Phân tích chế độ thủy văn, thủy lực phục vụ đề xuất giải pháp công trình đảm bảo ổn định bờ, lòng sông đuống

Bộ giáo dục đào tạo triển nông thôn Bộ nông nghiệp phát Tr-ờng đại học thủy lợi - PHÙNG LONG HƯNG PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY VĂN, THỦY LỰC PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH B, LềNG SễNG UNG Luận văn thạc sĩ H Ni - 2011 Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn Tr-ờng đại học thủy lỵi - PHÙNG LONG HƯNG PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY VĂN, THỦY LỰC PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ĐẢM BẢO N NH B, LềNG SễNG UNG Chuyên ngành : xây dựng công trình thủy MÃ số : 60-58-40 Luận văn th¹c sÜ Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: PGS.TS Lã Thanh Hà TS Đoàn Văn Đào Hà Nội - 2011 -1- MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 10 MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 11 2.1 Mục đích nhiệm vụ đề tài 11 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 11 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .11 CHƯƠNG 12 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẠT LỞ, MẤT ỔN ĐỊNH BỜ VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG SẠT LỞ BỜ SƠNG .12 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN HỆ THỐNG SÔNG HỒNG - SƠNG THÁI BÌNH .12 1.1.1 Vị trí địa lý 12 1.1.2 Địa hình .12 1.1.3 Địa chất 13 1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SÔNG HỒNG - SÔNG THÁI BÌNH 15 1.2.1 Hệ thống sơng Hồng 15 1.2.2 Hệ thống sơng Thái Bình 16 1.2.3 Đặc điểm thuỷ văn, thuỷ lực: 16 1.3 TÌNH HÌNH SẠT LỞ, MẤT ỔN ĐỊNH BỜ VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG 21 1.3.1 Thực trạng sạt lở bờ sông nước ta 21 1.3.2 Tình hình sạt lở bờ sơng, bờ biển Bắc Bộ Bắc khu IV cũ 21 1.3.3 Tình hình sạt lở bờ sông, bờ biển miền Trung Tây Nguyên 23 1.3.4 Tình hình sạt lở bờ sông, bờ biển Nam Bộ 24 1.3.6 Nguyên nhân gây sụt lở, ổn định bờ sông 28 1.3.7 Các giải pháp cơng trình chống sạt lở .30 -2- CHƯƠNG 33 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY VĂN THỦY LỰC 33 2.1 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH MIKE 11 TÍNH TỐN CHO MẠNG SƠNG HỒNG - THÁI BÌNH 33 2.1.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình chiều MIKE 11 33 2.1.2 Hiệu chỉnh kiểm định thơng số mơ hình MIKE 11 35 2.1.3 Nhận xét kết tính 48 2.2 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH MIKE 21 TÍNH TỐN THỦY LỰC CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU 49 2.1.1 Giới thiệu mơ hình MIKE 21 .49 2.1.2 Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE21 49 2.2 KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ MỤC ĐÍCH TÍNH TỐN 51 2.2.1 Giới thiệu chung khu vực nghiên cứu 51 2.2.2 Mục đích tính tốn .55 2.3 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN, THỦY LỰC LỰC LỊNG DẪN VÀ MƠ HÌNH TÍNH TỐN THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG 55 2.3.1 Mơ hình tính tốn thủy lực đoạn sông .55 2.3.2 Các trường hợp tính tốn 62 2.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THEO CÁC TRƯỜNG HỢP, NHẬN XÉT ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH BỜ 63 2.4.1 Kết tính tốn thủy lực, giải pháp ổn định bờ cho trường hợp 63 2.4.2 Phân tích mặt cắt thủy lực 71 2.4.3 Tính tốn q trình bồi xói 72 CHƯƠNG 76 GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH SỬ LÝ SẠT TRƯỢT, TÍNH TỐN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH.76 3.1 NGUN NHÂN GÂY SẠT TRƯỢT VÀ GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH BỜ 76 3.1.1 Đánh giá nhận xét nguyên nhân ảnh hưởng tới ổn định bờ 76 -3- 3.1.2 Đề xuất giải pháp ổn định bờ 76 3.1.3 Giải pháp cơng trình 77 3.2 TÍNH TỐN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH BỜ .80 3.2.1 Tính tốn ổn định mái dốc 