Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông hồng và đề xuất giải pháp công trình chỉnh trị ổn định khu vực cửa vào sông đáy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM XUÂN ĐỨC NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LỊNG DẪN SƠNG HỒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ ỔN ĐỊNH KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM XN ĐỨC NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LỊNG DẪN SƠNG HỒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ ỔN ĐỊNH KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HD KHOA HỌC : TS Phạm Đình Hà Nội - 2012 BẢN CAM ĐOAN -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 LỜI CẢM ƠN  Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu diễn biến lịng dẫn sơng Hồng đề xuất giải pháp cơng trình chỉnh trị ổn định khu vực cửa vào sơng Đáy” hồn thành nhờ hướng dẫn tận tình TS Phạm Đình với đồng nghiệp Trung tâm Động lực sông – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ gia đình người thân Tác giả xin cảm ơn thầy cô Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Cơng trình tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Cảm ơn lãnh đạo Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Động Lực Học Sông Biển; Cảm ơn lãnh đạo đồng nghiệp Trung tâm động lực sông tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho tác giả trình học tập làm luận văn Cảm ơn động viên giúp đỡ, chia sẻ, cổ vũ tinh thần người thân, gia đình bạn bè để tác giả hồn thành luận văn Do thời gian trình độ có hạn nên luận văn khơng thể tránh thiếu sót nên tác giả mong nhận ý kiến chia sẻ, đóng góp thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đáp ứng mục tiêu đề Hà Nội, tháng 03 năm 2012 Tác giả luận văn Phạm Xuân Đức -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU .1 I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHỈNH TRỊ ĐOẠN SƠNG CĨ CỬA SÔNG NHÁNH 1.1 TỔNG QUAN VỀ LÝ LUẬN 1.2 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC TẾ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1 Ngoài nước .4 1.2.2 Trong nước .6 1.3 CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA ĐÁY 1.4 VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 13 1.4.1 Vấn đề đặt 13 1.4.2 Hướng nghiên cứu 15 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA ĐÁY 16 2.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA ĐÁY 16 2.1.1 Đặc điểm địa hình sơng Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy 16 2.1.2 Điều kiện địa chất 19 2.1.3 Điều kiện thủy văn 21 2.1.4 Các cơng trình xây dựng 26 2.2 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA ĐÁY 27 2.2.1 Quá trình lưu lượng 27 2.2.2 Quá trình mực nước 28 2.2.3 Quan hệ lưu lượng - Mực nước 31 2.2.4 Dòng chảy bùn cát sông Hồng .35 2.3 PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN ĐOẠN SƠNG HỒNG KHU VỰC CỬA ĐÁY 37 2.3.1 Phân tích diễn biến lịch sử đoạn sông Hồng khu vực cửa Đáy 37 2.3.2 Phân tích diễn biến đường lạch sâu đoạn sơng .42 2.3.3 Phân tích diễn biến cắt ngang 47 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 2.4 PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN DIỄN BIẾN .50 2.4.1 Phân tích trạng 50 2.4.2 Chế độ thủy lực khu vực cửa vào sông Đáy 52 2.4.3 Tác động điều tiết hồ Hịa Bình 53 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 53 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 FM, XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG THỦY LỰC ĐOẠN SƠNG HỒNG KHU VỰC CỬA ĐÁY 54 3.1 LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU