Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông hồng đến khu vực cửa vào sông đáy và đề xuất giải pháp ứng phó

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KS ĐINH VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẢI PHÒNG - 2015 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KS ĐINH VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: KT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY; MÃ SỐ: 60580202 CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS., TS Đào Văn Tuấn HẢI PHÒNG - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoam công trình nghiên cứu riêng Các kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc TÁC GIẢ Đinh Văn Tùng i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy đề xuất giải pháp ứng phó” kết trình cố gắng không ngừng thân đƣợc giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp ngƣời thân Qua trang viết tác giả xin gửi lời cảm ơn tới ngƣời giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tôi xin tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo PGS.TS Đào Văn Tuấn trực tiếp tận tình hƣớng dẫn nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trƣờng Đại học Hảng Hải, khoa Công trình Bộ môn xây dựng công trình thủy tạo điều kiện cho hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học Cuối xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác giúp đỡ trình học tập thực Luận văn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 1.1.3 Điều kiện địa chất 1.1.4 Điều kiện thủy văn 10 1.2 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .14 1.3 VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 18 1.3.1 Vấn đề đặt 18 1.3.2 Hƣớng nghiên cứu 19 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 21 2.1 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 21 2.1.1 Quá trình lƣu lƣợng 21 2.1.2 Quá trình mực nƣớc 23 2.1.3 Quan hệ lƣu lƣợng - Mực nƣớc 25 2.1.4 Dòng chảy bùn cát sông Hồng 29 2.2 PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 31 iii 2.2.1 Phân tích diễn biến lịch sử đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy31 2.2.2 Phân tích diễn biến đƣờng lạch sâu đoạn sông 34 2.2.3 Phân tích diễn biến cắt ngang 38 2.3 PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN DIỄN BIẾN 41 2.3.1 Phân tích trạng 41 2.3.2 Chế độ thủy lực khu vực cửa vào sông Đáy 43 2.3.3 Tác động điều tiết hồ Hòa Bình 43 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 44 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 FM, XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 45 3.1 LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 45 3.2 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21FM-ST XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .46 3.2.1 Mô hình thủy lực chiều mạng sông Hồng 46 3.2.2 Điều kiện biên mô hình đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 53 3.2.3 Thiết lập mô hình tính toán Mike 21FM-ST cho đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 55 3.2.4 Kiểm định thiết lập thông số mô hình 57 3.2.5 Nghiên cứu trạng đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy với cấp lƣu lƣợng tạo lòng 58 3.3 GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .61 3.3.1 Các phƣơng án bố trí công trình 61 3.2.2 Kết cấu công trình kè bờ dạng mái nghiêng 62 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 