Nghiên cứu tình hình xói lở, đề xuất và thiết kế giải pháp bảo vệ bờ dòng chính sông hồng, đoạn sông khu vực huyện phúc thọ, hà nội

PA kè mái nghiêng ..... H ng gió th nh hành trong mùa hè là gió nam và đông nam.

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

TR NG I H C THU L I

NGUY N TR NH THIÊN V N

NGHIÊN C U TÌNH HÌNH XÓI L , XU T VÀ THI T K GI I PHÁP B O

V B DÒNG CHÍNH SÔNG H NG, O N SÔNG KHU V C HUY N

PHÚC TH , HÀ N I

LU N V N TH C S

Hà N i – 2014

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

TR NG I H C THU L I

NGUY N TR NH THIÊN V N

NGHIÊN C U TÌNH HÌNH XÓI L , XU T VÀ THI T K GI I PHÁP B O

V B DÒNG CHÍNH SÔNG H NG, O N SÔNG KHU V C HUY N

L I C M N

Lu n v n th c s k thu t “Nghiên c u tình hình xói l , đ xu t và thi t k

gi i pháp b o v b dòng chính sông H ng, đo n sông khu v c huy n Phúc Th ,

Hà N i” đã đ c hoàn thành v i s giúp đ t n tình c a các th y cô giáo trong

Khoa Công trình, đ c bi t là th y giáo h ng d n Nhân đây tác gi g i l i bi t n sâu s c đ n PGS TS V Minh Cát đã tr c ti p h ng d n, các th y cô trong Khoa

đã giúp đ nhi t tình, cung c p nh ng tài li u quý cho tác gi hoàn thành Lu n v n

th c s này

Tác gi xin c m n lãnh đ o và các đ ng nghi p t i Vi n Th y v n - Môi

tr ng và Bi n đ i khí h u tr ng i h c Th y l i, Công ty TNHH K thu t tài nguyên n c AQUATIC - VDM GROUP đã t n tình giúp đ , h ng d n và t o

đi u ki n t t nh t cho tác gi trong quá trình h c t p và làm lu n v n

Nhân đây con xin bày t lòng bi t n đ n gia đình đã h t lòng ch m lo v v t

ch t và tinh th n t t nh t đ yên tâm h c t p

Tôi c ng g i c m n t i t t c nh ng ng i b n trong t p th l p CH20C đã giúp tôi nhi u trong quá trình h c t p và rèn luy n Tr ng H Thu l i

Hà N i, tháng 11 n m 2014 Tác gi lu n v n

Nguy n Tr nh Thiên V n

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM

c l p – T do – H nh phúc

B N CAM K T

Kính g i: - Ban Giám hi u tr ng i h c Thu l i

- Phòng ào t o H và Sau H tr ng i h c Thu l i Tên tôi là: Nguy n Tr nh Thiên V n

H c viên cao h c l p: 20C11

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y

Mã h c viên: 128605840058

Theo Quy t đ nh s 1630/Q - HTL c a Hi u tr ng tr ng i h c Thu

L i v vi c giao đ tài lu n v n và ng i h ng d n cho h c viên cao h c đ t 3

n m 2013 Ngày 16 tháng 9 n m 2013 tôi đã đ c nh n đ tài: “Nghiên c u tình

hình xói l , đ xu t và thi t k gi i pháp b o v b dòng chính sông H ng, đo n sông khu v c huy n Phúc Th , Hà N i” d i s h ng d n c a PGS.TS V Minh

