NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG THẠCH HÃN ĐOẠN QUA XÃ HẢI LỆ, TỈNH QUẢNG TRỊ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  NGUYỄN THANH BÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG THẠCH HÃN ĐOẠN QUA XÃ HẢI LỆ, TỈNH QUẢNG TRỊ Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy Mã số: 62.58.02.02 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đà Nẵng – 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HƯỚNG Phản biện 1: TS KIỀU XUÂN TUYỂN Phản biện 2: TS VŨ HUY CÔNG 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 Đà Nẵng vào ngày 10 tháng 11 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: − Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách Khoa − Thư viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi - Thủy điện, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan hệ thống sông Thạch Hãn 1.2 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SÔNG THẠCH HÃN ĐOẠN QUA XÃ HẢI LỆ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 2.1 Hiện trạng khu vực 2.2 Nguyên nhân sạt lở đoạn sông nghiên cứu a Nguyên nhân tự nhiên b Nguyên nhân người 2.3 Thiết kế giải pháp bảo vệ bờ đoạn sông nghiên cứu a Phương án kè mỏ hàn b Phương án kè lát mái c So sánh lựa chọn phương án CHƯƠNG 10 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐOẠN SÔNG NAM THẠCH HÃN – TỈNH QUẢNG TRỊ 10 3.1 Lý mục đích ứng dụng mơ hình tốn số 10 a Lý lựa chọn mơ hình tốn số 10 b Mục đích ứng dụng mơ hình tốn số 11 c Lựa chọn mơ hình tốn 11 3.2 Giới thiệu mơ hình tốn Mike 21 Flow Model FM 12 3.3 Thiết lập tốn trạng đoạn sơng nam Thạch Hãn 13 a Thiết lập mơ hình 14 b Kết mơ hình tốn 14 3.4 Thiết lập toán theo giải pháp đề xuất đoạn sông nam Thạch Hãn 16 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 20 Kết luận 20 Kiến nghị 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Vị trí đoạn sông khu vực nghiên cứu Hình 2.1 Đoạn sạt lở mạnh Xưởng Cưa – xã Hải Lệ Hình 2.1 Mặt bố trí kè mỏ hàn Hình 2.2 Mặt cắt ngang đại diện kè mỏ hàn số Hình 2.3 Mặt cắt dọc đại diện kè mỏ hàn số Hình 2.4 Mặt cắt đại diện kè lát mái Hình 3.1 Sơ đồ lý thuyết tính tốn 12 Hình 3.2 Kết hiển thị hướng dòng chảy (Radian) 15 Hình 3.3 Kết hiển thị tốc độ dịng chảy (Current Speed) 15 Hình 3.4 Lưới độ cao khu vực nghiên cứu có bố trí cơng trình chỉnh trị 17 Hình 3.5 Kết hiển thị tốc độ dòng chảy (Current Speed) 17 Hình 3.6 Kết hiển thị tốc độ dịng chảy vị trí kè mỏ hàn 18 Hình 3.7 Xuất dịng chảy xốy vị trí kè mỏ hàn 18 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG NAM THẠCH HÃN ĐOẠN QUA XÃ HẢI LỆ TỈNH QUẢNG TRỊ Học viên: Nguyễn Thanh Bình uyên ngành: Xây dựng cơng trình Thủy Mã số: 60.58.02.02 Khóa: K34 Trường Đại học Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Trong năm qua, tỉnh Quảng Trị thực tốt chương trình di dời dân khỏi vùng thiên tai, nơi có nguy cao xảy sạt lở núi, sạt lở ven sơng Chính phủ; Khu dân cư xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị nơi có dân cư sống lâu, việc chuyển đến nơi điều người dân khơng mong muốn; Mặt khác, cơng trình hạ tầng trạng tương đối đầy đủ, nhà cửa người dân tương đối kiên cố; Nếu phải di dời phải khoảng 110 000m2 đất sản xuất; Tốn chi phí xây dựng lại sở hạ tầng cho khu dân cư Bên cạnh đó, bờ sơng không bảo vệ ngày bị sạt lở đất dần