Nghiên cứu đánh giá diễn biến bồi xói vùng hạ lưu sông Ba từ cầu Đà Rằng mới đến cửa Đà Diễn, tỉnh Phú Yên : Luận văn ThS. Khoa học trái đất: 604402

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phan Văn Thành NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN BỒI XĨI VÙNG HẠ LƢU SƠNG BA TỪ CẦU ĐÀ RẰNG MỚI ĐẾN CỬA ĐÀ DIỄN, TỈNH PHÖ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội –2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phan Văn Thành NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN BỒI XĨI VÙNG HẠ LƢU SƠNG BA TỪ CẦU ĐÀ RẰNG MỚI ĐẾN CỬA ĐÀ DIỄN, TỈNH PHÖ YÊN Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TIỀN GIANG Hà Nội –2018 LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu đánh giá diễn biến bồi xói vùng hạ lƣu sông Ba đoạn từ cầu Đà Rằng đến cửa Đà Diễn, tỉnh Phú Yên” đƣợc hoàn thành khoa Khí tƣợng Thủy văn Hải dƣơng học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội vào tháng năm 2018 Với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiền Giang hƣớng dẫn giúp đỡ, bảo, hỗ trợ học viên suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến anh chị em nhóm “G’Group” giúp đỡ tác giả q trình hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn thầy giáo, cán Khoa Khí tƣợng Thủy văn Hải dƣơng học – Đại học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện hƣớng dẫn em hoàn thành chƣơng trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm đề tài cấp nhà nƣớc: “Nghiên cứu sở khoa học để xác định chế bồi lấp, sạt lở đề xuất giải pháp ổn định cửa sông Đà Diễn Đà Nông tỉnh Phú Yên phục vụ phát triển bền vững sở hạ tầng kinh tế xã hội” mã số ĐTĐL.CN.15/15 Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội chủ trì, cung cấp số liệu, tài liệu nhƣ hỗ trợ tơi q trình nghiên cứu Tác giả chân thành cảm ơn tới anh chị đồng nghiệp, bạn bè Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Biến đổi khí hậu hỗ trợ chuyên mơn, thời gian để luận văn đƣợc hồn thành Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Phan Văn Thành MỤC LỤC MỤC LỤC .i MỤC LỤC BẢNG iv MỤC LỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.1.2 Đặc điểm địa hình .5 1.1.2 Đặc điểm khí hậu 1.1.3 Đặc điểm thủy văn 11 1.1.4 Đặc điểm hải văn 14 1.1.5 Đặc điểm kinh tế xã hội 18 1.1.5.1 Các cơng trình thủy lợi lưu vực sông Ba .18 1.1.5.2 Hệ thống hồ chứa lưu vực sông Ba .19 1.1.5.3 Các đặc điểm kinh tế xã hội 20 1.2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN CỬA SÔNG 22 1.2.1 Các phƣơng pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông .22 1.2.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu xói lở - bồi tụ nƣớc 24 1.3 THỰC TRẠNG BỒI XÓI LÕNG DẪN CỦA SƠNG VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH XĨI BỒI VÙNG CỬA ĐÀ DIỄN .28 1.3.1 Thực trạng xói lở bồi tụ cửa Đà Diễn 28 1.3.2 Nguyên nhân gây sạt lở, bồi lắng cửa Đà Diễn 34 1.3.2.1 Nguyên nhân nội sinh 34 i 1.3.2.2 Nguyên nhân ngoại sinh 35 CHƢƠNG TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH .38 TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN MƠ HÌNH .38 2.1.1 Tổng