MƠ HÌNH 54 3.2 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21FM-ST XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐOẠN SƠNG HỒNG – CỬA ĐÁY .55 3.2.1 Mô hình thủy lực chiều mạng sơng Hồng 56 3.2.2 Điều kiện biên mơ hình đoạn sông Hồng khu vực cửa Đáy .62 3.2.3 Thiết lập mơ hình tính tốn Mike 21FM-ST cho đoạn sơng Hồng khu vực cửa Đáy 64 3.2.4 Kiểm định thiết lập thơng số mơ hình 66 3.2.5 Nghiên cứu trạng đoạn sông Hồng khu vực cửa Đáy với cấp lưu lượng tạo lòng 68 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 71 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNGCỬA ĐÁY .72 4.1 XÁC LẬP TUYẾN CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG – CỬA ĐÁY .72 4.1.1 Những yêu cầu 72 4.1.2 Xác lập tuyến chỉnh trị cho đoạn sông 73 4.1.3 Ảnh hưởng cơng trình chỉnh trị đến mực nước lũ (Qlũ=27.500 m3/s) 83 4.2 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG –CỬA ĐÁY 85 4.2.1 Các phương án bố trí cơng trình .86 4.2.2 Các giải pháp kết cấu cơng trình 89 4.3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ KÊNH DẪN CẨM ĐÌNH 97 4.3.1 Nguyên nhân gây bồi lắng kênh dẫn vào cửa lấy nước 97 4.3.2 Giải pháp chống bồi lắng kênh dẫn vào cửa lấy nước cống Cẩm Đình 100 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 4.3.3 Thảo luận việc lựa chọn cao trình đầu kênh dẫn Cẩm Đình 100 4.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN .101 4.4.1 Nghiên cứu giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng qua cửa lấy nước sông đáy PA1 (Tuyến lựa chọn) 101 4.4.2 Nghiên cứu giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng qua cửa lấy nước sông đáy phương án chọn (Qlũ): 105 4.4.3 Phân tích diễn biến lịng dẫn đoạn sơng Hồng qua cửa Đáy 111 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG .114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .116 TÀI LIỆU THAM KHẢO .118 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Đặc trưng lưu lượng lũ (đơn vị: m3/s) 23 Bảng 2: Thành phần lượng lũ ngày lớn (%) sông nhánh so với Sơn Tây 25 Bảng 3: Lưu lượng đỉnh lũ ứng với tần suất có hồ Hồ Bình,Thác Bà, 28 Bảng 4: Kết tính tốn tần suất mực nước ngày giai đoạn 1999-2008 trạm thuỷ văn không ảnh hưởng triều ĐBBB 30 Bảng 5: Biến đổi MN đặc trưng qua giai đoạn 31 Bảng 6: Mực nước ứng với cấp Q qua thời kỳ Sơn Tây 32 Bảng 7: Mực nước H (cm) ứng với cấp lưu lượng qua thời kỳ Hà Nội 33 Bảng 8: Mực nước H (cm) ứng với cấp lưu lượng 35 Bảng 9: Diễn biến lịng sơng đoạn sơng Hồng khu vực cửa Đáy từ năm 1976 – 2003 44 Bảng 1: Chỉ tiêu S/σ trận lũ tính tốn 58 Bảng 2: Tần suất phịng chống lũ cho Hà Nội đồng sông Hồng 62 Bảng 3: Kết tính Q H sơng Hồng đoạn Hà Nội theo Quy trình vận hành hồ 63 Bảng 4: Lưu lượng lũ thiết kế khu vực Hà Nội 64 Bảng 5: Thông số mơ hình sau hiệu chỉnh 68 Bảng 1: Năm điển hình tính lưu lượng tạo lịng Bảng 2: Quan hệ Q ~ P.J.Q2 sông Hồng Sơn Tây (1990-1998) Bảng 3: Quan hệ Q ~ P.J.Q2 trạm thuỷ văn Hà Nội (1990-1998) Bảng 4: Chênh lệch vận tốc trước sau có cơng trình Bảng 5: Chênh lệch vận tốc trước sau có cơng trình Bảng 6: Cao trình đáy trước sau tính năm DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 : Đê bố trí xa sơng Hình 2: Đê bố trí sát bờ sơng (phải kết hợp với kè) Hình 3: Vị trí sơng Đáy hệ thống sơng Hồng-Thái Bình 75 75 77 105 111 112 6 Hình 1: Đường tần suất luỹ tích mực nước trung bình ngày trạm thuỷ văn từ năm 1999 đến năm 2008 29 Hình 2: Quan hệ Q~H trạm Sơn Tây 33 Hình 3: Quan hệ Q~H trạm Hà Nội 34 Hình 4: Bản đồ xói lở bồi tụ lòng dẫn khu vực Sơn