Nghiên cứu hiệu quả của một số giải pháp công trình điều chỉnh lưu lượng tại nút phân lưu sông hồng sông đuống

LỜI CẢM ƠN  Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu hiệu số giải pháp công trình điều chỉnh lưu lượng nút phân lưu sơng Hồng – sơng Đuống" hồn thành nhờ hướng dẫn tận tình PGS.TS Nguyễn Ngọc Quỳnh với đồng nghiệp Trung tâm Động lực sông – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ gia đình người thân Tác giả xin cảm ơn thầy cô Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Cơng trình tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Cảm ơn lãnh đạo Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Động Lực Học Sông Biển; Cảm ơn lãnh đạo đồng nghiệp Trung tâm động lực sơng tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho tác giả trình học tập làm luận văn Cảm ơn động viên giúp đỡ, chia sẻ, cổ vũ tinh thần người thân, gia đình bạn bè để tác giả hồn thành luận văn Do thời gian trình độ có hạn nên luận văn khơng thể tránh thiếu sót nên tác giả mong nhận ý kiến chia sẻ, đóng góp thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đáp ứng mục tiêu đề Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Hoàng BẢN CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, kết nghiên cứu thân, hướng nghiên cứu xuất phát từ yêu cầu phát sinh thực tế kinh nghiệm thân tích lũy thời gian làm việc Các số liệu thu thập kết trích dẫn để phục vụ tính tốn có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc Các kết trình bày luận văn khơng trùng lặp với kết công bố trước Hà Nội, Tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Hoàng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 I ĐẶT VẤN ĐỀ .1 II Mục đích đề tài III PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU IV CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CHUNG VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ KHU VỰC PHÂN LƯU SÔNG HỒNG – SÔNG ĐUỐNG 1.1 ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Vị trí địa lý đoạn sông 1.1.2 Các đặc trưng chế độ thủy văn, thủy lực 1.1.3 Điều kiện địa chất 1.1.4 Các cơng trình xây dựng lân cận khu vực phân lưu sông Hồng – sông Đuống 10 1.2 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU CHUNG VỀ PHÂN LƯU VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN PHÂN LƯU SÔNG HỒNG – SÔNG ĐUỐNG 15 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 1.2.3 Những vấn đề nghiên cứu luận văn cần đặt 27 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG TỶ LỆ PHÂN LƯU TỪ SÔNG HỒNG VÀO SÔNG ĐUỐNG VÀ CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN QUẢN LÝ KHAI THÁC DỊNG SƠNG 28 2.1 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG TỶ LỆ PHÂN LƯU TỪ SÔNG HỒNG VÀO SÔNG ĐUỐNG 28 2.1.1 Các số liệu sử dụng cho phân tích 28 2.1.2 Phân tích biến động tỷ lệ phân lưu từ sông Hồng vào sông Đuống theo số liệu thực đo 30 2.1.3 Tỷ lệ phân lưu từ sông Hồng vào sông Đuống theo tính tốn 36 2.2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CÁC QUAN HỆ THỦY VĂN, LÒNG DẪN KHU VỰC PHÂN LƯU HỒNG - ĐUỐNG 37 2.2.1 Biến động quan hệ thủy văn sông Đuống 37 2.2.2 Biến động lòng dẫn khu vực phân lưu Hồng - Đuống 39 2.3 TÁC ĐÔNG CỦA SỰ GIA TĂNG TỶ LỆ PHÂN LƯU VÀO SÔNG ĐUỐNG 46 2.3.1 Tác động đến cơng tác quản lý phịng chống lũ 46 2.3.2 Tác động đến khả cấp nước mùa kiệt 47 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 48 2.4.1 Biến động thủy văn, thủy lực mang tính đột biến 48 2.4.2 Biến động lòng dẫn với xu xói sâu cửa vào ổn định mom phân lưu Bắc Cầu ( nằm sông Hồng sông Đuống) 48 2.4.3 Vấn đề phải giải biện pháp cần thực 49 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƯỚNG CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH HẠN CHẾ LƯU LƯỢNG TẠI NÚT PHÂN LƯU SÔNG HỒNG – SÔNG ĐUỐNG 50 3.1 CĂN CỨ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ .50 3.1.1 Theo yêu cầu hạn chế giảm tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống 50 3.1.2 Theo yêu cầu đảm bảo ổn định lòng dẫn (lòng sơng, bờ sơng) khu vực cửa góp phần ổn định tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống 51 3.2 ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ .51 3.2.1 Nhiệm vụ phạm vi cơng trình 52 3.2.2 Phân tích đề xuất giải pháp cơng trình 52 3.2.3 Xây dựng phương án kịch nghiên cứu đánh giá hiệu hạn chế tỷ lệ phân lưu dựa giải pháp cơng trình đề xuất 54 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH HIỆU QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ NHẰM HẠN CHẾ LƯU LƯỢNG VÀ ỔN ĐỊNH CỬA VÀO SÔNG ĐUỐNG .59 4.