- Khai thác cát sỏi bừa bãi trên các đoạn sông:
e) Xác định tuyến lòng sông ổn định cho các sông tỉnhVĩnh Phúc
Tuyến lòng sông ổn định quy hoạch (gọi tắt là tuyến chỉnh trị) là tuyến lòng sông ít biến động, đáp ứng được các yêu cầu khai thác đoạn sông, và phù hợp quy luật vận động của lòng sông. Khi xác định hình dạng mặt bằng của tuyến chỉnh trị phải dựa vào các nguyên tắc sau:
- Phải đảm bảo hoạt động bình thường, ổn định, các công trình đã có trên đoạn sông như: đường tràn phân lũ, công trình bảo vệ đê, cửa lấy nước, bến cảng, cầu qua sông,...
- Phải phù hợp với quy luật vận động tự nhiên của dòng sông.
1) Xác định lưu lượng tạo lòng của các đoạn sông:
Khi nghiên cứu đề xuất tuyến lòng sông ổn định, việc quan trọng là phải xác định được chế độ tạo lòng sông. Dựa vào các tài liệu thực đo xác định chế độ tạo lòng
của các sông lớn trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc trong các trường hợp điều tiết khác nhau dưới đây:
- Lưu lượng tạo lòng của các sông trong điều kiện tự nhiên: + Phương pháp xác định:
Sử dụng phương pháp của Makkabeeb tìm lưu lượng ứng với trị số max của tích số Qm.P.I sau đó kiểm tra với lưu lượng ngang bãi già.
Trong đó: Q là lưu lượng; P, I là tần suất xuất hiện và độ dốc thuỷ lực ứng với cấp lưu lượng đó; m là số mũ có giá trị thay đổi tuỳ theo đặc tính của đoạn sông tính toán và theo mức chuyển cát của dòng nước. Với sông đồng bằng m = 2; sông miền núi m = 2,5.
+ Cơ sở tài liệu:
Dựa vào tài liệu thực đo và tài liệu đã chỉnh biên của các trạm cơ bản trên đoạn sông phân tích, bao gồm các trạm: Hoà Bình, Yên Bái, Phù Sinh, Sơn Tây. Chọn năm đại biểu là năm 1961, cho giai đoạn các sông chảy trong điều kiện tự nhiên (chưa có hồ điều tiết). Từ tài liệu thực đo năm 1961 thiết lập quan hệ Q~I cho từng trạm và tài liệu lưu lượng bình quân ngày đã xác định ra tần suất P ứng với các cấp lưu lượng, sau đó tính tích số Qm.P.I
- Lưu lượng tạo lòng khi có điều tiết của hồ Hoà Bình: + Phương pháp xác định:
Dựa vào tài liệu thực đo và tài liệu đã chỉnh biên của các trạm Hoà Bình. Chọn năm đại biểu là năm 1996, cho giai đoạn các sông chảy trong điều kiện có hồ Hoà Bình điều tiết. Từ tài liệu thực đo năm 1996 thiết lập quan hệ Q~I và tài liệu lưu lượng bình quân ngày đã xác định ra tần suất P ứng với các cấp lưu lượng, sau đó tính tích số Qm.P.I
Mặt khác theo Makkabeeb, số mũ m có quan hệ đến mức chuyển cát đi qua đoạn sông. Khi bùn cát giữ lại trong hồ thì số mũ m càng nhỏ. Trong tính toán đã giả định một vài trị số m khác nhau để xem xét ảnh hưởng của trị số m, kết quả cho thấy m = 1,5-1,7 và không ảnh hưởng đến độ tin cậy của bài toán.
+ Cơ sở tài liệu:
Theo sơ đồ khai thác và vận hành của hồ Hoà Bình, các tháng 7, 8 là thời gian xuất hiện lũ lớn song không được cắt lũ mà phải xả toàn bộ xuống hạ lưu (trừ trường hợp mực nước Hà Nội vượt quá ngưỡng cho phép). Hồ tích nước vào tháng 9,10 tức là sườn lũ rút. Vì vậy biểu quan hệ Q~P chỉ có thay đổi ứng với cấp lưu lượng lũ vừa và nhỏ. Do đó tính toán với năm đại biểu phản ánh trung thành tình hình thực tế. Lưu lượng tạo lòng sông Đà khi đã có hồ Hoà Bình điều tiết xác định được bằng 6250m3/s, nhỏ hơn so với điều kiện tự nhiên là 1000m3/s
Hồ Sơn La đang trong giai đoạn thi công . Các chỉ tiêu cho tính toán điều tiết hồ như sau: Cao trình mực nước dâng bình thường +215,0; mực nước dâng gia cường +217,83; dung tích cắt lũ, giảm lũ cho hạ du kết hợp với hồ Hoà Bình là 7 tỷ m3.
Tính toán điều tiết hồ Hoà Bình, hồ Sơn La, xác định ra lưu lượng bình quân tháng của 93 năm tài liệu kể từ 1904 đến 2007. Và dùng liệt tài liệu này để xác định chế độ tạo lòng theo phương pháp của Makkabeeb.
Phân tích biểu đồ quá trình khai thác của 93 năm tài liệu với giá trị lưu lượng bình quân tháng, đã thành lập biểu tính PI tương ứng với từng cấp Q và tìm ra được lưu lượng tương ứng với giá trị max của PIQ1,7 là Q = 2600m3/s.