Tây - Đan Phượng giai đoạn 1965 - 1987 39 Hình 5: Bản đồ xói lở - bồi tụ lịng dẫn khu vực Sơn Tây – Đan Phượng 41 Hình 6: Sơ đồ mặt cắt khảo sát đoạn sông Hồng, cửa Đáy 43 Hình 7: Diễn biến đáy lịng sông đoạn sông Hồng từ cửa Đáy tới Trung Hà 43 Hình 8: Diễn biến mặt cắt ngang sơng Hồng 6,7,8 48 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 Hình 1: Sơ đồ tính tốn thủy lực mạng sơng 59 Hình 2: Q trình thực đo tính tốn theo phương pháp diễn tốn lũ sóng động học 60 Hình 3: Q trình thực đo tính tốn theo phương pháp diễn tốn lũ sóng động học 61 Hình 4: Lưới địa hình tính tốn đoạn sơng Hồng từ Sơn Tây đến Chèm 66 Hình 5: Đường q trình lưu lượng lũ sơng Hồng khu vực cửa vào sông Đáy trận lũ tháng 8/1996 67 Hình 6: Đường trình mực nước lũ sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy trận lũ tháng 8/1996 67 Hình 7: Địa hình khu vực nghiên cứu 68 Hình 8: Phân bố mực nước đoạn Sơn Tây - Chèm 68 Hình 9: Mặt cắt ngang vị trí thượng lưu cửa vào sơng Đáy 69 Hình 10: Mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy 69 Hình 11: Mặt cắt ngang vị trí hạ lưu cửa vào sơng Đáy 69 Hình 12: Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí thượng lưu cửa vào sơng Đáy 69 Hình 13: Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy 69 Hình 14: Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí hạ lưu cửa vào sơng Đáy 69 Hình 15: Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí thượng lưu cửa vào sơng Đáy 70 Hình 16: Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy 70 Hình 17: Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí hạ lưu cửa vào sơng Đáy 70 Hình 1: Đường cong tuyến chỉnh trị theo nguyên tắc Antunin Hình 2: Mặt đoạn sơng tuyến chỉnh trị Hình 3: Loại I, II, III, IV: Hình 4: Hướng dịng chảy sơng Hồng khu vực cửa Đáy Hình 5: Hệ thống cơng trình chỉnh trị đoạn sơng Hồng khu vực cửa Đáy Hình 6: Mặt bằng, mặt cắt dọc kè mỏ hàn Hình 7: Kết cấu mặt cắt ngang kè mỏ hàn Hình 8: Kết cấu kè gia cố bờ dạng mái nghiêng Hình 9: Mặt đoạn kè mái nghiêng Hình 10: Vị trí đặt cơng trình chỉnh trị mơ hình Hình 11: Mặt cắt Hình 12: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 13: Mặt cắt Hình 14: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 15: Mặt cắt Hình 16: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 17: Mặt cắt Hình 18: Vận tốc dịng chảy mặt cắt 79 82 84 85 88 91 92 96 96 102 103 103 103 103 103 103 104 104 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 Hình 19: Mặt cắt Hình 20: Vận tốc dòng chảy mặt cắt Hình 21: Mặt cắt Hình 22:Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 23: Vị trí đặt cơng trình chỉnh trị Hình 24:Mực nước lũ dọc sơng Hình 25: Mặt cắt Hình 26: Vận tốc dòng chảy mặt cắt Hình 27: Mặt cắt Hình 28: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 29: Mặt cắt Hình 30: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 31: Mặt cắt Hình 32: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 33: Mặt cắt Hình 34: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 35: Mặt cắt Hình 36: Vận tốc dịng chảy mặt cắt Hình 37: Đoạn sơng nghiên cứu Hình 38: Cắt dọc dự báo diễn biến lòng dẫn qua cửa Đáy thời gian năm 104 104 105 105 106 108 109 109 109 109 109 109 110 110 110 110 110 110 112 114 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 105 Hình 21: Mặt cắt Hình 22:Vận tốc dòng chảy mặt cắt c Nhận xét kết thay đổi vận tốc dòng chảy Nhìn chung vận tốc dịng chảy trước sau có cơng trình tương đối ổn định Tuy nhiên số vị trí có chênh lệnh vận tốc trước sau có cơng