Trong công tác quy hoạch chỉnh trị sông để có cơ sở lựa chọn giải pháp thiết kế công trình thì ta cần phải xác định các thông số thuỷ văn nh: lu lợng thiết kế, mực nớc thiết kế của mùa nớc lũ, mùa nớc kiệt, mùa nớc trung là rất cần thiết từ đây ta có thể xác định mặt cắt ngang lòng sông, tuyến chỉnh trị, vị trí và kết cấu công trình. Chọn mùa nớc để đề ra các biện pháp chỉnh trị là một yêu cầu hết sức quan trọng có liên quan tới mục đích của chỉnh trị .
*Trị sông mùa n ớc kiệt:
Để đảm bảo cho giao thông thuỷ và các công trình lấy nớc nh trạm bơm cống lấy nớc. Nhng do dòng sông mùa nớc kiệt gây trở ngại cho giao thông thuỷ, lấy nớc không đáp ứng đợc do sự thay đổi lòng dẫn trong mùa nớc trung và mùa nớc lũ. Những biến động này ảnh hởng trực tiếp tới mùa kiệt. Vì vậy muốn giả quyết vấn đề trên cần phải chỉnh trị dòng sông trong mùa nớc trung và mùa nớc
lũ. Thực tiễn qua các công trình chỉnh trị phục vụ đờng vận tải thuỷ chứng minh rằng: Sử dụng các biện pháp công trình làm thay đổi hàng chục cm chiều sâu trong mùa nớc trung là một điều không khó, còn với mấy cm trong mùa nớc kiệt thì cần phải một chi phí rất tốn kém. Ghềnh cạn bị bồi khi nớc lên, xói khi nớc rút vì vậy nếu điều chỉnh hớng chảy nớc lũ và nớc vừa để gần trùng với hớng chảy mùa kiệt, tăng chiều sâu trên ghềnh cạn.
Sự tách dòng tại cửa lấy nớc không đập trong mùa kiệt thớng có liên quan đến sự thay đổi của thế sông trong mùa nớc lũ và mùa nớc trung . Để đảm bảo lấy đợc nớc trong mùa kiệt thì cần phải chỉnh trị dòng sông trong mùa nớc lũ và mùa nớc trung. Từ những vấn đề cụ thể đó mà trị sông mùa nớc kiệt phụ thuộc chủ yếu vào trị sông mùa nớc trung và mùa nớc lũ do vậy dòng sông mùa nớc lũ và mùa nớc trung cần phải đợc chỉnh trị.
*Trị sông mùa n ớc lũ:
Để đáp ứng đợc yêu cầu phòng chống lũ nh: Lòng sông có đủ diện tích mặt cắt để thoát hết nớc lũ, đảm bảo cho sông ở vùng quan trọng không bị sạt lở bờ thì khi thiết kế công trình chỉnh trị phải căn cứ vào mực nớc và lu lợng lũ thiết kế. Trị sông mùa nớc lũ là xác định hành lang an toàn thoát lũ .
*Trị sông mùa n ớc trung:
Đối với các nghành kinh tế trị sông mùa nớc trung có tác dụng rất lớn.Việc làm xuôi thuận dòng nớc và đờng sông có tác dụng rất lớn đến sự ổn định của dòng chủ lu và lòng sông . Việc trị sông mùa nớc lũ và mùa nớc kiệt có liên quan chặt chẽ với trị sông mùa nớc trung . Trị sông mùa nớc trung đợc giải quyết thì có thể khống chế đợc cả trị sông mùa nớc lũ và mùa nớc kiệt . Mặt khác tác dụng tạo lòng của dòng nớc mạnh nhất vào thời kì nớc tơng đối lớn .
Trị sông mùa nớc trung không những khống chế đợc dòng nớc thời kì này mà còn khống chế đợc toàn bộ diễn biến của lòng sông. Do vậy trị sông mùa nớc trung có thể thu đợc một số lợi ích cơ bản đối với một số nghành kinh tế nh: Giao thông vận tải thuỷ, cửa lấy nớc, công trình giao thông qua sông, chống lũ lụt và thoát lũ.
Đối với đoạn sông Hồng chảy qua bãi Lam Sơn ta giả pháp trị sông mùa n- ớc trung để chỉnh trị.
Vậy với tình hình thực tế diễn biến đoạn sông nghiên cứu và mức độ quan trọng của công tác chỉnh trị đoạn sông này với mục đích tránh xói lở, ta lựa chọn giải
Trong chỉnh trị sông, việc xác định tuyến chỉnh trị là rất quan trọng. Tuyến chỉnh trị có quan hệ mật thiết đến kích thớc và khối lợng công trình, nó quyết định giá thành và hiệu quả của công trình.
Dòng sông sau khi chỉnh trị, đờng biên nớc tơng ứng với lu lợng thiết kế là tuyến chỉnh trị của dòng sông. Nguyên tắc cơ bản để xác định tuyến chỉnh trị là dùng biện pháp khiến dòng chảy ven bờ theo tuyến chỉnh trị nhằm thoả mãn đầy đủ yêu cầu của các ngành kinh tế.
Trên cơ sở xem xét các mục đích yêu cầu của việc chỉnh trị tại khu vực kết hợp với việc phân tích diễn biến lòng sông và yêu cầu của các nghành kinh tế, vì thế tuyến chỉnh trị phải là tuyến chỉnh trị ứng với lu lợng và mực nớc tạo lòng. Bởi vì nó sẽ khống chế đợc sự pháp triển của lòng sông vào mùa nớc lũ và mùa n- ớc kiệt.
Việc xác định tuyến chỉnh trị có thể dựa vào phơng pháp đoạn sông điển hình hoặc phơng pháp kinh nghiệm. Sau đây nêu ra các phơng pháp chỉnh trị đoạn sông thờng đợc sử dụng.
4.1. Vạch tuyến chỉnh trị:
Nội dung của xác định tuyến chỉnh trị là là xác định chiều rộng, chiều sâu và hình dạng mặt cắt lòng sông. Với các yêu cầu đặt ra cho tuyến chỉnh trị là : Đẩy chủ lu ra khỏi vùng bị xói lở, tăng khả năng thoát lũ… Tuyến chỉnh trị đợc chọn làm sao phải lợi dụng đợc tổng hợp là cao nhất, tuyến chỉnh trị phải là tuyến sông tơng đối ổn định, đảm bảo thoát lũ an toàn khi có lũ cũng nh giao thông đợc thuận tiện và thoả mãn một số yêu cầu lợi dụng tổng hợp khác.
Hiện nay có rất nhiều phơng pháp xác định loại hình tuyến chỉnh trị. Sau đây là một số phơng pháp xác định loại hình tuyến chỉnh trị thờng dùng:
a. Ph ơng pháp đ ờng cong cosin:
Từ lí thuyết và thực tế các tác giả cho rằng : Tuyến chỉnh trị nên có dạng đ- ờng cong cosin, đỉnh của đờng cong có bán kính cong nhỏ nhất sau đó bán kính cong dần tăng lên đến đoạn quá độ thì đạt đến trị số vô cùng lớn. Đờng cong của tuyến chỉnh trị đợc xác định theo công thức sau:
Y = Yo .cosθ = Yo.cos 2
π .
Xo X
Từ công thức này ta giả thiết các giá trị Yo và Xo thì ta sẽ xác định đợc giá trị Y ứng với giá trị X và từ đó sẽ xác định đợc tuyến chỉnh trị.
b. Ph ơng pháp xác định theo bán kính cong của đoạn sông mẫu:
Đoạn sông mẫu là đoạn sông thiên nhiên có điều kiện tơng tự đoạn sông nghiên cứu, đờng lạch sâu tơng đối dài, đoạn quá độ ngắn hình thái đoạn sông t- ơng đối ổn định.
Trong phạm vi đồ án, ta sử dụng phơng pháp kinh nghiệm để xác định tuyến chỉnh trị cho đoạn sông nghiên cứu. Cụ thể là dùng đờng cung tròn phức hợp thay cho hình sin:
R= K.B Trong đó: B: chiều rộng của đoạn sông thẳng
K: hệ số (k= 4 đến 9) Kmin= 4 R bán kính cong
Chọn K= 4 ta tính đợc Rmin = 4*662=2648 m
Gọi l và S là chiều dài đoạn sông quá độ và khoảng cách giữa hai đỉnh cong khi đó l và S tính nh sau:
L = (2- 3)B = 2*662 = 1324 m S = (6- 7)B = 6*662 = 3972 m
Mặt khác khi vạch tuyến chỉnh trị còn tuỳ thuộc vào sự la chọn loại công trình để vạch tuyến sao cho phù hợp.
Ngoài ra, ta có thể dùng phơng pháp kinh nghiệm khi xác định tuyến chỉnh trị:
- Đa ra đoạn sông trên và dới có tính khống chế - Dựa vào công trình sẵn có.
4.2. Các thông số thiết kế công trình chỉnh trị:
• Lu lợng thiết kế: QTK = QTL = 8900 m3/s • Mực nớc thiết kế HTK = HTL = 6,80 (m) • Mực nớc kiệt thiết kế: HKTK = 1,3 (m) • Mực nớc thi công: HTC = 1,8 (m) • Lu lợng lớn nhất Qmax = 26552 (m3/s) • Mực nớc lớn nhất Hmax = 9,60 (m) • Lu lợng nhỏ nhất Qmin = 417 (m3/s) • Mực nớc nhỏ nhất Hmin = 0,36 (m) • Độ nhám lòng sông mùa lũ n=0,025 V. Các phơng án chỉnh trị.
giao thông thuỷ gây ra. Từ phân tích trên, đồ án này đề ra hai phơng án chỉnh trị bảo vệ bờ khu vực này nh sau:
- Phơng án 1: Tăng bán kính cong, đẩy dòng chủ lu ra khỏi bờ bằng hệ thống mỏ hàn cứng hớng dòng kết hợp với kè lát mái bảo vệ gốc.