66 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang 1.1 Đặc trƣng lƣu lƣợng lũ (đơn vị: m3/s) 12 1.2 Thành phần lƣợng lũ ngày lớn (%) sông nhánh 14 so với Sơn Tây 2.1 15 Lƣu lƣợng đỉnh lũ ứng với tần suất có hồ Hoà 22 Bình,Thác Bà, 2.2 24 Kết tính toán tần suất mực nƣớc ngày giai đoạn 1999- 24 2008 trạm thuỷ văn không ảnh hƣởng triều ĐBBB 2.3 Biến đổi MN đặc trƣng qua giai đoạn 25 2.4 Mực nƣớc ứng với cấp Q qua thời kỳ Sơn Tây 26 2.5 Mực nƣớc H (cm) ứng với cấp lƣu lƣợng qua thời kỳ 27 Hà Nội 2.6 Mực nƣớc H (cm) ứng với cấp lƣu lƣợng 28 2.7 Diễn biến lòng sông đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông 36 Đáy từ năm 1976 – 2003 3.1 Chỉ tiêu S/  trận lũ tính toán 49 3.2 Tần suất phòng chống lũ cho Hà Nội đồng sông 53 Hồng 3.3 Kết tính Q H sông Hồng đoạn Hà Nội theo Quy 54 trình vận hành hồ 3.4 Lƣu lƣợng lũ thiết kế khu vực Hà Nội 55 3.5 Thông số mô hình sau hiệu chỉnh 58 v DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang 1.1 Vị trí sông Đáy hệ thống sông Hồng-Thái Bình 2.1 Đƣờng tần suất luỹ tích mực nƣớc trung bình ngày 23 trạm thuỷ văn từ năm 1999 đến năm 2008 2.2 Quan hệ Q~H trạm Sơn Tây 26 2.3 Quan hệ Q~H trạm Hà Nội 27 2.4 Bản đồ xói lở bồi tụ lòng dẫn khu vực Sơn Tây - Đan 32 Phƣợng giai đoạn 1965 - 1987 2.5 Bản đồ xói lở - bồi tụ lòng dẫn khu vực Sơn Tây – Đan 33 Phƣợng 2.6 Sơ đồ mặt cắt khảo sát đoạn sông Hồng, cửa Đáy 35 2.7 Diễn biến đáy lòng sông đoạn sông Hồng từ cửa Đáy tới 35 Trung Hà 2.8 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 6,7 40 2.9 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 11 40 2.10 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 14 41 3.1 Sơ đồ tính toán thủy lực mạng sông 50 3.2 Quá trình thực đo tính toán theo phƣơng pháp diễn toán 51 lũ sóng động học 3.3 Quá trình thực đo tính toán theo phƣơng pháp diễn toán 52 lũ sóng động học 3.4 Lƣới địa hình tính toán đoạn sông Hồng từ Sơn Tây đến 56 Chèm 3.5 Đƣờng trình lƣu lƣợng lũ khu vực cửa vào sông Đáy 57 trận lũ tháng 6/1971 3.6 Đƣờng trình mực nƣớc lũ khu vực cửa vào sông Đáy trận lũ tháng 6/1971 vi 57 3.7 Địa hình khu vực nghiên cứu 58 3.8 Phân bố mực nƣớc đoạn Sơn Tây – Chèm 58 3.9 Mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào sông Đáy 59 3.10 Mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông Đáy 59 3.11 Mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sông Đáy 59 3.12 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào 59 sông Đáy 3.13 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông Đáy 59 3.14 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sông 59 Đáy 3.15 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí thƣợng 60 lƣu cửa vào sông Đáy 3.16 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí cửa vào 60 sông Đáy 3.17 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu 60 cửa vào sông Đáy 3.18 Kết cấu kè gia cố bờ dạng mái nghiêng 65 3.19 Mặt đoạn kè mái nghiêng 65 vii MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Dự án cải tạo làm sống lại sông Đáy Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn xây dựng từ đầu năm 2004 vào vận hành Cụm công trình đầu mối Cẩm Đình - Hát Môn - Đập Đáy thuộc huyện Phúc Thọ, Hà Nội cụm công trình quan trọng lấy nƣớc từ sông Hồng vào sông Đáy cấp nƣớc vào sông Đáy với lƣu lƣợng mùa kiệt, đáp ứng nhu cầu nƣớc phục vụ sản xuất, cải tạo môi