trình, khoảng chênh lệch lớn mặt cắt theo Bảng 4.4 sau: Bảng 4: Chênh lệch vận tốc trước sau có cơng trình Mặt cắt M/C1 M/C2 M/C3 M/C4 M/C5 M/C6 Chênh lệch Vm/s 0.25236 0.32932 0.237443 0.137373 0.379864 0.18401 Tại mặt cắt phía trước vị trí đặt xảy tượng bồi - xói Tại vị trí mỏ hàn sau kè mỏ hàn mặt cắt 2, dịng chảy có điều chỉnh, đến mặt cắt mặt vị trí cửa lấy nước dòng chảy ổn định Đến mặt cắt số vận tốc dịng chảy giảm sau cửa lấy nước 4.4.2 Nghiên cứu giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng qua cửa lấy nước sông đáy phương án chọn (Qlũ): a Giải pháp cơng trình: Tiến hành đặt kè mỏ hàn phía thượng lưu so với cửa lấy nước sông Đáy lấp hố xói -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 106 Kết cấu đập mỏ hàn: Làm đất sét phủ đá hộc, đập xi theo dịng chảy, làm thành góc với bờ sông 750 Độ dốc đập i = 0,02 Mái dốc đầu đập m=3 Độ dốc mái thượng hạ lưu đập m=1,5 Cao trình đỉnh đập mỏ hàn = 12,5 m Chiều rộng đỉnh đập m Hình 23: Vị trí đặt cơng trình chỉnh trị + Tại vị trí trước kè mỏ hàn số hố xói thứ cao trình đáy từ 1.1m ÷ 1.7m + Tại vị trí hố xói thứ cao trình đáy - 1m + Tại vị trí sau hố xói thứ trước cửa lấy nước cao trình đáy từ -2.1m ÷ 0.1m + Tại vị trí cửa lấy nước cao trình đáy 0.1m + Tại vị trí sau cửa lấy nước trước vị trí hố xói cao trình đáy từ -0.5m ÷ 0.3m + Tại vị trí hố xói cao trình đáy từ -1.4m b Kết mực nước: -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 107 Mực nước yếu tố quan trọng liên quan đến tiêu chuẩn phịng chống lũ cao trình tuyến đê Theo tiêu chuẩn phòng chống lũ Việt Nam, mức nước đảm bảo chống lũ khu vực nghiên cứu lấy theo mực nước trạm thuỷ văn Hà Nội 13,4m trường hợp có thêm hồ chứa Tuyên Quang sau có thêm hồ chứa Sơn La Theo kết tính tốn, với phương án cơng trình lựa chọn làm tăng mực nước không đáng kể, mực nước thượng lưu khu vực cụm cơng trình tăng khoảng 3cm tắt dần thượng lưu cách 2km, khu vực cơng trình mực nước giảm 2cm tăng dần tới đường mực nước trạng hạ lưu + Ảnh hưởng cơng trình chỉnh trị đến mực nước lũ (Qlũ=27.500 m3/s) Mức nước đảm bảo chống lũ khu vực nghiên cứu lấy theo mực nước trạm thuỷ văn Hà Nội 13,40m trường hợp có hồ chứa Tuyên Quang hồ chứa Sơn La Ảnh hưởng giải pháp chỉnh trị lựa chọn, mực nước lũ thượng lưu cụm công trình mỏ hàn M1, M2 M3 tăng khoảng 3cm tắt dần thượng lưu cách mỏ hàn M1 2km, khu vực cơng trình mỏ hàn mực nước giảm 2cm hạ lưu, mực nước dao động tăng giảm so với đường mực nước trạng Với lưu lượng lũ thiết kế 27.500 m3/s Sơn Tây, cơng trình đề xuất ảnh hưởng đến thay đổi mực nước lũ thiết kế đoạn sông Hồng qua cửa Đáy thể Hình 4.24 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 108 17,10 BIẾN ĐỔI MỰC NƯỚC LŨ THEO CHIỀU DỌC SÔNG ỨNG VỚI Q LŨ LÀ 27500 m3/s 17,00 Có cơng trình 16,90 Chưa có cơng trình Cửa Đáy 16,80 16,70 16,60 16,50 14 37 58 87 11 79 14 41 17 26 19 62 22 18 24 30 26 53 28 78 31 22 33 12 16,40 Khoảng cách (m) Hình 24:Mực nước lũ dọc sơng c Kết tính lưu tốc dịng chảy - Kết tính tốn vận tốc dịng chảy trước sau có kè mỏ hàn hai hố xói lấp mặt cắt số vị trí trước kè mỏ hàn số hố xói thứ -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 109 Hình 25: Mặt cắt Hình 26: Vận tốc dòng chảy mặt cắt - Kết tính tốn vận tốc dịng chảy trước sau có kè mỏ hàn hai hố xói lấp mặt cắt số 2, vị trí hố xói thứ Hình 27: Mặt cắt Hình 28: Vận tốc dịng chảy mặt cắt - Kết tính tốn vận tốc dịng chảy trước sau có kè mỏ hàn hai hố xói lấp mặt cắt số 3, vị trí sau hố xói thứ trước cửa lấy nước Hình 29: Mặt cắt Hình 30: Vận tốc dịng chảy mặt cắt - Kết tính tốn vận tốc dịng chảy trước sau có kè mỏ hàn hai hố xói lấp mặt cắt số 4, vị trí cửa lấy nước -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 110 Hình 31: Mặt cắt Hình 32: Vận tốc dịng chảy mặt cắt - Kết tính tốn vận tốc dịng chảy trước sau có kè mỏ hàn hai hố xói lấp mặt cắt số 5, vị trí sau cửa lấy nước trước vị trí hố xói Hình 33: Mặt cắt Hình 34: Vận tốc dịng chảy mặt cắt - Kết tính tốn vận tốc dịng chảy trước sau có kè mỏ hàn hai hố xói lấp mặt cắt số 6, vị trí hố xói thứ Hình 35: Mặt cắt Hình 36: Vận tốc dòng chảy mặt cắt -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 111 Nhìn chung vận tốc dịng chảy trước sau có cơng trình tương đối ổn định Tuy nhiên số vị trí có chênh lệnh vận tốc trước sau có cơng trình, khoảng chênh lệch lớn mặt cắt theo Bảng 4.5 sau: Bảng 5: Chênh lệch vận tốc trước sau có cơng trình Mặt cắt MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 MC6 0.23 0.40 0.16 0.15 0.36 0.25 Chênh lệch Vm/s - Tại mặt cắt phía trước vị trí đặt cơng trình xảy tượng bồi - xói Tại vị trí mỏ hàn sau kè mỏ hàn mặt cắt 2, dịng chảy có điều chỉnh, đến mặt cắt mặt vị trí cửa lấy nước dịng chảy ổn định Đến mặt cắt số vận tốc dịng chảy giảm sau cửa lấy nước 4.4.3 Phân tích diễn biến lịng dẫn đoạn sơng Hồng qua cửa Đáy Để phân tích diễn biến lịng dẫn đoạn sơng Hồng qua cửa Đáy, mơ hình lựa chọn mặt cắt dọc theo lạch sâu thể Hình 4.38 Kết tính tốn trường hợp: Hiện trạng, sau năm khơng có cơng trình sau năm có cơng trình thể Bảng 4.6, diễn biến lịng dẫn thể theo cao độ Kết cho thấy: thời gian năm trường hợp đặt kè mỏ hàn, biến động lòng dẫn đoạn cửa đáy có cải thiện tích cực đáng kể Cụ thể, hố xói thượng lưu hạ lưu khu vực cửa đáy có xu hướng bồi nhẹ, bãi bồi trước cửa đáy xói sâu hơn, địa hình đáy sơng trơn thuận Vì vậy, phương án lựa chọn cho đảm bảo mục tiêu đặt -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 112 Hình 37: Đoạn sơng nghiên cứu Bảng 6: Cao trình đáy trước sau tính năm X Y Khoảng K/c cộng cách (m) dồn (m) Khoảng Cao trình năm cách đáy trước có cơng (m) tính(m) trình năm khơng có cơng trình 556254.4 2338901 118.40 118.40 3.1 1.6 5.7 556372.8 2338901 97.75 216.15 118 1.7 0.1 4.4 556470.3 2338894 104.70 320.85 216 -2.0 -1.0 -4.6 556574.8 2338887 139.29 460.14 321 -2.1 -1.0 -4.7 556714.1 2338887 146.42 606.56 460 -2.0 -1.0 -4.5 556860.3 2338894 125.55 732.12 607 -1.9 -1.0 -4.3 556985.7 2338887 111.43 843.55 732 -1.9 -1.0 -4.3 557097.1 2338887 139.29 982.84 844 -1.9 -1.0 -4.2 557236.4 2338887 153.22 1136.06 983 -1.9 -1.0 -4.1 557389.6 2338887 125.36 1261.42 1136 -1.9 -1.0 -4.0 146.26 1407.67 1261 -1.8 -1.0 -3.9 557515 2338887 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 113 557661.2 2338887 153.22 1560.89 1408 -1.8 -1.0 -3.9 557814.4 2338887 139.29 1700.19 1561 -2.3 -1.5 -4.4 557953.7 2338887 132.51 1832.69 1700 -1.8 -1.0 -3.7 558086.1 2338880 160.34 1993.03 1833 -1.6 -0.8 -3.5 558246.2 2338873 147.74 2140.77 1993 -1.1 -0.4 -3.0 558392.5 2338852 105.39 2246.16 2141 1.0 -0.1 2.8 2338838 111.65 2357.81 2246 1.3 0.3 3.0 558608.4 2338831 83.57 2441.39 2358 1.2 0.1 2.9 2338831 106.31 2547.70 2441 -2.1 -1.4 -3.9 558782.5 2338887 115.28 2662.98 2548 -2.0 -1.3 -3.7 2338936 108.12 2771.10 2663 -0.8 -0.3 -2.3 558991.5 2338963 115.91 2887.01 2771 0.9 -0.1 2.4 2339026 119.82 3006.83 2887 0.7 -0.2 2.2 559186.5 2339096 113.37 3120.21 3007 -1.5 -1.0 -3.0 559263.1 2339179 124.59 3244.79 3120 -1.1 -0.5 -2.6 559374.5 2339235 137.36 3382.15 3245 1.1 0.3 2.4 559492.9 2339305 86.15 3468.30 3382 -1.5 -1.0 -3.0 