quan mơ hình .38 2.1.2 Lựa chọn mô hình 39 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH 42 2.2.1 Mơ hình HEC-RAS .42 2.2.1.1 Cơ sở khoa học thuỷ lực mơ hình HEC-RAS 42 2.2.1.2 Cơ sơ lý thuyết tính tốn bùn cát mơ hình .43 2.2.2 GIỚI THIỆU CÁC MODUL TỐN MƠ HÌNH MIKE21/3 FM COUPLE 45 2.2.2.1 Cơ sở lý thuyết moduldòng chảy (HD) 46 2.2.2.2 Cơ sở lý thuyết modulsóng (SW) 50 2.2.2.3 Cơ sở lý thuyết modulbùn cát (ST) .51 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN BỒI XÓI VÙNG HẠ LƢU SÔNG BA ĐOẠN TỪ CẦU ĐÀ RẰNG MỚI ĐẾN CỬA ĐÀ DIỄN 54 3.1 BÀI TỐN NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN BỒI XĨI HẠ LƢU SƠNG BA .54 3.2 MƠ PHỎNG BỒI, XĨI KHU VỰC TỪ CẦU ĐÀ RẰNG MỚI RA ĐẾN CẦU ĐÀ RẰNG CŨ 57 3.2.1 Mơ hình thủy văn MIKE NAM tính tốn nhập lƣu khu 57 3.2.2 Mơ hình thủy lực chiều sơng HEC-RAS 61 3.2.2.1 Số liệu địa hình .61 3.2.2.2 Thiết lập mơ hình 62 3.2.2.3 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực 63 3.2.3 Mơ hình bùn cát chiều sông .71 3.2.4 Đánh giá xói bồi vung từ cầu Đà Rằng đến cầu Đà Rằng cũ 77 ii 3.2.4.1 Mô q trình thủy lực bùn cát sơng 77 3.2.4.2 Diễn biến bồi xói khu vực từ cầu Đà Rằng đến cầu Đà Rằng cũ 80 3.3 MƠ PHỎNG BỒI XĨI KHU VỰC TỪ CẦU ĐÀ RẰNG CŨ RA ĐẾN CỦA ĐÀ DIỄN 88 3.3.1 Cơ sở liệu mô hình hai chiều Mike 21/3 88 3.3.1.1 Số liệu địa hình .88 3.3.1.2 Sóng, gió 89 3.3.1.3 Số liệu thủy, hải văn 89 3.3.2 Thiết lập mơ hình 91 3.3.2.1 Miền tính lưới tính .91 3.3.2.2 Điều kiện biên 93 3.3.3 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 93 3.3.3.1 Hiệu chỉnh mơ hình 93 3.3.3.2 Kiểm định mơ hình 96 3.3.4 Mô chế độ động lực diễn biến bồi xói khu vực từ cầu Đà Rằng đến cửa Đà Diễn 98 3.3.4.1 Các trường hợp tính toán .98 3.3.4.2 Mô thời kỳ mùa kiệt 99 3.3.4.3 Mô thời kỳ mùa lũ 106 KẾT LUẬN 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO .116 iii MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Tần suất (%) hướng gió thịnh hành khu vực Phú Yên .6 Bảng 1.2 Lượng mưa trung bình nhiều năm tháng (mm) Bảng 1.3 Nhiệt độ trung bình tháng năm (0C) Bảng 1.4 Đường kính hạt trung bình (d50) độ chọn lọc (so) trầm tích vùngcửa sơng Đà Diễn [8] 13 Bảng 1.5 Bảng tính toán cao độ biên độ thủy triều dựa số liệu toàn cầu [5] 15 Bảng 1.6 Độ cao sóng bình qn (m) theo tháng mùa năm trạm Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên [6] 16 Bảng 1.7 Bảng thông số số hồ chứa lưu vực sơng Ba 19 Bảng 1.8 Lượng bồi xói khu vực ven biển cửa Đà Diễn (11/2015 - 3/2016) .33 Bảng 3.1 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Mike NAM trạm sông Hinh 58 Bảng 3.2 Bộ thông só mơ hình Mike NAM sơng Hinh 59 Bảng 3.5 Bảng thông số hệ số nhám sông mùa lũ 66 Bảng 3.6 Kết đánh giá sai số tính tốn thực đo mùa lũ số trạm 68 Bảng 3.7 Bảng thông số hệ số nhám sông mùa kiệt 69 Bảng 3.8 Kết đánh giá sai số tính tốn thực đo mùa kiệt số trạm .71 Bảng 3.9 Kết tính tốn hệ số tháo bùn cát khỏi hồ theo phương pháp Brown 72 Bảng 3.10 Kết tính tốn hệ số tháo bùn cát khỏi hồ theo phương pháp Brune 72 Bảng 3.11 Quan hệ lưu lượng nước lưu lượng bùn cát trạm Củng Sơn 73 Bảng 3.12 Vị trí điểm