chí bị xóa Nội dung đề tài đánh giá trạng đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị thơng qua việc điều tra, thu thập, phân tích số liệu tài liệu dân sinh, địa hình, địa chất, khí tượng, thủy văn, liên quan đến khu vực nghiên cứu; Kế thừa đề tài, dự án nghiên cứu liên quan đến khu vực; Sử dụng phần mềm MIKE 21 để đánh giá tính hợp lý giải pháp bảo vệ bờ sông hợp lý khu vực qua thơn Hải Lệ từ vận dụng kết đề tài sở có tính khoa học để đơn vị chức đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ, Tx Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị Từ khóa – Sơng Thạch Hãn, xã Hải Lệ, mơ hình MIKE, kè mỏ hàn, kè lát mái RESEARCH AND PROPOSAL FOR RIVER BANK PROTECTION SOLUTIONS THACH HAN AT HAI LE COMMUNE, QUANG TRỊ PROVINCE Abstract - Over the past few years, Quang Tri has successfully implemented the Program for Relocation of People Out of Disaster Areas, where there is a high risk of river bank erosion and river bank erosion The residential area of Hai Le, Quang Tri city is a place where people have lived for a long time, so moving to a new home is something that people not want to live in On the other hand, the existing infrastructure is relatively adequate, houses of people relatively solid; If relocation, it takes about 110000m2 of productive land; Cost of rebuilding infrastructure for new residential area In addition, if the river bank is not protected, it will become increasingly landslide and land loss will gradually erode The subject of the project is to assess the current situation and propose measures to protect the Thach Han river bank across Hai Le, Quang Tri city and Quang Tri villages through the investigation, data collection and analysis on population Birth, terrain, geology, meteorology, hydrology, etc., interdepend the research area; Inheriting research topics and projects related to the area; Using MIKE 21 software to evaluate the rationality of a suitable river bank protection solution through Hai Lệ village, thereby applying the results of the project as a scientific basis for functional units Proposed measures to protect the Thach Han river bank area through Hai Le village, Quang Tri city, Quang Tri province Key words – Thach Han River, Hai Le Village, MIKE model, groins, revetments MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hệ thống thủy lợi Thạch Hãn xây dựng đưa vào sử dụng từ năm 1980 - 1990, từ đến thực cơng tác tu bảo dưỡng, chưa có điều kiện nâng cấp, sửa chữa lớn Theo đánh giá trực quan qua kết khảo sát đánh giá trạng, kiểm định an tồn đập hạng mục dọc bờ sông vùng qua xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị chưa có giải pháp an tồn để bảo vệ, điều đe dọa nghiêm trọng đến ổn định chung hệ thống Mặt khác không bảo vệ, trạng đất sạt lở hai bên bờ sông trở nên nghiêm trọng, đe dọa đến sống nhân dân Việc đánh giá trạng ảnh hưởng đề xuất biện pháp tu bảo dưỡng góp phần đảm bảo ổn định lịng sơng, nâng cao đời sống sản xuất nhân dân hai bên bờ cải thiện mơi trường nơng thơn Do đó, đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ, tỉnh Quảng Trị” cần thiết Nó khơng mang tính nhân văn, ổn định đời sống cho nhân dân hai bên bờ mà cịn nhằm giảm thiểu tổn thất, tăng tính an tồn cho hệ thống, giảm chi phí sửa chữa hàng năm Và tiền đề cho việc xây