Nghiên cứu giải pháp xây dựng kè bảo vệ bờ sông lại giang đoạn khánh trạch tỉnh bình định

Dòng chảy trong sông là dòng chảy phức tạp thường xuyên làm biến đổi lòng dẫn gây xói sạt lở bờ đây cũng là vấn đề muôn thuở của sông ngòi trên khắp thế giới Đoạn bờ sông Khánh Trạch thuộc bờ hữu sông Lại Giang đoạn đi qua xã Hoài Mỹ huyện Hoài Nhơn có chiều dài khoảng 1 600m chịu tác động thường xuyên của dòng chảy lũ qua nhiều năm bị xói mòn xâm thực bờ tạo nên đoạn sông cong gấp khúc gây uy hiếp đến tính mạng tài sản của nhân dân và cơ sở hạ tầng ven sông Luận văn đi nghiên cứu tính toán các đặc trưng dòng chảy và diễn biến lòng sông đoạn Khánh Trạch trên cơ sở đặc điểm hiện trạng tự nhiên của đoạn sông ứng dụng mô hình số trị MIKE 11 HD và MIKE 21 FM mô phỏng hiện thực và sau khi bố trí các phương án công trình Qua kết quả nghiên cứu đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ đoạn sông Khánh Trạch nhằm hạn chế thiệt hại xói lở do dòng chảy gây ra phục vụ công tác phòng chống lũ chỉnh trị sông góp phần phát triển kinh tế xã hội và ổn định cuộc sống dân cư ven bờ sông Lại Giang huyện Hoài Nhơn nói riêng và tỉnh Bình Định nói chung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN BẢO NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG LẠI GIANG ĐOẠN KHÁNH TRẠCH, TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ Đà Nẵng – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN BẢO NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG LẠI GIANG ĐOẠN KHÁNH TRẠCH, TỈNH BÌNH ĐỊNH CHUYÊN NGÀ NH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌ NH THỦ Y MÃ SỐ: 8580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa ho ̣c: GS TS Nguyễn Thế Hùng Đà Nẵng – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Bảo TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG KÈ BẢO VỆ BỜ SƠNG LẠI GIANG ĐOẠN KHÁNH TRẠCH, TỈNH BÌNH ĐỊNH Họ tên: Nguyễn Văn Bảo Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8580202 Khóa: K33 Trường Đại học Bách Khoa-Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Dịng chảy sơng dịng chảy phức tạp thường xun làm biến đổi lịng dẫn, gây xói, sạt lở bờ, vấn đề muôn thuở sông ngịi khắp giới Đoạn bờ sơng Khánh Trạch thuộc bờ hữu sông Lại Giang đoạn qua xã Hồi Mỹ huyện Hồi Nhơn có chiều dài khoảng 1.600m chịu tác động thường xuyên dòng chảy lũ qua nhiều năm bị xói mịn, xâm thực bờ tạo nên đoạn sơng cong, gấp khúc, gây uy hiếp đến tính mạng, tài sản nhân dân sở hạ tầng ven sơng Luận văn nghiên cứu tính tốn đặc trưng dịng chảy diễn biến lịng sơng đoạn Khánh Trạch sở đặc điểm trạng tự nhiên đoạn sơng, ứng dụng mơ hình số trị MIKE 11 HD MIKE 21 FM mô thực sau bố trí phương án cơng trình Qua kết nghiên cứu, đề xuất giải pháp bảo vệ bờ đoạn sông Khánh Trạch nhằm hạn chế thiệt hại xói lở dịng chảy gây ra, phục vụ cơng tác phịng chống lũ, chỉnh trị sơng, góp phần phát triển kinh tế xã hội ổn định sống dân cư ven bờ sông Lại Giang huyện Hồi Nhơn nói riêng tỉnh Bình Định nói chung Từ khóa – Dịng chảy sơng; diễn biến lịng sơng; mơ hình số trị; sạt lở bờ; chỉnh trị sông STUDYING FOR BANK PROTECTION WORKS OF LAI-GIANG RIVER IN KHANH-TRACH TRUNCATION, BINH DINH PROVINCE Abstract - River flow is a complex flow that often changes the river bed, erosion, bank slide, which is also a constant problem in rivers around the world The bank river in Khanh Trach section on the right bank of Lai Giang River, passing through Hoai My Commune, Hoai Nhon District, have a length of about 1.600m, with frequent impacts of flooding over many years make erosion, the bank erosion maked curved river