Kết quả tính toán lưu lượng tạo lòng của các sông chính trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc như sau:
Bảng 3-15. Lưu lượng tạo lòng trên các đoạn sông chính – tỉnh Vĩnh Phúc.
TT Đoạn sông Sông
QTL (m3/s) Điều kiện tự nhiên Khi có hồ Hoà Bình Khi có hồ Sơn La 1 Hoà Bình - Trung Hà Đà 7250 6250 2600
2 Sông Thao Thao 3500 3500 3500
3 Thao Đà- Lô Hồng Hồng 10750 9750 6100
4 Sơn Tây - Cửa Đuống Hồng 11500 11000 8700
5 Sông Lô Lô 3300 3300 3300
Từ bảng trên nhận thấy rằng, nếu chỉ có hồ Hoà Bình điều tiết, dung tích cắt lũ lòng hồ quá nhỏ, nên hầu hết các đỉnh lũ đều giữ nguyên, chế độ tạo lòng ở hạ lưu cũng không có thay đổi đáng kể
Khi có thêm hồ Sơn La phối hợp điều tiết dòng chảy, hầu hết các đỉnh lũ đều được xử lý, chế độ tạo lòng ở hạ lưu sẽ có những thay đổi rất cơ bản theo xu hướng dòng nước điều hoà hơn, lưu lượng tạo lòng có trị số nhỏ hơn và tần suất xuất hiện cũng tăng lên. Chế độ tạo lòng này sẽ dẫn đến thay đổi theo xu hướng ổn định hơn của lòng dẫn, điều đó đem lại nhiều thuận lợi cho khai thác lòng dẫn ở hạ lưu.
2) Xác định kích thước hình dạng lòng sông ổn định:
- Xác định quan hệ hình dạng sông:
Trong điều kiện tự nhiên, lòng sông có ổn định hay không quyết định bởi tác dụng giữa dòng nước với chất tạo lòng sông và bãi bờ. Nếu dòng chảy mạnh mà bùn cát tạo lòng sông lại nhỏ mịn thì lòng sông không ổn định và ngược lại nếu nước chảy lặng, cát lòng sông thô thì lòng sông ổn định hơn.
Để đánh giá mức độ ổn định lòng dẫn sông Lô, sông Hồng, chuyên đề đã sử dụng tài liệu địa hình, thuỷ văn như đối với quan hệ hình dạng ở trên và tính toán theo các chỉ tiêu ổn định dọc sông của Lottin và Makkabeeb, ổn định ngang sông của Altunin và ổn định tổng hợp của Gluskop. Kết quả tính toán, xem bảng dưới:
Bảng 3-16. Các chỉ tiêu ổn định lòng sông cho các đoạn sông Lô, sông Hồng.
Chỉ tiêu ổn định lòng sông theo:
Chiều dọc Chiều ngang Tổng hợp
J d = ϕ 00,,25 ) (Q BJ b = ϕ h B mo = 1,25 2,08 4,77 Trong đó:
Q : Lưu lượng tạo lòng, (m3/s); J : Độ dốc thuỷ lực; J = 0,8.10-4; B : Chiều rộng trung bình (m); h : Chiều sâu trung bình (m); d : Đường kính hạt;
Đối với sông đồng bằng chỉ tiêu ổn định đánh giá như sau
ϕ = 2,9 ÷ 4,1; ϕh = 0,27 ÷ 0,43; ϕb = 0,5 ÷ 1,7; mo = 5,5
Từ kết quả bảng trên so sánh với các chỉ tiêu ổn định nhận thấy tất cả các chỉ tiêu ổn định đều Tràn. Mặt khác, căn cứ vào tình hình thực tế của đoạn sông nhận thấy, đoạn sông Hồng qua Vĩnh Phúc có nhiều luồng lạch và lạch sâu luôn thay đổi tùy thuộc vào chế độ lũ hàng năm của các sông nhánh. Vì thế khó có thể phân loại quá trình lòng dẫn của đoạn sông nhập lưu mà chỉ có thể đánh giá nó như là diễn biến lòng dẫn đặc biệt. Lòng dẫn biến đổi phụ thuộc mạnh mẽ vào tổ hợp của lưu lượng và lượng bùn cát nhập vào của sông nhánh.
- Xác định kích thước lòng sông ổn định:
Quá trình tự điều chỉnh giữa dòng chảy và lòng dẫn, đã hình thành những quan hệ xác định giữa các kích thước của lòng dẫn, trong đó quan trọng hơn cả là chiều rộng trung bình, chiều sâu trung bình và chiều sâu lớn nhất của lòng sông ở các mặt cắt đặc trưng. Trên cơ sở công thức của Altunil xây dựng trên quan hệ giữa chiều rộng và chiều sâu ổn định dưới ảnh hưởng của lưu lượng tạo lòng.
2. . 0 5 . 0 . J Q A B= ; k B h m =
Từ kết quả tính và kết hợp khảo sát ngoài thực địa ứng với lưu lượng tạo lòng. Tuyến lòng sông ổn định cho các đoạn sông Lô, sông Hồng được xác định như sau:
+ Chiều rộng trung bình ổn định: B = 680 - 830 m. + Chiều sâu trung bình ổn định: h = 7,6 - 8,2 m. + Đảm bảo ổn định của tuyến đê (Mo>10). + Đảm bảo ổn định của bờ và bãi sông (Mo>5).
Hình 3-14. Tuyến lòng sông ổn định đoạn sông Hồng (Sơn Tây – Thạch Đà).