dựng kịch ứng dụng cho công việc đánh giá lựa chọn giải pháp nhằm bảo vệ bờ sơng tỉnh Quảng Trị nói riêng miền Trung nói chung Mục tiêu nghiên cứu Trong nghiên cứu này, tác giả hướng đến mục tiêu sau: + Đánh giá thực trạng bờ sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị; + Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị + Tiến hành mơ tốn sử dụng phần mềm thủy động lực để đánh giá diễn biến dịng chảy sơng tính hợp lý cơng trình chỉnh trị đề xuất trước Đối tượng phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu: Sông Thạch Hãn - tỉnh Quảng Trị + Phạm vi nghiên cứu: Sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị + Số liệu thủy văn kế thừa từ đề tài, dự án, báo khoa học nghiệm thu, thẩm tra phản biện trước Phương pháp nghiên cứu + Điều tra, thu thập, phân tích số liệu tài liệu dân sinh, địa hình, địa chất, khí tượng, thủy văn, liên quan đến khu vực nghiên cứu; + Kế thừa đề tài, dự án nghiên cứu liên quan đến khu vực; + Phân tích, đánh giá, lựa chọn thiết kế giải pháp chỉnh trị cho đoạn sông khu vực nghiên cứu; + Sử dụng phần mềm thủy động lực MIKE 21 FM để đánh giá tính hợp lý giải pháp bảo vệ bờ sông khu vực qua xã Hải Lệ, tỉnh Quảng Trị Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết đề tài xây dựng số liệu đo đạc thực tế kiểm chứng mơ hình, đưa phân tích số liệu cụ thể cho khu vực nghiên cứu nhằm làm rõ vấn đề liên quan trước tạo sở cho đề tài nghiên cứu sau này, bổ sung thêm hạn chế, phân tích sâu rõ vấn đề Kết đề tài sở có tính khoa học để đơn vị chức đề xuất giải pháp, phương án cụ thể bảo vệ bờ sông Thạch Hãn khu vực qua xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị, tỉnh Quảng Trị, góp phần nâng cao tính hiệu quả, chất lượng an toàn Cấu trúc luận văn Cấu trúc luận văn bao gồm phần sau: + Mở đầu + Chương 1: Tổng quan đoạn sông khu vực nghiên cứu + Chương 2: Đánh giá thực trạng sông Thạch Hãn đoạn qua xã Hải Lệ đề xuất giải pháp + Chương 3: Ứng dụng mơ hình Mike 21 tính tốn dịng chảy đoạn sông nam Thạch Hãn – tỉnh Quảng Trị + Kết luận kiến nghị CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan hệ thống sông Thạch Hãn Hệ thống sông Thạch Hãn (cịn gọi sơng Quảng Trị): hệ thống sơng lớn tỉnh, bắt nguồn từ dãy Ca Kút (biên giới Việt Lào) Chiều dài sông khoảng 155 km, diện tích tồn lưu vực 2842 km2 Hệ thống sông hợp thành nhánh sông Hiếu, sông Vĩnh Phước, sông Nhùng phụ lưu Các sông phụ lưu thuộc hệ thống sông Thạch Hãn có đặc điểm chung dịng chảy gấp khúc nhiều đoạn đổi hướng liên tục Sông Thạch Hãn có sơng nhánh cấp lớn: + Sơng Hiếu (hay cịn gọi sơng Cam Lộ): L = 85km; F = 540 km2 + Sông Vĩnh Phước: L = 60km; F = 293 km2 + Sông Nhùng - Vĩnh Định: L = 72km; F = 280 km2 1.2 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu nằm xã Hải Lệ tỉnh Quảng Trị, có tọa độ địa lý: 16 42’ 35” N 1070 09’ 55” E, cách thị xã Quảng Trị khoảng 5km phía Tây, đoạn sơng Thạch Hãn nằm phía hạ lưu hồ Đập Trấm Vị trí chi tiết khu vực nghiên cứu thể Hình 1.1 Hình 1.1 Vị trí đoạn sơng khu vực nghiên cứu Hình 2.2 Mặt cắt ngang đại diện kè mỏ hàn số Hình 2.3 Mặt cắt dọc đại diện kè mỏ hàn số b Phương án kè lát mái Kè lát mái bao gồm phận là: chân kè, thân kè đỉnh kè Theo TCVN 8419, tính tốn thiết kế sơ kè áp mái sau: + Cao trình đỉnh chân kè: +1.0 m + Bề rộng đỉnh chân kè: 1.0 m + Hệ số mái m = 1.5 + Vật liệu thiết kế: Đá thả rời d ≥ 0.18m; G  18.5kg + Chọn bề rộng đỉnh kè lát mái 2m Mặt cắt đại diện kè lát mái thể hình đây: Hình 2.4 Mặt cắt đại diện kè lát mái c So sánh lựa chọn phương án Qua cơng tác tính tốn sơ hai phương án thiết kế phương án kè mỏ hàn phương án kè lát mái, tác giả nhận định số đánh sau: + Hệ thống cơng trình bao gồm kè mỏ hàn thiết kế nghiêng góc 65 theo chiều dịng chảy tạo biến động lớn chế độ thủy động lực: đẩy trục động lực xa bờ, tạo dịng chảy mạnh sâu vị trí đầu mũi mỏ hàn, điều tạo điều kiện thuận lợi cho giao thơng thủy Bên cạnh đó, tượng bồi lắng bùn cát hình thành vị trí mỏ hàn, giúp cải thiện đường bờ tạo đường bờ mới, nâng cao tính ổn định đường bờ + Cơng trình kè lát mái có nhiệm vụ bảo vệ bờ khỏi tác động dòng chảy, đảm bảo tính ổn định đường bờ Tuy nhiên, với loại cơng trình khơng có tác dụng cải thiện đường bờ, khơng có tác dụng nâng cao hiệu giao thông thủy Hơn nữa, với đặc điểm địa hình bờ sơng dốc, vận tốc dịng chảy lớn, việc thiết kế kè lát mái gặp nhiều khó khăn So với cơng trình kè mỏ hàn cơng trình kè lát mái dự tốn có chi phí xây dựng thấp hơn, nhiên, vào trạng lịng sơng hiệu khai thác hai loại cơng trình này, tác giả kiến nghị lựa chọn phương án cơng trình kè mỏ hàn làm phương án thiết kế bảo vệ bờ sông đoạn qua xã Hải Lệ, tỉnh Quảng Trị 10 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐOẠN SƠNG NAM THẠCH HÃN – TỈNH QUẢNG TRỊ Việc nghiên cứu diễn biến lịng sơng giới nước chủ yếu thực theo phương pháp sau: + Phương pháp Viễn thám GIS phân tích tài liệu thực đo: Sử dụng tài liệu địa hình, tài liệu khơng ảnh, viễn thám, số liệu có nhiều năm tiến hành phân tích vị trí, quy mơ, tốc độ xói, bồi mặt bằng, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang, tìm quy luật thống kê xu phát triển đoạn sông nghiên cứu + Phương pháp mơ hình vật lý: Mơ thu nhỏ đoạn sơng nghiên cứu lại khu vực có trang thiết bị thí nghiệm, tái diễn dịng chảy sơng thiên nhiên theo định luật tương tự để quan sát, đo đạc từ số liệu đo đạc tìm quy luật diễn biến đoạn sơng + Phương pháp mơ hình tốn: Dựa vào hệ phương trình tốn lý mơ tả quy luật dịng chảy bùn cát đoạn sông nghiên cứu, xác định điều kiện biên, điều kiện ban đầu hợp lý, tìm lời giải giải tích, lời giải số trị cho vấn đề nghiên cứu + Phương pháp công thức kinh nghiệm: Sử dụng công thức kinh nghiệm để tính tốn diễn biến lịng dẫn 3.1 Lý mục đích ứng dụng mơ hình tốn số a Lý lựa chọn mơ hình tốn số Dịng chảy sơng dịng chảy phức tạp thủy động lực học bao gồm dòng chảy vận chuyển chất lỏng bùn cát (thường xuyên) làm biến đổi lòng dẫn (xói bồi đáy sơng sạt lở bờ sơng Sạt lở bờ sông gây nhiều thiệt hại vật chất, kinh tế, tính mạng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sống người Do vậy, nghiên cứu, tính tốn, dự báo hình thành đánh giá diễn biến lịng sơng vấn đề nhiều nhà khoa học, chuyên gia, kỹ sư giới quan tâm nghiên, nhằm giảm thiểu tác hại thiên nhiên gây dự báo nguy hiểm xảy tương lai Với tính chất phức tạp tượng, việc sử dụng công thức kinh nghiệm để đánh giá chế độ thủy động lực học diễn biến hình thái lịng sơng việc làm khó khăn, nữa, phương pháp cịn khơng thể 11 phản ảnh hầu hết yếu tố thủy lực, độ xác khơng cao, tốn nhiều thời gian cơng sức Với mơ hình vật lý, khả mơ trường hợp cục phức tạp hoàn toàn