section, zigzag, causing the threat of life, property of the people and river infrastructure In the thesis is studying the flow calculation and the evolution of the Khanh Trach river basin on the basis of the natural state characteristics of the river section, applying the moduns MIKE 11 HD and MIKE 21 FM of MIKE software simulating the work options The results of study, proposals on solutions to protect the Khanh Trach river bank in order to limit damage caused by floods, to serve the flood prevention and control, river training, contributing to socio-economic development and stabilize people life on the banks of Lai Giang River in Hoai Nhon district in particular and in Binh Dinh province in general Keywords - River flow; evolution of river bed; numerical model; bank erosion; river training MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội 1.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội 1.4 Các vấn đề nghiên cứu chỉnh trị sông 1.5 Các cơng trình nghiên cứu lưu vực sông Lại Giang 12 1.6 Phương pháp nghiên cứu đề tài luận văn 15 CHƯƠNG 2: CHẾ ĐỘ THỦY LỰC VÀ HIỆN TRẠNG DIỄN BIẾN LỊNG SƠNG LẠI GIANG ĐOẠN KHÁNH TRẠCH 2.1 Đặc điểm hệ thống sông 17 2.2 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 19 2.3 Hệ thống cơng trình xây dựng 34 2.4 Chế độ thủy động lực đoạn sông nghiên cứu 38 2.5 Diễn biến lòng sông 48 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ ĐUN MIKE21-FM TÍNH TỐN ĐOẠN SƠNG KHÁNH TRẠCH, TỈNH BÌNH ĐỊNH 3.1 Lý mục đích việc ứng dụng mơ hình tốn số 52 3.2 Lựa chọn mơ hình tốn 53 3.3 Giới thiệu mơ hình tốn MIKE11 HD, MIKE21 FM 54 3.4 Thiết lập mơ hình tính tốn đoạn sơng Khánh Trạch 57 CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG 4.1 Mục tiêu, nhiệm vụ bảo vệ bờ sông 68 4.2 Các giải pháp bảo vệ bờ sông 69 4.3 Phương án cơng trình 70 4.4 So sánh lựa chọn phương án cơng trình 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1D Một chiều 2D Hai chiều BTCT Bê tông cốt thép NSE Chỉ số hiệu Nash-Sutcliffe RSR Tỉ số độ lệch quan trắc tiêu chuẩn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái lưu vực sơng Lại Giang 17 Bảng 2.2 Danh sách trạm khí tượng thủy văn điểm đo mưa 19 Bảng 2.3 Phân phối đặc trưng nhiệt độ khơng khí 19 Bảng 2.4 Phân phối đặc trưng độ ẩm tuyệt đối 20 Bảng 2.5 Phân phối đặc trưng độ ẩm tương đối 20 Bảng 2.6 Phân phối số nắng năm 21 Bảng 2.7 Vận tốc gió trung bình tháng năm 21 Bảng 2.8 Phân phối lượng bốc năm 21 Bảng 2.9 Một số đặc trưng mưa năm 22 Bảng 2.10 Lượng mưa năm ứng với tần suất 22 Bảng 2.11 Phân bố lượng mưa mùa 23 Bảng 2.12 Lượng mưa trung bình nhiều năm tháng 23 Bảng 2.13 Số ngày dơng trung bình năm 25 Bảng 2.14 Số ngày có sương mù trung bình năm 26 Bảng 2.15 Phân phối dòng chảy theo mùa 26 Bảng 2.16 Phân phối dòng chảy theo tháng năm 26 Bảng 2.17 Phân phối dịng chảy năm thiết kế trạm An Hồ 27 Bảng 2.18 Trận mưa sinh lũ ngày 18 - 19/XI/1987 28 Bảng 2.19 Đợt mưa sinh lũ ngày 1- 7/XII/1999 28 Bảng 2.20 Trung bình số trận lũ xuất năm 29 Bảng 2.21 Mực nước cao trạm 29 Bảng 2.22 Tần suất tính toán mực nước cao năm trạm 29 Bảng 2.22 Lưu lượng lũ lớn 30 Bảng 2.23 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ, môdun đỉnh lũ 30 Bảng 2.24 Số liệu đặc trưng trận lũ ngày 18- 19/XI/1987 30 Bảng 2.25 Số liệu đặc trưng trận lũ ngày 01- 07/XII/1999 30 Bảng 2.26 Đặc trưng nước ngầm 31 Bảng 2.27 Khả xuất dòng chảy nhỏ năm (%) 31 Bảng 2.29 Đặc trưng lưu lượng cát bùn nhiều năm (Kg/s) 32 Bảng 2.30 Đặc trưng mực nước triều trạm Hải văn Quy Nhơn 33 Bảng 2.31 Tần suất mực nước triều trạm Hải văn Quy Nhơn 34 Bảng 2.32 Đặc trưng mực nước triều