đo mẫu bùn cát đáy 73 Bảng 3.13 Tỷ lệ (%) lớp hạt thành phần mẫu bùn cát đáy .73 Bảng 3.14 Tỉ lệ lưu lượng bùn cát tương ứng với kích cỡ hạt lưu lượng nước(cfs1993) 74 Bảng 3.15 Kết đánh giá sai số bùn cát tính tốn thực đo trạm Củng Sơn 75 iv Bảng 3.16 Tỉ lệ lưu lượng bùn cát tương ứng với kích cỡ hạt lưu lượng nước (cfs – 1993) 78 Bảng 3.17 Lựa chọn tổ hợp phương trình với cấp lưu lượng phân tích lớp hạt .79 Bảng 3.18 Kết tính tốn bùn cát vị trí cầu Đà Rằng cũ(2009-2016) .79 Bảng 3.19 Kết chênh lệch cao độ địa hình đáy mặt cắt mùa kiệt 84 Bảng 3.20 Kết khối lượng bồi xói khu vực cầu Đà Rằng đến cầu Đà Rằng cũ .84 Bảng 3.21 Kết qủa chênh lệch cao độ địa hình đáy mặt cắt mùa lũ .87 Bảng 3.22 Kết qủa khối lượng bồi xói khu vực cầu Đà Rằng đến cầu Đà Rằng cũ .87 Bảng 3.23 Tổng lượng bùn cát bồi xói đến tháng năm 2016 105 Bảng 3.24 Tổng lượng bùn cát bồi xói đến tháng năm 2016 105 Bảng 3.25 Tổng lượng bùn cát bồi xói đên tháng 12 năm 2016 112 Bảng 3.26 Tổng lượng bùn cát bồi xói đến cuối tháng 12 năm 2016 112 v MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Lưu vực sông Ba [5] Hình 1.2 Bản đồ khu vực cửa Đà Rằng, sông Ba (nguồn: Google map 2018) Hình 1.3 Bản đồ phân bố lượng mưa mùa mưa [6] .9 Hình 1.4 Bản đồ phân bố lượng mưa mùa khơ [6] Hình 1.5 Lưu lượng trung bình tháng nhiều năm (1978 – 2016) trạm Củng Sơn [8] 11 Hình 1.6 Tương quan Q-Qs trạm Củng Sơn ba giai đoạn (vẽ giấy Logrit) [10] 14 Hình 1.7 Hoa sóng tính từ số liệu gió đo trạm Tuy Hịa [6] 17 Hình 1.8 Bản đồ hồ chứa lưu vực sông Ba 20 Hình 1.9.Khắc phục tình trạng sạt lở cửa sơng Đà Rằng 28 Hình 1.10.Tình trạng bồi xói cửa sơng Đà Rằng .28 Hình 1.11 Sơ đồ phân vùng tính tốn bồi xói .31 Hình 12 Các bước thực số hóa chồng ghép đồ địa hình 32 Hình 1.13 Kết chồng ghép đồ giai đoạn tháng 11/2015 – 03/2016 .32 Hình 2.1 Các modul mơ hình MIKE21/3 FM COUPLED 45 Hình 2.2 Sơ đồ lưới tính so le theo hai chiều x, y 47 Hình 2.3 Sơ đồ quét thời gian trung tâm 48 Hình 3.1 Các bước nghiên cứu diễn biến bồi, xói vùng cửa Đà Diễn 56 Hình 3.2 Khu vực nghiên cứu mơ hình chiều chiều 56 Hình 3.9 Sơ đồ mơ vị trí mặt cắt sơng Ba .63 Hình 3.10a Đường q trình lưu lượng tính tốn thực đo Củng Sơn mùa lũ năm 2016 .66 Hình 3.10b Đường q trình mực nướctính tốn thực đo Củng Sơn mùa lũ năm 2016 .66 vi Hình 3.10c Đường trình lưu lượng tính tốn thực đo Phú Sen mùa lũ năm 2016 .66 Hình 3.10d Đường q trình mực nước tính tốn thực đo Phú Lâm mùa lũ năm 2016 .66 Hình 3.11a Q trình lưu lượng tính tốn thực Củng Sơn mùa lũ năm 2015 67 Hình 3.11b Q trình mực nước tính tốn thực Củng Sơn mùa lũ năm 2013 67 Hình 3.11c Q trình lưu lượng tính tốn thực đo Phú Sen mùa lũ năm 2015 67 Hình 3.11d Quá trình mực nước tính tốn thực đo Phú Lâm mùa lũ năm 2015 67 Hình 3.12a Quá trình lưu lượng tính tốn thực đo Củng Sơn mùa kiệt năm 2014 69 Hình 3.12b Q trình mực nước tính toán thực đo Củng Sơn mùa kiệt năm 2014 69 Hình 3.12c Q trình mực nước tính tốn thực đo Phú Lâm mùa kiệt năm 2014 69 Hình 3.13a Qúa trình lưu lượng tính tốn thực đo Củng Sơn mùa kiệt năm 2016 70 Hình 3.13b Quá trình mực nước tính tốn thực