7. Đánh giá chung
4.3.1Thiết lập mạng lưới tính
a) Mạng lưới tính toán 1 chiều
Lưu vực sông Thạch Hãn là lưu vực sông lớn nhất trong tỉnh với diện tích lưu vực khoảng 2609 km2 chiếm 54,8% diện tích toán tỉnh. Phía Bắc lưu vực sông Thạch Hãn giáp với lưu vực sông Bến Hải do có sông Cánh Hòm kết nối giữa 2 lưu vực sông Thạch Hãn và Bến Hải. Thực tế hai đầu sông Cánh Hòm có các cống Xuân Hòa và Mai Xá đ ể điều tiết quá trình trao đổi dòng chảy giữa hạ lưu 2 hệ thống sông Thạch Hãn và Bến Hải nhưng chủ yếu các cống chỉ hoạt động điều tiết trong mùa hạn nhằm ngăn mặn giữ ngọt phục vụ nông nghiệp, và mở hoàn toàn trong mùa lũ. Do đó, khi lũ trên sông Th ạch Hãn lớn hơn lũ trên sông Bến Hải, một phần dòng chảy sẽđược chuyển qua sông Cánh Hòm và ngược lại. Phía Nam của lưu vực sông Thạch Hãn là lưu vực sông Ô Lâu do con sông Vĩnh Định kết nối giữa 2 lưu vực sông Thạch Hãn và Ô Lâu. Do vậy, chếđộ thuỷvăn của lưu vực sông Thạch Hãn sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi chế độ thuỷ văn của lưu vực sông Bến Hải và lưu vực sông Ô Lâu. Vì vậy, để mô phỏng chính xác chếđộ thuỷ lực trên lưu vực sông Thạch Hãn thì mạng lưới thuỷ lực của mô hình toán được mở rộng bao gồm 3 hệ thống sông; sông Bến Hải, sông Thạch Hãn, sông Ô Lâu.
Cụ thể, mạng tính toán chi tiết gồm có: Hệ thống sông Thạch Hãn gồm dòng chính bắt đầu từ nhập lưu của sông Đakrong với sông Rào Quán , chảy qua đập Trấm và đổ ra biển Đông tại Cửa Việt với chiều dài 77km và sông Hiếu (hay còn gọi là sông Cam Lộ) bắt
đầu từ cầu Cam Tuyền kéo dài 23,4 km rồi nhập với sông Thạch Hãn tại ngã ba Gia Độ ven thành phố Đông Hà. Hệ thống sông Bến Hải gồm dòng chính sông Bến Hả i bắt đầu từ trạm Gia Vòng đổ ra biển với chiều dài là 23,4 km, nhánh sông Sa Lung có chiều dài là 15,7 km bắt đầu tính từ đập Sa Lung đến ngã ba nhập vào sông Bến Hải tại cầu Hiền Lương. Hệ thống sông Ô Lâu với sông chín h Ô Lâu bắt đầu từ cầu Phò Trạ ch rồi đổ ra Phá Tam Giang tại Cửa Lác với chiều dài 31,8 km. Ngoài ra còn có sông Thác Ma đư ợc tính toán từ trạm thủy văn Hải Sơn đến điểm gia nhập vào sông Ô Lâu với chiều dài 4.08km. Ngoài ra, nối kết giữa hệ thống sông Bến Hải và hệ thống sông Thạch Hãn là sông Cánh Hòm có chiều dài 16,1 km và nối kết giữa sông sông Thạch Hãn với hệ thống sông Ô Lâu là sông Vĩnh Đ ịnh từ cống Việt Yên thuộc xã Triệu An chảy qua các huyện Triệu Phong, Hải Lăng rồi nhập với hệ thống sông Ô Lâu trước khi đổ ra biển dài 37,6 km.