559576.5 2339326 113.37 3581.68 3468 -1.7 -1.1 -3.1 559687.9 2339346 127.09 3708.77 3582 -1.7 -1.2 -3.1 559813.3 2339367 123.41 3832.18 3709 -1.0 -0.5 -2.3 559931.7 2339402 125.55 3957.73 3832 -1.0 -0.5 -2.3 560050.1 2339444 154.64 4112.37 3958 -1.9 -1.4 -3.1 560203.3 2339465 138.77 4251.14 4112 -1.2 -0.8 -2.4 560335.6 2339507 141.02 4392.16 4251 -1.3 -0.8 -2.5 560467.9 2339555 150.34 4542.50 4392 -1.2 -0.7 -2.3 560614.2 2339590 134.51 4677.01 4543 -1.1 -0.6 -2.2 560739.6 2339639 123.22 4800.23 4677 -0.5 -0.1 1.6 560830.1 2339723 123.41 4923.64 4800 -0.6 -0.2 -1.7 560948.5 2339757 133.97 5057.60 4924 0.5 -0.1 -1.5 561066.9 2339820 146.42 5204.02 5058 0.7 0.1 1.6 558497 558692 558887 559089 -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 114 * Diễn biến lịng dẫn sơng Hồng qua cửa Đáy có giải pháp cơng trình chỉnh trị sơng (Q TL = 11.000 m3/s) Để phân tích diễn biến lịng dẫn đoạn sơng Hồng qua cửa Đáy, mơ hình lựa chọn mặt cắt dọc theo lạch sâu thể Hình 4.38 Cấp lưu lượng nghiên cứu chọn cấp lưu lượng tạo lòng 11 000 m3/s Từ kết nhận thấy thời gian năm trường hợp đặt kè mỏ hàn theo phương án lựa chọn, biến động lòng dẫn đoạn cửa đáy có cải thiện tốt Cụ thể, hố xói thượng lưu hạ lưu khu vực cửa đáy có xu hướng bồi nhẹ, bãi bồi trước cửa đáy xói sâu tạo điều kiện lấy nước vào cửa Đáy, địa hình đáy sơng trơn thuận Với phương án trạng khơng có cơng trình: khu vực thượng lưu cống Cẩm Đình (hố xói 1) sau năm xói sâu thêm trung bình 3-3,5m khu vực cửa cống bồi cao thêm 2m Với phương án có giải pháp cơng trình: sau thời gian năm, diễn biến lòng dẫn đoạn cửa cống lấy nước vào sơng Đáy có hiệu đáng kể Cụ thể, hố xói thượng lưu khu vực cửa cơng lấy nước có xu hướng bồi nhẹ , bãi bồi trước cửa cống lấy nước xói sâu 8.0 6.0 4.0 Cửa Đáy Cao trình đáy(m) BIẾN ĐỘNG LỊNG DẪN ĐOẠN CỬA ĐÁY SAU KHI CĨ CƠNG TRÌNH 2.0 0.0 -2.0 -4.0 Sau năm có cơng trình Hien trang 5379 5058 4800 4251 3958 3709 3468 3245 3007 2771 2548 2358 2141 1833 1561 1261 983 732 460 216 -6.0 4543 Kc cộng dồn (m) Sau năm cơng trình Hình 38: Cắt dọc dự báo diễn biến lòng dẫn qua cửa Đáy thời gian năm 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Nghiên cứu dự báo biến động lịng dẫn, từ kết tính tốn mơ Mơ hình, đánh giá, dự báo sau: -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 115 + Chế độ thuỷ lực đoạn sơng Hồng khu vực cửa Đáy có chế độ thuỷ lực phức tạp thay đổi tái lập lại cửa Đáy làm thay đổi tỉ số tương tác sông Hồng sông Đáy tác động điều tiết hồ Hồ Bình Mặt khác khu vực cửa Đáy nằm cuối đỉnh cong Sơn Tây Vì vậy, nước lũ lên cao, đặc biệt vào thời điểm đỉnh lũ ln hình thành trục động lực dịng chảy lũ ép sát phía bờ phải với vận tốc lớn 1,5m/s đến 2m/s Đặc biệt có cơng trình chỉnh trị hệ thống mỏ hàn, vận tốc dòng chảy tăng lên từ 0,2-0,3m/s Cần thấy rằng, vận tốc trung bình thuỷ trực, vận tốc điểm đo cịn lớn nhiều Dưới tác động dòng chảy lũ vậy, cho thấy mức độ uy hiếp lớn đến độ ổn định bờ sơng, an tồn hệ thống đê điều khu vực trọng điểm nghiên cứu Giải pháp kè bờ khu vực từ Sen Chiểu đến cửa cống Vân Cốc phương án lựa chọn hợp lý + Với địa hình trạng đề tài tính tốn phân tích diễn biến cho phương án có kết diễn biến sau  Với phương án giữ ngun địa hình trạng, khơng can thiệp biện pháp cơng trình Khu vực thượng lưu cống Vân cốc (Hố xói thứ nhất) xói sâu thêm trung bình 3-3,5m, khu vực cửa cống bồi cao thêm 2m Với xu hướng bất lợi cho sông trước cửa Đáy trước năm 1976, dịng sơng xuất bãi bồi hình thành đoạn sơng hai lạch trước cửa lấy nước  Với phương án công trình