M C L C

PH N M U 1

CH NG 1 T NG QUAN KHU V C NGHIÊN C U 5

1.1 C I M A LÝ T NHIÊN 5

1.1.1 V trí đ a lý 5

1.1.2 a ch t, th nh ng 6

1.1.3 c đi m đ a hình 7

1.2 C I M KHÍ T NG TH Y V N 8

1.2.1 M ng l i sông ngòi 8

1.2.2 M ng l i quan tr c khí t ng th y v n 9

1.2.3 c đi m khí h u 10

1.2.4 c đi m th y v n 13

1.3 C I M DÂN SINH KINH T 15

1.3.1 Dân sinh 15

1.3.2 Kinh t 16

1.4 PH NG PHÁP NGHIÊN C U 17

1.5 K T LU N CH NG 1 18

CH NG 2 DI N BI N LÒNG D N T S N TÂY N HÀ N I 19

2.1 TÌNH HÌNH S T L SÔNG H NG 19

2.2 DI N BI N XÓI B I TRÊN M T B NG 20

2.3 DI N BI N TRÊN M T C T NGANG 23

2.4 K T LU N CH NG 2 26

CH NG 3 NG D NG MÔ HÌNH TOÁN MÔ PH NG VÀ ÁNH GIÁ TÌNH TR NG XÓI L KHU V C NGHIÊN C U 27

3.1 M U 27

3.2 MÔ HÌNH MIKE11, MIKE21 VÀ KH N NG NG D NG 28

3.2.1 MIKE11 và kh n ng ng d ng 28

3.2.2 MIKE21 và kh n ng ng d ng 37

3.3 NG D NG MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ PH NG DÒNG CH Y H TH NG SÔNG H NG - THÁI BÌNH 41

3.3.1 S đ hóa m ng l i sông và các biên tính toán 43

3.3.2 Hi u ch nh và ki m đ nh mô hình 48

3.3.3 ánh giá k t qu hi u ch nh và ki m đ nh mô hình 53

3.3.4 Mô ph ng xác đ nh các đ c tr ng dòng ch y ng v i t n su t thi t k 53

3.4 NG D NG MÔ HÌNH MIKE 21 TÍNH TOÁN DI N BI N DÒNG CH Y O N SÔNG H NG QUA TP.HÀ N I 54

3.4.1 S đ hóa m ng l i sông và các biên tính toán 55

3.4.2 Hi u ch nh và ki m đ nh mô hình 57

3.4.3 ánh giá k t qu hi u ch nh, ki m đ nh 62

3.4.4 Mô ph ng tr ng dòng ch y ng v i t n su t thi t k 62

3.5 K T LU N CH NG 3 70

CH NG 4: THI T K GI I PHÁP CÔNG TRÌNH X LÝ S T TR T O N B H U SÔNG H NG T KM29+600 N KM31+600, HUY N PHÚC TH , THÀNH PH HÀ N I 71

4.1 CÁC GI I PHÁP CÔNG TRÌNH X LÝ S T TR T TRONG SÔNG 71

4.2 TÍNH TOÁN THI T K KÈ SÔNG H NG QUA HUY N PHÚC TH 73

4.2.1 Tài li u ph c v thi t k công trình b o v b 76

4.2.2 Tính toán thi t k kè lát mái 76

4.3 KI M TRA N NH O N KÈ THI T K 85

4.3.1 Tài li u s d ng tính toán n đ nh 85

4.4.2 Ph ng pháp tính toán 87

4.4.3 K t qu tính toán 88

4.5 K T LU N CH NG 4 95

K T LU N VÀ KI N NGH 96

TÀI LI U THAM KH O 99

PH L C TÍNH TOÁN 100

DANH M C B NG

B ng 1.1: c tr ng hình thái m t s sông chính trong h th ng sông H ng 8

B ng 1.2: S gi n ng trung bình tháng t i tr m Hà N i trên l u v c sông H ng 11

B ng 1.3: Nhi t đ trung bình tháng t i tr m Hà N i rên l u v c sông H ng 11

B ng 1.4: m trung bình tháng t i m t s tr m trên l u v c sông H ng 11

B ng 1.5: T c đ gió trung bình nhi u n m t i m t s tr m 12

B ng 1 6: B c h i trung bình tháng t i tr m Hà N i trên l u v c sông H ng 12

B ng 1 7: L ng m a tháng trung bình nhi u n m t i tr m Hà N i (mm) 13

B ng 1 8: Bi n đ ng l ng n c trung bình n m t i tr m S n Tây 14

B ng 1.9: c tr ng dòng ch y n m trung bình nhi u n m tính đ n tr m S n Tây trên sông H ng 14