Toàn bộ mạng tính toán 1 chiều được thiết lập với 140 mặt cắt, 398 nút tính toán với sơ đồ rút gọn biểu diễn trong Hình 4.4.
b) Mạng lưới tính toán 2 chiều
Dựa trên tài liệu thống kê và đánh giá hiện trạng ở chương 3 cho thấy trên sông Thạch Hãn có nhiều đoạn bị xói lở mạnh, đặc biệt là 2 đoạn sông từ hạ lưu đập Trấm (Tân Mỹ) đến cầu Thạch Hãn và đoạn từ cầu An Mô đến ngã ba Gia Độ. Đây cũng là hai khu vực có tài liệu địa hình chi tiết được đo đạc từ nguồn của dự án do vậy được đưa vào mô phỏng chi tiết bằng mô hình 2 chiều. Với tài liệu địa hình đã xây dựng miền tính toán được chia làm hai đoạn tương ứng như đã nêu ở trên với lưới tính toán là dạng lưới cong được xây dựng bằng phần mềm tạo lưới CAF2D/GENGRID v2.2.
CAF2D/GENGRID v2.2 là phần mềm tạo lưới cấu trúc 2D được trường Đại học Yeungnam – Hàn Quốc xây dựng và phát triển. Phần mềm có giao diện thân thiện, hỗ trợ nhiều phương pháp nội suy lưới khác nhau, người sử dụng có thể dễ dàng thay đổi các hệ số của các phương pháp. Ngoài ra phần mềm cũng hỗ trợ tạo lưới đa khối giúp mô phỏng địa hình thực tếchính xác hơn (hình 4.5). Tùy vào từng trường hợp cụ thể, có thể sử dụng các công cụ vẽ có sẵn trong phần mềm GENGRID hoặc sử dụng các phần mềm phụ trợkhác đểxác định miền tính toán.
Hình 4.5 Giao diện phần mềm tạo lưới cấu trúc GENGRID
Ởđây, việc số hóa miền tính toán được thực hiện bằng phần mềm AutoCAD. Mục đích của việc số hoá là xác định một cách chính xác nhất miền nghiên cứu sau đó trích
xuất kết quảra đúng định dạng của phần mềm GENGRID.
Phần mềm GENGRID cho phép tạo lưới cấu trúc (structured grid), theo đó miền tính phải được được khép kín bởi 4 đường cong, đường thẳng hoặc đường gấp khúc. Đó cũng chính là 4 biên tính toán. Các đường này được sắp xếp theo các trục j, j’, k và k’
như trong Hình 4.6.
Hình 4.6. Ví dụ về lưới tính toán
Cụ thểđối với hai đoạn sông đang xét như sau:
- Với đoạn sông từ hạ lưu đập Trấm đến cầu Thạch Hãn (sau đây g ọi tắt là Khu vực 1): Với tổng chiều dài đoạn sông khoảng 7,0km, bề rộng sông trung bình khoảng 200m, miền tính toán được chia làm 23 nút theo phương ngang sông và 191 nút theo chiều dọc sông với tổng cộng là 4293 ô lưới. Khoảng cách mỗi phần tử theo chiều ngang sông khoảng 10,0m và theo chiều dọc sông khoảng 40,0m. Hình 4.7 dưới đây thể hiện biên, miền và lưới tính cho Khu vực 1:
- Với đoạn sông từ thôn Bích La Thượng xã Triệu Long cách cầu An Mô khoảng 500 m về phía hạlưu đến thôn Đại Lộc B xã Triệu Thuận (sau đây gọi tắt là Khu vực tính toán 2): Tổng chiều dài đoạn sông khoảng 6,0 km, bề rộng sông trung bình khoảng 200m, miền tính toán được chia làm 23 nút theo phương ngang sông và 201 nút theo chiều dọc sông với tổng cộng là 4823 phần. Khoảng cách mỗi phần tử theo ngang khoảng 10 m và theo chiều dọc sông 30,0m. Hình 4.8 dư ới đây thể hiện biên, miền và lưới tính cho Khu vực tính toán 2.
