Mô phỏng chế độ thủy động lực học và sự thay đổi hình thái khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TRUNG QUÂN MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ SỰ THAY ĐỔI HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SƠNG GÀNH HÀO, CÀ MAU C C R UT.L D Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8580202 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng - Năm 2020 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS Võ Ngọc Dương GS-TS Lê Mạnh Hùng Phản biện 1: TS Đoàn Thụy Kim Phương Phản biện 2: TS Hoàng Ngọc Tuấn C C R UT.L Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 20 tháng 12 năm 2020 D Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông, Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng Cơng trình thủy, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện trạng sạt lở đồng sông Cửu Long nghiêm trọng, năm gần đây, tác động suy giảm dòng chảy thượng nguồn, hàm lượng phù sa thay đổi, kết hợp với phát triển sở hạ tầng dẫn tới tốc độ sạt lở ngày nhanh phức tạp Thống kê năm 2010, Đồng sông Cửu Long có 99 điểm xói lở sạt lở; đến năm 2019 số lên đến 681 điểm, tăng gấp lần Các điểm sạt lở ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân, gây cản trở giao thông phát triển kinh tế xã hội địa phương D C C R UT.L Hình 1: Hiện trạng sạt lở đồng Hình 2: Sạt lở nghiêm trọng tuyến Sông Cửu Long (nguồn đường Quốc lộ 91 đoạn qua dangcongsan.vn) xã Bình Mỹ, An Giang Ảnh: TTXVN Một khu vực trọng điểm gây xói lở mạnh gây khó khăn việc xử lý cửa Gành Hào, Cà Mau Tại xói lở bờ biển diễn biến ngày phức tạp, gây ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống nhân dân tác động đến phát triển kinh tế xã hội địa phương ven biển Trước tác động chế độ thủy thạch động lực biển Đông, kè chống sạt lở bờ trái cửa Gành Hào bị hư hỏng nghiêm trọng Những diễn biến phức tạp biến đổi khí hậu, nước biển dâng, lún sụt đất….tạo nguy bất ổn cho khu vực (Trần et al 2016) Để có nhìn tổng thể đến chi tiết chế độ thủy thạch động lực học khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau xác định nguyên nhân, chế xói lở khu vực từ giúp cho việc đưa giải pháp tổng thể chống xói lở phù hợp cho khu vực Bên cạnh đó, đề tài xác định thơng số thủy động lực cực đoan làm tài liệu tham khảo thêm q trình thiết kế cơng trình khu vực 2 Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích chế độ thủy động lực học khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau; - Đánh giá diễn biến hình thái khu vực cửa sơng Gành Hào, Cà Mau Đối tượng phạm vi nghiên cứu Chế độ thủy động lực học khu vực cửa sông Gành Hào vùng lân cận Nội dung nghiên cứu - Xây dựng mơ hình thủy lực chiều ngang khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau; - Áp dụng mơ hình thủy lực chiều ngang mơ chế độ thủy động lực học khu vực Gành Hào, Cà Mau điều kiện cực đoan; - Đánh giá diễn biến hình thái khu vực Gành Hào, Cà Mau Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tài liệu; - Phương pháp kế thừa kết nghiên cứu liên quan; - Phương pháp