trƣờng sinh thái, kết hợp phát triển giao thông đƣờng thuỷ - Đã có nhiều công trình nhiều nghiên cứu sông Đáy nhiều năm qua, nhƣng chƣa có để tài, dự án nghiên cứu giải pháp chỉnh trị, ổn định sông Hồng, chống bồi lấp khu vực cửa vào sông Đáy đƣợc tái lập Việc lấy nƣớc vào sông Đáy phụ thuộc nhiều vào khu vực cửa vào sông Đáy nằm sông Hồng, phụ thuộc vào diễn biến lòng dẫn sông Hồng - Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu nâng cao, hoàn thiện vấn đề chƣa đƣợc giải cửa vào sông Đáy, diễn biến ổn định cửa vào sông Đáy nghiên cứu, đề xuất giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy Vì đề tài luận văn sâu vấn đề lòng dẫn đoạn sông Hồng khu vực cửa lấy nƣớc vào sông Đáy đƣợc tái lập đề tài có ý nghĩa thực tiến khoa học, lý cho thấy cần thiết đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy đề xuất giải pháp ứng phó II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Mục đích đào tạo: Để học viên tổng hợp đƣợc kiến thức học chƣơng trình cao học chuyên ngành động lực sông, chỉnh trị sông, đồng thời nắm đƣợc phƣơng pháp luận nghiên cứu giải vấn đề thực tế sở khoa học tiếp cận với giải pháp công nghệ phù hợp - Xác định giới hạn vùng tính toán - Xây dựng biên thủy lực bao gồm biên từ sông chảy biên biển - Tạo lƣới: Các công đoạn tạo lƣới phức tạp: vùng lòng sông lƣới chia cần chi tiết, vùng bãi mắt lƣới chia thƣa Hình Lƣới địa hình tính toán đoạn Sơn Tây – Chèm - Nhập liệu địa hình: Dựa việc chia lƣới mà địa hình thể đƣợc độ thô hay mịn Địa hình vùng nghiên cứu nhƣ hình dƣới - Xuất file lƣới mesh: Sau nhập địa hình, công đoạn cuối việc chia lƣới xuất file địa hình sau chia lƣới dạng *.mesh làm đầu vào cho mô hình thủy lực Mike 21 FM: Cửa sổ hình xuất file *.mesh 56 Địa hình vùng nghiên cứu sau số hóa: Trong trình tính toán, mô hình chạy ổn định chứng tỏ việc chia lƣới tốt, mô hình bị lỗi cần chia lại lƣới giảm bƣớc thời gian tính toán thay đổi số thông số khác, vấn đề đƣợc nói rỗ chuyên đề hiệu chỉnh mô hình thủy lực 3.2.4 Kiểm định thiết lập thông số mô hình Số liệu thủy văn cụ thể phục vụ cho tính toán hiệu chỉnh mô sau: - Lƣu lƣợng dòng chảy thực đo Sơn Tây từ 8/6/1971 – 30/6/1971 - Mực nƣớc Chèm từ 8/6/1971 – 30/6/1971, trích từ mô hình chiều - Lƣu lƣợng mực nƣớc sông Hồng vị trí cửa vào sông Đáy từ 8/6/1971 – 30/6/1971, trích từ mô hình chiều Kết hiệu chỉnh mô hình thủy lực đoạn từ Sơn Tây đến Chèm vị trí cửa vào sông Đáy sau: Hình Đƣờng trình lƣu lƣợng Hình Đƣờng trình mực nƣớc khu vực cửa vào sông Đáy tháng 6/1971 khu vực cửa vào sông Đáy tháng 6/1971 Kết tính toán thủy lực khu vực cửa vào sông Đáy đoạn từ Sơn Tây đến Chèm với chuỗi số liệu thủy văn tháng 6/1971 cho thấy kết mô tƣơng đối tốt Kết tính toán lƣu lƣợng mực nƣớc vị trí cửa vào sông Đáy gần với số liệu tính toán từ mô hình chiều đƣợc kiểm chứng Với kết ta dùng thông số bảng dƣới để tính toán kiểm định với trận lũ khác 57 Bảng Thông số mô hình sau hiệu chỉnh TT Độ Vùng Hệ số nhớt nhám Smagorinsky Vùng lòng sông từ Sơn Tây đến cửa vào sông Đáy 0.03 0.028 Vùng lòng sông từ cửa vào sông Đáy đến Chèm 0.032 0.028 Vùng bãi sông từ Sơn Tây đến cửa vào sông Đáy 0.035 0.03 Vùng bãi sông từ cửa vào sông Đáy đến Chèm 0.037 0.032 3.2.5 Nghiên cứu trạng đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy với cấp lƣu lƣợng tạo lòng Số liệu thủy văn cụ thể phục vụ cho tính toán kiểm tra