Hình 4.8 Miền tính và lưới tính cho Khu vực tính toán 2 4.3.2 Thu thập và xử lý số liệu mặt cắt
Nhằm phục vụ việc xây dựng mô hình tính toán xói lở và bồi lắng sông Thạch Hãn, đơn vị tư vấn đã thu thập toàn bộ các thông tin có liên quan đến đối tượng nghiên cứu gồm có:
- Các mặt cắt ngang hệ thống sông Thạch Hãn, Bến Hải và Ô Lâu do Viện Quy hoạch Thủy lợi, BộNN&PTNT đo năm 1997
- Các mặt cắt ngang hệ thống các sông Thạch Hãn, Bến Hải và Ô Lâu được đo đạc bổ sung năm 2007 trong dự án “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thủy sản, vấn đề xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệmôi trường” thuộc sở TN&MT Quảng Trịnăm 2007.
- Các tài liệu địa hình do Viện Địa lý, Viện KH&CN Việt Nam đo đạc năm 2006- 2007 thuộc đề tài « Nghiên cứu giải pháp tổng thể bảo vệ môi trường, chống bồi lấp, nhằm thoát lũ và thông luồng vào cảng Cửa Việt, Quảng Tr ị » thuộc Sở KH&CN Quảng Trị.
- Các mặt cắt ngang mới đo đạc bổ sung năm 2009 trong dự án “Tiến hành khảo sát thực địa và lập mô hình thủy lực lưu vực sông Thạch Hãn và Bến Hải tỉnh Quảng Trị” do Liên danh giữa Công ty CP Tư vấn trí tuệ Đất Việt với trường ĐHKHTN thực hiện thuộc dự án Quản lý rủi ro thiên tai của Bộ NN&PTNT.
Tuy nhiên, trong các nghiên cứu trên đây (như đã nhắc đến trong chương 1) phần lớn các nghiên cứu mới chỉ tập trung cho phần hạ lưu đập Trấm trên dòng chính sông Thạch Hãn và hạ lưu Mộc Đức trên sông Hiếu (Cam Lộ). Do vậy, trong khuôn khổ dự án tiến hành khảo sát và đo đạc thêm 100 mặt cắt ngang (50 mặt cắt thuộc địa hình cấp IV và 50 mặt cắt địa hình cấp III) và mặt cắt dọc (dòng chính Thạch Hãn từ cầu Đakrong về ngã 3 Gia Đ ộ và sông Hiếu từ cầu Cam Tuyền về Gia Độ). Chi tiết các mặt cắt đo đạc được trình bày trong bảng 2.1 phụ lục 2 và đưa vào phục vụ thiết lập và xây dựng mô hình 1 chiều và 2 chiều.
4.3.4 Thu thập xử lý và khảo sát bổ sung số liệu khí tượng thủy văn
Trên lưu vực sông Thạch Hãn hiện có 3 trạm thủy văn thuộc hệ thống trạm thủy văn quốc gia (Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia) gồm: Trạm thủy văn Thạch Hãn, Cửa Việt (trên dòng chính Thạch Hãn) và trạm Đông Hà trên sông Hiếu. Các trạm này đều là các trạm thủy văn cấp 3, chỉđo mực nước và lượng mưa. Các trạm khí tượng gồm có trạm khí tượng Khe Sanh và trạm khí tượng Đông Hà đo các yếu tốkhí tượng và khí hậu cơ bản (nhiệt độ, lượng mưa, gió, áp suất bề mặt,...). Mặt khác, do mô hình thủy lực đã mở rộng cho cả 3 hệ thống sông (trong điều kiện đặc thù về sự nối kết giữa các hệ thống sông trên địa bàn tỉnh Quảng Trị và khu vực phụ cận) nên trong khuôn khổ dự án này cần thiết thu thập và xử lý số liệu KTTV của toàn bộ các trạm KTTV hiện có trên lưu vực (bổ sung thêm trạm thủy văn Gia Vòng, trạm khí tượng A Lưới và Cồn Cỏ). Cụ thể, trong khuôn khổ dựán này đã tiến hành thu thập và kế thừa các số liệu KTTV tại các trạm thuộc hệ thống đo đạc KTTV quốc gia như sau (bảng 4.1):
