(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Chế Độ Thủy Động Lực Và Diễn Biến Lòng Dẫn Đoạn Sông Lô Qua Đoan Hùng - Phú Thọ, Định Hướng Các Giải Pháp Chỉnh Trị Phù Hợp.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN ĐỨC HOÀNG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN LÒNG DẪN ĐOẠN SÔNG LÔ QUA ĐOAN HÙNG PHÚ THỌ, ĐỊNH HƯỚNG CÁC GIẢI PHÁ[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Hà Nội - 2014

L ỜI CẢM ƠN



dẫn đoạn sông Lô qua Đoan Hùng – Phú Thọ, định hướng

các giải pháp chỉnh trị phù hợp "

được hoàn thành nhờ sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Phạm Đình cùng với các đồng nghiệp Trung tâm Động lực sông – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam cũng như sự tạo điều kiện và giúp đỡ của gia đình và người thân

Tác giả xin cảm ơn các thầy cô ở Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Công trình

đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Cảm ơn lãnh đạo Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia về Động Lực Học Sông Biển; Cảm ơn lãnh đạo và các đồng nghiệp Trung tâm động lực sông đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả trong quá trình học tập và làm luận văn

Cảm ơn sự động viên giúp đỡ, chia sẻ, cổ vũ tinh thần của người thân, gia đình và bạn bè để tác giả có thể hoàn thành luận văn

Do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn không thể tránh được những thiếu sót nên tác giả rất mong nhận được ý kiến chia sẻ, đóng góp của các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đáp ứng được những mục tiêu đề ra

Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Hoàng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ yêu cầu phát sinh trong thực tế để hình thành hướng nghiên cứu Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và các kết quả trình bày trong luận văn được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây

Hà Nội, Tháng 10 năm 2014

MỤC LỤC

M Ở ĐẦU 1

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2

III P HẠM VI NGHIÊN CỨU 2

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

V CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 4

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐOẠN SÔNG LÔ QUA ĐOAN HÙNG – PHÚ THỌ VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1.1 Nghiên cứu ngoài nước 5

1.1.2 Nghiên cứu trong nước: 8

1.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 11

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên của lưu vực 11

1.2.2 Đặc điểm khí hậu 14

1.2.3 Hệ thống sông ngòi 15

1.3 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN 17

1.3.1 Tài liệu thuỷ văn khu vực 17

1.3.2 Tài liệu thuỷ văn khảo sát năm ngoài thực địa 21

1.3.3 Đặc điểm thuỷ văn thủy lực sông Lô đoạn Lão Hoàng qua Đoan Hùng 24 1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 24

1.5 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ XÂY DỰNG 27

1.6 PHÂN TÍCH MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN CƠ BẢN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH LÒNG DẪN ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 28

1.6.1 Phân tích diễn biến lòng sông, bãi sông 28

1.6.2 Phân tích nguyên nhân cơ bản gây mất ổn định lòng dẫn 35

1.7 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 37

1.7.1 Khu vực nghiên cứu 37

1.7.2 Vấn đề đặt ra 37

1.7.3 Hướng nghiên cứu 37

1.8 KẾT LUẬN 38

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DỮ LIỆU TRONG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ 39

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

2.1.1 Xây dựng mô hình vật lý lòng cứng 39

2.1.2 Phân tích khả năng ổn định lòng dẫn theo vận tốc dòng chảy tiếp đáy 49

2.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU TRONG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52

2.2.1 Cấp lưu lượng nghiên cứu 52

2.2.2 Tuyến chỉnh trị lòng sông mùa kiệt và luồng tàu 52

2.3 Kết luận 56

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CHO KHU VỰC 57

3.1 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ 57

3.1.1 Thí nghiệm và phân tích kết quả 57

3.1.2 Đề xuất giái pháp công trình 62

3.1.3 Thí nghiệm và phân tích kết quả địa hình lòng sông theo PA1 67

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 93

3.3 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH 94

3.3.1 Tính toán các thông số thiết kế 94

3.3.2 Tính toán ổn định kết cấu kè mỏ hàn 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104

PHỤ LỤC 106

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái của các lưuvực sông nhánh lớn thuộc lưuvực sôngLô 13

Bảng 1.2: Lưu lượng bình quân nhiều năm tại các trạm 18

Bảng 1.3: Đặc trưng lưu lượng lớn nhất tại các trạm trên sông Lô – Gâm 19

Bảng 1.4: Lưu lượng kiệt nhất các thời kỳ đo đạc từ năm 1960 – 1994 20

Bảng 1.5: Lưu lượng trung bình nhiều năm trong mùa kiệt 20

Bảng 1.6: Vị trí các mặt cắt đo thuỷ văn sông Lô khu vực Lão Hoàng 22

Bảng 1.7: Số liệu khảo sát thuỷ văn 24

Bảng 1.8: Thống kê vị trí các đoạn sông cong trên sông Lô đoạn 29

Bảng 1.9: Thống kê các đặc trưng lòng dẫn trên sông Lô đoạn Lô Gâm đến LôC 30

Bảng 1.10: Bảng thống kê vị trí các đoạn sông cong trên sông Lô đoạn từ ngã ba Lô – Chảy đến ngã ba Lô - Hồng (Việt Trì) 32

Bảng 1.11: Thống kê các đặc trưng lòng dẫn trên sông Lô 33

Bảng 2.1: Kết quả tính toán tỷ lệ mô hình lòng cứng 40

Bảng 2.2: Vị trí hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vật lý 42

Bảng 2.3: Kết quả kiểm định mô hình vật lý với trường hợp mực nước thực đo, 45

Bảng 2.4: Kết quả kiểm định mô hình vật lý với trường hợp vận tốc thực đo, lưu lượng tương ứng tại Vụ Quang = 1857 m3/s 45

Bảng 2.5: Đặc trưng tuyến chỉnh trị sông Lô 54

Bảng 3.1: Kết quả giá trị mực nước tại các giếng đo (PA0) 57

Bảng 3.2: Kích thước các kè mỏ hàn tại đoạn cạn Lão Hoàng (PA1) 65

Bảng 3.3: Kết quả giá trị mực nước tại các giếng đo (PA1) 67

Bảng 3.4: Kích thước các kè mỏ hàn tại đoạn cạn Lão Hoàng PA2 81

Bảng 3.5: Kết quả giá trị mực nước tại các giếng đo (PA2) 82

Bảng 3.6: Kích thước các kè mỏ hàn tại đoạn cạn Lão Hoàng 96

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vị trí Đoạn Lão Hoàng trên sông Lô 11

Hình 1.2: Mạng lưới các trạm thủy văn 17

Hình 1.3: Sơ đồ vị trí các mặt cắt đo lưu lượng dòng chảy 23

Hình 1.4: Đường lạch sâu trên sông Lô, đoạn từ ngã ba Lô-Gâm đến ngã ba LC 31

Hình 1.5: Cao độ bãi sông trên sông Lô đoạn từ ngã ba Lô-Gâm đến ngã ba LC 31

Hình 1.6: Đường lạch sâu trên sông Lô, đoạn từ ngã ba Lô - Chảy đến ngã ba LH 35

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí các mặt cắt hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 44