đo Củng Sơn mùa kiệt năm 2016 70 Hình 3.13c Quá trình lưu lượng tính tốn thực đo Phú Lâm mùa kiệt năm 2016 70 Hình 3.14a Đường diễn biến hàm lượng bùn cát thực đo, tính tốn năm 2016 76 Hình 3.14b Đường diễn biến hàm lượng bùn cát thực đo, tính tốn năm 2013 76 Hình 3.14c Đường diễn biến hàm lượng bùn cát thực đo, tính tốn năm 2014 76 Hình 3.15 Đường q trình tích lũy tổng lượng bùn cát từ năm 2009 đến năm 2016 trạm thủy văn Củng sơn .76 Hình 3.16 Sơ đồ hóa sơng vị trí mặt cắt sông Ba từ Củng Sơn đến cửa Đà Diễn .77 Hình 3.17 Đường trình tích lũy tổng lượng bùn cát phương án từ năm 2009 đến năm 2016 vị trí sát cầu Đà Rằng .79 Hình 3.18 Các mặt cắt khu vực từ cầu Đà Rằng đến cầu Đà Rằng cũ 82 Hình 3.19.Thay đổi cao độ đáy sơng mùa kiệt trường hợp 83 Hình 3.20 Thay đổi cao độ đáy sông mùa kiệt trường hợp .83 vii Hình 3.43 Biến đổi địa hình đáy cửa Đà Diễn đến tháng năm 2016 104 Lƣợng bùn cát vận chuyển khu vực cửa Đà Diễn: vào biến đổi địa hình đáy khu vực cửa sơng, để tính lƣợng bùn cát, chia khu vực cửa sông thành vùng nhƣ phần tính tốn trạng xói bồi chƣơng Bảng 3.23 Tổng lượng bùn cát bồi xói đến tháng năm 2016 Mặt cắt Chênh lệch cao độ đáy lớn mùa kiệt (m) Trƣờng hợp Trƣờng hợp Mặt cắt -0,14 -0,12 Mặt cắt +0,15 +0,16 Mặt cắt +0,38 +0,62 Mặt cắt +1,12 +0,13 Mặt cắt +1,17 +1,21 Mặt cắt +1,54 +1,63 Mặt cắt +0,98 +0,99 Mặt cắt +0,87 +0,87 Bảng 3.24 Tổng lượng bùn cát bồi xói đến tháng năm 2016 Mùa kiệt từ tháng 4-8/2016 Trƣờng hợp Tên Xói (-) Bồi (+) Trƣờng hợp Tổng (tấn) Xói (-) Bồi (+) Tổng (tấn) Vùng -2625 +23680 +21055 -1925 +26758 +24833 Vùng -1026 +12453 +11427 -752 +41396 +40644 Vùng -705 +36634 +35929 -517 +13325 +12808 Vùng -369 +9543 +9174 -246 +10211 +9965 Vùng -1596 +28746 +27150 -1064 +30758 +29694 Vùng -636 +8547 +7911 -424 +9145 +8721 Vào thời kỳ mùa kiệt, khu vực cửa sơng phía biển chủ yếu chịu ảnh hƣởng tác động dòng ven bờ (do sóng hƣớng Đơng Nam) từ phía Nam lên Khi dòng ven bờ mang bùn cát khu vực bờ biển phía Nam lên gặp dịng triều hƣớng ngồi cửa sơng bị chắn lại, lƣợng bùn cát đƣợc bồi lắng lại khu vực bờ Nam 105 cửa sông (vùng 3), lƣợng bùn cát bồi lắng trung bình khoảng +36634 tấn, với trƣờng hợp +41396 tấn, với trƣờng hợp Ở khu vực cửa phía sơng, dịng chảy khu vực chủ yếu dịng triều chi phối, dịng chảy sơng hầu nhƣ khơng cịn hệ thống thủy lợi Đồng Cam lấy gần nhƣ hết nƣớc để tƣới cho hai kênh Bắc Nam, lƣợng nƣớc hồi quy hai kênh xuống hạ lƣu khơng đáng kể Bởi vậy, dịng ven bờ kết hợp đồng pha với dòng triều lên tiến vào cửa sông mang bùn cát từ biển vào đƣợc bồi lắng lại vùng cửa sông (vùng 5) khoảng +27150 tấn, với trƣờng hợp +29694 tấn, với trƣờng hợp 3.3.4.3.Mô thời kỳ mùa lũ  Các điều kiện biên đầu vào mơ hình, bao gồm: - Điều kiện địa hình: Địa hình sử dụng đợt đo tháng 9/2016; - Các điều kiện biên, thơng số tính tốn nhƣ mùa kiệt, số liệu tính tốn từ tháng 9÷12; - Số liệu bùn cát trích dạng q trình theo thời gian từ kết tính tốn bùn cát mơ hình triều vị trí sau cầu Đà Rằng cũ; - Điều kiện bùn cát: đƣờng kính hạt bùn cát trung bình d50 =0.22 mm;  Kết tính tốn Trường sóng Trong thời kỳ mùa