Bảng 4.1 Danh sách các trạm KTTV hiện có trên lưu vực và khu vực lân cận
Tên Trạm Thời gian có tài liệu Yếu tố đo đạc Ghi Chú
Cồn Cỏ 1978 - 2008 X Trạm khí tượng
Khe Sanh 1976 – 2008 X Trạm khí tượng
A Lưới 1976 – 2008 X Trạm khí tượng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Gia Vòng 1977 - 2008 H, Q, X, Hlũ, Q=f(H) Trạm thủy văn
Đông Hà (TV) 1976 – 2009 H, Hlũ Trạm thủy văn
Cửa Việt 1978 – 2009 H, Hlũ, X Trạm thủy văn
Tên Trạm Thời gian có tài liệu Yếu tố đo đạc Ghi Chú
Thạch Hãn 1978 – 2009 H, X Trạm thủy văn
Hải Tân 2004 – 2009 H, X Trạm dùng riêng
Hiền Lương 2004 - 2009 H, X Trạm dùng riêng
Mỹ Chánh 2004 - 2009 X Trạm dùng riêng
Tân Lâm 2004 – 2009 H Trạm dùng riêng
ĐăkRông 2004 – 2009 H Trạm dùng riêng
Ngoài ra, trong mùa lũ, ph ục vụ công tác tác nghiệp chuyên ngành, Ban chỉ huy PCLB&TKCN tỉnh thiết lập thêm các trạm đo mực nước và đo mưa tại Đakrong và Tân Lâm (Đầu Mầu), tuy nhiên, qua điều tra và khảo sát thực địa cho thấy, các mốc cao độ tại các trạm này đều là các cao độ giảđịnh, vì vậy các số liệu đo đạc chủ yếu được sử dụng xây dựng quan hệ thống kê mực nước tương ứng (trạm trên và trạm dưới) phục vụ cảnh báo lũ sớm mà chưa có khảnăng phục vụ trong tính toán mô hình cũng như xác định các đặc trưng vềlưu lượng và bùn cát.
Các số liệu mưa trích lũ, mực nước và lưu lượng (tại trạm thủy văn Gia Vòng) đã được sử dụng trong công tác hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực. Tuy nhiên, do đặc thù của việc nghiên cứu xói lở và bồi lắng, cần có các tài liệu quan trắc lưu lượng nước và đặc biệt là các tải lượng bùn cát hàng năm nhằm phục vụ công tác hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tính toán cũng như cung c ấp các thông tin cơ bản về nguồn và đặc trưng trầm tích khu vực nghiên cứu trong khi mạng lưới các trạm KTTV hiện có không đáp ứng được yêu cầu. Do vậy, trong khuôn khổ dựán đã tiến hành quan trắc các yếu tố KTTV 02 đợt trong năm 2010 (đợt 1 từ ngày 9-15/9/2010 và đợt 2 từ ngày 5-10/10/2010) với các yếu tố quan trắc là mực nước, lưu lượng, lấy mẫu, lọc và phân tích mẫu phù sa, lấy mẫu phù sa đáy.
Cụ thể nhằm khống chế toàn bộ khu vực nghiên cứu và mạng lưới tính toán bằng mô hình thủy động lực (hình 4.4), đã tiến hành đo đạc tại 2 điểm biên trên là cầu Đakrong và cầu Cam Tuyền, biên dưới Cửa Việt và tại một vị trí kiểm tra nằm trung tâm khu vực nghiên cứu là cầu An Mô trên sông Thạch Hãn (Hình 4.9). Các kết quả quan trắc được chỉnh biên trên cơ sở các tài liệu mực nước quan trắc theo hệ thống Quốc gia tại trạm Thạch Hãn, Cửa Việt, Đông Hà có diễn toán sử dụng mô hình thủy lực đã xây dựng. Các tài liệu trích lưu lượng, mực nước và lưu lượng phù sa tại các trạm được trình bày trong các bảng 4.2 đến 4.3 và trong phụ lục 2 và được sử dụng trực tiếp trong công đoạn hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tính toán vận chuyển bùn cát ở mục 4.4 tiếp theo.