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .59 4.2 GIỚI THIỆU VỀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ LỊNG CỨNG 60 4.2.1 Nhiệm vụ mơ hình vật lý 60 4.2.2 Phạm vi thiết lập mơ hình 60 4.2.3 Thiết kế , xây dựng chế tạo mơ hình 62 4.3 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH CỬA VÀO VÀ HẠN CHẾ TỶ LỆ PHÂN LƯU VÀO SÔNG ĐUỐNG 90 4.3.1 CƠNG TRÌNH KÈ PHÂN LƯU ĐẦU MOM BẮC CẦU 90 4.3.2 CƠNG TRÌNH LẤP HỐ XĨI CỬA VÀO SƠNG ĐUỐNG 93 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 I KẾT LUẬN .95 II KIẾN NGHỊ .96 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tần suất mực nước ngày giai đoạn 1999-2008 trạm thủy văn lân cận khu vực phân lưu sông Hồng – sông Đuống Bảng 1.2: Giá trị đặc trưng bùn cát qua thời kỳ Bảng 1.3: Cấu tạo địa chất mặt 10 Bảng 1.4: Tổng hợp cơng trình ngành thủy lợi 11 Bảng 1.5: Hệ thống mỏ hàn Tứ Liên - Trung Hà 12 Bảng 1.6: Hệ thống mỏ hàn Thạch Cầu 12 Bảng 1.7: Hệ thống mỏ hàn xây dựng Phú Gia - Tứ Liên 13 Bảng 1.8: Hệ thống mỏ hàn cọc xây dựng bãi Tầm Xá .14 Bảng 1.9: Tỷ lệ phân lưu sông Hồng nghiên cứu trước 20 Bảng 1.10: Tỷ lệ phân lưu sơng Thái Bình nghiên cứu trước 21 Bảng 1.11: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống theo kết phân tich đề tài KC08/06-10 ( năm 2010) 21 Bảng 1.12: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống quy hoạch thủy lợi đồng sông Hồng ( năm 2012) .22 Bảng 2.1: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống theo đặc trưng lưu lượng .31 Bảng 2.2: So sánh tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống thời kỳ .33 Bảng 2.3: Tỷ lệ phân lưu (%) vào sông Đuống mùa lũ mùa kiệt từ phân tích số liệu thực đo năm gần 34 Bảng 2.4: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống ứng với cấp Q tổng sông Hồng trước phân lưu 35 Bảng 2.5: Tỷ lệ phân lưu (%) vào sơng Đuống tính mơ hình tốn mơ hình vật lý với kịch thủy văn khác (địa hình 2012) 36 Bảng 2.6: Mực nước thời kỳ ứng với cấp lưu lượng trạm Thượng Cát 37 Bảng 2.7: Diễn biến cao độ trung bình đáy sơng bồi xói sơng Hồng 42 Bảng 2.8: Diễn biến cao độ trung bình đáy sơng bồi xói sơng Đuống 44 Bảng 2.9: Tổng hợp kết tính tốn gần tỷ lệ phân lưu mùa lũ .46 Bảng 2.10: Tỷ lệ phân lưu (%) mùa lũ vào sông Đuống 46 Bảng 2.11: Lưu lượng, mực nước sông Hồng, sông Đuống ứng với mực nước +2,2 m Hà Nội đảm bảo yêu cầu cấp nước tưới 47 Bảng 3.1: Bảng tổng hợp thông số giải pháp công trình 55 Bảng 3.2: Tổng hợp đề xuất phương án nghiên cứu 56 Bảng 3.3: Các kịch thủy thủy văn, thủy lực tính tốn .57 Bảng 3.4: Tổng hợp phương án kịch tính .58 Bảng 4.1: Các vị trí kiểm định mực nước 68 Bảng 4.2: Kết kiểm định mực nước mơ hình - kiệt thực đo 2011 69 Bảng 4.3: Kết kiểm định mực nước mơ hình - lũ thực đo 2011 69 Bảng 4.4: Kết kiểm định mực nước mơ hình - lũ max 2008 70 Bảng 4.5: Kiểm định vận tốc kiệt 2011 tuyến đo .71 Bảng 4.6: Kiểm định vận tốc mùa lũ 2011 tuyến đo 72 Bảng 4.7: Kết tính tóan tỷ lệ phân lưu phương án PA1 với phương án chi tiết chiều dài kè phân lưu khác .76 Bảng 4.8: Kết tính vận tốc ( trích Vmax) phương án PA1 với phương án chi tiết chiều dài kè phân lưu khác 76 Bảng 4.9: Kết tính tóan tỷ lệ phân lưu phương án PA2 với phương án chi tiết cao trình lấp hố xói khác 79 Bảng 4.10: Kết tính tóan vận tốc so chọn cho PA với phương án cao trình lấp hố xói khác đoạn cửa vào sơng Đuống 79 Bảng 4.11: Mô tả thông số phương án 82 Bảng 4.12: Kết đo đạc, phân tích tỷ lệ phân lưu phương