điểm khảo sát 34 Bảng 2.33 Thống kê trạng cơng trình thủy lợi 35 Bảng 2.34 Thống kê trạng đê, kè sông 37 Bảng 2.35 Đặc trưng lưu vực sông Lại Giang-đoạn sông Khánh Trạch 38 Bảng 2.36 Các tiêu lý lớp đất 40 Bảng 2.37 Các tiêu lý lớp đất 41 Bảng 2.38 Các tiêu lý lớp đất 43 Bảng 2.39 Các đặc trưng dịng chảy năm đến đoạn sơng Khánh Trạch 44 Bảng 2.40 Đặc trưng dòng chảy mùa kiệt 46 Bảng 2.41 Mực nước lưu lượng đỉnh lũ trạm thủy văn Bồng Sơn 46 Bảng 3.1 Đánh giá độ xác mơ hình theo số NSE, RSR 59 Bảng 3.2 Số liệu biên lưu lượng mực nước mơ hình chiều 64 Bảng 4.1 Mực nước tính tốn ứng với tần suất 10% 72 Bảng 4.2 Cao trình nâng đê tính tốn ứng với tần suất lũ 10% 76 Bảng 4.3 Tọa độ điểm trích xuất kết tính tốn theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108 15 ’ 77 Bảng 4.4 Tọa độ điểm tuyến phương án kè lát mái theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 1080 15’ 82 Bảng 4.5 Vị trí mỏ hàn theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108015’ 86 Bảng 4.6 Tuyến chỉnh trị kè mỏ hàn theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108015’ 88 Bảng 4.7 Vị trí mỏ hàn theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108015’ 92 Bảng 4.8 Vị trí tuyến kè theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108015’ 100 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ vị trí đoạn sơng Khánh Trạch, tỉnh Bình Định Hình 1.2 Sơ đồ bố trí cơng trình đoạn Trung Hà -sông Đà 10 Hình 1.3 Cơng trình chỉnh trị đoạn Quản Xá sông Chu 11 Hình 2.1 Hệ thống sơng Lại Giang 18 Hình 2.2 Biến trình nhiệt độ trung bình năm 20 Hình 2.3 Bản đồ đẳng trị mưa năm 24 Hình 2.4 Biểu đồ thành phần hạt lớp đất 41 Hình 2.5 Biểu đồ thành phần hạt lớp đất 42 Hình 2.6 Biểu đồ thành phần hạt lớp đất 44 Hình 2.7 Dịng chảy kiệt sông Lại Giang cầu Bồng Sơn 45 Hình 2.8 Dịng chảy lũ sông Lại Giang cầu Bồng Sơn 47 Hình 2.9 Bồi lấp cát đoạn sông Khánh Trạch 48 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí mặt cắt ngang sông 57 Hình 3.2 Sơ đồ mạng sơng chiều tạo mơ hình MIKE11 58 Hình 3.3 Đường trình lũ trạm thủy văn Bồng Sơn 59 Hình 3.4 Đường trình thủy triều trạm hải văn Quy Nhơn 60 Hình 3.5 Đường trình mực nước trạm Bồng Sơn 61 Hình 3.6 Kết hiệu chỉnh mực nước cầu Bồng Sơn 62 Hình 3.7 Kết tính tốn mực nước Khánh Trạch 62 Hình 3.8 Kết tính tốn mực nước cầu Lại Giang 63 Hình 3.9 Địa hình sông Lại Giang-đoạn Khánh Trạch 63 Hình 3.10 Lưới chiều đoạn sơng Khánh Trạch 64 Hình 3.11 Kết hiệu chỉnh mực nước vị trí K12+667m 66 Hình 3.12 Kết hiệu chỉnh mực nước vị trí K13+994m 67 Hình 4.1 Phạm vi bảo vệ bờ sông, đoạn Khánh Trạch 68 Hình 4.2 Đường trình lũ tần suất 10% 71 Hình 4.3 Đường mực nước triều tần suất 10% 72 Hình 4.4 Đường mực nước tần suất 10% mặt cắt MC17-17 74 Hình 4.5 Mơ hình số hóa phương án trạng 79 Hình 4.6 Trường vận tốc U phương án trạng (∆t=930 phút) 79 Hình 4.7 Trường vận tốc V phương án trạng (∆t=930 phút) 80 Hình 4.8 Vận tốc dịng chảy vị trí T1-T30 80 Hình 4.9 Mặt cắt ngang điển hình kè lát mái 82 Hình 4.10 Mơ hình số hóa phương án kè lát mái 83 Hình 4.11 Trường vận tốc U phương án kè lát mái (∆t=930 phút) 84 Hình 4.12 Trường vận tốc V phương án kè lát mái (∆t=930 phút) 84 Hình 4.13 Vận tốc dịng chảy vị trí T1-T30 85 Hình 4.14 Kè Cừ Thuộc huyện Tuy Phước, tỉnh Bình Định 86 Hình 4.15 Mặt cắt kè mỏ hàn 87 Hình 16 Bố trí đệm chống xói bè chìm 87 Hình 4.17 Tuyến chỉnh trị phương án kè lát mái kết hợp mỏ hàn thấp 88 Hình 4.18 Mơ hình số hóa phương án kè lát mái kết hợp mỏ hàn thấp 89 Hình 4.19 Trường vận tốc U phương án kè lát mái kết hợp kè mỏ hàn thấp (∆t=930 phút) 90 Hình 4.20 Trường vận