Hình 2.2: Kiểm định đường mực nước giữa mô hình vật lý và thực tế 45

Hình 2.3: Kiểm định giá trị vận tốc giữa mô hình vật lý và thực tế 45

Hình 2.4: Kiểm định giá trị vận tốc giữa mô hình vật lý và thực tế 45

Hình 2.5: Kiểm định giá trị vận tốc giữa mô hình vật lý và thực tế 45

Hình 2.6: Biểu đồ quan hệ giữa U* c và d 45

Hình 2.7: Mặt bằng tuyến chỉnh trị và luồng tàu thiết kế 555

Hình 3.1: Vị trí các mặt cắt ngang đo vận tốc 58

Hình 3.2: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA0-940 61

Hình 3.3: Mặt bằng bố trí công trình chỉnh trị phương án 1 PA1 66

Hình 3.4: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA1-940 71

Hình 3.5: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA1-3300 74

Hình 3.6: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA1-9520 77

Hình 3.7: Mặt bằng bố trí công trình PA2 83

Hình 3.8: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA2-940 86

Hình 3.9: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA2-3300 89

Hình 3.10: Phân bố vận tốc tiếp đáy trên mặt cắt ngang lòng sông PA2-9520 92

Hình 3.11: Mặt bằng bố trí hệ thống mỏ hàn phương án chọn 97

Hình 3.12: Mặt bằng điển hình mỏ hàn phương án chọn 98

Hình 3.13: Mặt cắt dọc điển hình mỏ hàn phương án chọn 99

Hình 3.14: Mặt cắt ngang điển hình mỏ hàn 100

M Ở ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đoạn sông Lô qua Đoan Hùng – Phú Thọ đóng một vai trò quan trọng đối với người dân Phú Thọ nói riêng và các tỉnh lân cận nói chung Trên hệ thống sông Lô đoạn qua Đoan Hùng không chỉ là tuyến quan trọng của trục đường thủy Việt Trì - Tuyên Quang mà còn là tuyến thoát lũ quan trọng của hệ thống sông Lô Trong tình hình kinh tế hiện nay, nước ta lại là nước đang phát triển nên tuyến giao thông thủy

Hà Nội – Việt Trì – Tuyên Quang là tuyến giao thông rất quan trọng trong việc vận chuyển hàng và khách, nó đóng góp rất niều cho sự phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh Tuyên Quang, tỉnh Phú Thọ, tỉnh Vĩnh Phúc và các tỉnh lân cận Vì vậy các con sông ngoài việc có nhiệm vụ tiêu thoát lũ lâu dài cho lưu vực còn phải đảm bảo quan hệ hình thái cho việc giao thông thủy được thuận lợi, đem lại hiệu quả kinh tế cao Tuy vậy sau thời gian dài khai thác tuyến giao thông thủy Việt Trì – Tuyên Quang nhiều đoạn sông đã bắt đầu bị thay đổi chế độ thủy động lực và diễn biến lòng dẫn Nhiều đoạn sông bị thu hẹp và mở rộng, xuất hiện các bãi bồi, hố xói, điều đó dẫn đến thay đổi khả năng tiêu thoát lũ qua nhưng đoạn sông này, từ đó ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình thoát lũ của hệ thống sông Không những thế, việc thay đổi này còn ảnh hưởng không ít tới việc đi lại của tàu thuyền trên sông, làm giảm hiệu quả của ngành kinh tế đường sông Về mùa nước kiệt, việc xuất hiện các bãi bồi lớn giữa sông đã làm tê liệt tuyến giao thông đường thủy nội địa rất quan trọng Việt Trì - Tuyên Quang

Do đặc thù đoạn sông Lô qua Đoan Hùng là: có cửa phân lưu sông Chảy và có những đoạn thắt hẹp nên chế độ thuỷ động lực và diễn biến lòng dẫn đoạn sông này phức tạp nhất trên toàn hệ thống sông Lô Cùng với sự phát triển kinh tế xây dựng dẫn đến nhu cầu khai thác cát, sỏi trên sông diễn ra mạnh mẽ, điều này làm cho diễn biến lòng dẫn của đoạn sông này lại càng phức tạp thêm

Trước tình hình thực tế như trên, muốn chỉnh trị tổng thể đoạn sông phục vụ đa mục tiêu, đáp ứng nhu cầu các ngành kinh tế cần thiết phải nghiên cứu chế độ thuỷ

động lực và quy luật diễn biến lòng dẫn đoạn sông trong tình hình hiện nay Từ đó

đề xuất các giải pháp chỉnh trị phù hợp để ổn định lòng dẫn, phục vụ giao thông thuỷ và thoát lũ an toàn Đây chính là lý do chính cho thấy sự cần thiết của đề tài luận văn nghiên cứu:

qua Đoan Hùng – Phú Thọ, định hướng các giải pháp chỉnh trị phù hợp”

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Nâng cao khả năng tổng hợp của học viên về các kiến thức đã học ở chương trình cao học và chuyên ngành công trình thủy, chỉnh trị sông Nắm vững được phương pháp nghiên cứu để giải quyết một vấn đề thực tế trên cơ sở vận dụng các phương pháp luận kết hợp với ứng dụng các công nghệ, công cụ hiện đại trong nghiên cứu

Nghiên cứu chế độ thuỷ động lực đoạn Lão Hoàng có chiều dài 4 km (từ km 64 đến km 68) và một đoạn nhập lưu sông Chảy vào sông Lô với chiều dài khoảng 22

km dựa trên việc xây dựng và thí nghiệm bằng mô hình vật lý, cụ thể các biên được chọn như sau:

- Biên trên sông Lô tại Km 74;

- Biên trên sông Chảy cách ngã ba Lô - Chảy khoảng 3 km;

- Biên dưới sông Lô tại Km 55;

- Phần dưới nước toàn bộ lòng sông đến đường bờ cao;

- Phần trên cạn nghiên cứu từ đường bờ cao đến tuyến đê hai bên sông

Trong khuôn khổ luận văn học viên chỉ tập trung vào nghiên cứu những cơ sở khoa học chính về phương pháp phân tích diễn biến lòng sông và đề xuất những giải pháp thật cơ bản để ổn định lòng dẫn Phương pháp nghiên cụ thể là:

1 Phương pháp điều tra thực địa:

Tổ chức điều tra thực địa đoạn sông nghiên cứu, nhằm mục đích đánh giá tình hình thực tế về thực trạng địa hình, địa chất, thuỷ lực, thuỷ văn, lòng sông, bãi sông

và diễn biến hình thái đoạn sông nghiên cứu

2 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu:

Sử dụng trong việc xử lý các số liệu về dân sinh, kinh tế, địa hình, địa chất, thuỷ

văn, bùn cát phục vụ tính toán và phân tích của luận văn

3 Phương pháp mô hình vật lý

Thu nhỏ đoạn sông nghiên cứu lại trong một khu vực có các trang thiết bị thí nghiệm, tái diễn dòng chảy trong sông thiên nhiên theo các định luật tương tự, để quan sát, đo đạc, và từ các số liệu đo đạc tìm ra quy luật diễn biến của đoạn sông

Trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp phù hợp cho khu vực nghiên cứu

4 Phương pháp kế thừa trong nghiên cứu:

Trong quá trình thực hiện, luận văn thảm khảo và kế thừa một số tài liệu, kết quả nghiên cứu trước đây có liên quan của các cá nhân, cơ quan và tổ chức khác Những kế thừa này hết sức quan trọng trong định việc định hướng và hiệu chỉnh các kết quả nghiên cứu, tính toán của luận văn để phù hợp hơn với tình hình thực tế và quy hoạch chung của khu vực nghiên cứu

3- Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lý đoạn sông Lô – Đoan Hùng nghiên cứu, phân tích và đề xuất các giải pháp công trình phù hợp để ổn định

lòng dẫn, phục vụ giao thông thuỷ về mùa kiệt, không ảnh hưởng nhiều đến việc thoát lũ và không gây xói lở bờ sông của đoạn sông Lô qua Đoan Hùng trong tình hình hiện nay

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐOẠN SÔNG LÔ QUA ĐOAN HÙNG –