án 85 Bảng 4.13: Kết tính tốn vận tốc lớn khu vực cửa vào sông Đuống 85 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Vị trí khu vực phân lưu sông Hồng – Đuống Hình 1.1: Các địa danh dọc theo đoạn sông nghiên cứu Hình 1.2: Biểu đồ mực nước cực trị trạm Hà Nội qua năm Hình 1.3: Cơng trình chỉnh trị xây dựng lân cận phân lưu Hồng – Đuống 11 Hình 1.4: Sơ đồ bố trí cụm cơng trình chỉnh trị Phú Gia – Tứ Liên xây dựng sông Hồng đoạn Hà Nội 13 Hình 2.1: Biểu đồ mơ tả biến động quan hệ Q-H Thượng Cát 37 Hình 2.2: Biến động mặt khu vực phân lưu Hồng - Đuống (1991 - 2003) .39 Hình 2.3: Biến động mặt khu vực phân lưu Hồng - Đuống (2000 - 2011) .39 Hình 2.4: Diễn biến mặt cắt ngang điển hình sơng Hồng – đoạn phân lưu .41 Hình 2.5: Diễn biến dọc sơng Hồng – đoạn phân lưu 41 Hình 2.6: Diễn biến số mặt cắt ngang cửa vào sơng Đuống 43 Hình 2.7: Diễn biến dọc sông Đuống .44 Hình 2.8: Hiện trạng xói sâu lịng sơng khu vực cửa vào sơng Đuống 45 Hình 3.1: Hiện trạng xói sâu lịng sơng khu vực cửa vào sông Đuống sạt lở mom phân lưu bãi Bắc Cầu 51 Hình 3.2: Mặt bố trí giải pháp cơng trình (lấp hố xói kè phân lưu) 55 Hình 4.1: Phạm vi thiết lập mơ hình vật lý đoạn phân lưu sơng Hồng – sông Đuống 61 Hình 4.2: Mơ tả bố trí mặt mơ hình vật lý .62 Hình 4.3: Thiết kế mặt mơ hình đoạn sơng ngã ba Hồng - Đuống 66 Hình 4.4: Xây dựng chế tạo mơ hình tổng thể .67 Hình 4.5: Biểu đồ phân bố V mùa kiệt năm 2011 (thời điểm 19h ngày 03/12) 72 Hình 4.6: Biểu đồ phân bố V mùa lũ năm 2011 .74 Hình 4.7: Vị trí mặt cắt trích kết đo đạc mơ hình .75 Hình 4.8: Mặt mơ tả phương án PA1: kè phân lưu Bắc Cầu 75 Hình 4.9: Mô tả phương án đại diện PA1 mô hình vật lý 76 Hình 4.10: Mặt mơ tả phương án PA1b: lấp hố xói cửa vào sơng Đuống 78 Hình 4.11: Mơ tả phương án đại diện PA1B mơ hình vật lý 79 Hình 4.12: Hình ảnh thí nghiệm phương án PA3 .84 Hình 4.13: Biểu đồ phân bố vận tốc thủy trực tuyến đo mặt 87 Hình 4.14: Mặt cơng trình kè phân lưu 91 Hình 4.15: Mặt cắt ngang kè phân lưu 92 Hình 4.16: Mặt cắt dọc kè phân lưu 92 Hình 4.17: Mặt bố trí cơng trình lấp hố xói cửa vào sơng Đuống 93 Hình 4.18: Mặt cắt ngang lấp hố xói cửa vào sơng Đuống 94 MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ Sơng Hồng có phân lưu chuyển nước phù sa sang hệ thống sơng Thái Bình, sông Đuống sông Luộc, theo tài liệu thực đo tính tốn nhiều năm, qua hai phân lưu tổng cộng khoảng 35% - 40% lượng lũ sông Hồng chuyển qua hệ thống sơng Thái Bình trung bình lớn gấp lần lượng lũ sinh từ thân lưu vực sơng Thái Bình, lượng lũ sông Hồng sông Đuống chuyển sang thường lớn gấp lần lượng lũ từ thượng lưu sơng Thái Bình đổ về, tổ hợp lũ hạ du sơng Thái bình phức tạp, phụ thuộc lớn vào lũ sông Hồng, năm lũ sơng Hồng lớn, lũ hạ du sơng Thái Bình lớn Các nghiên cứu tỷ lệ phân lưu sông Hồng vào sông Đuống rằng, hàng chục năm qua, trước có hồ chứa thượng nguồn tỷ lệ có biến động đáng kể, theo kết nghiên cứu trước đây, so sánh thời kỳ (1988-1992) với thời kỳ (1961-1970) cho thấy: - Với Q HN = 10.000 m3/s, lưu lượng vào sông Đuống tăng khoảng 500m3/s - Với Q HN = 15.000 m3/s , lưu lượng vào sông Đuống tăng 1000 m3/s - Với Q HN = 20.000 m3/s, lưu lượng vào sông Đuống tăng 1500 m3/s Các kết nghiên cứu giai đoạn 1998 - 2000 Viện KHTL cho kết luận sau biến động tỷ lệ phân lưu sông Hồng sông Đuống hai thời kỳ (1981 -1989) (1991 - 1998) so sánh với thời kỳ (1961 - 1969); - Với Q HN = 5.000 m3/s, lưu lượng vào sông Đuống tăng 1,03% 1,1% - Với Q HN = 10.000 m3/s, lưu lượng vào sông Đuống tăng 3,0% 3,6% - Với Q HN = 15.000 m3/s, lưu lượng vào sông Đuống tăng 4,6% 5,0% - Với Q HN = 20.000 m3/s lưu lượng vào sông Đuống tăng 4,3% 4,6% Trong năm gần đây, tỷ lệ phân lưu từ sơng Hồng vào sơng Đuống lại có biến động gia tăng bất thường Các kết nghiên cứu gần đưa số liệu phân tích để minh chứng cho điều này: - Nghiên cứu trường Đại học Thủy lợi kết luận rằng: năm gần tiếp tục xu gia tăng tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống kể mùa lũ mùa