có thể, nhiên, điều kiện sử dụng địi hỏi cần trang bị phịng thí nghiệm với thiết bị đo xác Điều tốn cần nhiều thời gian việc xây dựng mơ hình thực thí nghiệm trường Do đó, phương pháp thường thực viện nghiên cứu trường đại học lớn áp dụng cho đoạn sơng cục Để khắc phục nhược điểm nêu cần thiết phải lựa chọn mơ hình tốn số phù hợp, xây dựng tảng lý thuyết điều kiện kịch xác thực Điều giúp việc ứng dụng sử dụng mơ hình tốn thủy lực trở nên phổ biến b Mục đích ứng dụng mơ hình tốn số Ngày nay, mơ hình tốn số công cụ quan trọng, hỗ trợ nhiều hữu ích việc nghiên cứu, tính tốn q trình thủy động lực, dịng chảy diện rộng lớn, có vấn đề thủy động lực dịng sơng Việc tính tốn mơ mơ hình q trình thủy động lực diễn biến bồi xói khu vực nghiên cứu có ý nghĩa sau: + Tính tốn mơ chế độ dòng chảy khu vực nghiên cứu địa hình chế độ thủy văn đo đạc đồng nhằm rõ diễn biến trạng tượng thủy động lực + Tính tốn chế độ thủy động lực, hình thái khu vực nghiên cứu với địa hình trạng theo kịch khác để tìm hiểu quy luật, biến đổi thủy động lực khu vực nghiên cứu + Tính tốn giải pháp cơng trình để từ đánh giá thay đổi chế độ thủy động lực, hình thái khu vực nghiên cứu sau có cơng trình Kết tính tốn sở để đưa nhận định diễn biến trường thủy động lực sông khu vực nghiên cứu trước sau có cơng trình xây dựng Đây sở khoa học để phân tích, nhận định nguyên nhân gây tượng bồi xói bờ sông khu vực nghiên cứu c Lựa chọn mơ hình tốn Mơ hình tốn số ngày phát triển rộng rãi nước giới nhờ phát triển cơng nghệ máy tính Trong nghiên cứu này, tác giả nhận 12 thấy mô hình MIKE sử dụng phổ biến nhiều nước giới, có Việt Nam Đây mơ hình có đầy đủ chức độ xác đáp ứng giải toán thực tế, phù hợp với đặc điểm điều kiện Việt Nam Mô đun liên hợp MIKE 21 chương trình sử dụng chủ yếu cho nghiên cứu Mơ đun tính tốn dòng chảy sử dụng lưới phi cấu trúc xây dựng phương pháp phần tử hữu hạn, phù hợp với diễn biến đường bờ địa hình đáy phức tạp 3.2 Giới thiệu mơ hình tốn Mike 21 Flow Model FM Mô đun thủy lực thành phần hệ thống mơ hình MIKE 21 FM cung cấp đặc trưng thủy lực cho mơ đun khác hệ thống mơ hình MIKE 21 FM Mơ đun tính tốn dịng chảy hai chiều (2D) phương pháp phần tử hữu hạn khơng để giải hệ phương trình nước nơng 2D Hình 3.1 Sơ đồ lý thuyết tính tốn Hệ phương trình nước nơng 2D gồm có phương trình liên tục (bảo tồn khối lượng), phương trình chuyển động chất lỏng (bảo tồn động lượng), phương trình khép kín khác phương trình nhiệt độ, độ muối, mật độ Theo phương ngang, hệ tọa độ sử dụng hệ tọa độ Descartes Hệ tọa độ cầu Theo khơng gian, miền tính rời rạc phần tử (ô lưới) liên tục tam giác không đều, lưới phi cấu trúc (Unstructured mesh) Sơ đồ Euler sử dụng tính tốn hai chiều 13 + Phương trình liên tục: h hU hV + + = hS t x y (3.1) + Các phương trình động lượng: hUV  h pa gh  = fVh − gh − − + y x  x  x S xy   S xx   + (hTxx ) +  (hTxy ) + hU s S +    x x  y  x (3.2) hUV  h pa gh  = fUh − gh − − + y y  y  y  sy  by  S xx S xy    + (hTxy ) +  (hTyy ) + hVs S − − +     x x  x y (3.3) hU hU + t x  sx  bx − − 0 0 hV hV + t x + + 3.3 Thiết lập tốn trạng đoạn sơng nam Thạch Hãn Qua việc phân tích, đánh giá điều kiện tự nhiên, địa hình, địa chất thủy văn, chế độ dịng chảy, khí tượng, … khu vực đoạn sơng nghiên cứu phương án thiết kế sơ kè mỏ hàn cơng trình bảo vệ bờ sơng nam Thạch