mô sau: - Lƣu lƣợng tạo lòng Sơn Tây Q=12000 m3/s - Mực nƣớc Chèm - Nồng độ bùn cát Sơn Tây, kích thƣớc hạt trung bình đo đạc khảo sát - Thời gian mô phỏng: 10 ngày Kết kiểm tra mô hình thủy lực vận chuyển bùn cát đoạn từ Sơn Tây đến Chèm vị trí cửa vào sông Đáy nhƣ sau: Hình Địa hình khu vực nghiên cứu Hình Phân bố mực nƣớc đoạn Sơn Tây - Chèm 58 Hình Mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào sông Đáy Hình 10 Mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông Đáy Hình 11 Mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu Hình 12 Phân bố vận tốc mặt cắt cửa vào sông Đáy ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào sông Đáy Hình 13 Phân bố vận tốc mặt cắt Hình 14 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông Đáy ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sông Đáy 59 Hình 15 Sự thay đổi cao trình đáy Hình 16 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu theo mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông cửa vào sông Đáy Đáy Hình 17 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sông Đáy Thiết lập, hiệu chỉnh kiểm định mô hình khâu quan trọng với khối lƣợng tính toán lớn để nghiên cứu xây dựng mô hình toán mô thuỷ lực hình thái sông cho khu vực nghiên cứu sông Hồng cửa Đáy dựa sở ứng dụng công nghệ mới, mô hình chiều 60 Việc xây dựng thành công đƣợc đánh giá qua bƣớc thiết kế, kiểm định mô hình cẩn thận, kỹ lƣỡng cho phép xác định đƣợc thông số tính toán thuỷ lực hình thái sông phù hợp khu vực nghiên cứu Với thông số tìm đƣợc đó, Mô hình đƣợc sử dụng để đánh giá dự báo thay đổi chế độ thuỷ lực diễn biến lòng dẫn khu vực nghiên cứu dƣới kịch đặt Nội dung tiếp tục đƣợc trình bày phần 3.3 GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG CỬA VÀO SÔNG ĐÁY Do đặc thù đoạn sông có cửa phân lƣu sông Đáy, lòng dẫn diễn biến khu vực hạ lƣu cửa vào sông Đáy phức tạp, không theo quy luật phụ thuộc vào chế độ dòng chảy lũ hàng năm để đƣa lòng dẫn dạng lòng dẫn theo lý thuyết nhƣ trình bày khó thực hiện, đòi hỏi phải có thời gian nguồn vốn cho đầu tƣ lớn Do vậy, việc ổn định đoạn sông cần dựa vào tuyến lòng sông tại, không để bãi bồi khu vực Hát Môn phát triển lên khu vực cửa vào sông Đáy Dựa vào kết tính toán, kết phân tích diễn biến, tình hình thuỷ văn, thuỷ lực công trình có đoạn sông Những nơi có nguy xói lở cần tiếp tục xây dựng công trình bảo vệ bờ đảm bảo không ảnh hƣởng đến an toàn cụm công trình đầu mối Vân Cốc Những nơi công trình chỉnh trị chƣa hoàn chỉnh bổ sung thêm công trình vị trí xung yếu vị trí cần thiết để hệ thống công trình chỉnh trị phát huy tối đa tác dụng để đạt đƣợc nhƣ tuyến chỉnh trị đề Tạo dòng chảy xuôi thuận, giữ ổn định đoạn sông lâu dài đòi hỏi phải có giải pháp tổng thể ổn định cho khu vực 3.3.1 Các phƣơng án bố trí công trình a Mục tiêu công trình chỉnh trị phải đảm bảo được: + Điều chỉnh trì đỉnh cong khu vực cửa vào sông Đáy để lấy nƣớc vào sông Đáy đƣợc thuận lợi + Duy trì ổn định bờ để đảm bảo an toàn cho cụm công trình đầu mối sông Đáy 61 + Duy trì chế độ sông đơn lạch tránh đƣa chế độ sông phân lạch nhƣ năm 1976 b Các công trình chỉnh trị + Xây dựng công trình kè bảo vệ bờ dài 2,5km thƣợng lƣu cống Vân Cốc nối tiếp với kè Sen Chiểu với kết cấu đá hộc xây khung ô bê tông có thảm đá rồng hộ chân chìm chống xói đáy + Ngoài cần phải lấp hố xói cách thƣợng lƣu