kiệt, tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống mùa lũ từ năm 2000 đến liên tục tăng, trung bình khoảng 32% – 34% (tăng khoảng – 4% so với trước năm 1998); mùa kiệt, tỷ lệ phân lưu vào sông Hồng khơng thấy có biến động đáng kể nhiên tỷ lệ phân lưu sang sông Đuống hầu hết tháng năm có xu tăng giai đoạn 2002-2008 Đi theo biến động tỷ lệ phân lưu biến động quan hệ Q-H trạm thủy văn sau phân lưu sông Hồng – sông Đuống, mùa lũ so sánh năm 2007-2008 với thời kỳ trước năm 1998, trạm Hà nội thể gia tăng mực nước H với cấp lưu lượng Q, xu gia tăng mực nước H không rõ rệt so với giai đoạn năm 2000 –2002; mùa kiệt quan hệ QH lại có biến động lớn, trạm Hà Nội cấp lưu lượng 1000 m3/s, mực nước năm 2007-2008 hạ thấp 1,0 – 1,1 m so với năm 2001-2002, trạm Thượng Cát sông Đuống cấp lưu lượng 600 m3/s, mực nước vào năm 2007- 2008 hạ thấp 2,0 – 2,2 m so với năm 2001-2002 Bên cạnh biến động tỷ lệ phân lưu, biến động chế độ thủy lực, địa hình, lịng dẫn sơng Hồng trước phân lưu sông Hồng – sông Đuống cửa vào sông Đuống phức tạp Trong năm gần đây, sông Hồng thượng hạ lưu cửa Đuống xảy biến động lịng dẫn đáng kể, xói lở xảy liên tục bờ trái Tầm Xá thượng lưu cửa Đuống đoạn bờ trái từ cầu Long Biên đến hạ lưu cầu Chương Dương (khu vực Bồ Đê, Ngọc Lâm ) chưa có dấu hiệu dừng lại Tại cửa vào sơng Đuống năm từ 2007 đến nay, xói lở lại xảy mạnh hai bên đầu bãi Bắc Cầu Lịng sơng đoạn cửa vào sơng Đuống xói sâu đáng kể Sự biến động tỷ lệ phân lưu sông Hồng – sông Đuống dẫn đến tác động bất lợi cho việc quản lý khai thác dịng sơng sau phân lưu sông Đuống đoạn sông Hồng từ sau ngã ba đến cửa ra, tác động xảy là: - Sự gia tăng tỷ lệ phân lưu vào mùa lũ sông Đuống làm tăng thêm mối nguy hiểm cho hệ thống đê điều cơng trình kè vốn yếu sông Đuống - Mặc dù tỷ lệ phân lưu vào mùa kiệt có biến động với xu tăng vào sông Đuống các tháng kiệt thực chất mực nước mùa kiệt lại có xu ngày hạ thấp ứng với cấp lưu lượng sông Hồng sông Đuống gây ảnh hưởng bất lợi đến hoạt động bình thường hầu hết cơng trình lấy nước lớn sông Đuống sông Hồng Đồng thời lịng dẫn bị xói sâu làm hạ thấp q mức mực nước mùa kiệt làm đình trệ hoạt động giao thơng 84 Hình ảnh thí nghiệm với kịch Qlũ max – 2008 / PA3 Hình ảnh thí nghiệm với kịch Qlũ 500 năm / PA3 ( Chú ý: kịch – dòng chảy từ sông Hồng tràn qua bãi Bắc Cầu sang sông Đuống) Hình 4.12: Hình ảnh thí nghiệm phương án PA3 85 c) Kết đo đạc, phân tích tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống Bảng 4.12: Kết đo đạc, phân tích tỷ lệ phân lưu phương án Q tk (500) Q max 2000 Q max 2008 T Phương T án Q hn Q tc αđ Q hn Q tc αđ Q hn Q tc αđ (m3/s) m3/s (%) (m3/s) (m3/s) (%) _ m3/s m3/s (%) _ PA0 18053 9209 33.8 11294 5829 34,0 10816 5854 35,1 PA3 18676 8458 31,2 11656 5442 31.8 11288 5376 32,2 Q TB lũ 2008 T Phương T án (m /s) PA0 PA3 Q hn Q tc 3 Q TB năm 2008 αđ Q hn Q tc 3 (m /s) (m /s) Q TB kiệt 2008 αđ (%) αđ Q hn Q tc 3 (%) m /s (%) m /s m /s 5147 3041 37,1 2506 1586 38,8 880 640 42,1 5793 2507 30,2 2862 1327 31,7 1013 525 34,0 Bảng 4.13: Kết tính tốn vận tốc lớn khu vực cửa vào sơng Đuống T Phương án Q tk (500) 2008 Q TB năm 2008 Q TB kiệt 2008 2000 1.47-2.56 1.17-1.89 1.52-2.19 1.12-1.95 0.87-1.57 0.58-1.12 0.99-1.83 0.81-1.23 0.87-1.28 0.80-0.97 0.60-0.86 0.34-0.59 2.23-3.23 2.06-3.02 2.29-3.07 1.81-2.68 1.22-2.48 0.56-1.39 0.91-1.85 1.37-1.69 1.29-1.65 1.28-1.64 0.81-1.49 0.34-0.68 1.4-2.19 1.27-1.76 1.32-1.58 1.23-1.36 1.04-1.32 0.66-1.53 0.99-1.21 0.65-1.03 0.69-1.04 0.61-0.80 0.49-0.65 0.29-0.50 1.76-2.73 1.22-1.90 1.53-1.81 1.04-1.38 0.95-1.40 0.48-1.07 0.97-1.78 0.78-1.29 0.86-1.27 0.78-0.95 0.60-0.85 0.34-0.57 2.14-3.10 1.97-3.04 2.18-3.00 1.68-2.60 0.88-2.20 0.50-1.04 0.91-1.81 1.24-1.68 1.20-1.62 1.18-1.58 0.58-1.40 0.27-0.56 1.47-2.29 1.26-1.64 1.38-1.72 1.24-1.44 1.01-1.70 0.75-1.39 PA0 SH (trước) S.Đuống SH (sau) Q TB lũ Q max 2008 T Q max PA SH (trước) S.