lũ, sóng gió theo hƣớng Đông Bắc, hƣớng đƣờng bờ nằm theo hƣớng Tây Nam nên sóng tới tác dụng vng góc với đƣờng bờ hƣớng trực tiếp đến cửa sông Vì vậy, vào thời điểm cửa sơng chịu tác động mạnh sóng dịng chảy, lịng sơng mở rộng hai bên, chiều cao sóng cửa sơng khoảng 0,6 m 106 Hình 3.44 Kết trường sóng cửa Đà Diễn– mùa lũ Trường dịng chảy Trong thời kỳ mùa lũ sóng chủ yếu theo hƣớng Đơng Bắc vng góc với cửa Đà Diễn, kết hợp với dịng chảy lũ từ sơng đổ Dịng chảy sơng lớn dịng triều nhiều nên dịng chảy hƣớng ngồi cửa sơng chủ yếu theo hƣớng Đông Vận tốc lớn cửa sông đạt tới 4,2 m/s triều rút 2,6 m/s triều lên (Hình 3.45 đến Hình 3.47) Vận tốc dịng chảy sơng lớn làm cho bùn cắt bị ngồi cửa sơng nhiều cửa sơng dƣới tác động dòng chảy lũ mở rộng hai bên Thời kỳ lũ đạt đỉnh trận lũ năm 2016, với lƣu lƣợng dòng chảy lớn, roi cát chắn ngang cửa sông dễ bị phá vỡ Khi dịng chảy hƣớng ngồi cửa sơng, kết hợp với dịng chảy sóng hƣớng Đông Bắc gây ra, bùn cát từ sông bị đẩy phía Nam, cửa sơng mà mở rộng dịch chuyển phía Nam 107 Hình 3.45 Trường dòng chảy vào mùa lũ cửa Đà Diễn (triều lên) Hình 3.46 Trường dịng chảy vào mùa lũ cửa Đà Diễn (triều rút) Hình 3.47 Dịng chảy luồng cửa sông Đà Rằng vào mùa lũ tháng 11 108 Mặc dù dòng chảy lũ sơng lớn nhƣng hƣớng sóng đổ trực diện với hƣớng sóng vào mùa gió Đơng Bắc (Hình 3.45), nên vận tốc dòng chảy triều rút giảm nhƣng cao đạt 4.2 m/s, với vận tốc lớn đẩy bùn cát phía biển, phá doi cát đƣợc hình thành thời kỳ mùa khơ  Kết biến động địa hình: Kết biến đổi địa hình đáy sau mùa lũ cho trƣờng hợp trƣờng hợp cho mặt cắt nghiên cứu (Hình 3.48), Biến đổi địa hình đáy mùa lũ trƣờng hợp (Hình 3.49, Hình 3.50), mức chênh lệch cao độ địa hình đáy lớn mặt cắt (Bảng 3.25), tổng lƣợng bùn cát bồi xói (Bảng 3.26) 109 Hình 3.48 Biến đổi địa hình đáy cửa Đà Diễn đến cuối tháng 12 năm 2016 Hình 3.49 Biến đổi địa hình đáy khu vực cửa Đà Diễn (mùa lũ) trường hợp 110 Hình 3.50 Biến đổi địa hình đáy khu vực cửa Đà Diễn( mùa lũ) trường hợp Trong thời kỳ mùa lũ gió mùa Đơng Bắc gây biến động đáy lớn Thời kỳ mùa lũ, dòng chảy lũ khu vực gần cửa sông (từ cầu Đà Rằng tới cửa sông) có lƣu tốc lớn, gây xói lở khu vực cửa sơng lạch, độ sâu xói lớn lên tới – 1,21 m trƣờng hợp 2, -1,14 m mặt cắt Khu vực bên sơng có tƣợng bồi xói xen kẽ, nhƣng xu hƣớng bồi chủ yếu, mức bồi lớn mặt cắt với chênh lệch cao độ đáy lớn đạt +4,23 m với trƣờng hợp 1, trƣờng hợp đạt +5,64 m Nhƣng thời gian gió mùa Đơng Bắc hoạt động mạnh tạo sóng lớn khu vực trƣớc cửa sơng, dịng chảy sau khỏi đƣờng bờ bị sóng đẩy lùi, tốc độ dòng chảy giảm đột ngột nên hầu hết bùn cát sông đƣa lắng đọng tạo thành doi cát có xu lệch phía Nam cửa sơng Khu vực ngồi cửa sơng bị bồi nhanh vào thời kỳ mùa lũ, bùn cát từ sơng dƣới tác động dịng chảy lũ lớn đẩy cửa tạo thành cồn ngầm, chắn trƣớc cửa sông, cao độ bồi lớn mặt cắt khoảng từ 0,28÷1,78 m trƣờng hợp 0,31÷1,96 m trƣờng hợp 2, có vị trí cao độ bồi cao đạt khoảng 2,5 m 111 Bảng 3.25 Tổng lượng bùn cát bồi xói tính đến tháng 12 năm 2016 Mặt cắt Chênh lệch cao độ đáy lớn mùa kiệt (m) Trƣờng hợp Trƣờng