PHÚ THỌ VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU

Trong nghiên cứu động lực sông nói chung và nghiên cứu các vấn đề về: biến động vận chuyển bùn cát, xói lở hạ thấp lòng dẫn hạ du sau hồ chứa; biến động lòng dẫn do các tác động của công trình hạ tầng, của các hoạt động khai thác cát sỏi … cũng như các tác động của quá trình diễn biến này đến thay đổi chế độ thủy văn, thủy lực của hệ thống sông và đặc biệt là hậu quả của các biến động, thay đổi nêu trên đến hoạt động của các công trình thủy lợi, giao thông thủy, môi trường Việc đánh giá các tác động của biến động lòng dẫn sông ngòi đối với công trình thủy lợi, giao thông đặc biệt là tác động ở hạ du các hồ chứa cùng với các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi không phải là vấn đề nghiên cứu mới trên thế giới mà đã được nghiên cứu, ứng dụng trong thực tế hàng chục năm qua

Có thể nêu ra một số nghiên cứu điển hình theo từng vấn đề dưới đây:

+ Các nghiên cứu về biến động lòng dẫn (xói sâu, hạ thấp lòng dẫn trên hệ thống ) và ảnh hưởng, tác động của việc xây dựng hồ chứa, đập dâng, công trình

hạ tầng, khai thác cát đến quá trình vận chuyển bùn cát và biến hình lòng dẫn hạ

du ( trên cả mặt bằng và chiều sâu)

- Nghiên cứu năm 2003 của Yang Xiaoqing (Manual on sediment management and measurment , the World Meteorological Organization ) mô tả tác động của xây dựng hồ chứa đến quá trình bùn cát thượng và hạ lưu , trong đó nêu các ví dụ về tác động của một số hồ chứa ở Trung Quốc đến thay đổi cân bằng bùn cát và tác động của các biến đổi này đến dòng cảy mùa kiệt cũng như cơ chế xói lở

hạ du Một ví dụ có thể kể đến ở trên sông Dương Tử ở hạ du thủy điện Tam Hiệp, các dự báo diễn biến lòng dẫn và chế độ thuỷ văn hạ du đã được xem xét trong việc đưa ra các tính toán dự báo xói tới hạn ở công trình, đưa ra các giải pháp bảo vệ bổ xung chống xói chân công trình do hạ thấp lòng sông Nhiều công trình lấy nước hạ

du đã nâng cấp và bổ xung các hạng mục công trình nhằm đảm bảo khả năng lấy

nước mùa kiệt, các công trình thiết kế mới đã tính toán lưu lượng thiết kế mùa kiệt

có tính đến các dự báo về mực nước trong 20 năm tới, phải thừa nhận rằng các biện pháp được thực hiện là khá chủ động và đã được đề ra từ trước khi công trình đi vào hoạt động

- Nghiên cứu gần đây nhất (2010) của các tác giả Juha Sarkkula, Jorma Koponen, Hannu Lauri, Markku Virtanen,Matti Kummu (Origin, fate and role of Mekong sediments; Mekong River Commission) thực hiện cho lưu vực châu thổ sông MeKong, trong đó phân tích rõ hơn vai trò và tác động của quá trình biến động bùn cát tự nhiên và khi ảnh hưởng của hồ chứa đến xu thế diễn biến lòng dẫn hạ du Ngoài ra trên lưu vực sông MêKong còn có 1 số nghiên cứu khác có liên quan của các nhà khoa học Phần Lan về mô phỏng biến động bùn cát hạ du do ảnh hưởng hồ chứa

+ Các nghiên cứu tính toán dự báo diễn biến hạ du do ảnh hưởng của hồ chứa

và hoạt động khác của con người ( xây dựng công trình, khai thác cát) và các tác động của nó đến công trình , hạ tầng ở hạ du , điển hình là:

- Nghiên cứu năm 2009 của Juha Sarkkula, Jorma Koponen (DMS - Detailed Modelling Support Project; Mekong River Commission ) đã xây dựng mô hình mô phỏng dự báo diễn biến bùn cát , lòng dẫn trên lưu vực sông MeKong với một số kịch bản có hồ chứa ở thượng nguồn và dự báo biến động bùn cát hạ du

- Nghiên cứu năm 2010 của Matthew Childs (The Impacts of dams on river channel geomorphology and irrigation works downstream ; The Department of Geography) tập trung vào đánh giá các tác động ngắn hạn, dài hạn, cục bộ, hệ thống của đập đến hình thái lòng sông hạ du, trong đó có đưa ra các phương pháp phân tích dự báo

+ Nghiên cứu về ổn định lòng dẫn

Kích thước lòng dẫn sông ổn định được xác định dựa trên các quan hệ hình thái sông ổn định như:

Các quan hệ hình thái thông dụng ở Ấn Độ và Anh do Laycey, Inglis đề xuất,

ở Liên xô (cũ) do Antunin, Velikanop, Golusokop , ở Trung Quốc do Trương

Thuỵ Cẩn, Tạ Giám Hoành Các quan hệ hình thái thông dụng ở Nhật Bản, Mỹ, Úc

và các nước Châu âu và ngày nay đã trở nên phổ biến hơn trên toàn thế giới được xác định dựa trên cơ sở lý thuyết về luật chuyển động bùn cát (sediment transport laws) của Englun & Hansen, Meyer Peter & Miller, Bogardi và những quan hệ khác, điển hình của quan hệ hình thái này do Breusers and Raudkivi (1991) đề xuất Trong nghiên cứu diễn biến, đề xuất giải pháp chỉnh trị sông ổn định lòng dẫn trên thế giới hiện nay có xu thế chính là:

- Hiện đại hoá các phương pháp khảo sát thực địa có sử dụng công nghệ định vị GPS, nhằm thu được số liệu chính xác để xây dựng mô hình toán & mô hình vật lý

- Kết hợp nghiên cứu ngoài trời và trong phòng thí nghiệm

- Phân tích diễn biến bằng so sánh, chập ảnh viễn thám

- Ứng dụng các mô hình toán hiện đại để mô phỏng được các công trình chỉnh trị sông

- Nghiên cứu trên mô hình vật lý kết hợp với các thiết bị đo đạc, phân tích số liệu thí nghiệm cũng hiện đại hơn

- Phương pháp đánh dấu bùn cát

+ Tình hình nghiên cứu công nghệ mới, vật liệu mới

Hiện nay nghiên cứu công nghệ mới, vật liệu mới để sử dụng vào xây dựng các công trình tiên tiến như Mỹ, Nhật, Pháp, Hà lan, Hàn Quốc, … rất được coi trọng Nhiều công trình mới, vật liệu mới đã được dùng cho các công trình bảo vệ

bờ sông, chỉnh trị sông mang lại hiệu quả đóng góp cho phát triển kinh tế xã hội rõ rệt Công nghệ mới, vật liệu mới liên tục phát triển ngày một hoàn thiện và được ứng dụng vào thực tiễn cho nhiều khu vực khác nhau ở một số nước trên thế giới và nhiều công nghệ mới đã được áp dụng cho một số công trình ở nước ta

Một số công nghệ và vật liệu sử dụng cho công trình bảo vệ bờ sông, chỉnh trị sông:

• Công nghệ và vật liệu vải địa kỹ thuật (Geotextile)

• Công nghệ bảo vệ bờ bằng rọ đá bọc PVC (Gabion)

• Công nghệ bảo vệ bờ bằng tấm lát bê tông hình lục lăng

• Công nghệ bảo vệ bờ bằng thảm bê tông (Concret mat)

• Công nghệ tường cừ bản bê tông dự ứng lực

• Công nghệ cừ bản nhựa

+ Các phương pháp và công cụ phục vụ nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn, dự báo các biến động thủy văn, thủy lực trong điều kiện tự nhiên cũng như có tác động của hồ chứa, của khai thác dòng sông …:

Vấn đề nghiên cứu dự báo lòng dẫn sông ngòi nói chung và dự báo lòng dẫn

do ảnh hưởng của các công trình trên sông đã có các thành tựu vượt bậc cả trong nghiên cứu tính toán và áp dụng thực tế Hiện nay, trong tính toán không còn quá khó khăn trong việc thực hiện các mô phỏng về địa hình sông, công trình trên sông, vận chuyển bùn cát bùn cát đó chính là nhờ sự phát triển và cải tiến liên tục của các mô hình số 1D, 2D, 3D với khả năng chi tiết hóa trong mô phỏng và trong tính toán ngày càng cao, điển hình các mô hình họ HEC, SOBEK, MIKE, DELFT, TELEMAC và một số mô hình được phát triển gần đây của các nhà khoa học Nhật bản Hầu hết các mô hình toán nêu trên đã được phổ biến và ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam trong các nghiên cứu về động lực sông nói chung và dự báo diễn biến lòng dẫn, chế độ thủy lực nói riêng

Bên cạnh các công cụ mô hình số, việc sử dụng mô hình vật lý trong nghiên cứu chế độ thủy lực ( mô hình lòng cứng) và diễn biến lòng dẫn ( mô hình lòng động) vẫn được coi là một trong những công cụ nghiên cứu quan trọng hiện nay với

sự hỗ trợ của các thiết bị đo đạc, phân tích kết quả hiện đại và tính tự động cao

+ Về nghiên cứu, phân tích đánh giá diễn biến lòng dẫn sông ngòi

Trong lịch sử nghiên cứu về động lực sông ở nước ta từ sau 1960, vấn đề phân tích diễn biến lòng dẫn sông Hồng – Thái Bình là một trong các nội dung nghiên cứu quan trọng, trong các năm trước đây, mặc dù có quá nhiều hạn chế về nguồn số liệu khảo sát nhưng việc phân tích đánh giá diễn biến vẫn được tiến hành khá đều đặn cho đến đầu các năm 1980, kết quả phân tích diễn biến giúp cho việc đưa ra các đánh giá, nhận định về xu thế diễn biến lòng dẫn sông Hồng và các sông

khác trên hệ thống

Công việc nghiên cứu phân tích diễn biến lòng dẫn sông Hồng – Thái Bình được thực hiện đầy đủ và chi tiết nhất cho đến nay thuộc về dự án do Viện KHTL

thực hiện “ Đánh giá khả năng thoát lũ hệ thống sông Hồng – Thái Bình ” trong

chương trình phòng chống lũ đồng bằng sông Hồng – Thái Bình thực hiện năm

1999-2001 Trong dự án này, diễn biến lòng dẫn sông Hồng – Thái bình được phân tích trong giai đoạn 1976 – 2000 trên hầu hết các sông chính, kết quả phân tích diễn biến thực hiện trọng dự án này cho đến nay vẫn được sử dụng, trích dẫn trong các nghiên cứu, dự án

Giai đoạn tiếp sau từ năm 2001 đến nay, mặc dù nguồn số liệu khảo sát địa hình đã có sự cải thiện đáng kể cả về số lượng và chất lượng nhưng việc phân tích, đánh giá diễn biến hàng năm với phạm vi và quy mô trên toàn hệ thống sông Hồng – Thái Bình đã không được tiếp tục thực hiện một cách liên tục có hệ thống, công tác phân tích diễn biến lòng dẫn chỉ được coi là các nội dung nhỏ, phạm vi phân tích thường cục bộ cho 1 vài đoạn sông ngắn ở trong các nghiên cứu, dự án khác nhau của các đơn vị nghiên cứu ở bộ, ngành: Nông nghiệp, Giao thông, Khí tượng thủy văn Vì vậy , có thể nói rằng: các kết quả phân tích diễn biến tuân thủ các phương pháp quy định, các kết luận, đánh giá mang tính định lượng, tính hệ thống về quá trình diễn biến lòng dẫn trên toàn hệ thống sông Hồng – Thái Bình giai đoạn 2001 -

2013 vẫn là nội dung còn chưa được thực hiện đầy đủ cho đến thời điểm này

+ Về nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn

Các nghiên cứu thực sự về dự báo diễn biến lòng dẫn sông ngòi ở Việt Nam ( dựa trên các phương pháp nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô) thực chất mới được bắt đầu từ sau những năm 1970 là thời điểm chúng ta bắt đầu chuẩn bị nghiên cứu lập báo cáo dự án xây dựng nhà máy thủy điện Hòa Bình, nghiên cứu đầu tiên

về dự báo diễn biến lòng dẫn sông Hồng hạ du thủy điện Hòa Bình thuộc về các chuyên gia Liên Xô cũ ( tổ hợp Hydro Project) vào năm 1973, tiếp theo là các nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn hạ du thủy điện Hòa Bình của các nhà khoa học Việt Nam như Lê Ngọc Bích ( 1975), Lưu Công Đào ( 1977), Hoàng Hữu Văn (

1986) và cuối cùng là dự án RDMPP ( Red river delta Master Plan – 1993) do Hà Lan tài trợ là nghiên cứu dự báo cuối cùng, là nghiên cứu dự báo duy nhất về diễn biến hạ du do ảnh hưởng của hồ Hòa Bình cho đến nay kể từ sau khi hồ Hòa Bình bắt đầu đi vào hoạt động ( 1987) và cũng là nghiên cứu dự báo lòng dẫn lần đầu tiên ứng dụng công nghệ mô hình toán thủy lực – hình thái 1D của Hà Lan ( mô hình WENDY.)

Nghiên cứu dự báo diễn biến tiếp theo là nghiên cứu dự báo diễn biến lòng

dẫn trên sông Lô - Gâm ở hạ du thủy điện Tuyên Quang trên sông Lô – Gâm được

thực hiện vào năm 2005, trước khi nhà máy thủy điện Tuyên Quang bắt đầu đi vào vận hành ( 2007), nghiên cứu hoàn thành cuối 2007 đã đưa ra các kết quả dự báo diễn biến trên lòng dẫn hạ du , trong đó kết luận quan trong nhất là viêc xây dựng

và vận hành nhà máy thuỷ điện Tuyên Quang chỉ ảnh hưởng đến lòng dẫn giới hạn trong phạm vi sông Gâm- Lô, ảnh hưởng chủ yếu trong phạm vi từ sau đập đến thành phố Tuyên Quang ( với kết quả dự báo sau 50 năm lòng dẫn sông Lô tại Tuyên Quang hạ thấp 0,4 ), ảnh hưởng không đáng kể đến lòng dẫn sông Lô tại Việt Trì và không ảnh hưởng lan truyền đến sông Hồng ở sau ngã ba sông Hồng - sông

Lô Công cụ nghiên cứu dự báo diễn biến được sử dụng là mô hình MIKE 11ST

Cùng với các nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn hạ du do ảnh hưởng của xây dựng và vận hành các hồ chứa thủy điện, một số nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn sông do ảnh hưởng của các sông trình trên sông cũng đã được nghiên cứu tính toán, điển hình như: dự báo diễn biến lòng dẫn một số đoạn sông trọng điểm trên hệ thống sông Hồng – Thái Bình do Phòng TNTĐ QG thực hiện năm 2001-

2002, bao gồm: vùng ngã ba Thao – Đà, sông Hồng đoạn Sơn Tây - Hà Nội, sông Thái Bình khu vực ngã ba sông Kinh Môn – Kinh Thầy, lần đầu tiên trong các tính toán dự báo, mô hình hình thái 2D- MIKE 21C đã được ứng dụng Nghiên cứu đầy

đủ nhất về dự báo diễn biến thuộc về đề tài : Tác đông đến khả năng thoát lũ và

diễn biến lòng dẫn sông Hồng đoạn Hà nội do ảnh hưởng của việc xây dựng các cầu qua sông, thực hiện năm 2005 -2007, công cụ tính toán chính cũng là mô hình