tốc V phương án kè lát mái kết hợp kè mỏ hàn thấp (∆t=930 phút) 90 Hình Hình Hình Hình 4.21 4.22 4.23 4.24 Vận tốc dịng chảy vị trí T1-T30 91 Tuyến chỉnh trị phương án kè mỏ hàn cao 92 Mơ hình số hóa phương án kè mỏ hàn cao 93 Trường vận tốc U phương án kè mỏ hàn cao (∆t=930 phút) 94 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 4.25 Trường vận tốc V phương án kè mỏ hàn cao (∆t=930 phút) 94 4.26a Vận tốc dịng chảy vị trí T1-T30 95 4.26b Vận tốc dịng chảy vị trí T31-T41 95 4.27 Mơ hình số hóa phương án phân lạch 97 4.28 Trường vận tốc U phương án phân lạch (∆t=930 phút) 98 4.29 Trường vận tốc V phương án phân lạch (∆t=930 phút) 98 4.30 Vận tốc dòng chảy vị trí T1-T30 99 4.31 Mơ hình số hóa phương án cắt dòng 100 4.32 Trường vận tốc U phương án cắt dòng (∆t=930 phút) 101 4.33 Trường vận tốc V phương án cắt dòng (∆t=930 phút) 102 4.34 Vận tốc dòng chảy vị trí T1-T30 102 -96dựng thấp Tuy nhiên, để công trình ổn định lâu dài cần gia cố chân kè, đầu kè gốc kè ý diễn biến đọan sông thương hạ lưu đoạn sông (T1T30) f) Phương án phân lạch Xuất phát từ đặc điểm dịng chảy qua đoạn sơng Khánh Trạch dòng chảy phân lạch qua hai bên cồn Ơng Mười Dịng chảy tập trung chủ yếu vào lạch phải có địa hình thấp lạch trái Với cấp lưu lượng thấp dòng chảy phân lưu vào lạch phải, lạch trái phân lũ mực nước sông dâng cao với cấp lưu lượng lớn Do dòng chủ lưu tập trung vào lạch phải trì dịng chảy thường xun gây tượng xói lở lịng sơng, sạt lở bờ sông lấn sâu vào đất liền tạo nên bờ sông cong ngày cong Phương án phân lạch nhằm mục tiêu phân chia lại dòng chảy qua hai lạch đảm bảo chống lại bồi lấp lạch trái xói lở lạch phải, tăng cường khả lũ, ổn định lịng sơng Để thực điều cần có giải pháp cơng trình hợp lý để chỉnh trị phân chia dòng chảy đáp ứng yêu cầu mà vẩn ổn định lâu lài Vấn đề phân lạch dịng chảy sơng nước ta việc nghiên cứu ứng dụng hạn chế, thường chủ yếu thực đoạn sông thẳng Các giải pháp cơng trình phân lạch thường sử sụng chủ yếu kè mỏ hàn, đập phân dịng, kè đón dịng, đập ngăn đáy Phương án phân lạch dòng chảy cho đoạn sơng Khánh Trạch sử dụng kè phân dịng kết hợp đào hạ thấp cao trình đáy lạch trái Việc lựa chọn phương án cơng trình phải đảm bảo không làm tăng mực nước sông so với phương án trạng không làm biển đổi bờ sông Căn vào điều kiện nêu đặc điểm địa hình lịng sơng, phương án cơng trình đưa xây dựng tuyến kè thấp dịng sơng dài 850m, rộng 2,0m, có bán kính cong R=429m, cao trình đỉnh kè 1,0m, hệ số mái kè 1,5 Đào hạ thấp cao trình đáy lạch trái xuống -3,5m, rộng 121m Sơ đồ vị trí tuyến kè Bảng 4.7 52Bảng 4.8 Vị trí tuyến kè theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108 15’ Tọa độ Điểm L(m) R(m) X(m) Y(m) P1 588.193 1.600.220 P2 49 588.238 1.600.238 P3 693 429 588.814 1.600.625 (L: Khoảng cách điểm; R: bán kính cong) Số hóa cơng trình vào mơ hình tính tốn Hình 4.23 -97- 53Hình 4.27 Mơ hình số hóa phương án phân lạch Kết tính tốn cho thấy dịng chảy sơng Lại Giang nhỏ dịng chảy tập trung chủ yếu vào lạch trái, phía lạch phải chịu dao động mực nước Khi lưu lượng lớn, mực nước dâng lên khỏi cao trình đỉnh kè, trình phân chia lưu lượng xảy hai lạch Xu hướng phân chia lưu lượng lạch trái ưu lạch phải ảnh hưởng cơng trình chỉnh trị Điều có tác động lớn đến hiệu chỉnh trị Dịng chảy lạch trái trì thường xuyên tăng khả thoát lũ, đẩy cát phía hạ lưu, hạn chế bồi đọng Lạch phải tiếp nhận phần lưu lượng sau qua khỏi kè phân lạch đập dâng sông Do lưu lượng phân chia nên dịng chảy lạch phải khơng chiếm ưu thế, tác động dòng chảy ảnh hưởng đến bờ sơng giảm đáng kể Dịng chảy phân chia qua hai lạch giảm tác