đề xuất gồm mỏ hàn, lấp hố xói hệ thống cơng trình kè bảo vệ bờ thượng lưu cống Vân Cốc.Tính tốn diễn biến sau thời gian năm, biến động lòng dẫn đoạn cửa Đáy có cải thiện tích cực đáng kể Cụ thể, hố xói thượng lưu hạ lưu khu vực cửa Đáy có xu hướng bồi nhẹ, bãi bồi trước cửa Đáy xói sâu hơn, địa hình đáy sơng trơn thuận Vì vậy, phương án lựa chọn cho đảm bảo mục đích đề tài đề Tuy nhiên, số dự báo tính tốn từ Mơ hình với hạn chế tài liệu địa chất bờ sông Mike 21FM-ST chưa mơ vật liệu dính (cohesive) nên tính tốn coi vật liệu tạo thành bờ sơng cát nên kết tính sạt lở bờ cịn có hạn chế định -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 116 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ +) Những kết đạt Đề tài tổng hợp, phân tích đặc trưng thuỷ văn, thuỷ lực nghiên cứu quy luật biến động lịng dẫn sơng Hồng khu vực cửa lấy nước vào sông Đáy tái lập Sau bước tổng quan tình hình nghiên cứu sơng Hồng khu vực cửa Đáy, khả ứng dụng cơng nghệ mơ hình tốn chiều Mike 21FM-ST giới nước, việc đánh giá tình hình trạng khu vực, tiến hành ứng dụng mơ hình Mike 21FM-ST vào đánh giá lựa chọn giải pháp cơng trình dự báo diễn biến xói bồi cho khu vực nghiên cứu Bằng việc ứng dụng mơ hình Mike 21 FM_ST, xây dựng thành cơng Mơ hình tốn mơ thuỷ lực hình thái sơng cho khu vực nghiên cứu Việc xây dựng tuân thủ theo trình tự bước thiết kế, thiết lập kiểm định mơ hình cẩn thận, kỹ lưỡng, cho phép xác định thông số tính tốn thuỷ lực hình thái sơng phù hợp cho khu vực nghiên cứu Kết nghiên cứu diễn biến lịng dẫn trạng có cơng trình ổn định cửa vào sơng Đáy, nhận thấy hiệu giải pháp chỉnh trị sông sau: Với phương án có giải pháp cơng trình chỉnh trị: diễn biến lòng dẫn đoạn cửa cống lấy nước vào sơng Đáy có hiệu đáng kể Đối với trường hợp lũ thiết kế 27.500 m3/s Sơn Tây, cơng trình đề xuất ảnh hưởng đến thay đổi mực nước lũ thiết kế đoạn sơng Hồng qua cửa Đáy Vì vậy, giải pháp phương án chỉnh trị đảm bảo mục tiêu Đề tài ổn định lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy, thuận lợi cho việc lấy nước vào cống Cẩm Đình (mới) Tuy nhiên, số dự báo tính tốn từ Mơ hình với hạn chế mà tính tốn mơ chấp nhận giả thiết sau: -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 117 Cũng hạn chế tài liệu địa chất bờ sơng Mike 21FM-ST chưa mơ vật liệu dính (cohesive) nên tính tốn coi vật liệu tạo thành bờ sơng cát nên kết tính sạt lở bờ cịn có hạn chế định Giải pháp cơng trình đưa dựa sở phân tích diễn biến đoạn sơng kết tính tốn dự báo mơ hình Mike 21FM-ST, nhằm đưa sơng tuyến chỉnh trị cách chủ động Phương án kỹ thuật đề xuất phương 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 lịng sơng chân kè Đây giải pháp mang tính truyền thống việc bảo vệ bờ đảm bảo cơng trình ổn định Về phương án giữ cho bờ sông không tiếp tục bị sạt lở, giữ nguyên tuyến bờ sông không làm thay đổi chế độ dịng chảy an tồn cho cụm cơng trình đầu mối Vân Cốc, tăng độ an toàn tuyến đê +) Những tồn trình thực luận văn hướng nghiên cứu tiếp theo: Trong khuôn khổ luận văn, chưa đặt vấn đề nghiên cứu diễn biến chỉnh trị lịng dẫn sơng Đáy, khả tự điều chỉnh sông Đáy sau tiếp nhận lưu lượng lũ kiệt theo kịch tính tốn Vì tác giả hi vọng tương lai có đề tài nghiên cứu sâu sông Đáy từ kết kịch luận văn Luận văn sử dụng công cụ mơ hình tốn hai chiều (2D) mơ cụm cơng trình chỉnh trị sơng Hồng khu vực cửa vào sông Đáy, không mô ảnh hưởng tương tác cơng trình tổng thể Đây hướng để đánh giá xác hơn, đề xuất giải pháp cơng trình cụ thể cho đoạn sơng Hồng khu vực cửa Đáy Tuy cịn có hạn chế mơ phỏng, với phân tích, đánh giá dự báo đề cập, cho thấy hiệu tích cực hệ thống cơng trình chỉnh trị đề xuất góp phần đưa dịng chảy sông Hồng sát cửa lấy nước sông Đáy, tạo thuận lợi cho cho việc lấy nước vào sông Đáy -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Ths Vũ Hồng Châu - Viện Quy hoạch thuỷ lợi (2007), Dự án "Quy hoạch hành lang lũ tồn tuyến sơng Hồng", Phạm Đình NNK (2001), "Nghiên cứu thiết lập Quy hoạch chỉnh trị làm tăng khả lũ, ổn định lịng sơng trọng điểm Hà Nội", (Nhiệm vụ 2a, Dự án số – cấp NN) Phạm Đình (2003), "Ảnh hưởng diễn biến lịng sơng, bãi sơng đến khả lũ đoạn sơng Hồng qua Hà Nội - Cơng thức tính độ dâng nước nâng cao cao trình bãi", Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 11/2003, tr 1464 1465 Phạm Đình (2002), "Quan hệ yếu tố mặt yếu tố thẳng đứng lịng dẫn sơng Hồng" Tạp chí Nơng nghiệp PTNT số 12/2002- 2002 TS Phạm Đình (2004), "Nghiên cứu diễn biến lịng dẫn giải pháp chỉnh trị đoạn sông Hồng qua Hà Nội", Luận án tiến sỹ GS.TS Lương Phương Hậu (1986), "Chỉnh trị sông", Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi, tập IV-NXB Nông nghiệp GS.TS Lương Phương Hậu -Trường ĐHXD, (1992), "Động lực học dịng sơng" GS.TS Trần Đình Hợi – VKHTLVN (2010), "Nghiên cứu đề xuất giải pháp, cơng trình khơi thơng dịng chảy, tăng khả chịu tải tự làm sông để bảo vệ môi trường sông Nhuệ, sông Đáy" - Đề tài thuộc chương trình cấp nhà nước KC.08/06-10 GS.TS Trần Đình Hợi – VKHTLVN (2010), "Nghiên cứu đề xuất giải pháp, cơng trình khơi thơng dòng chảy, tăng khả chịu tải tự làm sông để bảo vệ môi trường sông Nhuệ, sơng Đáy" - Đề tài thuộc chương trình cấp nhà nước KC.08/06-10, -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 119 10 PGS TS Lê Mạnh Hùng - VKHTLVN (2010), "Tính tốn phương án tư vấn điều hành hồ chứa thuỷ điện Hoà Bình, Tun Quang, Thác Bà phịng chống lũ" 11 GS.TS Hà Văn Khối - Trường Đại học Thuỷ lợi (2009), "Nghiên cứu sở khoa học cho việc xoá khu chậm lũ sơng Hồng, sơng Đáy sơng Hồng Long" - Đề tài cấp nhà nước 12 Viện Quy hoạch Thuỷ lợi (2009), Dự án "Rà soát quy hoạch lũ đê điều hệ thống sông Đáy" Tiếng Anh 13 Binnie & Partners with the cooperation of Vietnamese Counterpart Teams (1995), Red River Delta Master Plan, Background Report 3,Hydraulic Analyses, Ministry of Science, Technology and Environment 14 TS Phạm Đình & Phạm Ánh Tuyết – VKHTLVN (11/2006), "Bank Erosion Mitigation Red River Vietnam Towards Anticipating River Training Strategy", (Báo cáo Hội nghị quốc tế lần thứ hố xói sạt lở bờ Amsterdam Hà Lan - Gerrit Jan Schiereck (Hà Lan), Gert Jan Akkeman (công ty Hoàng Gia Haskoning, Hà Lan), Erik Mosselman (chuyên gia hình thái sơng Hà Lan), 15 Jean Sinou CNR (6/2008), "Second Red River Basin Sector Project Part B For Flood Protection Consulting Service - AFD" Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Phạm Xuân Đức -Học viên: Phạm Xuân Đức CH18C21 ... biến ổn định cửa vào sông Đáy nghiên cứu giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sơng Hồng khu vực cửa Đáy, sau đề xuất tuyến chỉnh trị sông Hồng qua cửa lấy nước sơng Đáy Vì đề tài luận văn sâu vấn đề. .. nghiên cứu: - Nghiên cứu quy luật diễn biến lịng dẫn sơng Hồng khu vực cửa lấy nước vào sông Đáy tái lập - Đề xuất giải pháp chỉnh trị lòng dẫn sông Hồng chống bồi lấp cửa lấy nước vào sông Đáy. .. nhiều vào khu vực cửa vào sông Đáy nằm sơng Hồng, phụ thuộc vào diễn biến lịng dẫn sơng Hồng - Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu nâng cao, hoàn thiện vấn đề chưa giải cửa vào sông Đáy, diễn biến