Hãn Tiến hành thiết lập, đánh giá mô chế độ dịng chảy sơng dựa mơ hình Mike 21 (cụ thể HydroDynamic Module) cho trường hợp tính tốn: Hiện trạng khu vực (Chưa có cơng trình bảo vệ) Giải pháp cơng trình (Thiết kế kè mỏ hàn bảo vệ) Kết mơ hình nhận định, đánh giá tính xác thực, hiệu cơng trình thực tế Q trình thiết lập tốn trạng đoạn sông nam Thạch Hãn sử dụng mô hình tốn Mike 21 thực sau: + Bước 1: Thu thập liệu toán - Dữ liệu địa hình lịng sơng - Điều kiện biên: thượng lưu hạ lưu - Các thơng số hình dạng lịng sơng: độ nhám, độc dốc, … + Bước 2: Chia lưới độ cao - Bathymetry (cao độ) - Code value (Giá trị lưới biên toán) + Bước 3: Thiết lập thông số Module Mike 21 - Chọn Module tính tốn - Thời gian mơ 14 - Khai báo lưới tính tốn - Khai báo thơng số tốn: Hàm tính, Hệ số nhám, Hệ số nhớt, Điều kiện ban đầu, Điều kiện biên, … + Bước 4: Chạy mơ hình + Bước 5: Đánh giá kiểm định mơ hình a Thiết lập mơ hình + Lưới 2D Lưới 2D xây dựng tồn miền tính tốn dạng tam giác phi cấu trúc với 797 điểm nút 1440 phần tử lưới, diện tích tối đa lưới khơng 300m2, góc lưới tối thiểu 300 + Điều kiện biên tốn Thiết lập điều kiện biên phía thượng lưu giá trị số lưu lượng tương ứng với giá trị lưu lượng tạo lòng Q = 2050.0 m3/s điều kiện biên phía hạ lưu số cao trình mực nước tương ứng với cao trình bãi già +1.42m Điều kiện ban đầu tốn cao trình mực nước +1.42m, vận tốc theo hai phương U V lấy 0m/s + Hệ số nhám Xây dựng hệ số nhám dạng giá trị toàn cục áp dụng cho toàn lưu vực Hệ số nhám Manning (M=1/n, với n hệ số nhám) mơ hình 2D thường khoảng M=20÷40 Lựa chọn giá trị độ nhám số + Thời gian mô Tiến hành mô toán với thời đoạn 11 ngày bao gồm 528 bước thời gian với bước thời gian 1800 giây (30 phút) b Kết mơ hình tốn MIKE21 xuất kết dạng đồ biến đổi theo thời gian mực nước dòng chảy hai chiều với tỉ lệ lưới mơ hình người sử dụng xác định MIKE21 dùng giao diện đồ họa MIKEZero Graphical, cho phép dễ dàng trình diễn kết mơ hình đồ họa Dưới kết q trình mơ dịng chảy trạng khu vực nghiên cứu đoạn qua xã Hải Lệ, tỉnh Quảng Trị 15 Hình 3.2 Kết hiển thị hướng dịng chảy (Radian) Hình 3.3 Kết hiển thị tốc độ dòng chảy (Current Speed) 16 Đánh giá nhận xét kết quả: + Kết mô cho thấy hướng dòng chảy gần bám sát với thực tế Dịng chảy với độ xói sâu nghiêng hẳn phía bờ lõm sơng tác động mạnh vị trí uốn cong (phần khoanh trịn màu đỏ) + Bề rộng lịng sơng có xu hướng thu hẹp vị trí nghiên cứu chỉnh trị xuất dòng chảy tập trung lớn, tác động mạnh mẽ vào bờ sông (cả hướng độ lớn lưu tốc dòng chảy) Điều cho thấy hướng dòng chảy thay đổi rõ rệt, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tượng xói lở bờ sơng + Tại vị trí phía bờ lõm khu vực nghiên cứu, lưu tốc theo phương U (hay phương X) tương đối bé, bên cạnh đó, lưu tốc theo phương V (hay phương Y) lại tập trung tương đối lớn Giải thích cho tượng dịng chảy sơng có hướng chủ yếu Tây – Nam, gặp đoạn cong cục đổi hướng dòng chảy theo trạng Như vậy, với kết hiển thị trên, việc tiến hành chỉnh trị đoạn sông cong cục cơng trình kè mỏ hàn hồn toàn hợp lý cần thiết Sau đây, tác giả tiến hành mơ tốn trường hợp bố trí cơng trình chỉnh trị 3.4 Thiết lập tốn theo giải pháp đề xuất đoạn sơng nam Thạch Hãn Với cơng trình chỉnh trị sơng kè mỏ hàn kết hợp với kè lát mái tính tốn thiết kế Chương 2, tiến hành xây dựng mơ hình