Đuống SH (sau) 86 T Phương án Q tk (500) Q max 2000 0.66-1.08 0.69-1.06 T 1.04-1.45 Q TB lũ Q max 2008 2008 Q TB năm 2008 Q TB kiệt 2008 0.67-0.91 0.51-0.73 0.32-0.57 Ghi chú: 1.77 - 2.93 = Vận tốc lớn mặt cắt 1.05 - 1.73 = Vận tốc trung bình mặt cắt d) Các hình vẽ minh họa phân bố vận tốc mặt tuyến đo Dưới xin trích số hình vẽ đại diện cho phng ỏn v kch bn tớnh cầu thăng long K55 la SH 13 SH h¶i bèi SH 23 SH 41 SH 31 cầu nhật tân (đang xd) k60 đề tài: nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lệ phân lưu hợp lý phân lưu sông hồng, sông đuống sông hồng, sôn SH 49 vĩnh ngọc kết thí nghiệm phân lưu sông hồng - sông đuốn phân bố vận tốc dòng chảy mặt cắt ngang SH 57 tầm xá pa0-GT - thí nghiƯm víi l­u l­ỵng q1 = 27200 m3/s ( lị 500 năm ) SH 64 K55 SH SH 69 SH 19 SH 27 sd24 SH 35 xu©n canh phó thượng yên viên K10 K0 SH 75 SH 62 K5 SH 81 SH 66 K60 K5 sd10 SH 89 SH 72 sd16 cầu đuống sd38 sd48 đức giang giang biên SH 78 sd4 SH 96 K0 SH 85 cầu đông trù (đang xd) K13 K65 quảng an sd56 SH 104 SH 92 K9 cầu long biên gia lâm SH 100 cầu chương dương SH 114 K65 hà nội SH 110 SH 124 SH 118 K70 cÇu vÜnh SH 140 thạch bàn SH 132 SH 156 cầu trì K70 SH 148 vÜnh vÜnh h­ng tr× SH 166 đông cự 87 cầu thăng long võng la SH h¶i bèi SH 23 K55 SH 41 SH 31 cầu nhật tân (đang xd) k60 SH 49 vĩnh ngọc đề tài: nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lệ phân lưu hợp lý phân lưu sông hồng, sông đuống sông hồng, sông lu kết thí nghiệm phân lưu sông hồng - sông đuống phân bố vận tốc dòng chảy mặt cắt ngang SH 13 SH 57 tầm xá pa2 - thí nghiệm với lưu lượng q4 = 8200 m3/s (trung bình lũ năm 2008 ) SH 64 K55 SH SH 69 SH 19 SH 27 sd24 SH 35 xu©n canh K0 SH 75 phú thượng SH 62 yên viên SH 81 SH 66 K60 K5 sd10 SH 89 SH 72 K10 K5 sd16 cầu đuống sd38 sd48 đức giang giang biên SH 78 sd4 SH 96 K0 SH 85 cầu đông trù (đang xd) K13 K65 quảng an sd56 SH 104 SH 92 K9 cầu long biên gia lâm SH 100 cầu chương dương SH 114 K65 hà nội SH 110 SH 124 SH 118 K70 cÇu vÜnh SH 140 thạch bàn SH 132 SH 156 cầu trì K70 SH 148 vĩnh vĩnh hưng trì đông cù SH 166 Hình 4.13: Biểu đồ phân bố vận tốc thủy trực tuyến đo mặt e) Nhận xét kết * Kết tính tốn tỷ lệ phân lưu vào sơng Đng hiệu giảm tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống phương án + Nhìn xu chung, kết tính tốn tỷ lệ phân lưu xu giảm tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống phương án cơng trình có tương đồng kết đo đạc mơ hình vật lý kết mơ hình tốn + So sánh giá trị cụ thể, kết tính tốn tỷ lệ phân lưu mơ hình vật lý cấp lưu lượng, phương án có lúc lớn hơn, có lúc nhỏ kết tính tốn mơ hình tốn, khơng thay đổi theo quy luật ( giá trị tỷ lệ phân lưu nhỏ lớn hơn) + Trong trường hợp phương án PA3 kết đo đạc cho thấy có đột biến lớn mức độ giảm tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống Trên mô hình vật lý, tỷ lệ phân lưu vào sơng Đuống mùa kiệt giảm từ 5,5 % đến 8% ( lớn 88 kết tính tốn mơ hình tốn) cịn mùa kiệt, cịn mùa lũ kết đo đac cho thấy mức độ giảm tỷ lệ phân lưu so với tính tốn mơ hình tốn ( giảm từ 2,5% đến 4% ) - Với phương án cơng trình đề xuất nêu trên, kết đo đạc mơ hình vật lý cho thấy: mùa lũ, tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống giảm từ khoảng 34,6 % – 37% xuống đến khoảng 29,9% - 31,9% ( mùa lũ) giảm từ khoảng 38,4% - 43,0% xuống đến khoảng 32,8% – 34,2% ( mùa kiệt mùa nước trung) Như vậy, đối chiếu với yêu cầu tỷ lệ phân lưu hợp lý cần đạt khoảng 31% -32% ( mùa lũ) 34% – 35% ( mùa kiệt) kết thí nghiệm mơ hình khẳng định: phương án cơng trình đề xuất đạt hiệu mong muốn - Về mức độ biến đông vận tốc chế độ dịng chảy Do có ưu riêng việc đo đạc đầy đủ yếu tố dòng chảy 3D nên kết đo đạc mơ hình vật lý nhìn chung đầy đủ chi tiết Ngoài việc đo đạc xác đinh vận tốc tức thời thời điểm đo tính trung bình thời đoạn Vì kết đo đạc bổ xung yếu tố vận tơc max tức thời để thể tính chất mạch động vận tốc dòng chảy điểm Kết đo đạc bảng tính thể giá trị vận tốc max trung bình hóa thời đoạn đo vận tốc mạch động, giá trị Vmax tức thời lớn ( >4 m/s cấp Q lũ) đề có nhìn đầy đủ đặc trưng dịng chảy khu vực phân