CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VỊ TRÍ CỬA LẤY NƯỚC VÀO SÔNG ĐÁY
3.2 Ứng dụng mô hình toán MIKE3FM mô phỏng chế độ thủy lực, diễn biến lòng dẫn khu vực cửa vào sông Đáy
3.2.7 Kết quả mô phỏng diễn biến lòng dẫn khu vực cửa vào sông Đáy với điều kiện các công trình hiện trạng
Địa hình sử dụng để dự báo diễn biến: Sử dụng bản đồ hiện trạng cửa vào sông Đáy tỷ lệ 1:5000 đã được đề tài đo đạc theo địa hình bổ sung khu vực nghiên cứu năm 2012 để tiến hành mô phỏng diễn biến lòng dẫn.
Cụm công trình Cẩm Đình - Hiệp Thuận gồm: Cống lấy nước Cẩm Đình (cống Hát Môn), kênh dẫn Cẩm Đình - Hiệp Thuận (Kênh dẫn Hát Môn - Đập Đáy) và Cống lấy nước Hiệp Thuận (cống Đập Đáy).
Nhiệm vụ của cụm công trình gồm: Lấy nước từ sông Hồng vào sông Đáy, cùng với các cửa lấy nước khác (như cống Liên Mạc, Tắc Giang) khôi phục lại dòng chảy về mùa kiệt của sông Đáy, cấp bổ sung nước cho hạ du phục vụ sản xuất và sinh hoạt cải tạo môi trường sinh thái, kết hợp phát triển giao thông vận tải thủy; Tham gia phân lũ sông Hồng vào sông Đáy.
Địa hình lòng dẫn được mô phỏng như hình 3.6 của luận án.
103
Các kết quả mô phỏng theo các kịch bản hiện trạng công trình đầu mối, các vị trí xây dựng cống Cẩm Đình được trình bày trong phần phụ lục luận án. Ở đây nghiên cứu sinh chỉ đi sâu phân tích về kết quả tính toán như sau:
- Mô phỏng diễn biến lòng dẫn khu vực của vào sông Đáy theo phương án cấp nước mùa kiệt với lưu lượng 100m3/s.
Mô phỏng diễn biến lòng dẫn trong mùa kiệt, luận án đã lựa chọn năm kiệt 2003 - 2004 là một trong 8 năm kiệt điển hình trên lưu vực. Trong đó, năm kiệt 2004 là năm với tần suất kiệt tại Sơn Tây là 77%. Theo số liệu thực đo lưu lượng bình quân ngày nhỏ nhất tại Sơn Tây là 1.030m3/s, mực nước bình quân ngày thấp nhất tại trạm Hà Nội đo được là 1,94m. Theo nghị định 04/2011 với phương án cấp nước mùa kiệt 100m3/s. Kết quả mô phỏng diễn biến lòng dẫn khu vực cửa vào sông Đáy theo phương án cấp nước mùa kiệt được trình bày trong phần phụ lục từ hình vẽ 45 đến hình vẽ 57. Cụ thể như sau:
+ Vận tốc dòng chảy lớn nhất tại khu vực cửa vào kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình đạt v = 0,17ms/ - 0,2m/s, thượng lưu cống Vân Cốc đạt 0,19m/s – 0,3m/s, khu vực kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình vận tốc trung bình đạt 0,09m/s – 0,1m/s.
+ Vận chuyển bùn cát khu vực cửa vào cống Cẩm Đình khoảng 0,00045m3/s/m – 0,00066m3/s/m. Vận chuyển bùn cát khu vực kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình khoảng 0,0001m3/s/m – 0,0002m3/s/m. Khu vực cống Vân Cốc lưu lượng vận chuyển bùn cát khoảng 0,00012m3/s/m – 0,00018m3/s/m.
+ Thay đổi cao trình lòng dẫn dọc sông trên mặt cắt ngang cho thấy lòng dẫn mùa kiệt có cùng xu hướng diễn biến như trường hợp chưa đưa nước. Tuy nhiên tại khu vực cống Cẩm Đình hiện tượng bồi lắng nhẹ, bồi lắng chủ yếu ở vùng đáy sông với mức độ lớn nhất là 0,65m, xói lở xảy ra ở vùng ranh giới lòng sông và nước trong sông như tại mặt cắt MC8 là 0,12m, tại MC9 là 0,15m. Trên kênh dẫn nước vào cống Cẩm Đình, do lưu tốc dòng chảy (0,2m/s) nên đoạn đầu kênh xảy ra bồi lắng với mức độ khoảng 0,075-0,1m.