hợp Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt +1,56 +4,23 -1,14 +0,28 +1,62 +1,78 +1,67 +0,37 +1,78 +5,64 -1,21 +0,31 +1,87 +1,96 +1,89 +0,41 Bảng 3.26 Tổng lượng bùn cát bồi xói đến cuối tháng 12 năm 2016 Tên Xói (-) Vùng Vùng Vùng Vùng Vùng Vùng -34263 -23678 -17673 -8536 -53674 -6864 Mùa lũ từ tháng 9-12/2016 Trƣờng hợp Trƣờng hợp Bồi (+) Tổng (tấn) Xói (-) Bồi (+) Tổng (tấn) +373653 +112733 +234736 +64373 +686374 +35615 +339390 +89055 +217063 +55837 +632700 +28751 -26040 -12549 -9367 -6487 -28447 -5972 +469230 +159547 +294779 +90349 +861942 +49987 443190 146998 285412 83862 833494 44015 Thời kỳ mùa lũ sóng hƣớng Đơng Bắc hƣớng thẳng vào cửa sơng, kết hợp với dịng lũ từ sông đổ mang lƣợng lớn bùn cát phía ngồi cửa sơng, lƣợng bùn cát lắng đọng chủ yếu khu vực ngồi cửa sơng, lớn vùng cửa sông (vùng 5) vào khoảng +632700 cho trƣờng hợp trƣờng hợp +861942 Mặc dù tháng này, lƣợng bùn cát bồi chủ yếu, nhƣng phía sơng dịng chảy lũ từ sơng có tốc độ lớn, mang nhiều bùn cát từ thƣợng lƣu đổ cửa sơng, mặt khác sóng hƣớng Đơng Bắc gây dịng chảy hƣớng thẳng vào cửa sơng, kết hợp với dịng triều lên, xuống gây nên biến động mạnh mẽ khu vực cửa sông địa hình chỗ bồi chỗ xói (vùng vùng 3) Tại khu vực ngồi cửa sơng (vùng 2), có nhiều nơi bị xói mạnh, tổng lƣợng bùn cát nơi bị xói lên tới -23678 (Bảng 3.26) Trong cửa sơng (vùng 4) lƣợng xói lên tới -8536 tấn, trƣờng hợp giảm – 6487 m3 với trƣờng hợp 112 KẾT LUẬN Nghiên cứu diễn biến bồi xói vùng cửa sơng vấn đề khó phức tạp, đặc biệt cửa sông chịu tác động nhiều yếu tố thủy thạch động lực mạnh Trong vùng cửa sơng Đà Diễn đƣợc coi vùng chịu tác động lớn sóng, dịng ven bờ vào thời kỳ mùa kiệt dịng chảy sơng lớn vào thời kỳ mùa lũ Qua nghiên cứu bồi xói vùng cửa Đà Diễn, luận văn rút đƣợc kết luận sau: Mơ hình HEC-RAS mơ tốt q trình thủy động lực nhƣ diễn biến trình vận chuyển bùn cát sơng Ba Mơ hình đƣợc ứng dụng để tính tốn, phân tích xu bồi xói theo mùa vùng từ cầu Đà Rằng đến cầu Đà Rằng cũ cụ thể: + Trong thời kỳ mùa kiệt tất mặt cắt khu vực nghiên cứu bị xói với mức chênh lệch cao độ đáy sông khác Trong trƣờng hợp sau thời kỳ mùa kiệt mặt cắt ĐR4 sát cầu Đà Rằng cũ có mức độ xói xuống đáy nhiều với mức thay đổi cao độ đáy lớn -0,317 m, mặt cắt ĐR2 khu vực vùng nghiên cứu có mức thay đổi cao độ đáy nhỏ -0,184 m, cho thấy mặt cắt bị xói xuống đáy Tổng lƣợng bồi xói khu vực -18636 Trong trƣờng hợp 2, mức độ xói thấp so với trƣờng hợp Mức độ xói mặt cắt cao mặt cắt ĐR4 với mức thay đổi đáy lớn đạt -0,21 m, mặt cắt ĐR2 có mức có mức thay đổi cao độ đáy nhỏ -0,107 m Tổng mức bồi xói thấp trƣờng hợp + Trong thời kỳ mùa lũ trƣờng hợp kịch cho thấy mặt cắt ĐR1 thể bồi xói vị trí mặt cắt khu vực luồng sâu mặt cắt bị xói cịn phần phía bên bờ mặt cắt đƣợc bồi lên Khối lƣợng bồi mùa lũ lớn nhiều so với mức xói vào mùa kiệt nên xét năm khu vực bị bồi lên, vị trí gần biển mức độ bồi lớn tốc độ dịng chảy giảm xuống địa hình gần biển có độ dốc nhỏ 113 Luận văn thiết lập mơ hình (lƣới tính) cho khu vực cửa Đà Diễn, điều kiện biên, điều kiện ban đầu khu vực nghiên cứu; hiệu chỉnh kiểm