MIKE 21C, ngoài ra còn một số nghiên cứu nhỏ lẻ khác về dự báo diễn biến mang

tính cục bộ lân cận công trình xây dựng trên sông trong các năm gần đây

+ Vị trí địa lý

Toàn lưu vực sông Lô - Gâm nằm trong phạm vi từ 21020’ đến 24000’ vĩ tuyến Bắc và từ 103030’ đến 106000’ kinh tuyến Đông thuộc vùng nhiệt đới gió mùa Phía Bắc và phía Đông giáp lưu vực sông Châu Giang (Trung Quốc), phía Đông Nam giáp lưu vực sông Thái Bình, phía Tây giáp lưu vực sông Thao

Sông Lô bắt nguồn từ cao nguyên Vân Nam - Trung Quốc cao trên 2000m gia nhập vào địa phận nước ta tại Thanh Thuỷ, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

đổ vào sông Hồng tại Việt Trì Sông Lô có phụ lưu cấp 1 chính là Sông Miện nhập

vào bờ trái của sông tại Hà Giang, Sông Con gia nhập vào bờ phải tại Vĩnh Tuy, sông Gấm gia nhập vào bờ trái tại Hàm Yên, phụ lưu lớn nhất của sông Lô là sông Chảy ra nhập vào bờ tại Đoan Hùng Trước khi đổ vào sông Hồng tại Việt Trì, sông

Lô lại nhận thêm một nhánh lớn nữa là sông Phó Đáy

Sông Lô là một trong những phụ lưu lớn nhất của sông Hồng với diện tích lưu vực là 39.000 km2, chiếm 27% diện tích lưu vực sông Hồng trong đó phần diện tích thuộc lãnh thổ Trung Quốc là 16.400 km2, chiếm 42%, phần diện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam là 22.600 km2 chiếm 58% Sông Lô chảy qua 8 tỉnh: Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái, Cao Bằng, Bắc Kạn, Vĩnh Phúc, Phú Thọ Chiều dài sông Lô là 470km và phần chảy qua địa phận Việt Nam là 275km

Trong lưu vực sông Lô các dãy núi lớn đều qui tụ về phía Đông Nam và mở rộng về phía Bắc Vì vậy lưu vực sông Lô có hình nan quạt với địa hình chủ yếu là đồi núi thấp

Lưu vực sông Lô có hướng dốc chung từ Tây Bắc xuống Đông Nam Độ cao đường phân nước giảm dần từ trên 2000m ở phía Trung Quốc xuống 1000-2000m ở Việt Nam Độ cao bình quân trong lưu vực sông Lô dao động từ 500-1000m Địa hình chủ yếu là đồi núi với những dãy núi cao: khối núi Tây Côn Lĩnh với một số đỉnh cao hơn 2000m (Kiều Liêu Ti – 2402m, Tây Côn Lĩnh 2419m), giữa sông Hồng và sông Chảy là dãy núi Con Voi và cao nguyên Bắc Hà với đỉnh cao nhất là 2267m nằm cạnh thung lũng sông Hồng, kế tiếp là dãy núi Mỏ Rô và Sáu Tàu, Cánh cung sông Gấm và cánh cung Ngân Sơn có những đỉnh cao trên 1000m như: Sam Sao (1172m), Pia Oóc (1930m), Pia Bióoc (1578m), Tam Đảo (1591m) Giữa sông Chảy và sông Lô là dãy núi Khánh, dãy núi này ngăn cách sông Chảy với thung lũng sông Bách Núi Hùng, núi La cao từ 1.000 đến 1.100 thước và núi Bách Kha là những núi cao có rừng rậm bao phủ, có nhiều vách đá ăn thẳng ra

bờ sông Lô Về phía Bắc có cao nguyên Pakha thuộc tỉnh Lào Cai, cao nguyên Hoàng Su Phì thuộc tỉnh Hà Giang với ngọn Tây Côn Lĩnh cao 2.431m Về phía

Nam có cao nguyên Lục An Châu, thuộc tỉnh Yên Bái Về phía đông là các cao nguyên đá vôi và diệp thạch: Quảng Bạ, Pu Tha Ca và Đồng Văn

Giữa sông Lô và sông Gâm là một dãy núi cao hầu như chưa có ai đến, với một vùng cao nguyên rộng lớn nằm trên hai tỉnh Hà Giang và Tuyên Quang, cao trung bình khoảng 800m ở phía Bắc và thấp dần còn 400m về phía Nam

Ở thượng nguồn thung lũng lòng sông rất hẹp, các vách núi dựng đứng vươn đến tận bờ sông cao từ 1000 - 1500m, lòng sông dốc và nhiều thác ghềnh Độ sâu trung bình về mùa cạn của sông Lô thuộc thượng lưu ở phía Việt Nam khoảng 0,6-1,5m và sông rộng trung bình 40-50m Phần trung lưu độ dốc đáy lòng sông giảm dần còn 0,25m/km, thung lũng sông bắt đầu mở rộng

Hạ lưu sông Lô có thể kể từ Tuyên Quang tới Việt Trì, lòng sông mở rộng, ngay trong mùa cạn lòng sông cũng rộng tới 200m và sâu tới 1,5- 3m Phần thuộc nước ta

độ dốc trung bình lòng sông là 0,26% Đây là đoạn sông thuộc phạm vi lập quy hoạch của dự án, những đặc điểm chi tiết về hiện trạng lòng sông trên đoạn sông này sẽ được phân tích ở chương thứ 4 Các sông nhánh có độ dốc lớn hơn, như độ dốc nhánh Sông Con là 6,18%

Các đặc trưng hình thái lưu vực của một số sông nhánh lớn của sông Lô được thể hiện trên bảng 1.1

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái của các lưu vực sông nhánh lớn thuộc lưu vực

sông Lô - Gâm

Sông

Chiều

dài (km)

Diện tích

Độ cao b.quân lưu vực(m)

Độ dốc bình quân lưu vực(‰)

Độ rộng bình quân lưu vực(km)

Mật độ lưới sông

21,5 18,6 16,3 26,0

-

- 1,40

- 1,09 1,10

+ Đặc điểm địa hình sông Lô đoạn Lão Hoàng qua Đoan Hùng

Sông Lô đoạn cạn Lão Hoàng chảy qua Đoan Hùng – Phú Thọ là đoạn sông cong với hai đỉnh cong có bờ lõm nằm phía bờ tả và bờ lồi nằm phía bờ hữu Chiều dài đoạn sông nghiên cứu từ Km55 đến Km75, tập trung chủ yếu từ Km64 đến Km68+700

Bề rộng lòng sông cũng thay dổi liên tục thu hẹp và mở rộng Bề rộng hai bên mép lở lớn nhất có đoạn lên đến 430m, ngược lại nhưng đoạn thu hẹp bề rộng lòng sông tính đến hai bên mép lở chỉ còn 240m

Đỉnh cong thứ nhất tại Km65+00 có bờ trái thuộc xã Hữu Đô, bờ phải thuộc xã Thọ Sơn với bán kính cong R = 1100m

Đỉnh cong thứ hai tại Km69+00 có bờ trái thuộc xã Hữu Đô, bờ phải thuộc xã Chi Đám với bán kính cong R = 800m

Lòng sông về mùa kiệt xuất hiện các bãi cạn Bãi cạn số 1 dài 150m từ Km58+065 đên Km58+080 Bãi cạn số 2 dài 100m từ Km63+070 đên Km63+080 Bãi cạn số 3 dài 100m từ Km64+015 đên Km64+020 Bãi cạn số 4 dài 300m từ Km64+090 đên Km65+020

Đặc điểm khí hậu của dòng chính sông Lô chịu ảnh hưởng sâu sắc của địa hình

và vị trí lưu vực nên có sự biến đổi mạnh mẽ cả về không gian và thời gian Khí hậu trong lưu vực sông nói chung là ẩm ướt với mùa Đông còn khá lạnh, song đã ấm hơn phía Đông Bắc - Bắc Bộ Điều đó chỉ rõ sự suy yếu phần nào của gió mùa Đông Bắc khi tới lưu vực