động đáng kể đến hai bờ trạng Tuy nhiên vận tốc dòng chảy qua đỉnh kè tăng tác động ảnh hưởng đáng kể đến ổn định hạ lưu tuyến kè Biện pháp để giảm thiểu tác động cần gia cố lịng sơng trước sau tuyến kè Qua phân tích phương án cơng trình đưa phù hợp Dịng chảy ven bờ phía lạch phải giảm đáng kể từ 20% đến 50% so với phương án trạng, cao trình mực nước đỉnh lũ hạ thấp 0,2m so với trạng Dòng chảy lạch trái tăng nên đẩy cát bồi lấp lịng sơng -98- 54Hình 4.28 Trường vận tốc U phương án phân lạch (∆t=930 phút) 55Hình 4.29 Trường vận tốc V phương án phân lạch (∆t=930 phút) -992.0 1.8 1.6 Vận tốc (m/s) 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 T (giờ) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T20 T21 T22 T23 T24 T25 T26 T27 T28 T29 T30 [V] 56Hình 4.30 Vận tốc dịng chảy vị trí T1-T30 ( [V] vận tốc khơng xói cho phép) Tóm lại phương án phân lạch có ưu điểm tăng khả lũ, ổn định bờ sơng, chống bồi lấp, chi phí xây dựng rẻ Nhược điểm phương án chất kè phân lạch đập dâng sơng nên dịng chảy qua đỉnh kè lớn dễ gây xói lở phía hạ lưu kè Khi xây dựng kè phân lạch cần gia cố sân sau sân trước để cơng trình ổn định lâu dài g) Phương án cắt dòng Mục tiêu phương án cắt dòng đưa dòng chảy tập trung lạch trái Khi lạch phải khơng cịn dịng chảy nên bờ sơng khơng chịu ảnh hưởng tác động trực tiếp dịng chảy lũ, thay vào bờ sông chịu tác động dao động mực nước ảnh hưởng khơng đáng kể, bờ sơng ổn định Mặt khác, phương án cắt dòng tăng cường khả lũ sơng, hạn chế ngập lụt chống bồi lấp Như phương án kè phân lạch nêu trên, việc lựa chọn phương án cơng trình phải đáp ứng mục tiêu, nhiệm vụ đặt đồng thời không làm tăng mực nước lũ biến đổi bờ so với trạng Căn vào điều kiện nêu đặc điểm địa hình lịng sơng, phương án cơng trình đưa xây dựng tuyến kè cao dịng sơng dài 858m, rộng 2,0m, có bán -100kính cong R=429m, cao trình đỉnh kè 5,0m, hệ số mái kè 1,5 Đào hạ thấp cao trình đáy lạch trái xuống -4,5m, rộng 121m Sơ đồ vị trí tuyến kè Bảng 4.8 53Bảng 4.8 Vị trí tuyến kè theo hệ tọa độ VN2000 múi độ, kinh tuyến trục 108 15’ Tọa độ Điểm L(m) R(m) X(m) Y(m) P1 588.184 1.600.216 P2 58 588.238 1.600.238 P3 693 429 588.814 1.600.625 (L: Khoảng cách điểm; R: bán kính cong) Số hóa cơng trình vào mơ hình tính tốn Hình 4.27 57Hình 4.31 Mơ hình số hóa phương án cắt dịng Kết tính tốn cho thấy dịng chảy tập trung vào lạch trái theo xu hướng chỉnh trị thuận dòng chảy bán kính cong tuyến kè nối tiếp đoạn thượng hạ lưu Vận tốc dòng chảy lạch trái tăng mạnh so với phương án trạng Dòng chảy chủ lưu phân tán tuyến lạch, không biến đổi đột ngột, có xu hướng lấn tuyến kè nên phía bờ trái trạng vận tốc dòng chảy nhỏ, xu biến đổi bờ ảnh hưởng Q trình nối tiếp dịng chảy cách thơng thống sơng trạng tuyến chỉnh trị đẩy nhanh q trình lũ sông làm hạ thấp -101mực nước lũ, giảm thiểu phạm vi ngập lụt thời gian ngập lụt vùng thượng lưu, an tồn cho cơng trình đê Dịng chảy lạch trái trì thường xun với cấp lưu lượng sông Lại Giang, đặc biệt dòng chảy lũ mang theo nhiều bùn cát xu bồi đọng tuyến lạch hạn chế đáng kể, phần lớn lượng bùn cát di chuyển theo dịng chảy ngồi cửa biển Lạch phải khơng cịn chịu tác động trực tiếp dòng chảy, thay vào chịu dao động mực nước thay đổi nên vận tốc ven bờ nhỏ Qua phân tích phương án cơng trình đưa phù hợp Dịng chảy ven bờ phía lạch phải giảm đáng kể từ 30% đến 80% so với phương án trạng, cao trình mực nước đỉnh lũ hạ thấp 0,4m so với trạng Dòng chảy lạch trái tăng trì thường xun nên đẩy cát bồi lấp lịng sơng 58Hình 4.32 Trường vận tốc U phương án cắt dịng (∆t=930 phút) -102- 59Hình 4.33 Trường vận tốc V phương án cắt dòng (∆t=930 phút) 2.0 1.8 1.6 Vận tốc (m/s) 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 T (giờ) T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T20 T21 T22 T23 T24 T25 T26 T27 T28 T29 T30 [V] 60Hình 4.34 Vận tốc dịng chảy vị trí T1-T30 ( [V] vận tốc khơng xói cho phép) -103- Tóm lại phương án cắt dịng có ưu điểm tăng khả lũ, ổn định bờ sơng, chống bồi lấp, chi phí xây dựng rẻ 4.4 So sánh lựa chọn phương án cơng trình Qua kết tính tốn phân tích phương án cơng trình mục 4.3, ta có phương án cơng trình bảo vệ bờ sơng Lại Giang đoạn Khánh Trạch đề xuất, bao gồm: - Phương án kè lát mái; - Phương án kè lát mái kết hợp kè mỏ hàn thấp; - Phương án kè mỏ hàn cao; - Phương án kè phân lạch; - Phương án kè cắt dịng Nhìn chung, phương án cơng trình có ưu nhược điểm khác phù hợp để bảo vệ bờ chỉnh trị đoạn sông Khánh Trạch Tùy vào mục tiêu, nhiệm vụ cơng trình đặt ra, nhu cầu địa phương điều kiện kinh tế xã hội thời kỳ mà định lựa chọn phương án cơng trình thích hợp Mặc dù xây dựng cơng trình yếu tố ổn định cơng trình lâu dài cần thiết Trước mắt nhu cầu bảo vệ nhân mạng, tài sản người dân sở hạ tầng mang tính cấp thiết đoạn xung yếu, sạt lở mạnh, đông dân cư nên lựa chọn phương án kè lát mái kè mỏ hàn để bảo vệ bờ Về lâu dài cần chỉnh trị dòng chảy xa bờ tăng cường khả thoát lũ, chống bồi lấp nên lựa chọn phương án phân lạch cắt dòng, với ý yêu cầu đoạn chỉnh trị không bị xói lở mà cịn phải đảm hệ thống sơng phải ổn định KẾT LUẬN CHƯƠNG 4: Hai nhóm giải pháp, phi cơng trình cơng trình đề xuất phù hợp với mục tiêu nhiệm vụ cơng trình Các phương án cơng trình chỉnh trị đề xuất đáp ứng u cầu tiêu chí chỉnh trị sơng phù hợp đặc điểm đoạn sông Khánh Trạch -104- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sông Lại Giang sơng lớn nằm phía Bắc tỉnh Bình Định có vai trị quan trọng việc sinh tồn phát triển kinh tế xã hội huyện phía Bắc tỉnh Lịch sử hình thành diễn biến lịng sơng Lại Giang phức tạp có đoạn sơng Khánh Trạch Những năm gần trình phát triển kinh tế xã hội tăng nhanh đáng kể thúc đẩy q trình thị hóa ngày cao, cơng trình sở hạ tầng kỹ thuật xây dựng khắp nơi dọc hai bên bờ sơng Lại Giang làm thay đổi địa hình hai bên bờ sơng Hơn biến đổi khí hậu ngày phức tạp, thời tiết cực đoan gây mưa lớn, lũ kéo dài công tác quy hoạch khu vực chưa có hệ thống, vấn đề ngập lụt, biến đổi lịng sơng, xói lở bờ gây nhiều thiệt hại kinh tế Quy hoạch chỉnh trị dịng sơng Lại Giang nói chung nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ sơng Lại Giang đoạn Khánh Trạch nói riêng nhu cầu cấp thiết phát triển bền vững kinh tế xã hội địa phương Qua nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu giải pháp xây dựng kè bảo vệ bờ sông Lại Giang đoạn Khánh Trạch, tỉnh Bình Định” luận văn đóng góp: - Phân tích, đánh giá tổng hợp đặc điểm địa hình, địa chất, đặc trưng thuỷ văn, thuỷ lực nghiên cứu quy luật biến đổi lịng sơng Lại Giang đoạn Khánh Trạch - Phân tích đánh giá thực trạng biến đổi lịng sơng, xác định ngun nhân xói lở bờ đoạn sơng nghiên cứu - Xác lập sở khoa học để ổn định lịng dẫn, bảo vệ bờ đoạn sơng nghiên cứu Đề xuất giải pháp phi cơng trình, giải pháp cơng trình chung cho đoạn sơng Lại Giang từ cầu Bồng Sơn đến cửa biển An Dũ phương án cơng trình phù hợp để bảo vệ bờ sơng Lại Giang đoạn Khánh Trạch - Ứng dụng mơ hình tốn MIKE11, MIKE21-FM mơ tính tốn thủy lực phương án cơng trình đề xuất cho đoạn sơng nghiên cứu, kết nghiên cứu kiểm tra, khẳng định mơ hình tốn - Phân tích, so sánh lựa chọn định tính phương án cơng trình phù hợp, đảm bảo ổn định trước mắt lâu dài điều kiện kinh tế xã hội địa phương KIẾN NGHỊ Do hạn chế mặt tài liệu địa hình, thủy văn, bùn cát nên xây dựng thơng số mơ hình tính tốn thủy lực bước hiệu chỉnh mơ hình cho trận lũ năm 2013 nên chưa đạt mức độ xác cao khả thực mơ hình tốn, cần tiếp tục đo đạc tài liệu lũ để hoàn thiện việc kiểm tra làm tham số mô hình -105Đề tài đề xuất số phương án cơng trình thời gian có hạn nên chưa sâu định lượng giá thành cụ thể, mô chi tiết kịch khác cho phương án cơng trình để có cách nhìn tốt hơn, cụ thể phương án, mô vận chuyển bùn cát, biến đổi địa hình lịng dẫn, dự báo xu biến đổi lịng sơng, hệ thống sơng, cần tiếp tục hồn thiện Đề tài nghiên cứu phương án cơng trình mức độ xác lập sở khoa học yếu tố thủy lực dịng sơng, chưa tính đến dịng chảy bùn cát sông, nên lựa chọn phương án cơng trình cần nghiên cứu thêm chuyển động dịng bùn cát sơng để đánh giá xu xói lở bồi tụ lòng dẫn Đề tài nghiên cứu thời điểm chưa xây dựng cơng trình lớn sơng Lại Giang hồ chứa nước Đồng Mít, đập dâng Bồng Sơn, nạo vét thông luồng cửa biển An Dũ Trong tương lai cơng trình xây dựng có tác động đáng kể đến vùng hạ du sơng Lại Giang, có đoạn sơng Khánh Trạch, điều cần tiếp tục xem xét nghiên cứu, đánh giá -106- DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Cảnh Cầm & cộng tác, Thủy lực T2, NXB Nông Nghiệp 2000 Nguyễn Tài, Thủy Lực T2, NXB Xây Dựng 2002 Nguyễn Thế Hùng Nguyễn Trường Huy, Chỉnh trị sông, Đà Nẵng 2010 Phạm Thị Hương Lan, Bài giảng chỉnh trị sông, Hà Nội 2003 Vũ Thanh Ca, Bài giảng Chỉnh trị sông, tài liệu cho Cao học Thủy lợi, Đà Nẵng 2006 Vũ Thanh Ca, Bài giảng Kỹ thuật ven bờ biển, tài liệu cho Cao học Thủy lợi, Đà nẵng 2006 Nguyễn Tấn Hương, Đề tài Đặc điểm khí hậu-Thủy văn Bình Định, Bình Định 2004 Sở Nơng nghiệp phát triển nơng thơn Bình Định, Quy hoạch thủy lợi tỉnh Bình Định, Bình Định 2016 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8419-2010, Cơng trình thủy lợi-Thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sơng để chống lũ 10 Lương Phương Hậu, Xu phát triển chỉnh trị sơng, Tạp chí Biển & Bờ 2010 11 Hồng Ngọc Quang, Giáo trình động lực học dịng sơng, Hà Nội 2014 12 Trần Văn Túc-Huỳnh Thanh Sơn, Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn số CCHE1D vào tính tốn dự báo biến hình lịng dẫn, Khoa kỹ thuật xây dựng-Đại học Bách khoa TP HCM 2005 13 Viện Khoa học Thủy lợi, Dự án Chỉnh trị cửa sông An Dũ, Bình Định 2004 14 Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia-Đài khí tượng thủy văn khu vực Nam trung bộ, Xây dựng đồ ngập lụt tỉnh Bình Định, Bình Định 2010 15 Trần Bá Hồng, Nghiên cứu diễn biến giải pháp chỉnh trị đoạn sông phân lạchứng dụng cho sông Cửu Long, Luận án tiến sỹ kỹ thuật 2014 Tiếng anh 16 DHI (2017), MIKE 11 A Modelling System for Rivers and Channels Reference Manual 17 DHI (2017), Mike 21 & Mike flow model FM Hydrodynamic and Transport Module Scientific documentation 18 S Lawrence Dingman, Fluvial Hydraulics,Oxford University press 2009 19 A Osman Akan, Open - channel hydraulics, Elsvier 2006 20 Pierre Y Julien, River Mechanics, Cambridge University Press 2002 21 P Ph Jansen et al., Principles of River Engineering, Pitman Pub 1979 22 Richard H French, Open - channel hydraulics, McGrawHill 1986 23 Ven-te-Chow, Open - channel hydraulics, Addition-Wesley Pub Compagny 1993 24 Philip M Gerhart et al., Fundamental of Fluid Mechanics, McGrawHill 1994 25 Hubert Chanson, The hydraulic of open channel, McGrawHill, Newyork 1998 26 Robert M Sorencen, Basic Coastal Engineering, Springer 2006 27 Kiyoshi Horikawa, Coastal Engineering, John Wiley & Sons 1978 28 Dominic Reeve et al., Coastal Engineering: Processes Theory Design and Practice, Spon Press 2004 29 R E Featherstone & C Nalluri, Civil Engineering Hydraulics, Black well science 1995 -107Bảng PL1 Bảng tính tốn tần suất mực nước trạm Bồng Sơn Đặc trưng thống kê Giá trị trung bình Hệ số phân tán CV Hệ số thiên lệch CS Thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Giá trị 740,32 0,16 0,90 Tần suất P(%) Mực nước (cm) 0,01 0,10 0,20 0,33 0,50 1,00 1,50 2,00 3,00 5,00 10,00 20,00 25,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 75,00 80,00 85,00 90,00 95,00 97,00 99,00 99,90 99,99 1428,91 1264,21 1213,26 1175,91 1144,49 1091,06 1059,09 1036,01 1002,84 959,73 898,02 830,58 806,96 786,67 752,17 722,37 694,77 667,56 653,50 638,67 622,44 603,59 578,71 564,41 541,11 511,21 494,71 Đơn vị m Thời gian lặp lại (năm) 10000,000 1000,000 500,000 303,030 200,000 100,000 66,667 50,000 33,333 20,000 10,000 5,000 4,000 3,333 2,500 2,000 1,667 1,429 1,333 1,250 1,176 1,111 1,053 1,031 1,010 1,001 1,000 -108Bảng PL2 Lũ thực đo năm 2007 trạm Bồng Sơn Ngày 3-11-2007 1:00:00 3-11-2007 4:00:00 3-11-2007 7:00:00 3-11-2007 10:00:00 3-11-2007 13:00:00 3-11-2007 16:00:00 3-11-2007 19:00:00 3-11-2007 22:00:00 4-11-2007 0:00:00 4-11-2007 1:00:00 4-11-2007 2:00:00 4-11-2007 3:00:00 4-11-2007 4:00:00 4-11-2007 5:00:00 4-11-2007 6:00:00 4-11-2007 7:00:00 4-11-2007 8:00:00 4-11-2007 9:00:00 4-11-2007 10:00:00 4-11-2007 11:00:00 4-11-2007 12:00:00 4-11-2007 13:00:00 4-11-2007 14:00:00 4-11-2007 15:00:00 4-11-2007 16:00:00 4-11-2007 17:00:00 4-11-2007 18:00:00 4-11-2007 19:00:00 4-11-2007 20:00:00 4-11-2007 21:00:00 4-11-2007 22:00:00 4-11-2007 23:00:00 5-11-2007 0:00:00 5-11-2007 1:00:00 5-11-2007 2:00:00 5-11-2007 3:00:00 5-11-2007 4:00:00 5-11-2007 5:00:00 H (cm) 390 387 389 396 419 458 607 670 678 669 702 704 718 727 732 752 773 799 827 850 864 872 881 891 895 899 902 904 904 903 900 894 888 882 877 871 864 853 Q (m3/s) 356,0 347,0 353,0 374,0 445,5 581,7 1263,8 1632,0 1683,3 1626,0 1830,0 1845,0 1939,1 2000,0 2037,7 2176,0 2327,5 2525,0 2742,9 2931,8 3047,1 3113,3 3186,4 3275,7 3310,0 3344,0 3370,0 3390,0 3390,0 3380,0 3352,0 3301,4 3250,0 3195,5 3150,0 3105,0 3047,1 2956,5 -109Ngày 5-11-2007 6:00:00 5-11-2007 7:00:00 5-11-2007 8:00:00 5-11-2007 9:00:00 5-11-2007 10:00:00 5-11-2007 11:00:00 5-11-2007 12:00:00 5-11-2007 13:00:00 5-11-2007 14:00:00 5-11-2007 15:00:00 5-11-2007 16:00:00 5-11-2007 17:00:00 5-11-2007 18:00:00 5-11-2007 19:00:00 5-11-2007 20:00:00 5-11-2007 21:00:00 5-11-2007 22:00:00 5-11-2007 23:00:00 6-11-2007 1:00:00 6-11-2007 4:00:00 6-11-2007 7:00:00 6-11-2007 10:00:00 6-11-2007 13:00:00 6-11-2007 16:00:00 6-11-2007 19:00:00 6-11-2007 22:00:00 H (cm) 844 816 789 755 717 682 655 634 611 586 562 539 517 501 499 498 497 496 490 483 469 457 446 438 429 423 Q (m3/s) 2882,7 2654,0 2447,8 2194,0 1932,7 1708,0 1540,0 1415,0 1285,7 1150,0 1035,0 920,9 821,0 752,7 744,3 740,1 735,9 731,6 706,7 678,1 623,0 577,8 537,7 509,7 478,4 459,0 -110- ... TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN BẢO NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG LẠI GIANG ĐOẠN KHÁNH TRẠCH, TỈNH BÌNH ĐỊNH CHUN NGÀ NH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌ NH THỦ Y MÃ SỐ:... Thiết lập mơ hình tính tốn đoạn sơng Khánh Trạch 57 CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ SÔNG 4.1 Mục tiêu, nhiệm vụ bảo vệ bờ sông 68 4.2 Các giải pháp bảo vệ bờ sông 69 4.3... trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Bảo TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XÂY DỰNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG LẠI GIANG