104
Hình 3.16.Thay đổi cao trình lòng dẫn theo chiều dọc đoạn sông nghiên cứu trường hợp lấy nước mùa kiệt.
- Mô phỏng diễn biến lòng dẫn khu vực cửa vào sông Đáy theo phương án cấp nước thường xuyên với lưu lượng 450m3/s.
Theo nghị định 04/2011, yêu cầu đưa nước thường xuyên vào sông Đáy với nhiệm vụ cải tạo môi trường với lưu lượng Qc=450m3/s. Biên trên được tính với lưu lượng tạo lòng tại Sơn Tây QTLST=11.650m3/s (Kết quả nghiên cứu của viện KHTL tính toán sau khi có hồ chứa Sơn La đi vào hoạt động). Tiến hành tính toán mô phỏng diễn biến lòng dẫn khu vực cửa vào sông Đáy với Qc=450m3/s. Kết quả tính toán được thể hiện trong các hình vẽ tại phụ lục. Cụ thể như sau:
+ Vận tốc dòng chảy lớn nhất tại khu vực cửa vào kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình đạt v = 0,7ms/ - 0,8m/s, thượng lưu cống Vân Cốc đạt 0,81m/s – 0,93m/s, khu vực kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình vận tốc trung bình đạt 0,41m/s – 0,52m/s.
105
+ Vận chuyển bùn cát khu vực cửa vào cống Cẩm Đình khoảng 0,0021m3/s/m – 0,003m3/s/m. Vận chuyển bùn cát khu vực kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình khoảng 0,0004m3/s/m – 0,0009m3/s/m. Khu vực cống Vân Cốc lưu lượng vận chuyển bùn cát khoảng 0,00054m3/s/m – 0,00082m3/s/m.
+ Đưa nước vào sông Đáy với lưu lượng Q = 450 m3/s khi lòng dẫn sông Đáy cho thấy: Sau khoảng thời gian mô phỏng 30 ngày, khu vực bồi xuất hiện ở cửa vào kênh Cẩm Đình, khu vực xói ở vùng bãi ven sông Hồng và gần cống phân lũ Vân Cốc. Sau 60 ngày khu vực bồi và xói đều tăng và có xu hướng mở rộng ra, lòng kênh bị nâng lên tại một số vị trí khoảng 20-30cm so với ban đầu.
- Mô phỏng diễn biến lòng dẫn khu vực của vào sông Đáy theo phương án đưa nước vào sông Đáy với lưu lượng 2.500m3/s:
+ Vận tốc dòng chảy lớn nhất tại khu vực cửa vào kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình đạt v = 3,5 ms/ - 3,8m/s, thượng lưu cống Vân Cốc đạt 3,91m/s – 4,03m/s, khu vực kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình vận tốc trung bình đạt 2,01m/s – 2,2m/s.
+ Vận chuyển bùn cát khu vực cửa vào cống Cẩm Đình khoảng 0,0021m3/s/m – 0,003m3/s/m. Vận chuyển bùn cát khu vực kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình khoảng 0,0004m3/s/m – 0,0009m3/s/m. Khu vực cống Vân Cốc lưu lượng vận chuyển bùn cát khoảng 0,003m3/s/m – 0,0048m3/s/m.
+ Vùng bồi lắng chủ yếu tập trung tại khu vực trước và trong kênh dẫn cống Cẩm Đình. Trên lòng sông khu vực cửa vào sông Đáy xuất hiện hố xói lớn tại thượng lưu Cẩm Đình và hạ lưu Vân Cốc. Vì vậy cần có biện pháp công trình tại khu vực cửa vào sông Đáy, lấp hai hố xói và làm mất vùng bồi tại khu vực trước cửa vào kênh dẫn cống Cẩm Đình (xem phụ lục báo cáo luận án).
106
Hình 3.17.Thay đổi cao trình lòng dẫn theo chiều dọc đoạn sông nghiên cứu.
Kết quả tính toán mô phỏng trường vận tốc và thay đổi các mặt cắt tính toán được thể hiện trong phần phụ lục luận án.