Tuỳ thuộc vào vị trí và đặc điểm cao hay thấp của địa hình cùng mức độ ảnh hưởng của hoàn lưu gió mùa đối với từng nơi mà có sự thay đổi về khí hậu giữa các vùng trong lưu vực:

- Thượng lưu sông Lô có khí hậu nóng vừa khô và ít mưa

- Trung lưu sông Lô có khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều là vùng có mưa lũ lớn nhất lưu vực

- Hạ lưu sông Lô có khí hậu nóng và tương đối ẩm, mưa trên lưu vực nhiều nhất

ở trung lưu và giảm về phía thượng và hạ lưu

Khí hậu Tuyên Quang ẩm thấp và không trong lành, nhất là vào mùa mưa bị ảnh hưởng của rừng rậm Thung lũng sông Đáy có nước độc và sương mù thường dày đặc đến 9 giờ sáng mới tan dần Những vùng cao độ từ 400m đến 800m có khí hậu trong lành hơn, nhất là những vùng đá vôi

Do điều kiện khí hậu và địa hình nên phần lớn diện tích lưu vực sông Lô phân

bố cấp mật độ lưới sông từ tương đối dày đến rất dày 0,5-1,94km/km2 Vùng có lượng mưa nhiều, địa hình núi và nền là diệp thạch phân phiếm và diệp thạch silis, xâm thực, chia cắt diễn ra mạnh mẽ, mật độ sông suối dày đặc 1,5- 1,94 km/km2 ,

đó là các vùng sông Con, Ngòi Sảo, Nậm Ma

Ngược lại, những vùng đá vôi, lượng mưa ít hơn, mật độ sông thuộc cấp tương đối dày 0,50- 0,70km/km2 như vùng sông Miện Những phụ lưu thuộc dòng chính sông Lô có 71 sông suối, phân bố tương đối đều theo dọc sông

Các phụ lưu chính trên lưu vực sông Lô

Sông Lô có 42 sông, tổng chiều dài là 1.507km Trong đó, có 3 sông quốc tế là sông Gâm, sông Chảy và sông Miện Sông Chảy và sông Gâm là hai sông cấp 2 lớn,

có nhiều sông cấp 3 đổ trực tiếp vào chúng nhất

bộ lưu vực sông Lô cũng bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam – Trung Quốc Sông Gâm bao gồm 30 sông nhỏ đổ vào với diện tích lưu vực là 17.140 km2, trong đó 9780 km2 nằm trong lãnh thổ nước ta, chiều dài dòng chính là 297km

nguồn từ núi Tây Côn Lĩnh cao 2419m, diện tích lưu vực là 6500 km2 trong đó

4580 km2 nằm trong lãnh thổ nước ta, chiều dài dòng chính là 319 km

1610 km2 và chiều dài dòng chính là 170km, bắt nguồn từ vùng núi Tam Tao cao

trên 1000m, chảy theo hướng gần Đông Bắc – Tây Nam, nhập vào sông Lô gần Việt Trì, cách cửa sông Lô 2km

km2, dài 124 km Sông bắt nguồn từ vùng Trờ Pâng – TQ chảy theo hướng Tây Bắc

- Đông Nam, tới Việt Nam sông chuyển theo hướng gần Bắc Nam

từ phía Đông Nam của khối núi cao ở thượng nguồn sông Chảy Sông Con chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nhập vào bờ phải sông Lô ở Vĩnh Tuy cách cửa sông Lô 176km

1.3 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN

Hàng năm sông Lô góp vào sông Hồng khoảng 32,7km3 nước chiếm khoảng 26,4% lượng nước sông Hồng tại Sơn Tây Mô đun dòng chảy trung bình trên toàn lưu vực M0 = 26,6 l/s.km2, tuy diện tích lưu vực sông Lô nhỏ song nguồn góp vào sông Hồng đứng thứ 2 sau sông Đà Sông Lô có một phần lưu vực ở địa phận Trung

Quốc

Theo tính toán phần lưu vực này khoảng 16400 km2, chiếm gần 30% lượng nước toàn lưu vực Lượng nước trung bình nhiều năm của toàn lưu vực: 32,7 km3

- Phần ở Việt Nam: 23,0 km3

- Phần ở Trung Quốc: 9,7 km3

Trên sông Lô lượng nước tăng nhanh trên địa phận Việt Nam, lượng nước trung bình sông Gâm là 11,15 km3 chiếm 34,9%, trong khi đó lượng nước dòng chính sông Lô là 12,3 km3 chiếm 38,4% trong khi diện tích lưu vực sông Lô 12,530 km2 chiếm 32,2% và sông Gâm 17.000 km2 chiếm 43,6% Mô đun dòng chảy tại ngã ba

Lô - Gâm trên sông Lô là 31,2 l/s.km2 còn trên sông Gâm chỉ là 20,8 l/s.km2

Sự phân bố dòng chảy trong năm không đều, lượng nước mùa lũ từ tháng VI đến tháng X chiếm trung bình 77% ở sông Gâm, sông Chảy và hạ lưu sông Lô, trên sông Lô tỷ lệ này là 75% từ Hà Giang đến Hàm Yên, lượng nước tháng VIII thường lớn nhất chiếm 22% lượng nước cả năm, tháng III là tháng ít nước nhất, lượng nước chỉ có 2% lượng nước cả năm

Bảng 1.2: Lưu lượng bình quân nhiều năm tại các trạm

Vụ Quang Lô 381 352 324 387 725 1500 2160 2380 1760 1080 764 471 Cốc Ly Chảy 40.4 33.7 30.6 38.1 42.7 139 225 266 149 126 103 520 Bảo Yên Chảy 62.1 51.9 47 49.8 69.1 176 225 354 382 179 152 85.8 Lục Yên Chảy 63.5 52.6 49.6 61.7 71.5 192 293 387 247 196 161 88.1 Thác Bà Chảy 74.9 63.7 61.9 79.5 105 249 288 463 330 229 172 99.4

Mùa lũ hàng năm bắt đầu chậm hơn so với mùa mưa 1 tháng (từ tháng VI đến tháng X) và cũng kết thúc muộn hơn mùa mưa 1 tháng Về lượng lũ sông Lô góp

vào sông Hồng thuộc loại lớn Từ phía Việt Trì nhìn lên thượng du thấy các dòng chính của sông Lô tạo nên hình nan quạt, do vậy dễ tập trung lưu lượng nhanh Về lượng lũ như năm 1971 lưu lượng tại Phù Ninh chiếm tới 36% lượng lũ tại Sơn Tây,

bình quân chiếm 29,4% (tính lượng lũ 8 ngày lớn nhất)

Như vậy lũ sông Lô góp vào sông Hồng đứng thứ 2 sau sông Đà tuy diện tích lưu vực của nó đứng vào hàng thứ 3 Lưu lượng lớn nhất đã quan trắc tại các trạm trên dòng chính Trên dòng chính thì Mô đun lớn nhất thay đổi trong khoảng từ 380 – 530 l/s.km2

Bảng 1.3: Đặc trưng lưu lượng lớn nhất tại các trạm trên sông Lô

1.3.1.3 Dòng chảy mùa kiệt:

Dòng chảy mùa kiệt bắt đầu từ tháng XI đến tháng V năm sau Dựa vào tài liệu quan trắc thấy rằng tổng lượng dòng chảy mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 20 – 25%

tổng lượng dòng chảy cả năm

Bảng 1.4: Lưu lượng kiệt nhất các thời kỳ đo đạc từ năm 1960 – 1994

Theo tài liệu thực đo nhiều năm lưu lượng kiệt nhất đã xảy ra trong khoảng 30 năm gần đây tại các trạm trong lưu vực ghi ở bảng (1.4) qua số liệu thấy lưu lượng kiệt nhất cả trên dòng chính và dòng nhánh đã xảy ra trong khoảng thời gian từ tháng III đến tháng V Tuy nhiên nhìn chung lưu lượng kiệt hàng năm thường xuất hiện trong khoảng từ tháng III đến tháng IV

