát tr ng khai thác cát di n m i sông su i n m i n i nh ng ví d v tình c ta nh 4: Khai thác cát sông. .. Hút cát v n chuy n sát chân đê sông Thao (2/2010) nh 9: Thuy n hút cát sát khu v c b sông b l (sông à, 2010) nh 11: Khai thác sông Lô sát chân kè b nh 10: M t đ khai thác hút cát dày đ c sông Lô. .. máy móc khai thác cát có công su t l n đ c s d ng Trung Qu c Tính đ n n m 2000, s m khai thác cát sông Yangtze v t s 70, v i h n 800 đ n v khai thác l n, nh [13] Tình tr ng khai thác cát sông h