số độ cao dựa miền lưới phi cấu trúc thiết lập trước vị trí khu vực nghiên cứu Lưới 2D xây dựng tương tự toán trạng bao gồm 1037 điểm nút 1863 phần tử lưới tam giác Dễ dàng thiết lập xây dựng điều kiện thơng số tốn trạng 17 Hình 3.4 Lưới độ cao khu vực nghiên cứu có bố trí cơng trình chỉnh trị Hình 3.5 Kết hiển thị tốc độ dòng chảy (Current Speed) 18 Hình 3.6 Kết hiển thị tốc độ dịng chảy vị trí kè mỏ hàn Hình 3.7 Xuất dịng chảy xốy vị trí kè mỏ hàn 19 Đánh giá nhận xét kết mơ phỏng: + Sau bố trí cơng trình đập mỏ hàn vị trí đoạn sơng chỉnh trị, lịng sơng thu hẹp đồng thời chế độ dịng chảy vùng xung quanh mỏ hàn phần chỉnh trị có thay đổi Tốc độ dịng chảy trung bình lưu lượng riêng tăng thu hẹp (vị trí đầu mỏ hàn có lưu tốc thay đổi từ 1.5m/s lúc ban đầu 2.5m/s sau chỉnh trị) Việc tăng tốc độ dòng chảy dẫn đến tăng Gradient dòng chảy tạo nên nhiều rối động dịng chảy + Một xốy nước hình nửa móng ngựa có trục nằm ngang xuất đầu mỏ hàn dòng chảy đến bắt gặp mỏ hàn kết hợp với việc hình thành xốy nước vị trí khoảng cách mỏ hàn Hiện tượng thích hợp cho mục đích cải thiện đường vận tải thủy tạo độ sâu liên tục cần thiết dọc theo phía ngồi mỏ hàn + Một biến đổi liên tục dòng chảy bùn cát dịng dịng chảy xốy (vịng) khu vực mỏ hàn Tốc độ dòng chảy khu vực mỏ hàn nhỏ nhiều so với tốc độ dịng chảy vị trí đầu mỏ hàn hay trục dịng chảy vị trí đầu mỏ hàn Do vậy, bùn cát dịng chảy mang đến có xu hướng bồi lắng mỏ hàn + Sự xuất nhiều rối động dòng chảy, đặc biệt dịng chảy đáy xốy lớn mặt đáy nguyên nhân tạo nên hố xói cục vùng gần mỏ hàn Tuy nhiên, không cần lo lắng vấn đề này, chương 2, tác giả thiết kế cơng trình kè lát mái nhằm bảo vệ bờ mỏ hàn, tránh hố xói cục vị trí chân kè mỏ hàn tiếp giáp với bờ + Hơn nữa, vùng nguy hiểm vị trí lưu tốc dịng chảy lớn (vùng tập trung dịng chảy vị trí đoạn sơng cong phân tích mục trạng) hồn tồn biến Điều cho thấy nhiệm vụ bảo vệ đường bờ kè mỏ hàn đáp ứng yêu cầu vai trò kỹ thuật Như vậy, với cấu trúc kè mỏ hàn kè lát mái tính tốn thiết kế Chương 2, kết cấu cơng trình chỉnh trị hồn tồn đáp ứng u cầu kỹ thuật đẩy trục động lực dòng chảy xa bờ, bảo vệ bờ sông khỏi tượng sạt lở đường bờ, xói cục bộ, góp phần bồi lắng bùn cát, nuôi dưỡng đường bờ tương lai Từ đó, đảm bảo ổn định đường bờ, cơng trình giao thơng lân cận tính mạng sống người dân xã Hải Lệ 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ trạng vấn đề xói lở bờ sơng (phía bờ lõm) đoạn sơng nam Thạch Hãn, đe dọa sống người dân nguy phá hủy nhà cửa, hệ thống cơng trình giao thơng lân cận, qua đánh giá tính tốn trên, tiến hành lựa chọn biện pháp bảo vệ bờ chống xói lở theo phương án bố trí kè mỏ hàn cao trình +1.42m bố trí thêm đoạn kè bờ lát mái gia cố khoảng 400m dọc theo gốc chân kè mỏ hàn Với phương án chọn, vừa đáp ứng tính hiệu kỹ thuật kinh tế, vừa phù hợp với đặc điểm cơng trình địa phương Thiết kế kè mỏ hàn giúp giảm chi phí đầu tư bảo vệ cải thiện đường bờ tương lai, giúp trình vận tải thủy thuận lợi Do điều kiện thời gian nguồn liệu cung cấp hạn chế, luận văn này, tác giả đánh giá đến yếu tố thủy lực (Hydrodynamic model) ảnh hưởng đến q trình xói lở bờ sông trước sau xây dựng phương án chỉnh trị mà chưa đánh giá đến yếu tố bùn cát sơng (q trình vận chuyển bồi lấp bùn cát trước sau thiết kế kè mỏ hàn) Vì bản, nhiệm vụ kè mỏ hàn đẩy trục động lực xa bờ bồi lắng cải thiện đường bờ Tuy nhiên, với kết đánh trên, ta thấy việc bố trí kè mỏ hàn theo phương án chỉnh trị hoàn toàn hợp lý Kiến nghị Hiện trạng sạt lở bờ sông khu vực đoạn qua xã Hải Lệ xảy ngày nghiêm trọng Hàng năm, sau trận lũ tần suất 10% (với lưu lượng đỉnh lũ giao động từ 2500m3/s đến 4000m3/s) nhiều đoạn bờ sơng xảy tượng trượt đất, xói lở bờ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sống người dân Nếu khơng có biện pháp bảo vệ kịp thời, bờ sông dần biến mất, theo nhà cửa công trình giao thơng khác Do đó, việc xây dựng cơng trình để bảo vệ bờ chống sạt lở việc làm cần thiết vào lúc này, với nguyện vọng toàn thể nhân dân địa phương Kiến nghị cơng trình nghiên cứu áp dụng số liệu nghiên cứu đợt cần bổ sung xét đến yếu tố bồi lấp dòng sơng kiểm tra ảnh hưởng cơng trình đến khu vực đoạn thượng hạ lưu để hoàn thiện phần đánh giá giải pháp hợp lý đề tài 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trong nước [1] PGS.PTS Võ Phán, KS Võ Như Hùng Cơng trình chỉnh trị sông Trường đại học thủy lợi Hà Nội Nhà xuất giáo dục 1995 [2] Bộ Nông nghiệp & PTNT (2010) TCVN 8419:2010 Tiêu chuẩn quốc gia (2010) - Cơng trình thủy lợi - Thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sông để chống lũ Hà Nội [3] Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn – Viện khoa học thủy lợi Sổ tay kỹ thuật thủy lợi – Phần 2: Cơng trình thủy lợi TP Hồ Chí Minh 2011 [4] GS TS Nguyễn Thế Hùng Giáo trình chỉnh trị sơng cơng trình ven bờ Trường đại học khoa học công nghệ - Đại học Đà Nẵng 2011 [5] Phạm Thành Nam (chủ biên), Nguyễn Đình Lương, Lương Phương Hậu Thủy lực cơng trình – chỉnh trị sông Nhà xuất xây dựng Hà Nội 2010 [6] GS TS Hà Văn Khối (chủ biên) Giáo trình thủy văn cơng trình (Phần I, II) Trường đại học thủy lợi, Hà Nội [7] QCVN 04-05:2012/BNNPTNT - CTTL - Các quy định chủ yếu thiết kế [8] TCVN 7572-2: 2006 Cốt liệu cho bê tông – Phương pháp thử [9] Quy phạm tính tốn đặc trưng thuỷ văn thiết kế QP-TL.C-6-77 - Bộ Thuỷ lợi (nay Bộ NN&PTNT) [10] Luận văn: Nghiên cứu tính dễ bị tổn thương lũ lụt hạ lưu sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị Nguồn khoa khí tượng Thủy Văn Hải dương học – Đại học quốc gia Hà Nội 2011 [11] Ngơ Thị Thanh Hương Khóa luận tốt nghiệp Cân nước lưu vực sơng Thạch Hãn Khoa khí tượng thủy văn hải dương học – Trường đại học khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội 2013 [12] PGS Nguyễn Như Khuê Năm 1970 VRSAP (Vietnamese River System and Plain) – Mơ hình tốn thủy lực chiều [13] PGS TS Nguyễn Tất Đắc Năm 2008 Mơ hình tốn cho dịng chảy chất lượng nước hệ thống kênh sông (Phần I, II) 22 [14] Trần Văn Túc, Huỳnh Thanh Sơn Nghiên cứu áp dụng mơ hình tốn số CCHE1D vào việc tính tốn dự báo biến hình long dẫn ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Ngồi nước [15] K.W Pilarczyk (1995), River trainning techniques [16] Mike – DHI group Step – by – step training guide: River application using Mike 21 Flow model FM [17] R E Featherstone & C Nalluri Civil Engineering Hydraulics Black well science 1995 [18] Wu W and Viera A (2002) “One Dimensional Channel Network Model – Technical Mannual” USA [19] Cunge, J.A., Holly, F.M., & Verwey, A., 1980 Practical Aspects of Computational River Hydraulics Pitman Advanced Publishing Program