B ng 1.10: H s bi n đ ng Cv t i tr m S n Tây trên sông H ng 14

B ng 3.1: Các thông s thi t k các h ch a th ng ngu n 44

B ng 3.2: Các tr m th y v n dùng đ hi u ch nh và ki m đ nh thông s mô hình MIKE 11 46

B ng 3.3: K t qu hi u ch nh thông s mô hình trong mùa l 1996 51

B ng 3.4: K t qu ki m đ nh thông s mô hình trong mùa l 2002 52

B ng 3.5: K t qu đánh giá sai s gi a tính toán và th c đo t i v trí tr m th y v n S n Tây 62

B ng 4.1: Ch tiêu c lí các l p đ t (CWRCT, 2010) 86

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1: o n sông H ng thu c khu v c nghiên c u 5

Hình 2.1: S đ chuy n dòng sông H ng khu v c Vân C c 20

Hình 2.2: B n đ xói l b i t lòng d n khu v c S n Tây - an Ph ng giai đo n 1965 - 1987 22

Hình 2.3: B n đ xói l b i t lòng d n khu v c S n Tây - an Ph ng giai đo n 1987-1993 22

Hình 2.4: B n đ xói l b i t lòng d n khu v c S n Tây - an Ph ng giai đo n 1993-2001 22

Hình 2.5: S đ các m t c t kh o sát đo n sông H ng t S n Tây đ n Th ng Cát 24

Hình 2.6: Di n bi n m t c t ngang sông H ng t i MC2 đo n ph ng Phú Th nh - S n Tây 25

Hình 2.7: Di n bi n m t c t ngang sông H ng t i MC3 đo n ph ng Viên S n-S n Tây 25

Hình 2.8: Di n bi n m t c t ngang sông H ng t i MC4 đo n Xã Sen Chi u-Phúc Th 25

Hình 2.9: Khu v c s t tr t kè h u H ng đo n qua Phúc Th (tháng 10/2010) 19

Hình 3.1: S đ sai phân 6 đi m Abbott cho ph ng trình liên t c 32

Hình 3.2: S đ sai phân 6 đi m cho ph ng trình đ ng l ng 34

Hình 3.3: Các thành ph n theo ph ng x và y 41

Hình 3.4: S đ các b c tính toán trong MIKE 11 42

Hình 3.5: S đ m ng l i tính toán th y l c h th ng sông H ng - Thái Bình 43

Hình 3.6: S đ quá trình hi u ch nh b thông s mô hình 48

Hình 3.7: M c n c tính toán - th c đo l 1996 tr m S n Tây 50

Hình 3.8: M c n c tính toán - th c đo l 1996 tr m Hà N i 50

Hình 3.9: M c n c tính toán - th c đo l 1996 tr m Th ng Cát 50

Hình 3.10: M c n c tính toán - th c đo l 2002 tr m S n Tây 51

Hình 3.11: M c n c tính toán - th c đo l 2002 tr m Hà N i 52

Hình 3.12: M c n c tính toán - th c đo l 2002 tr m Th ng Cát 52

Hình 3.13: Quá trình l u l ng l thi t k t n su t P = 5% 54

Hình 3.14: Quá trình m c n c l thi t k t n su t P = 5% 54

Hình 3.15: Quá trình l u l ng l thi t k t n su t P = 95% 54

Hình 3.16: Quá trình m c n c l thi t k t n su t P = 95% 54

Hình 3.17: Minh h a l i tính s d ng trong mô ph ng 56

Hình 3.18: M c n c l l n nh t n m 1996 (trích k t qu Mike 21FM) 58

Hình 3.19: L u t c l l n nh t n m 1996 (trích k t qu Mike 21FM) 58

Hình 3.20: Phân b tr ng vector l u t c l l n nh t n m 1996 đo n qua huy n Phúc Th (trích k t qu Mike 21FM) 59