cửa vào sông Đáy 2km hạ lƣu cửa 1km, hai hố xói nguyên nhân hình thành bãi bồi trƣớc cửa vào sông Đáy tái lập diễn biến phức tạp hệ phía sau Việc lấp hố xói lòng dẫn giúp cho việc chỉnh trị đạt đƣợc nhanh hơn, hiệu hơn, đảm bảo êm thuận lòng dẫn, an toàn cho đê điều cụm công trình đầu mối Vân Cốc 3.2.2 Kết cấu công trình kè bờ dạng mái nghiêng a Cấu tạo chung Kè bảo vệ bờ dạng mái nghiêng gồm phần: - Phần chân kè: lăng thể tựa Đặc điểm: + Lăng thể tựa kè bờ làm việc điều kiện thƣờng xuyên ngập nƣớc, chịu tác động moi xói phƣơng ngang dòng xoắn trục dọc, chịu tác động ma sát dòng chảy bùn cát, tác động chân vịt tàu thủy, va đập tỳ chống sào thuyền hang hốc sinh vật dƣới nƣớc + Lăng thể tựa có chức năng: chống đỡ với tác dụng đồng thời phải gánh phần trọng lƣợng công trình phía truyền xuống Yêu cầu: + Hình thức kết cấu công trình phù hợp với điều kiện thi công dƣới nƣớc + Vật liệu xây dựng chịu đƣợc tác động học, hóa học dòng chảy, không bị phá hoại, mục nát + Kết cấu công trình không bị phá hoại dòng chảy biến đổi vùng dễ xói 62 + Độ sâu hố xói cục vùng đáy sát chân công trình không đƣợc lớn để không làm ảnh hƣởng đến kết cấu công trình Độ sâu hố xói cục vùng đáy sát chân công trình tính theo công thức I.A.Iarôxlachiep: H c  23.U tb2 g m2 1 tg   30d 85 (3.2) đó: Utb : lƣu tốc trung bình thủy trực gần bờ, (m/s); U tb 1  h J n (3.2.1) n : hệ số nhám lòng dẫn; h : chiều sâu cột nƣớc tính từ mực nƣớc thiết đáy lòng dẫn (m); - Phần thân kè: phần ngập Đặc điểm yêu cầu chung: + Phần gia cố mái dốc phạm vi mực nƣớc lên xuống chủ thể công trình gia cố bờ Trong phạm vi công trình làm việc điều kiện chịu tác dụng dòng chảy mặt ngầm, tác dụng sóng, va đập vật trôi hoạt động ngƣời + Vì thi công cạn, phần cho phép thực nhiều dạng công trình khác nhau, áp dụng nhiều giải pháp công nghệ khác để đạt hiệu kinh tế - kỹ thuật mong muốn + Yêu cầu gia cố mái dốc pham vi công trình cần chịu đƣợc tác động khí hậu, khí trạng thái lúc khô lúc ƣớt chống đƣợc tác dụng xâm thực nƣớc mặt nƣớc ngầm + Để tránh lún, sụt công trình vùng này, đƣợc xây dựng sau lăng thể tựa ổn định, mái dốc đƣợc bạt đến độ ổn định đất bờ Mái sông sau bạt phải đƣợc đầm nén kỹ + Đảm bảo yêu cầu cảnh quan, thẩm mỹ môi trƣờng 63 + Với phần thân kè dài (tức độ chênh đỉnh kè đỉnh lăng thể tựa lớn), đoạn thân kè cần bố trí có cao trình ngang với mực nƣớc trung bình dƣới lƣu lƣợng tạo lòng - Phần đỉnh kè: phần không ngập + Phần chịu tác dụng mƣa, tác dụng khí hoạt động qua lại ngƣời + Phần đỉnh kè thƣờng đƣợc kết hợp xây dựng thành đƣờng ven sông, tạo cảnh quan đẹp cho bờ sông b Kích thước - Chiều rộng đỉnh lăng thể tựa: b = 2,0m; - Cao trình đỉnh lăng thể tựa: +4,5m; - Mái dốc lăng thể tựa: m = 2; - Chiều rộng phần thân kè: b = 1,0m; - Cao trình phần thân kè: +8,5m; - Cao trình đỉnh kè: +12,5m; - Hệ số mái dốc thân kè: m = 2,0; c Kết cấu (kè gia cố bờ đoạn Sen Chiểu – Vân Cốc) - Lăng thể tựa: đá hộc đổ với kích thƣớc d = > 30cm;  = 2,65 t/m3 nơi lòng sông bị xói mạnh, lăng thể tựa đƣợc gia cố đáy rọ đá kích thƣớc (2x1x0,5)m rồng đá đƣờng kính d=60cm, bên chứa đá hộc d = 20 cm Lớp gia cố đáy đƣợc kéo dài đến lòng sông ổn định có m = - nơi địa hình lòng sông cao, sử dụng biện pháp nạo vét để tạo chân khay đổ đá hộc - Thân kè:sử dụng kết cấu đá hộc lát khan khung ô bê tông Đá hộc đƣợc xếp hai lớp, đƣờng kính viên đá d > 20cm Các viên