80 3.2.2 Kết tính tốn .87 3.2.3 Nhận xét kết tính tốn 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 CÁC NỘI DUNG ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 89 2.NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN 90 KIẾN NGHỊ VỀ HƯỚNG NHIÊN CỨU TIẾP THEO 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 93 -4- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quan hệ (H~t) trạm Sơn Tây .19 Hình 1.2: Quan hệ (H~t) trạm Hà Nội 20 Hình 1.3: Quan hệ (H~t) trạm Thượng Cát 20 Hình 1.4: Hiện tượng sạt sụt chân kè Thanh Am Hà Nội thượng lưu Cầu Đuống 26 Hình 1.5: Hiện tượng sạt lở bờ sơng Bơi Huyện Lạc Thủy, tỉnh Hịa Bình .26 Hình 1.6: Hiện tượng sạt lở bờ sơng Chu Huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa 26 Hình 1.7: Hiện tượng sạt lở bờ sông Lô, cửa Thanh Thủy, tỉnh Hà Giang 26 Hình 1.8: Sụt lở dịng chảy, sóng làm chân khối đất .27 Hình 1.9: Sụt lở áp lực nước vết nứt (a) dòng thấm (b) .27 Hình 1.10: Các hình thức trượt dịng 27 Hình 1.11: Các hình thức trượt 28 Hình 1.12: Trạng thái cân động lòng dẫn .29 Hình 1.13: Sạt lở bờ dịng chảy, sóng dịng thấm 29 Hình 1.14: Sạt lở bờ khai thác cát lịng sơng 30 Hình 1.15: Sóng tàu thuyền tạo tác dụng lên lịng dẫn 30 Hình 1.16: Hệ thống kè mỏ hàn 31 Hình 1.17: Cấu tạo kè mỏ hàn 31 Hình 1.18: Cấu tạo kè lát mái 32 Hình 1.19: Cụm gây bồi 32 Hình 1.20: Mỏ hàn cọc 32 Hình1.21: Mái bảo vệ bờ hoàn thành .32 Hình 1.22: Kè mỏ hàn hồn thành 32 Hình 2.1a: Sơ đồ sai phân hữu hạn điểm ẩn Abbott 34 Hình 2.1b: Sơ đồ sai phân điểm ẩn Abbott mặt phẳng x~t 34 Hình 2.2: Sơ đồ tính tốn thuỷ lực mơ mặn mạng sơng Hồng-Thái Bình 37 -5- Hình 2.3: Sơ đồ mạng sơng Hồng-Thái Bình giao diện MIKE 11 .38 Hình 2.4 Đường trình lưu lượng thực đo trạm Sơn Tây tháng năm 2006.40 Hình 2.5 Đường trình lưu lượng thực đo trạm Chũ tháng năm 2006 .40 Hình 2.6 Đường trình lưu lượng thực đo trạm Gia Bảy (1/2006) 40 Hình 2.7: Đường trình lưu lượng thực đo trạm Gián Khẩu (1/2006) 40 Hình 2.8 Đường trình lưu lượng thực đo trạm Hưng Thi (1/2006) 41 Hình 2.9 Đường trình lưu lượng thực đo trạm Cầu Sơn (1/2006) 41 Hình 2.10 Đường trình mực nước triều trạm thuỷ văn cửa sông thuộc hệ thống sơng Hồng - Thái Bình năm 2006 41 Hình 2.11 Đường q trình độ mặn cửa sơng thuộc hệ thống sơng 42 Hồng – Thái Bình năm 2006 .42 Hình 2.12 Giao diện thiết lập thơng số thủy lực 43 Hình 2.13 Q trình lưu lượng thực đo tính tốn sông Hồng (1/2006) Trạm Hà Nội 46 Hình 2.14 Quá trình lưu lượng thực đo tính tốn sơng Đuống (1/2006) Trạm Thượng Cát 46 Hình 2.15 Quá trình mực nước thực đo tính tốn sơng Hồng (1/2006) Trạm Hà Nội 46 Hình 2.16 Quá trình mực nước thực đo tính tốn sơng Đuống (1/2006) Trạm Thượng Cát 46 Hình 2.17 Q trình mực nước thực đo tính tốn sơng Kinh Thầy (1/2006) Trạm Bến Bình .47 Hình 2.18 Quá trình mực nước thực đo tính tốn sơng Thái Bình (1/2006) Trạm Cát Khê .47 Hình 2.19 Quá trình mực nước thực đo tính tốn sơng Văn Úc (1/2006) Trạm Trung Trang 47 -6- Hình 2.20 Q trình mực nước thực đo tính tốn sơng Thái Bình (1/2006) Trạm Phả Lại 47 Hình 2.21 Quá trình mực nước thực đo tính tốn sơng Luộc (1/2006) - Trạm Triều Dương 48 Hình 2-22 Quá trình mực nước thực đo tính tốn sơng Trà Lý (1/2006) Trạm Đông Quý 48 Hình 2-23: Khu vực thượng hạ lưu cầu Đuống (Ảnh chụp từ vệ tinh) 52 Hình 2-24: Hiện trạng sơng Đuống nhìn từ thượng lưu bên hữu cầu Đuống 53 Hình 2-25: Hiện trạng sạt lở nghiêm trọng bờ tả đối diện kè Thanh Am .55 Hình 2.26: Số liệu độ sâu đồ vệ tinh khu vực qua cầu Đuống 56 Hình 2.27: Miền tính tốn trường độ sâu khu vực cầu Đuống 56 Hình 2.28: Miền tính tốn trường độ sâu khu vực cầu Đuống .57 Hình 2.29: Sơ đồ vị trí tuyến khảo sát thủy văn khu vực cầu Đuống 57 Hình 2.30: Biến trình lưu lượng Thượng Cát từ 31/1/2008 đến 04/2/2008 58 Hình 2.31: Biến trình mực nước