- Phơng án 2: Bảo vệ trực tiếp bằng kè lát mái, thả rồng hộ chân đê.
5.1. Phơng án 1: Tăng bán kính cong, đẩy dòng chủ lu ra khỏi bờ bằng hệ thốngmỏ hàn cứng hớng dòng kết hợp với kè lát mái bảo vệ gốc. mỏ hàn cứng hớng dòng kết hợp với kè lát mái bảo vệ gốc.
Các mỏ hàn trong hệ thống mỏ hàn đủ dài để tăng bán kính cong đoạn sông lên từ khoảng 2500m đến 4000m (Bán kính cong ổn định).
* Ưu điểm:
- Nổi bật của phơng án này là đã khắc phục đợc nguyên nhân thực sự của xói lở bờ, đẩy dòng chủ lu ra xa bờ, khi đó không còn thúc trực tiếp vào bãi Lam Sơn. Mặt cắt thoát lũ đợc mở rộng sang phía bãi Hà Nam để đạt tới mặt cắt thoát lũ ngang ổn định. Khi đó một phần bãi Hà Nam hiện nay sẽ bị mất đi.
- Có tác dụng đẩy dòng chủ lu ra xa bờ và làm giảm lu tốc dòng chảy sát bờ.
*Nh ợc điểm:
- Để phát huy tác dụng của phơng án này thì hệ thống đập mỏ hàn sẽ quá nhiều (từ 10 đến 20 mỏ hàn); mặt khác nếu hệ thống công trình không đợc hoàn thành cùng một lúc thì trong mùa lũ sẽ có thể phản tác dụng, gây sạt lở mạnh ở hạ lu mỏ hàn (phần nằm ngoài vùng bảo vệ của mỏ hàn).
- Làm co hẹp chiều rộng lòng sông ảnh hởng đến việc thoát lũ.
- Không chống đợc xói lở có nguyên nhân do dòng thấm ngợc và sóng do tàu thuyền đi lại trên sông.
- Vẫn phải lái mái bảo vệ gốc các mỏ hàn.
- Khối lợng vật liệu và kinh phí để thực hiện hoàn tất hệ thống mỏ hàn là rất lớn nên về mặt kinh tế thì phơng án này không có tính khả thi.
5.2. Phơng án 2:Bảo vệ trực tiếp bằng kè lát mái, thả rồng hộ chân đê.
* Ưu điểm:
- Phơng án này bảo vệ đợc bờ bằng việc lấp hố xói, thả rồng hộ chân đê có tác dụng ổn định tuyến bờ. Tầng lọc của kè ngăn chặn hiệu quả việc mất hạt đất, cát nhỏ do dòng thấm ngợc và sóng do các phơng tiện giao thông thuỷ gây ra.
- Từng đoạn kè hoàn thành sẽ phát huy tác dụng bảo vệ bờ ngay mà không cần đợi đến lúc hoàn thành công trình.
- Giữ đợc bờ ổn định, không làm thay đổi kết cấu dòng chảy và không ảnh hởng đến bờ đối diện.
- Phơng án này đã đợc áp dụng ở nhiều công trình bảo vệ bờ trên các hệ thống sông ngòi Việt Nam, nên khi thi công sẽ áp dụng đợc nhiều kinh ngiệm từ các công trình trớc.
- Khối lợng vật liệu, kinh phí thực hiện so với phơng án 1 là nhỏ hơn rất nhiều nên về mặt kinh tế thì phơng án này có tính khả thi cao.
*Nh ợc điểm:
- Không tăng đợc bán kính cong của sông.
- Không giảm đáng kể vận tốc dòng chảy sát bờ khi đã có công trình.
5.3. Lựa chọn phơng án:
Theo những phân tích u điểm và nhợc điểm của từng phơng án, Trong đồ án này ta chọn phơng án 2: Bảo vệ trực tiếp bằng kè lát mái, thả rồng hộ chân đê
là hợp lý cả về mặt kỹ thuật và kinh tế. Các chỉ tiêu kỹ thuật và vật liệu sử dụng trong thi công sẽ đợc trình bày cụ thể ở các phần tiếp theo của đồ án này.
VI. Thiết kế sơ bộ theo phơng án đã chọn.6.1. Công trình bảo vệ dới mực nớc kiệt (HK = 1,3 m):