định môdul: triều, sóng, dịng chảy bùn cát khu vực cửa Đà Diễn Kết tính tốn mơ diễn biến xói lở, bồi tụ điều kiện thƣờng (theo kịch bản: mùa kiệt mùa lũ) cho khu vực cửa Đà Diễn Từ kết tính tốn mô cho thấy xu vận chuyển bùn cát theo mùa nhƣ sau: Vào mùa kiệt, khu vực nghiên cứu triều lên sóng có khả tiến sâu vào cửa bồi lắng phía cửa sơng Do cửa Đà Diễn có hƣớng vng góc với hƣớng Đơng Bắc nên mùa kiệt, sóng có hƣớng tác động trực tiếp vào cửa sơng, chiều cao sóng cửa sông khoảng 0,32 m Vào mùa kiệt, dịng chảy sơng ngịi hầu nhƣ khơng có vai trị đáng kể, ngƣợc lại nhân tố động lực biển giữ vai trị chủ đạo q trình biến động phát triển bồi tụ, xói lở cửa sơng, bồi tụ nhiều khu vực cửa sông vào khoảng 0,16 m ÷ 1,63 m Vào mùa lũ, dịng triều, dịng chảy lũ kết hợp với dịng chảy sóng ven bờ có hƣớng Tây Bắc – Đơng Nam tạo thành dịng chảy tổng hợp có tốc độ cao Dịng chảy lũ cộng với thuỷ triều lên sóng vào sâu làm cho lƣợng bùn cát bị lắng đọng gây bồi phía cửa Khi triều rút lƣợng nƣớc sơng gây phá cửa sơng dịng chảy ven bờ có hƣớng Tây Bắc – Đơng Nam nên bùn cát đƣợc đƣa xuống phía nam cửa Mức độ bồi xói sơng phía Bờ Nam đạt +234736 lớn phía bờ Bắc đạt +112733 tấn, trƣờng hợp 1, trƣờng hợp tăng lên đáng kể phía bờ Bắc sát bờ bị xói Trong khu vực ngồi cửa sơng ngồi mặt cắt luồng ngang trƣớc sơng mặt cắt bị xói xuống dịng chảy lũ sơng lớn, cịn mặt cát bên ngồi đƣợc bối lên cao, với mức độ chênh lệch cao độ lớn sau mùa lũ +1,78 m, trƣờng hợp 1,96 m, trƣờng hợp mặt cắt 114 KIẾN NGHỊ Luận văn đƣa đƣợc số kết nghiên cứu tác động tới chế độ thủy lực khu vực nghiên cứu thơng qua phƣơng án tính tốn kịch lựa chọn, nhiên cần có nghiên cứu sâu ảnh hƣởng cơng trình chỉnh trị, cân bùn cát, dịng chảy bùn cát xói lở khu vực cửa Đà Diễn Ngoài ra, luận văn chƣa đề cập tới tác động mực nƣớc biển dâng biến đổi khí hậu, nghiên cứu cần phải phân tích, đánh giá, cập nhật thơng tin triển khai nghiên cứu rộng 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phan Văn Thành (2011), Ứng dụng mơ hình Mike Basin tính tốn cân nước lưu vực sông Ba, Đố án tốt nghiệp, trƣờng Đại học Thủy lợi Lê Đình Thành & nnk (2009), Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định cửa sông ven biển miền Trung, Báo cáo Đề tài cấp nhà nƣớc KC08.07/06-10, Trƣờng Đại học Thủy lợi Dƣơng Ngọc Tiến (2012), Phân tích xu q trình vận chuyển trầm tích biến đổi đường bờ, đáy khu vực cửa sơng Đáy mơ hình MIKE Nguyễn Thọ Sáo (2003), Dự báo tượng xói lở, bồi tụ bờ biển cửa sông Đà Rằng, Báo cáo đề mục thuộc đề tài KC09.05/01 - 05 Bùi Thị Hạnh (2016.), Mô trường thủy động lực khu vực cửa Đà Diễn, tỉnh Phú Yên, Luận văn Thạc sĩ trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên Nguyễn Thu Hƣơng (2012), Nghiên cứu sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp ổn định cửa Đà Rằng, tỉnh Phú Yên, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, trƣờng Đại học Thủy Lợi Hoàng Văn Huân & nnk (2008), Nghiên cứu ứng dụng công nghiệ (Mike 21) vào đánh gái dự báo phòng chống sạt lở bờ sông (miền Bắc, miền Trung, miền Nam), Báo cáo Đề tài cấp bộ, Viện Khoa học Thủy