mơ hình hóa; - Phương pháp nghiên cứu trường hợp điển hình; - Phương pháp thống kê khách quan Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Cung cấp cho quan chức thông tin hữu ích chế độ thủy động lực học diễn biến hình thái khu vực cửa sơng Gành Hào; - Căn để quan chức bố trí quy hoạch dân cư giải pháp cho khu vực hợp lý C C R UT.L D Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu Chương 2: Mơ hình toán thủy động lực hai chiều ngang Chương 3: Ứng dụng mơ hình tốn mơ chế độ thủy động lực học khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau Kết luận kiến nghị CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Sơng Gành Hào tên gọi sông chảy qua hai tỉnh Cà Mau Bạc Liêu Bắt đầu từ thành phố Cà Mau dòng nước từ kênh Phụng Hiệp, kênh xáng Cà Mau-Bạc Liêu sông Giống Kè hợp lưu Sông Gành Hào đổ hướng nam, đến ngã ba ranh giới thành phố Cà Mau, huyện Đầm Dơi huyện Cái Nước sông đổi sang hướng đông làm thành ranh giới tự nhiên hai huyện Đầm Dơi Đông Hải (Bạc Liêu) đổ Biển Đông cửa Gành Hào 1.1.2 Đặc điểm địa hình Sơng Gành Hào thuộc vùng giáp ranh địa phận tỉnh Bạc Liêu Cà Mau, có đặc điểm địa hình chung khu vực sau: - Bạc Liêu có địa hình tương đối phẳng, chủ yếu nằm độ cao 1,2 m so với mặt biển, lại giồng cát số khu vực trũng ngập nước quanh năm Địa hình có xu hướng dốc từ bờ biển vào nội đồng, từ Đông Bắc xuống Tây Nam, với chiều dài bờ biển 56 km Trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu có hai sơng tự nhiên nằm phía bắc phía nam, lại địa bàn tỉnh kênh đào - Cà Mau vùng đồng bằng, có nhiều sơng rạch, có địa hình thấp, phẳng thường xuyên bị ngập nước Độ cao bình quân 0,5 m đến 1,5 m so với mặt nước biển Hướng địa hình nghiêng dần từ bắc xuống nam, từ đơng bắc xuống tây nam 1.1.3 Đặc điểm khí tượng a) Chế độ gió Hàng năm vùng nghiên cứu có hai mùa gió chính: gió mùa Đơng Bắc gió mùa Tây Nam - Gió mùa Đơng Bắc thường tháng 11 đến tháng năm sau, với hướng gió chủ đạo Đông Bắc, Đông Đông Nam, hướng gió Đơng Đơng Bắc chủ yếu Vận tốc gió trung bình đạt khoảng 8-10 m/s, cao từ 12- 14 m/s - Gió mùa Tây Nam thường tháng kéo dài đến hết tháng D C C R UT.L 9, với hướng gió thịnh hành Tây Nam, Tây Tây Nam Tây, hướng gió Tây Nam chiếm tới 80% Vận tốc gió trung bình theo hướng từ 4-6 m/s, tốc độ lớn vào khoảng 8-10 m/s b) Chế độ mưa - Mưa nhân tố khí hậu phân bố theo mùa rõ rệt yếu tố khí tượng thủy văn tác động mạnh sản xuất Hàng năm, mưa tháng kết thúc vào khoảng tháng 10; tháng 11 đến tháng năm sau mùa khô - Trong năm, lượng mưa phân bố không đồng Mùa mưa trùng với mùa gió Tây Nam Lượng mưa mùa mưa chiếm từ 86 đến 90% lượng mưa năm ổn định qua năm (hệ số Cv nhỏ) - Lượng mưa trung bình năm khu vực tỉnh Bạc Liêu-Cà Mau khoảng 2360 mm Tháng có lượng mưa cao năm thường từ tháng VIII đến tháng X c) Bốc Vùng nghiên cứu (Bạc Liêu- Cà Mau) nơi quanh năm nhiệt độ cao, nên lượng bốc hàng năm lớn khoảng 1022 mm Trong năm lượng bốc lớn thường xảy vào tháng III (140 – 160 mm) Mùa mưa, lượng bốc giảm nhiều, tháng X (60 – 70 mm) d) Chế độ nhiệt Chế độ nhiệt