đá đƣợc chọn với chiều cao hình dáng cho xếp cạnh nhau, khe hở viên đá không đƣợc cm Cơ kè cao trình +8,5m, rộng 1,0m sử dụng kết đá hộc lát khan nhƣ 64 Lớp đá hộc đƣợc đặt lớp đệm đá dăm 4x6 dày 20cm, tiếp đến lớp cát thô dày 15cm, cuối lớp vải địa kỹ thuật - Đỉnh kè: Kết hợp đƣờng đỉnh kè rãnh thoát nƣớc, đỉnh kè cao trình +12,5 K0 Hình 3.18 Kết cấu kè gia cố bờ dạng mái nghiêng mÆ t b» ng ®o¹ n kÌ Hình 3.19 Mặt đoạn kè mái nghiêng 65 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Chƣơng sử dụng Mô hình mô chế độ thuỷ lực hình thái sông Hồng khu vực cửa Đáy dựa sở mô hình chiều Mike 21FM-ST để đánh giá dự báo biến động lòng dẫn đoạn cửa vào sông Đáy có giải pháp công trình chỉnh trị Chƣơng hoàn thành khâu quan trọng với khối lƣợng tính toán lớn để nghiên cứu xây dựng mô hình toán mô thuỷ lực hình thái sông cho đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy dựa sở ứng dụng công nghệ mới, mô hình chiều Mike 21 FM Việc xây dựng thành công đƣợc đánh giá qua bƣớc thiết kế, kiểm định mô hình cẩn thận, kỹ lƣỡng cho phép xác định đƣợc thông số tính toán thuỷ lực hình thái sông phù hợp khu vực nghiên cứu Với thông số tìm đƣợc đó, Mô hình đƣợc sử dụng để đánh giá dự báo thay đổi chế độ thuỷ lực diễn biến lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy dƣới kịch đặt Đề xuất số giải pháp ứng phó 66 KẾT LUẬN +) Những kết đạt Đề tài tổng hợp, phân tích đặc trƣng thuỷ văn, thuỷ lực nghiên cứu quy luật biến động lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa lấy nƣớc vào sông Đáy đƣợc tái lập Sau bƣớc tổng quan tình hình nghiên cứu sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy, khả ứng dụng công nghệ mô hình toán chiều Mike 21FM-ST giới nƣớc, việc đánh giá tình hình trạng khu vực, tiến hành ứng dụng mô hình Mike 21FM-ST vào đánh giá lựa chọn giải pháp công trình dự báo diễn biến xói bồi cho khu vực nghiên cứu Bằng việc ứng dụng mô hình Mike 21 FM-ST, xây dựng thành công Mô hình toán mô thuỷ lực hình thái sông cho khu vực nghiên cứu Việc xây dựng tuân thủ theo trình tự bƣớc thiết kế, thiết lập kiểm định mô hình cẩn thận, kỹ lƣỡng, cho phép xác định đƣợc thông số tính toán thuỷ lực hình thái sông phù hợp cho khu vực nghiên cứu Kết nghiên cứu diễn biến lòng dẫn trạng có công trình ổn định cửa vào sông Đáy, nhận thấy hiệu giải pháp chỉnh trị sông nhƣ sau: Với phƣơng án có giải pháp công trình chỉnh trị: diễn biến lòng dẫn đoạn cửa cống lấy nƣớc vào sông Đáy có hiệu đáng kể Vì vậy, giải pháp phƣơng án chỉnh trị đảm bảo đƣợc mục tiêu Đề tài ổn định đƣợc lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy, thuận lợi cho việc lấy nƣớc vào cống Cẩm Đình (mới) Tuy nhiên, số dự báo đƣợc tính toán từ Mô hình với hạn chế mà tính toán mô chấp nhận giả thiết nhƣ sau: Cũng hạn chế tài liệu địa chất bờ sông Mike 21FM-ST chƣa mô đƣợc vật liệu dính (cohesive) nên tính toán coi vật liệu tạo thành bờ sông cát nên kết tính sạt lở bờ có hạn chế định 67 Giải pháp công trình đƣa dựa sở phân tích diễn biến đoạn sông kết tính toán dự báo mô hình Mike 21FM-ST, nhằm đƣa sông tuyến chỉnh trị cách chủ động Phƣơng án kỹ thuật đề xuất phƣơng án kè lát mái hộ chân bảo vệ bờ, nối tiếp với kè Sen Chiểu đến đầu cống Vân Cốc, có đề xuất sử dụng vật liệu hỗn hợp để bảo vệ mái đề xuất thả rồng bổ sung ổn định lòng sông chân kè Đây giải pháp mang tính truyền thống việc bảo vệ bờ đảm bảo công trình ổn định Về phƣơng án giữ cho bờ sông không tiếp tục bị sạt lở, giữ nguyên tuyến bờ sông không làm thay đổi chế độ dòng chảy an toàn cho cụm công trình đầu mối Vân Cốc, tăng độ an toàn tuyến đê +) Những tồn trình thực luận văn: Trong khuôn khổ luận văn, chƣa đặt vấn đề nghiên cứu diễn biến chỉnh trị lòng dẫn sông Đáy, khả tự điều chỉnh sông Đáy sau tiếp nhận lƣu lƣợng lũ kiệt theo kịch tính toán Luận văn sử dụng công cụ mô hình toán hai chiều (2D) mô cụm công trình chỉnh trị sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy, không mô ảnh hƣởng tƣơng tác công trình tổng thể Tuy có hạn chế mô phỏng, nhƣng với phân tích, đánh giá dự báo nhƣ đề cập, cho thấy hiệu tích cực hệ thống công trình c hỉnh trị đề xuất góp phần đƣa dòng chảy sông Hồng sát cửa lấy nƣớc sông Đáy, tạo thuận lợi cho cho việc lấy nƣớc vào sông Đáy 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Lƣơng Phƣơng Hậu (1986), "Chỉnh trị sông", Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi, tập IV-NXB Nông nghiệp GS.TS Lƣơng Phƣơng Hậu -Trƣờng ĐHXD, (1992), "Động lực học dòng sông" Viện Quy hoạch Thuỷ lợi (2009), Dự án "Rà soát quy hoạch lũ đê điều hệ thống sông Đáy" GS.TS Hà Văn Khối - Trƣờng Đại học Thuỷ lợi (2009), "Nghiên cứu sở khoa học cho việc xoá khu chậm lũ sông Hồng, sông Đáy sông Hoàng Long" - Đề tài cấp nhà nƣớc Ths Vũ Hồng Châu - Viện Quy hoạch thuỷ lợi (2007), Dự án "Quy hoạch hành lang thoát lũ toàn tuyến sông Hồng", GS.TS Trần Đình Hợi – VKHTLVN (2010), "Nghiên cứu đề xuất giải pháp, công trình khơi thông dòng chảy, tăng khả chịu tải tự làm sông để bảo vệ môi trường sông Nhuệ, sông Đáy" - Đề tài thuộc chƣơng trình cấp nhà nƣớc KC.08/06-10, PGS TS Lê Mạnh Hùng - VKHTLVN (2010), "Tính toán phương án tư vấn điều hành hồ chứa thuỷ điện Hoà Bình, Tuyên Quang, Thác Bà phòng chống lũ" GS.TS Trần Đình Hợi – VKHTLVN (2010), "Nghiên cứu đề xuất giải pháp, công trình khơi thông dòng chảy, tăng khả chịu tải tự làm sông để bảo vệ môi trường sông Nhuệ, sông Đáy" - Đề tài thuộc chƣơng trình cấp nhà nƣớc KC.08/06-10 Phạm Đình NNK (2001), "Nghiên cứu thiết lập Quy hoạch chỉnh trị làm tăng khả thoát lũ, ổn định lòng sông trọng điểm Hà Nội", (Nhiệm vụ 2a, Dự án số – cấp NN) 10 Phạm Đình (2003), "Ảnh hưởng diễn biến lòng sông, bãi sông đến khả thoát lũ đoạn sông Hồng qua Hà Nội - Công thức tính độ dâng nước 69 nâng cao cao trình bãi", Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 11/2003, tr 1464 - 1465 11 Phạm Đình (2002), "Quan hệ yếu tố mặt yếu tố thẳng đứng lòng dẫn sông Hồng" Tạp chí Nông nghiệp PTNT số 12/2002- 2002 12 TS Phạm Đình (2004), "Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn giải pháp chỉnh trị đoạn sông Hồng qua Hà Nội", Luận án tiến sỹ 70 ... động diễn 19 biến lòng dẫn sông Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy đề xuất giải pháp ứng phó Nội dung luận văn bao gồm: - Nghiên cứu chế độ thuỷ động lực diễn biến đoạn sông Hồng qua cửa vào sông. .. diễn biến ổn định cửa vào sông Đáy nghiên cứu, đề xuất giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy Vì đề tài luận văn sâu vấn đề lòng dẫn đoạn sông Hồng khu vực cửa lấy... nhiều vào khu vực cửa vào sông Đáy nằm sông Hồng, phụ thuộc vào diễn biến lòng dẫn sông Hồng - Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu nâng cao, hoàn thiện vấn đề chƣa đƣợc giải cửa vào sông Đáy, diễn