lưu, tác động bất lợi yếu tố mạch động lưu tốc nguyên nhân tác động đến ổn đinh lịng dẫn( bị xói ) + Cũng tương tư nhận xét đói với nghiên cứu tính tốn mơ hình vật lysm nhin tổng thể, giải pháp cơng trình đề xuất làm giảm đáng kể giá trị vận tốc vào sông Đuống dẫn đến làm giảm lưu lượng vào sông Đuống cấp lưu lượng tính tốn + Phương án PA3 làm giảm đáng kể giá trị vận tốc vào sông Đuống cấp lưu lượng tính tốn, mức độ giảm giá trị vận tốc phổ biến khoảng 8% -12% ( cấp lưu lượng lũ), khoảng 15% – 25 % ( cấp lưu lương kiệt lưu lượng trung bình năm) + Trên mặt bằng, hình vẽ phân bố vận tốc theo thủy trực thể rõ giá trị mức độ biến động giá trị vận tốc, khơng có thay đổi đáng kể trục 89 động lực dòng chảy, sai khác xảy vị trí cửa vào sơng Đuống ảnh hưởng kè phân dịng lịng dẫn đáy sơng Đuống đoạn cửa vào nâng cao lên so với trạng + Phương án PA2 không gây đột biến lớn giá trị trường dòng chảy, sai khác giá trị vận tốc đoạn sông Hồng sau phân lưu phương án không lớn Các kết tính tốn mơ hình tốn thí nghiệm mơ hình vật lý với phương án cơng trình đề xuất khẳng định rằng: giải pháp công trình đề xuất thích hợp , đảm bảo hạ thấp tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống theo yêu cầu vê tỷ lệ phân lưu hợp lý Phương án đề xuất chọn phương án PA3 ( kết hợp kè phân dòng dầu mom Bắc cầu dài 250 m với lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống đến cao trình +5,0) 90 4.3 CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH CỬA VÀO VÀ HẠN CHẾ TỶ LỆ PHÂN LƯU VÀO SÔNG ĐUỐNG Từ kết phân tích, tính tốn thí nghiệm chọn lựa trên, phương án cơng trình chọn ký hiệu phương án PA3, bao gồm hạng mục cơng trình sau: - Cơng trình kè phân lưu đầu mom Bắc Cầu với chiều dài 250 m - Cơng trình lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống với chiều dài lấp 2900 m (tính từ cửa) cao trình lấp -5,0m 4.3.1 CƠNG TRÌNH KÈ PHÂN LƯU ĐẦU MOM BẮC CẦU 4.3.1.1 Mô tả chung Kè bao quanh đầu mom bãi Bắc Cầu; chiều dài theo trắc dọc kè (tính từ gốc đến đầu kè) 315 m; trơng phần kéo dài phía sơng (tính từ mép bãi cũ) 250 m; mái kè hai bên phía sơng Hồng sơng Đuống bám sát tuyến bờ Kè dạng mái nghiêng m =2,0; có cấp (+3,0m), (+6,5m), (+8,0 m), đỉnh kè gốc cao trình +10,0 m; đầu kè có cao trình +3,0 m 4.3.1.2 Kết cấu chân kè Bảo vệ chống xói chân kè thảm đá dày 0,5 m, phạm vi bảo vệ 10 m tính từ chân kè Chân kè cừ BTCT dự ứng lực, chiều dài trung bình 10 m 4.3.1.3 Kết cấu mái kè Kết cấu mái kè từ chân kè lên đỉnh kè sau: - Tại phần thấp cao trình (+3,0 m); kết cấu từ đáy sông trở lên gồm vải lọc, đá đổ lớp thảm đá mặt dày 0,5 m - Mái kè nghiêng tiếp nối từ cao trình (+3,0 m) lên cao trình (+6,5m), kết cấu từ lên bao gồm: đất đắp, vải lọc, đá răm lớp đá lát khu ô bê tông (3x3)m, dày 0,35m - Tại phần có cao trình (+6,5 m), kết cấu từ lên bao gồm: đất đắp, vải lọc, đá răm lớp thảm đá dày 0,5 m 91 - Mái kè nghiêng tiếp nối từ cao trình (+6,5m) lên cao trình (+8,0m), kết cấu tương tự phần mái kè từ cao trình (+3,0m) lên cao trình (+6,5 m) - Tại phần có cao trình (+8,0m), kết cấu từ lên bao gồm: đất đắp, vải lọc, đá răm lát BT đúc sẵn kích thước (0,5x0,5x0,3) m - Mái kè nghiêng tiếp nối từ cao trình (+8,5m) lên cao trình (+10,0m), kết cấu tương tự phần mái kè từ cao trình (+3,0m) lên cao trình (+6,5 m) - Phần đỉnh kè có cao trình (+10,0), kết cầu từ mép vào bao gồm: giữ ổn định đỉnh kè hàng cọc BTCT đóng mép ngồi, sâu từ m÷5m; tuyến đường BT rộng 3,0 m bao quanh đỉnh kè, lát mặt bê tơng kích thước (0,5x0,5x0,3)m trồng cỏ khung BT với kích thước (1x1)m Ngồi có bố trí kết cấu giằng BTCT chân on mỏi kố nghiờng chi tiết mặt kè phân lưu tỷ lệ: 1/2.000 M2 ,5m dày c hân đá hộ ,5m y Thảm đá d Thảm m y 0,5 đá dà Thảm x0,3m ,5x0,5 KT m BT Lát tấ M1 Lát bê tông KT 0,5x0,5x0,3m Đá Đá t tron t tron g k hu g k hu ng bª ng bª Khung « BT trång cá t«ng t«ng M2 Hình 4.14: Mặt bng cụng trỡnh kố phõn lu M1 92 mặt cắt đối xứng 1/2 mặt cắt mặt cắt ngang kè phân lưu (M2- M2) tỷ lệ: 1/250 1/2 mặt cắt Hỡnh 4.15: Mt ct ngang kố phõn lu mặt cắt dọc kÌ ph©n l­u (M1- M1) tû lƯ: 1/250 M2 Hình 4.16: Mặt cắt dọc kè phân lưu 93 4.3.2 CÔNG TRÌNH LẤP HỐ XĨI CỬA VÀO SƠNG ĐUỐNG 4.3.2.1 Phạm vi lấp - Các hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống từ cửa đến sát cầu Đông Trù với chiều dài lấp 2900m - Cao trình lấp: lấp hố xói đến cao trình (-5,0) m 4.3.2.2 Giải pháp kết cấu - Lấp hố xói bao tải (chứa đất hỗn hợp phụ gia đơng cứng) đến cao trình (-5,5m), mặt phủ thảm đá dày 0,5 m để đảm bảo cao trình sau lấp đạt (-5,0 m) thit k XÃ Xuân Canh Huyện Đông Anh L1 L2 ng sô ng hồ L2 XÃ Đông Hội Huyện Đông Anh L3 L3 s.®u èng L1 Hình 4.17: Mặt bố trí cơng trình lấp hố xói cửa vào sơng ung 94 mặt cắt ngang lấp hố xói (L1- L1) tỷ lệ: 1/1.000 mặt cắt ngang lấp hố xói (L2- L2) tû lƯ: 1/1.000 Hình 4.18: Mặt cắt ngang lấp hố xói cửa vào sơng Đuống 95 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Luận văn thực nội dung nghiên cứu với kết sau: Về trạng cơng trình chỉnh trị kết nghiên cứu gần giải pháp cơng trình chỉnh trị khu vực phân lưu sông Hồng – sông Đuống Luận văn điểm lại giải pháp cơng trình có khu vực phân lưu sông Hồng sông Đuống Đồng thời tổng hợp kết nghiên cứu gần quy hoạch chỉnh trị giải pháp chỉnh trị sông Hồng khu vực Hà Nội, qua phân tích vấn đề bất cập nghiên cứu triển khai thực tế, khác mục đích chỉnh trị ngành thủy lợi giao thông tồn quy hoach chỉnh trị khu vực để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu giải pháp cơng trình ổn định hạn chế tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống theo yêu cầu Đề xuất giải pháp cơng trình ổn định hạn chế tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống Từ đặc điểm biến động chế độ thủy văn, thủy lực, lòng dẫn tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống đồng thời xét đến yêu cầ tỷ lệ phân lưu hợp lý vào sông Đuống mùa, phân tích đề xuất giải pháp cơng trình sau: - Giải pháp cơng trình kè phân lưu đầu mom Bắc Cầu - Giải pháp lấp hố xói lịng sơng Đuống đoạn cửa vào Đánh giá hiệu giải pháp cơng trình kiến nghị phương án cơng trình hợp lý Từ giải pháp cơng trình đề xuất thực nghiên cứu đo đạc mơ hình vật lý Kết tính tốn, phân tích đến kết luận sau: - Đối với giải pháp kè phân lưu đầu mom Bắc Cầu ( PA1) chọn chiều dài kè nhơ phía sơng 250 giải pháp lấp hố xói ( PA2) chọn cao trình lấp ( 5,0m ) phù hợp Tuy nhiên giải pháp riêng rẽ, hiệu giảm tỷ lệ phân lưu lớn, nhiên chưa giảm xuống đếm tỷ lệ phân lưu hợp lý - Một giải pháp kết hợp ( PA3) giải pháp cho thấy hiệu lớn việc giảm tỷ lệ phân lưu tỷ lệ phân lưu hợp lý Cụ thể là: 96 + Trong mùa lũ, tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống giảm từ khoảng 34,6 % – 37% xuống đến khoảng 29,9% - 31,9% ( mùa lũ) giảm từ khoảng 38,4% 42,2% xuống đến khoảng 32,8% – 34,3% ( mùa kiệt mùa nước trung) + Như vậy, đối chiếu với yêu cầu tỷ lệ phân lưu hợp lý cần đạt khoảng 31% -32% ( mùa lũ) 34% – 35% ( mùa kiệt) phương án cơng trình đề xuất đạt hiệu mong muốn Kết luận : Đề xuất chọn phương án ổn định cửa vào hạn chế lưu lượng vào sông Đuống phương án PA3 ( kết hợp kè phân dòng dầu mom Bắc cầu dài 250 m với lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống đến cao trình -5,0) II KIẾN NGHỊ Với tính chất phức tạp diễn biến lòng dẫn, thủy văn, thủy lực khu vực phân lưu vào sơng Đuống, xu tăng tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống ( đặc biệt mùa kiệt ) chưa có dấu hiệu dừng lại, sở kết nghiên cứu luận văn, đề nghị phải sớm tiến hành lập dự án chỉnh trị khu vực cửa vào sông Đuống để hạn chế tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống Trên sở phương án tổng thể đề xuất cần tiến hành tính tốn thí nghiệm thêm nhiều phương án chi tiết để so chọn thêm thông số thiết kế tối ưu nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tính hợp lý kinh tế Thực cơng việc hồn tồn thuận lợi Mơ hình vật lý ( lịng cứng lịng động cục bộ) lưu giữ khu thí nghiệm Hịa Lạc Viện KHTL Việt Nam Cần tiếp tục kế thừa kết nghiên cứu có, cụ thể là: tiếp tục nghiên cứu bổ xung để hoàn thiện giải pháp đập dâng, điều tiết điều kiện có thay đổi lớn chế độ thủy văn, thủy lực, lòng dẫn hệ thống sông Hồng, sông Đuống năm gần yêu cầu sử dụng nước có thay đổi tương lai Trong vai trị điều chỉnh tỷ lệ phân lưu hệ thống cơng trình cần phải đặt thành nội dung nghiên cứu quan trọng 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẠM ĐÌNH: 2012-2015 Nghiên cứu ảnh hưởng việc khai thác cát đến chế độ dòng chảy, diễn biến lòng dẫn đề xuất giải pháp khoa học công nghệ phục vụ công tác quản lý, quy hoạch khai thác cát hợp lý hệ thống sông Hồng sơng Thái Bình Đề tài cấp NN, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam PHẠM ĐÌNH ,TRẦN XUÂN THÁI, NGUYẾN NGỌC QUỲNH: 2001- Đánh giá thực trạng lòng dẫn sơng Hồng – Thái Bình, xác định ngun nhân suy giảm khả thoát lũ, đề xuất giải pháp hạn chế suy giảm khả thoát lũ VŨ THẾ HẢI & NNK: 2012Ảnh hưởng mực nước sông tới hoạt động hệ thống thủy nông, tạp chí KHCN Thủy lợi LƯƠNG PHƯƠNG HẬU-TRẦN ĐÌNH HỢI: 2003- Động lực học dịng sơng chỉnh trị sông, NXB Nông nghiệp LƯƠNG PHƯƠNG HẬU NNK: 14/06-10 Nghiên cứu giải pháp KHCN cho hệ thống cơng trình chỉnh trị sơng đoạn sơng trọng điểm vùng đồng Bắc Bộ Nam Bộ, Đề tài KHCN cấp Nhà nước mã số KC- 08 TRẦN ĐÌNH HỊA: 2011- Nghiên cứu giải pháp cơng trình điều tiết hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế đồng Bắc Bộ, đề tài cấp NN, mã số ĐTĐL2007G/26, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam LÊ VĂN HÙNG: 2011-2014 Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn đề xuất giải pháp ứng phó cho cơng trình bảo vệ bờ hạ du sơng Hồng có xét đến hồ điều tiết thượng nguồn khai thác dịng sơng người hạ du Đề tài cấp Bộ, Trường Đại học Thủy Lợi PHẠM THỊ HƯƠNG LAN: 2011-2013 Nghiên cứu giải pháp ổn định cửa vào lịng dẫn sơng Đáy đảm bảo yêu cầu lấy nước mùa kiệt thoát lũ Đề tài cấp Bộ, trường Đại học Thủy lợi BÙI NAM SÁCH: 2014-Nghiên cứu xây dựng quy trình vận hành hệ thống liên hồ chứa Sơn La, Hịa Bình, Thác Bà Tun Quang mùa kiệt Đề tài cấp NN, Viện Quy hoạch Thủy lợi 10 TRẦN MINH QUANG: Động lực học dịng sơng chỉnh trị sông, Đại học QG TPHCM 98 11 NGUYẾN NGỌC QUỲNH NNK: 2009-Nghiên cứu sở khoa học xây dựng hồn thiện hành lang lũ cho sơng Hồng (đoạn Sơn Tây- Cửa Luộc) 12 NGUYỄN NGỌC QUỲNH NNK: 2002-Đánh giá khả thoát lũ đoạn Sơn Tây – cửa Luộc sông Hồng qua thay đổi quan hệ thủy văn 13 NGUYỄN NGỌC QUỲNH: Nghiên cứu hồn thiện hành lang lũ sơng Hồng đoạn Sơn Tây - cửa Luộc mơ hình vật lý 14 NGUYỄN NGỌC QUỲNH: 8/2013 Ảnh hưởng diễn biến lịng dẫn đến đặc trưng thủy văn sơng Đuống Khoa học Công nghệ Thủy lợi - Viện KHTLVN số 16 15 NGUYỄN NGỌC QUỲNH: 5/2014-Tác động việc biến động tỷ lệ phân lưu sông Hồng - sơng Đuống đến quy hoạch phịng, chống lũ quy hoạch cấp nước hệ thống sơng Hồng Tạp chí Nơng nghiệp 16 NGUYỄN NGỌC QUỲNH: 6/2014 Thay đổi yếu tố quan hệ hình thái sơng Hồng sông Đuống ảnh hưởng biến động thủy văn - lịng dẫn Tạp chí KHCN Thủy lợi 17 TEDI Port: 2004- Báo cáo nghiên cứu chế độ thuỷ lực xây dựng cầu Vĩnh Tuy 18 TRẦN XUÂN THÁI NNK: 2005-Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng lòng dẫn đề xuất biện pháp phịng chống cho hệ thống sơng đồng Bắc Bộ 19.VIỆN QUY HOẠCH THỦY LỢI: 2007-Báo cáo dự án Quy hoạch lũ chi tiết sơng có đê thuộc Thành phố Hà Nội ... biến động tỷ lệ phân lưu vào sơng Đuống , phân tích quan hệ tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống với cấp lưu lượng tổng sông Hồng: lưu lượng tổng sông Hồng trước phân lưu = lưu lượng sông Đuống (trạm Thượng... : Lưu lượng sơng Hồng trước phân phân lưu, Q t = Q hn +Q tc + Q hn Q tc : lưu lượng sông Hồng sau phân lưu Hà Nội lưu lượng sông Đuống sau phân lưu Thượng Cát + α đ : tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống, ... nghiên cứu đánh giá tỷ lệ phân lưu số phân lưu hệ thống sông Hồng, đặc biệt phân lưu Sông Hồng sơng Đuống Một sống hiên cứu có liên quan đến tỷ lệ phân lưu sông Hồng – sông Đuống thực tác giả như: