BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KS ĐINH VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN LỊNG DẪN SƠNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO SƠNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẢI PHÒNG - 2015 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KS ĐINH VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: KT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY; MÃ SỐ: 60580202 CHUN NGÀNH: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS., TS Đào Văn Tuấn HẢI PHỊNG - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoam cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc TÁC GIẢ Đinh Văn Tùng i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lịng dẫn sơng Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy đề xuất giải pháp ứng phó” kết q trình cố gắng không ngừng thân đƣợc giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp ngƣời thân Qua trang viết tác giả xin gửi lời cảm ơn tới ngƣời giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo PGS.TS Đào Văn Tuấn trực tiếp tận tình hƣớng dẫn nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trƣờng Đại học Hảng Hải, khoa Cơng trình Bộ mơn xây dựng cơng trình thủy tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị cơng tác giúp đỡ tơi q trình học tập thực Luận văn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Đặc điểm địa hình sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 1.1.3 Điều kiện địa chất 1.1.4 Điều kiện thủy văn 10 1.2 CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐOẠN SƠNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .14 1.3 VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 18 1.3.1 Vấn đề đặt 18 1.3.2 Hƣớng nghiên cứu 19 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 21 2.1 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 21 2.1.1 Quá trình lƣu lƣợng 21 2.1.2 Quá trình mực nƣớc 23 2.1.3 Quan hệ lƣu lƣợng - Mực nƣớc 25 2.1.4 Dịng chảy bùn cát sơng Hồng 29 2.2 PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN ĐOẠN SƠNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 31 iii 2.2.1 Phân tích diễn biến lịch sử đoạn sơng Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy31 2.2.2 Phân tích diễn biến đƣờng lạch sâu đoạn sông 34 2.2.3 Phân tích diễn biến cắt ngang 38 2.3 PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN DIỄN BIẾN 41 2.3.1 Phân tích trạng 41 2.3.2 Chế độ thủy lực khu vực cửa vào sông Đáy 43 2.3.3 Tác động điều tiết hồ Hịa Bình 43 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 44 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 FM, XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 45 3.1 LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU MƠ HÌNH 45 3.2 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21FM-ST XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ĐOẠN SƠNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .46 3.2.1 Mơ hình thủy lực chiều mạng sơng Hồng 46 3.2.2 Điều kiện biên mơ hình đoạn sơng Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy 53 3.2.3 Thiết lập mơ hình tính tốn Mike 21FM-ST cho đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 55 3.2.4 Kiểm định thiết lập thơng số mơ hình 57 3.2.5 Nghiên cứu trạng đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy với cấp lƣu lƣợng tạo lòng 58 3.3 GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .61 3.3.1 Các phƣơng án bố trí cơng trình 61 3.2.2 Kết cấu cơng trình kè bờ dạng mái nghiêng 62 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 66 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang 1.1 Đặc trƣng lƣu lƣợng lũ (đơn vị: m3/s) 12 1.2 Thành phần lƣợng lũ ngày lớn (%) sông nhánh 14 so với Sơn Tây 2.1 15 Lƣu lƣợng đỉnh lũ ứng với tần suất có hồ Hồ 22 Bình,Thác Bà, 2.2 24 Kết tính tốn tần suất mực nƣớc ngày giai đoạn 1999- 24 2008 trạm thuỷ văn không ảnh hƣởng triều ĐBBB 2.3 Biến đổi MN đặc trƣng qua giai đoạn 25 2.4 Mực nƣớc ứng với cấp Q qua thời kỳ Sơn Tây 26 2.5 Mực nƣớc H (cm) ứng với cấp lƣu lƣợng qua thời kỳ 27 Hà Nội 2.6 Mực nƣớc H (cm) ứng với cấp lƣu lƣợng 28 2.7 Diễn biến lịng sơng đoạn sơng Hồng khu vực cửa vào sông 36 Đáy từ năm 1976 – 2003 3.1 Chỉ tiêu S/ trận lũ tính tốn 