Hình 4.9: Sơ đồ các trạm khảo sát mực nước, lưu lượng và phù sa
Bảng 4.2 Các yếu tố quan trắc tại các trạm khảo sát
TT Tên Trạm Đợt khảo sát Yếu tố đo đạc Ghi chú
1 Cầu An Mô Tháng 9/2010 Q, H, Qs
Đo bằng lưu tốc kế
Tháng 10/2010 Q, H, Qs
2 Cầu Cam Tuyền Tháng 9/2010 Q, H, Qs
Tháng 10/2010 Q, H, Qs
3 Cầu ĐăkRông Tháng 9/2010 Q, H, Qs
Tháng 10/2010 Q, H, Qs
4 Cửa Việt Tháng 9/2010 Q, H, Qs Đo bằng máy quan trắc lưu lượng tự động ADCP
Tháng 10/2010 Q, H, Qs
Bảng 4.3 Số liệu khảo sát Q và H trạm cầu An Mô tháng 9/2010
TT Năm Tháng Ngày Giờ Q (m3/s) H (cm)
1 2010 9 9 1h -51.81 37
TT Năm Tháng Ngày Giờ Q (m3/s) H (cm) 3 2010 9 9 13h -49.52 3 4 2010 9 9 19h 81.53 -33 5 2010 9 10 1h -47.76 40 6 2010 9 10 7h 166.71 -39 7 2010 9 10 13h -105.74 3 8 2010 9 10 19h 105.75 -33 9 2010 9 11 1h -99.66 50 10 2010 9 11 7h 181.28 -11 11 2010 9 11 13h -110.34 -4 12 2010 9 11 19h 154.67 -32 13 2010 9 12 1h -121.39 22 14 2010 9 12 7h 179.08 4 15 2010 9 12 13h -141.22 -9 16 2010 9 12 19h 137.03 -28 17 2010 9 13 1h -113.36 -12 18 2010 9 13 7h 134.04 13 19 2010 9 13 13h 55.37 -18 20 2010 9 13 19h 142.79 -16 21 2010 9 14 1h 66.01 -31 22 2010 9 14 7h 107.92 21 23 2010 9 14 13h 43.51 -16 24 2010 9 14 19h 143.06 1 25 2010 9 15 1h 46.10 -32 26 2010 9 15 7h 53.91 17 27 2010 9 15 13h 59.09 -14 28 2010 9 15 19h 79.64 16
4.3.3 Thu thập và xử lý mẫu nước và đất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong quá trình quan trắc các yếu tố mực nước và lưu lượng trong 2 đợt khảo sát nói trên, tại các thủy trực đo tốc độ trên các mặt cắt, tiến hành lấy mẫu phù sa lơ lửng theo phương pháp tích điểm, mỗi thủy trực lấy tại 3 điểm mặt (0,2h), giữa (0,6h) và đáy (0,8h) sử dụng dụng cụ lấy mẫu kiểu chai. Các mẫu phù sa lơ lửng được lọc bằng giấy lọc tại chỗ (hình 4.10 ) và sau đó tiến hành cân sấy trong phòng thí nghiệm. Từ các kết quả phân tích mẫu, tiến hành tính toán độđục tại từng vịtrí, lưu lượng bùn cát đơn vị và cuối cùng tính toán lưu lượng bùn cát lơ lửng chuyển qua một mặt cắt ngang. Ví dụ về quy trình tính toán và xử lý số liệu bùn cát lơ lửng cho trong bảng 4.5. Các giá trị tính toán sử dụng trong khuôn khổ dựán được trích trong các bảng 2.9 đến bảng 2.16 của phụ lục 2. Bên cạnh đó, mẫu đất trên bề mặt lưu vực và mẫu phù sa đáy cũng được thu thập, và sử dụng để phân tích cấp hạt phục vụ tính toán bằng mô hình. Các số liệu chi tiết về đường cong cấp phối hạt cũng như các mẫu lưu lượng phù sao lơ lửng trình bày trong