Bảng 1.5: Lưu lượng trung bình nhiều năm trong mùa kiệt

Đơn vị: m3

/ha

Hà Giang Lô 134 81.9 62.3 55.4 50.6 55.2 88.2 75.4 Hàm Yên Lô 276 16.5 126 113 104 128 262 168 Ghềnh Gà Lô 530 314 242 213 201 254 569 532

Vũ Quang Lô 764 471 381 352 324 587 725 486 Cốc Ly Chảy 103 52.0 40.4 33.7 30.6 38.1 42.7 48.7 Bảo Yên Chảy 152 85.8 62.1 51.9 47.0 49.8 69.1 74.0 Lục Yên Chảy 161 88.1 63.5 52.6 49.6 61.7 71.5 75.3 Thác Bà Chảy 172 99.4 74.9 63.7 61.9 79.5 105 93.8

1.3.2 Tài liệu thuỷ văn khảo sát năm ngoài thực địa

Thiết bị khảo sát thực địa được sử dụng là máy đo mặt cắt dòng chảy bằng âm doppler (ADCP) do nhà sản xuất RD Intruments (Mỹ) chế tạo Máy ADCP dải rộng

có độ phân giải cao cho phép đo vận tốc dòng nước, độ sâu đáy và sự chuyển động của thuyền so với đáy, đó là những thông tin cần thiết để tính toán lưu lượng trực tiếp và chính xác Ta cũng có thể đo chính xác lưu lượng một mặt cắt và lặp lại chỉ

mất vài phút khi đi thuyền qua sông Phép đo lưu lượng dải rộng đã được thử nghiệm ở các sông trên thế giới Kết quả đã đo được lưu lượng lặp lại với sự sai khác khoảng 2% Các phép đo có thể thực hiện được ở các sông nông tới mức 1m Đường dây hoàn chỉnh của các máy dải rộng gồm có 6 tần số (75, 150, 300, 600, 1200 và 2400 kHz) cho các dải đo và phân giải khác nhau ADCP dải rộng đo vận tốc nước, vận tốc so với đáy sông, độ sâu nước và cường độ

âm phản Phép đo lưu lượng: Khi ở vị trí mặt cắt ngang sông, hệ thống đo trên sông dải rộng thu tất cả các số liệu cần cho việc tính toán lưu lượng Những số liệu này là

độ sâu vận tốc nước, vị trí theo phương nằm ngang trên sông Hệ thống xác định vị trí nằm ngang từ phép đo vận tốc đáy

Một số chi tiết kỹ thuật hệ thống của máy đo lưu lượng trên sông ADCP dải rộng ở tần số 600kHz:

Độ sâu max: 200m;

Trường hợp thông thường: 4 – 56m;

Trường hợp nước nông: 0.8 – 8m;

Bảng 1.6: Vị trí các mặt cắt đo thuỷ văn sông Lô khu vực Lão Hoàng

Các mặt cắt đo lưu lượng dòng chảy ngoài thực địa sẽ được sử dụng cho kiểm định và hiệu chỉnh mô hình vật lý Lưu lượng ghi Bảng 1.7

MC1

MC2

MC3

MC4 MC5

MC6 MC7

MC8

MC9

MC10 MC11

Bảng 1.7: Số liệu khảo sát thuỷ văn ngoài thực địa

Q (m3/s) Q (m3/s) H (m) Q (m3/s) H (m) Q (m3/s) H (m)

(Số liệu khảo sát này được lấy theo “Báo cáo mô hình toán Mike 21C” thuộc dự án

“Cải tạo nâng cấp tuyến vận tải thủy Việt Trì - Tuyên Quang” do Viện khoa học thủy lợi Việt Nam thực hiện)

Đặc điểm thủy văn sông Lô đoạn Lão Hoàng qua Đoan Hùng – Phú Thọ mang đặc điểm chung của khu vực sông Lô Mùa lũ bắt đầu từ tháng VI đến tháng

X hàng năm, mùa kiệt bắt đầu từ tháng XI đến tháng V Đặc điểm về dòng chảy năm, dòng chảy lũ, dòng chảy kiệt của đoạn Lão Hoàng cũng giống với đặc điểm dòng chảy trên sông Lô

Đặc điểm thủy lực sông Lô đoạn Lão Hoàng mang đặc điểm chung của dòng chảy trên đoạn sông cong Dòng chủ lưu áp sát về phía đỉnh cong của đoạn sông về mùa lũ và mùa nước trung gây xói lở bờ sông Về mùa kiệt lòng sông do xuất hiện các bãi bồi cách quãng nhau nằm ở giữa lòng sông làm phân chia dòng chảy kiệt theo các lạch hai bên bãi bồi Về mùa kiệt mực nước trong sông cũng hạ rất thấp, lòng sông nông, đoạn Lão Hoàng lòng sông chỉ còn lại đạt độ sâu từ 1,4 đến 1,6m

Địa chất bờ sông Lô được cấu tạo bởi sét và sét pha cát Ở phía thượng lưu từ km56 trở lên hai bên bờ sông là đồi trọc và núi đá Nhìn chung địa chất 2 bờ sông tương đối ổn định ít bị xói lở

Địa chất đáy sông chủ yếu là cát thô và sỏi cuội có vùng cuội sỏi có đường kính d = 2÷3cm Địa tầng tại đoạn Lão Hoàng, địa chất khu vực đơn giản, gồm hai lớp cát hạt thô - trung màu xám vàng, xám nâu có lẫn ít sạn, trạng thái rời rạc, xốp,

lớp này có bề dầy 2.5m Tiếp đến là lớp cát sạn - sỏi màu xám vàng, xám nâu lẫn cuội nhỏ, trạng thái chặt vừa, bề dầy đã khoan vào lớp rất mỏng là 0.5m, chưa hết

Hệ số rỗng của cát lớn nhất εmax 0.921

Hệ số rỗng của cát nhỏ nhất εmin 0.881

áp lực tính toán quy ước Ro (kG/cm2) 2.7

Mô đun tổng biến dạng Eo (kG/cm2) 280

Bờ tả khoảng km 68+650 có mon đá gốc nhô ra (Ảnh 2844) móm đá này thu hẹp lòng sông còn khoảng 200m Với lưu lượng mùa kiệt, trên những đoạn sông rộng đoạn Lão Hoàng có một bãi ở hạ lưu MC 4 (xem Hình 1) Thí sát thực địa bằng nhận thấy địa chất bờ tả km 66+500 khá tốt, bờ tả có những mom đá tự nhiên

ở khoảng km 66+50 và km 65+750 thể hiện trên các Ảnh 4, Ảnh 5 và Ảnh 6 tương ứng

Bờ hữu khoảng km 64+900 đang bị sạt lở nhẹ (Ảnh 7) Nhưng khoảng km64+200 địa chất bờ sông là đá (Ảnh 8), hạ lưu mom đá này xuôi về hạ lưu tới cửa sông chảy địa chất nói chung là tốt khó bị sạt lở bờ

Ảnh 1: Mom đá km 68+650 bờ tả Ảnh 2: Mom tại km 68+450 bờ tả

Ảnh 3: Bãi giữa mùa kiệt nhìn về

1.5 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ XÂY DỰNG

+ Trên dọc tuyến sông Lô hiện nay có các nhà máy dọc hai bờ sông là:

- Xí nghiệp đường sắt Việt Trì

- Xí nghiệp phà, ca nô Phú Thọ

- Công ty vận tải đường sông Phú Thọ

- Xí nghiệp Z 14 Quốc phòng

- Nhà máy đường Tuyên Quang

- Nhà máy giấy Tuyên Quang

Các đơn vị này nằm trên đoạn sông Lô chảy qua thành phố Việt Trì, Thị trấn Phong Châu, Đoan Hùng, thị xã Tuyên Quang