49 3.2 Tần suất phòng chống lũ cho Hà Nội đồng sơng 53 Hồng 3.3 Kết tính Q H sông Hồng đoạn Hà Nội theo Quy 54 trình vận hành hồ 3.4 Lƣu lƣợng lũ thiết kế khu vực Hà Nội 55 3.5 Thông số mơ hình sau hiệu chỉnh 58 v DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang 1.1 Vị trí sơng Đáy hệ thống sơng Hồng-Thái Bình 2.1 Đƣờng tần suất luỹ tích mực nƣớc trung bình ngày 23 trạm thuỷ văn từ năm 1999 đến năm 2008 2.2 Quan hệ Q~H trạm Sơn Tây 26 2.3 Quan hệ Q~H trạm Hà Nội 27 2.4 Bản đồ xói lở bồi tụ lịng dẫn khu vực Sơn Tây - Đan 32 Phƣợng giai đoạn 1965 - 1987 2.5 Bản đồ xói lở - bồi tụ lòng dẫn khu vực Sơn Tây – Đan 33 Phƣợng 2.6 Sơ đồ mặt cắt khảo sát đoạn sông Hồng, cửa Đáy 35 2.7 Diễn biến đáy lịng sơng đoạn sông Hồng từ cửa Đáy tới 35 Trung Hà 2.8 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 6,7 40 2.9 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 11 40 2.10 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 14 41 3.1 Sơ đồ tính tốn thủy lực mạng sơng 50 3.2 Q trình thực đo tính tốn theo phƣơng pháp diễn tốn 51 lũ sóng động học 3.3 Q trình thực đo tính tốn theo phƣơng pháp diễn tốn 52 lũ sóng động học 3.4 Lƣới địa hình tính tốn đoạn sơng Hồng từ Sơn Tây đến 56 Chèm 3.5 Đƣờng trình lƣu lƣợng lũ khu vực cửa vào sông Đáy 57 trận lũ tháng 6/1971 3.6 Đƣờng trình mực nƣớc lũ khu vực cửa vào sông Đáy trận lũ tháng 6/1971 vi 57 3.7 Địa hình khu vực nghiên cứu 58 3.8 Phân bố mực nƣớc đoạn Sơn Tây – Chèm 58 3.9 Mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào sơng Đáy 59 3.10 Mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy 59 3.11 Mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sông Đáy 59 3.12 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào 59 sông Đáy 3.13 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy 59 3.14 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sông 59 Đáy 3.15 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí thƣợng 60 lƣu cửa vào sông Đáy 3.16 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí cửa vào 60 sơng Đáy 3.17 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu 60 cửa vào sông Đáy 3.18 Kết cấu kè gia cố bờ dạng mái nghiêng 65 3.19 Mặt đoạn kè mái nghiêng 65 vii MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Dự án cải tạo làm sống lại sông Đáy Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn xây dựng từ đầu năm 2004 vào vận hành Cụm cơng trình đầu mối Cẩm Đình - Hát Môn - Đập Đáy thuộc huyện Phúc Thọ, Hà Nội cụm cơng trình quan trọng lấy nƣớc từ sông Hồng vào sông Đáy cấp nƣớc vào sông Đáy với lƣu lƣợng mùa kiệt, đáp ứng nhu cầu nƣớc phục vụ sản xuất, cải tạo môi trƣờng sinh thái, kết hợp phát triển giao thông đƣờng thuỷ - Đã có nhiều cơng trình nhiều nghiên cứu sơng Đáy nhiều năm qua, nhƣng chƣa có để tài, dự án nghiên cứu giải pháp chỉnh trị, ổn định sông Hồng, chống bồi lấp khu vực cửa vào sông Đáy đƣợc tái lập Việc lấy nƣớc vào sông Đáy phụ thuộc nhiều vào khu vực cửa vào sơng 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 chƣa đƣợc giải cửa vào sông Đáy, diễn biến ổn định cửa vào sông Đáy nghiên cứu, đề xuất giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy Vì đề tài luận văn sâu vấn đề lịng dẫn đoạn sơng Hồng khu vực cửa lấy nƣớc vào sông Đáy đƣợc tái lập đề tài có ý nghĩa thực tiến khoa học, lý cho thấy cần thiết đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lịng dẫn sơng Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy đề xuất giải pháp ứng phó II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Mục đích đào tạo: Để học viên tổng hợp đƣợc kiến thức học chƣơng trình cao học chuyên ngành động lực sông, chỉnh trị sông, đồng thời nắm đƣợc phƣơng pháp luận nghiên cứu giải vấn đề thực tế sở khoa học tiếp cận với giải pháp công nghệ phù hợp ... diễn biến ổn định cửa vào sông Đáy nghiên cứu, đề xuất giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy Vì đề tài luận văn sâu vấn đề lòng dẫn đoạn sông Hồng khu vực cửa lấy... Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài ? ?Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy đề xuất giải pháp ứng phó? ?? kết... nhiều vào khu vực cửa vào sơng 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 chƣa đƣợc giải cửa vào sông Đáy, diễn