lợi & Viện Kỹ thuật Biển Trân Duy Bình (2017), Ứng dụng phương pháp hồi quy đa biến logistic xây dựng mơ hình nhận thức diễn biến hình thái khu vực cửa song Đà Diễn, tỉnh Phú Yên, Luận văn Thạc sĩ trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên N T Giang c.s., “Đánh giá biến đổi chế độ thủy văn hạ lƣu lƣu vực sông Ba dƣới tác động hệ thống hồ chứa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN Các Khoa học Trái đất Môi trường, vol 32, số p.h 2, tr 12-24, 2016 10 N T Giang, H T Thảo, T N Vĩnh, P D H Bình, V Đ Quân, 116 “Đánh giá cán cân bùn cát hạ lƣu sông Ba dƣới tác động hệ thống hồ chứa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN Các Khoa học Trái đất Môi trường, vol 33, số p.h 4, tr 127-134, 2017 11 Nguyễn Mạnh Hùng (2008), “Q trình tính vận chuyển bùn cát dọc bờ, phục vụ xây dựng cơng trình biển bảo vệ bờ biển”, Tuyển tập báo cáo, Hội nghị KHCN biển Toàn quốc 4, Hà nội1998 12 Nguyễn Kiên Dũng, “Nghiên cứu đặc điểm bùn cát sông Ba, Mã, Thu Bồn, Srepok”, Tuyển tập báo cáo khoa học lần thứ 10, Viện KH KTTV & MT 13 Hoàng Văn Đại.(2011), Luận văn Thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mơ hình TREM đánh giá diễn biến lịng dẫn đoạn sông Hồng từ Chèm đến Khuyến Lương, Trƣờng đại học Quốc gia Hà Nội 14 Nguyễn Xuân Hiển nnk, (2009), Tính tốn phân tích xu bồi tụ, xói lở khu vực Cửa Đáy, Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Mơi trƣờng 15 Nguyễn Ngọc Quỳnh &nnk (2008), “Nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn chế độ thủy văn hạ du sông Lô – Gâm ảnh hƣởng thủy điện Tuyên Quang”, Tạp chí khoa học Thủy lợi 2008 Tiếng anh 16 Nguyen Tien Giang (2000), “Sediment transport balance and bank erosion in Son Tay Curved bend, Red River, Vietnam”, Thesis for Degree of Master of Engineering, Asian Institute of Technology School of Civil Engineering, Bangkok, Thailand, 2000 17 Chanson, Hubert (2008), “Photographic observations of tidal bores (Mascarets) in France” No CH71/08 Division of Civil Engineering at the University of Queensland 18 Adikari, Y and Yoshitani, J 2009 “Global trends in water-related disasters: an insight for policymakers.” World Water Assessment Programme Side Publication Series, Insights The United Nations,UNESCO International Centre for Water Hazard and Risk Management (ICHARM) 117 19 O'Connor, J M., Neumann, D A., & Sherk Jr, J A (1976) “Lethal Effects of Suspended Sediments on Estuarine Fish” Maryland univ solomons natural resources inst 18 Chanson, Hubert (2008) “Photographic observations of tidal bores (Mascarets) in France” No CH71/08 Division of Civil Engineering at the University of Queensland 20 Yang C.T & Randle T.J., 1998, Surface erosion, sediment transport, and reservoir sedimentation Modeling soil erosion, sediment transportand closely related hydrological processes (Proceedings of symposium held at Vienna, July1998), IAHSPubl.no.249 21 Dubinski I.M., nt, Two-dimensional sediment transport modeling for reservoir sediment management: Reventazon River, Costa Rica Golden Associate Inc 22 DHI, (2011), MIKE21 model FM, User guide 118