+ Các bến cảng chính là: Tuyên Quang, Z113, Thọ Sơn, Bãi Bằng, Việt Trì + Các bến bốc xếp: dọc tuyến sông Lô từ Việt Trì đến Tuyên Quang có 29 bến bốc xếp hàng hoá, chủ yếu là hàng lâm nông sản, cát, đá, sỏi, than và vật liệu xây dựng Một số bến có lượng hàng thông qua lớn gồm có:

- Bến bốc xi măng ở Hữu Lâu (km10)

- Bến bốc mía cây ở Việt Trì

- Bến bốc cát, sỏi ở Hữu Lâu và Việt Trì

- Các bến đò ngang: dọc đoạn tuyến có 28 bến đò ngang sông

- 4 nhà máy nước và 7 trạm bơm nước phục vụ nông nghiệp

+ Các chướng ngại vật trên sông: chỉ có một số mỏm đá ngầm cục bộ trên tuyến, đơn vị quản lý luồng (Đoạn quản lý đường sông số 1) đã đặt các báo hiệu cảnh báo nên ảnh hưởng không đáng kể đến vận tải trên tuyến

+ Các công trình qua sông Lô:

- Trên tuyến vận tải có 04 cầu lớn qua sông là cầu Tân Hà (km107 - cầu đang thi công xây dựng), cầu Nông Tiến (km 103 + 700), cầu An Hoà (km81) và cầu Việt Trì (km 1+500)

- Có 10 đường điện cao thế và 01 đường dây thông tin vượt sông Lô

- Có 02 đường dây cáp thuỷ văn qua sông tại km52 (trạm Vụ Quang) và km 109+600 (trạm Tuyên Quang)

+ Hệ thống báo hiệu dẫn luồng:

Trên chiều dài tuyến 116 km đoạn QLĐS số 1 đang quản lý đã lắp đặt hệ thống phao tiêu báo hiệu dẫn luồng phục vụ chạy tàu Tổng số 404 báo hiệu các loại Trong đó báo hiệu trên bờ là 346 cái, báo hiệu dưới nước là 58 cái (Chi tiết xem bảng số 15)

+ Các bãi cạn và ghềnh thác:

Trên tổng chiều dài tuyến sông Lô từ Tuyên Quang đến Việt Trì có một số bãi cạn phức tạp và một số ghềnh đá gây nguy hiểm cho tàu thuyền qua lại

+ Đoạn cạn Lão Hoàng:

- Công trình bảo vệ bờ sông kè, mỏ hàn không có

- Cầu qua sông có 1 cầu: Cầu Đoan Hùng bắc qua sông Chảy, nằm ở gần ngã ba

Lô – Chảy

- Cửa lấy nước: Trên đoạn sông có 06 cửa lấy nước

1.6 PHÂN TÍCH MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN CƠ BẢN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH

ba hợp lưu sông Lô - Chảy

Đoạn sông Lô từ ngã ba hợp lưu Lô – Gâm tới ngã ba hợp lưu sông Lô - Chảy, lòng sông được mở rộng hơn, còn rất ít ghềnh, xuất hiện nhiều bãi giữa và hai bãi bên sông rộng Các bãi bên so le dọc theo sông lô vận động và dịch chuyển tùy theo chế độ dòng chảy Đoạn sông này thể hiện rõ là đoạn chuyển tiếp của lòng dẫn

từ miền núi có độ dốc lớn sang lòng dẫn miền trung du Một số đặc trưng cơ bản về lòng dẫn được phân tích dưới đây

Gâm tới ngã ba hợp lưu sông Lô - Chảy có chiều dài 53,500km Trên mặt bằng toàn tuyến có 5 đỉnh cong với bán kính cong tại đỉnh lớn nhất là 1110m tại khu vực xã Hữu Đô huyện Đoan Hùng tỉnh Phú Thọ (bờ trái), xã Thọ Sơn huyện Sơn Dương tỉnh Tuyên Quang (bờ phải) Đỉnh nhỏ nhất có bán kính 350m tại khu vực xã Vĩnh Lợi huyện Sơn Dương tỉnh Tuyên Quang (bờ trái), xã An Khang huyện Yên Sơn tỉnh Tuyên Quang (bờ phải)

Bảng 1.8: Thống kê vị trí các đoạn sông cong trên sông Lô đoạn

từ ngã ba Lô – Gâm đến ngã ba Lô - Chảy

(km)

cong tại đỉnh (m)

3 Km101+500 xã Vĩnh Lợi,

huyện Sơn Dương

xã Đồng Chương, huyện Yên Sơn 500

4 Km119+500

xã Hữu Đô, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ

Xã Chi Đám, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ

800

5 Km123+500

xã Hữu Đô, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ

Xã Thọ Sơn, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

1110

mặt nước đoạn hẹp nhất khoảng 182m tại khu vực xã Tân Long (bờ trái), xã Thắng

Quân (bờ phải) huyện Yên Sơn tỉnh Tuyên Quang, chiều rộng mặt nước lớn nhất khoảng 650m tại khu vực xã Thái Long (bờ phải), xã Vĩnh Lợi huyện Sơn Dương tỉnh Tuyên Quang

đáy sông i=1,28.10-4

Bảng 1.9: Thống kê các đặc trưng lòng dẫn trên sông Lô đoạn Lô Gâm đến Lô

Cao độ lạch sâu (m)

Đường lạch sâu trên sông Lô, đoạn từ ng฀ ba Lô-Gâm đến ng฀ ba Lô-Chảy

Đầu đoạn Lóo Hoàng Cuối đoạn Lóo Hoàng

Đầu đoạn Lóo Hoàng

Cuối đoạn Lóo Hoàng

1.6 1.2 Đặc điểm lòng dẫn đoạn sông Lô từ hợp lưu sông Lô - Chảy tới hợp lưu

Nối tiếp đoạn 1, lòng dẫn đoạn sông Lô từ hợp lưu sông Lô - Chảy tới hợp lưu sông Lô - Hồng (Việt Trì) tiếp tục được mở rộng, hai bên sông đã có đê Hình thái sông có sự pha trộn giữa hình thái sông vùng trung du và đồng bằng Bồi tích sông là cát hạt mịn song biến động của sông không lớn như sông đồng bằng Một số đặc trưng cơ bản về lòng dẫn được phân tích dưới đây:

Chảy tới ngã ba hợp lưu sông Lô - Hồng (Việt Trì) có chiều dài 68,750km Trên mặt bằng toàn tuyến có 7 đỉnh cong với bán kính cong tại đỉnh lớn nhất là 800m tại khu vực xã Phú Thứ tỉnh Phú Thọ (bờ trái), xã Hùng Long huyện Đoan Hùng tỉnh Phú Thọ (bờ phải) Đỉnh nhỏ nhất có bán kính 400m tại khu vực tỉnh Tuyên Quang (bờ trái), tỉnh Phú Thọ (bờ phải) Sau đây là bảng thống kê vị trí các đoạn sông cong trên sông Lô từ ngã ba hợp lưu Lô – Chảy tới ngã ba hợp lưu sông Lô - Hồng

Bảng 1.10: Bảng thống kê vị trí các đoạn sông cong trên sông Lô đoạn từ ngã

(km)

cong tại đỉnh (m)

1 Km133+000 xã Phú Thứ,

huyện Đoan Hùng

xã Hùng Long, huyện Đoan Hùng

800

2 Km141+500 xã Kim Xuyên,

huyện Sơn Dương

xã Vụ Quang, huyện Đoan Hùng

500

3 Km143+000 xã Kim Xuyên,

huyện Sơn Dương

xã Vụ Quang , huyện Đoan Hùng

400