vùng Bạc Liêu -Cà Mau có nhiệt độ trung bình hàng năm vào khoảng 26,50C, nhiệt độ trung bình cao năm vào tháng IV khoảng 27,60C, nhiệt độ trung bình thấp vào tháng I khoảng 250C Biên độ nhiệt độ trung bình năm 2,70C Tuy nhiên tính chất biến động khí hậu, nên năm cụ thể có xê dịch tháng nóng tháng lạnh e) Chế độ nắng Hàng năm vùng nghiên cứu có thời kỳ dài - tháng mùa khơ mây nên dồi ánh sáng Số nắng trung bình cao, thời gian nắng trung bình 2.200 giờ/năm Từ tháng XII đến tháng IV, số nắng trung bình 7,6 giờ/ ngày; từ tháng V đến tháng XI, trung bình 5,1 giờ/ ngày Lượng xạ trực tiếp cao, với tổng nhiệt khoảng 9.500 đến 10.0000C f) Độ ẩm Độ ẩm quan hệ mật thiết với chế độ mưa chế độ gió mùa khu vực Độ ẩm biến đổi theo mùa rõ rệt Độ ẩm tương đối trung bình cao hàng năm D C C R UT.L vào khoảng từ 82,2 – 87,5% Tháng IX, X độ ẩm tương đối trung bình cao vào khoảng 86,0 -89,0% Tháng I II độ ẩm tương đối trung bình thấp vào khoảng 75,6 – 83,2% Bảng thống kê độ ẩm trung bình tháng trung bình năm tỉnh Cà Mau 1.1.4 Đặc điểm thủy văn, bùn cát a) Chế độ thủy triều Khu vực sông Gành Hào chịu tác động chế độ bán nhật triều không biển Đông - Triều biển Đơng có biên độ triều lớn (300cm-350cm), biên độ dao động mực nước chân triều lớn (160-300 cm), biên độ dao động mực nước đỉnh triều nhỏ (80-100cm), khoảng thời gian trì mực nước cao dài khoảng thời gian trì mực nước thấp đường mực nước bình quân ngày nằm gần với đường mực nước đỉnh triều; - Triều có đặc điểm biên độ tăng dần, song thời gian xuất đỉnh chân triều chậm dần Chính thế, pha truyền triều vào nhánh sơng phía Bắc sớm nhánh sơng phía Nam Mặt khác, vùng biển thủy triều có dạng bán nhật triều khơng (hai lần lên, hai lần xuống ngày), mực nước hai đỉnh hai chân không b) Đặc trưng chế độ thủy văn, thủy lực - Mùa khô Trong mùa khô, chế độ thủy văn thủy lực bị chi phối chủ yếu chế độ thủy triều biển Đơng, đường mặt nước trung bình nằm gần với đường mặt nước bình quân đỉnh triều - Mùa mưa Vào mùa mưa, chế độ thủy văn thủy lực vùng chịu ảnh hưởng đồng thời chế độ lũ phía Bắc chế độ mưa vùng Vào tháng VIII, mực nước kênh rạch khu vực phía Bắc vùng bán đảo Cà Mau gia tăng nhanh nước từ vùng Tứ giác Long Xuyên chuyển xuống từ sơng Hậu chuyển vào Trong đó, phía biển Tây, ảnh hưởng gió mùa Tây Nam nên xuất lượng mưa lớn năm từ 300÷350mm làm cho mực nước gia tăng nhanh Nhiều nơi bị ngập từ 0,30÷0,40m, nơi đất trũng thường bị ngập từ 0,50÷0,75m Đơn cử đợt triều cường tháng I tháng II năm 2000 vùng đất trũng thuộc phía Bắc Tp Cà Mau ngập từ 0,50÷0,75m, thời gian ngập kéo dài khoảng tháng c) Đặc trưng chế độ bùn cát D C C R UT.L - Chế độ phù sa lơ lửng vùng nghiên cứu phụ thuộc vào chế độ phù sa sông Mekong Sông Mekong hàng năm cung cấp lượng phù sa khoảng 150 triệu tấn, chủ yếu vào mùa lũ (trung bình vào mùa lũ nồng độ phù sa sông Tiền Hậu khoảng 200g/m3) Một phần lượng phù sa lắng đọng đồng, sông, phần khác chuyển biển bồi lắng cửa sông vùng ven biển - Thành phần hạt cát đáy chủ yếu loại bùn sét lẫn cát màu xám xanh, hạt sét có đường kính d