hạ lưu cầu Đuống từ 31/1/2008 - 04/2/2008 58 Hình 2.32: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV2-Hiệu chỉnh) 59 Hình 2.33 So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV3-Hiệu chỉnh) 59 Hình 2.34: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV4-Hiệu chỉnh) 59 Hình 2.35: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV5-Hiệu chỉnh) 59 Hình 2.36: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV6-Hiệu chỉnh) 60 Hình 2.37: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV7-Hiệu chỉnh) 60 Hình 2.38: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV2-Thẩm định) 60 Hình 2.39: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV3-Thẩm định) 60 Hình 2.40: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV4-Thẩm định) 61 Hình 2.41: So vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV5-Thẩm định) .61 Hình 2.42: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV6-Thẩm định) 61 -7- Hình 2.43: So sánh vtb thực đo tính tốn mặt cắt thủy văn (TV7-Thẩm định) 61 Hình 2.44: Q(a) H (b) mùa lũ năm 1971 Thượng Cát hạ lưu cầu Đuống 63 Hình 2.45: Q(a) H (b) mùa lũ năm 1996 Thượng Cát hạ lưu cầu Đuống 64 Hình 2.46: Q(a) H (b) mùa lũ năm 1999 Thượng Cát hạ lưu cầu Đuống 64 Hình 2.47: Q(a) H (b) lũ 5% (dạng 1996) Thượng Cát hạ lưu cầu Đuống65 Hình 2.48: Trường vận tốc MN lúc 12h 21/8/1971 khu vực cầu Đuống (PA1_71) 65 Hình 2.49: Trường vận tốc MN lúc 22h 22/8/1996 khu vực cầu Đuống (PA1_96) 65 Hình 2.50: Trường vận tốc MN lúc 16h 21/8/1999 khu vực cầu Đuống (PA1_99) 66 Hình 2.51: Trường Vtbmax khu cầu Đuống trận lũ tháng năm 1971 (PA1_71) 66 Hình 2.52: Trường Vtbmax khu cầu Đuống trận lũ tháng năm 1996 (PA1_96) 66 Hình 2.53: Trường Vtbmax khu cầu Đuống trận lũ tháng năm 1999 (PA1_99) 66 Hình 2.54 Biến trình vận tốc mực nước mặt cắt dọc sông đoạn qua cầu Đuống trận lũ tháng năm 1971 (PA1_71) .67 Hình 2.55: Biến trình tốc độ dịng chảy mực nước mặt cắt dọc sơng đoạn qua cầu Đuống trận lũ tháng năm 1996 (PA1_96) 67 Hình 2.56: Biến trình tốc độ dịng chảy mực nước mặt cắt dọc sông đoạn qua cầu Đuống trận lũ tháng năm 1999 (PA1_99) 67 Hình 2.57: Biến trình tốc độ dịng chảy độ sâu mặt cắt dọc sơng đoạn qua cầu Đuống TV5 trận lũ tháng năm 1971 (PA1_71) .67 Hình 2.58: Biến trình tốc độ dịng chảy độ sâu mặt cắt dọc sông đoạn qua cầu Đuống TV5 trận lũ tháng năm 1996 (PA1_96) 68 Hình 2.59: Biến trình tốc độ dịng chảy độ sâu mặt cắt dọc sơng đoạn qua cầu Đuống TV5 trận lũ tháng năm 1999 (PA1 - 99) 68 Hình 2.60: Địa hình mặt cắt TV5 phương án tính tốn 68 Hình 2.61 (a,b): Đường TSMN lưu lượng đỉnh lũ trạm TV Thượng Cát 70 Hình 2.62: Tốc dộ dịng chảy cực đại dọc sơng Đuống miền tính tốn phương án PA6_96 (lũ 5% dạng lũ 1996) .70 KÈ BỜ TẢ U Tài liệu sử dụng tính tốn: U - Mặt cắt địa chất I, II, III tiêu lỹ lớp địa chất (tài liệu khảo sát năm 2008) - Mặt cắt kè thiết kế kè bờ hữu vị trí mặt cắt địa chất I, II, III, phương án kè mái nghiêng, hệ số mái m =3 Trường hợp tính tốn: U - Trường hợp 1: Mực nước rút nhanh từ mực nước lũ thiết kế +12.50m xuống +8.60m - Trường hợp 2: Mực nước sông MN kiệt thiết kế: +1.65m ... - PHÙNG LONG HƯNG PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY VĂN, THỦY LỰC PHỤC VỤ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ĐẢM BẢO ỔN NH B, LềNG SễNG UNG Chuyên ngành : xây dựng công trình thủy MÃ số : 60-58-40 Luận... văn, thủy lực phục vụ đề xuất giải pháp cơng trình đảm bảo ổn định bờ, lịng sơng Đuống? ?? - 11 - MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục đích nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu chế độ. .. đề xuất giải pháp cho vị trí xung yếu nhằm ổn định bờ bảo đảm an toàn lâu dài cho đê, kè khu vực cầu Đuống yêu cầu cấp thiết từ thực tế đặt Những vấn đề lí đời đề tài ? ?Phân tích chế độ thủy văn,