Hình 3.21: Bi u đ m c n c tính toán và th c đo t i tr m S n Tây 59

Hình 3.22: M c n c l l n nh t n m 2002 (trích k t qu Mike 21FM) 60

Hình 3.23: L u t c l l n nh t n m 2002 (trích k t qu Mike 21FM) 60

Hình 3.24: Phân b tr ng vector l u t c l l n nh t n m 2002 đo n qua huy n Phúc Th (trích k t qu Mike 21FM) 61

Hình 3.25: Bi u đ m c n c tính toán và th c đo t i tr m S n Tây 61

Hình 3.26: M c n c l thi t k ng v i t n su t P = 5% 63

Hình 3.27: S đ v trí các đi m xói l trên đo n sông H ng nghiên c u (P = 5%) 64 Hình 3.28: M c n c ki t thi t k ng v i t n su t P = 95% 65

Hình 3 29 L u t c thi t k ng v i t n su t P = 95% 66

Hình 3.30: M t c t kh o sát d c tuy n kè b h u sông H ng (Km27+434 đ n Km32+000) 67

Hình 3.31: M c n c l ng v i t n su t P = 5% 68

Hình 3 32: Tr ng l u t c ng v i t n su t P = 5% 68

Hình 3.33: M c n c l ng v i t n su t P = 95% 68

Hình 3.34: Tr ng l u t c ng v i t n su t P = 95% 68

Hình 3.35: Phân b l u t c v i t n su t P = 5% h ng ngang sông 69

Hình 3 36: M c n c ng v i t n su t P = 5% h ng d c sông 69

Hình 3.37: Phân b m c n c ng v i t n su t P = 5% h ng ngang sông 69

Hình 3 38: M c n c ng v i t n su t P =95% h ng d c sông 69

Hình 3 39 V trí các vùng xói l thu c khu v c nghiên c u 70

Hình 4.1: Nhi u kh i cát đ p cao t i v trí ven đê 74

Hình 4.2: Hình nh kh i tr t nhìn lên đ nh đê 74

Hình 4.3: Kè đá c b phá h ng 74

Hình 4.4: Bình đ tuy n kè K27+431-K32+00 (TTTVKTDD, 2008) 75

Hình 4.5: Minh h a hình th c chân kè lát mái đ ng l ch sâu cách xa b 78

Hình 4.6: Thi t k chân kè 79

Hình 4.7: K t c u thân kè 80

Hình 4.8: K t c u thân kè và đ nh kè 83

Hình 4.9: M t c t đi n hình kè b h u sông H ng đo n qua Phúc Th (PA kè mái nghiêng) 84

Hình 4.10: Các l c tác d ng và m t c t hình h c mái d c v i m t tr t tr tròn 87

Hình 4.11: K t qu tính th m tr ng h p ch a thi t k kè 89

Hình 4.12: K t qu tính n đ nh tr ng h p ch a thi t k kè 89

Hình 4.13: K t qu tính th m tr ng h p thi t k kè 90

Hình 4.14: K t qu tính n đ nh tr ng h p có thi t k kè 90

Hình 4.15: K t qu tính n đ nh tr ng h p sau khi thi t k kè, gia t i 60 t n trên đê 92

Hình 4.16: K t qu tính n đ nh tr ng h p sau khi thi t k kè, gia t i 80 t n trên đê 92

Hình 4.17: K t qu tính n đ nh tr ng h p sau khi thi t k kè, gia t i 70 t n trên đê 92

Hình 4 18 M t c t ngang kè thi t k 94

- 1 -

1 S C N THI T C A TÀI

Sông H ng đo n S n Tây - Hà N i có chi u dài kho ng 60 km v i h th ng

đê sông có quy mô l n và hoàn thi n, nhi m v là ch ng l , đ m b o an toàn cho các ho t đ ng kinh t xã h i khu v c trong đê, trong đó có th đô Hà N i, trung tâm kinh t , v n hóa, chính tr c a đ t n c

Khu v c nghiên c u có h th ng đê đi u ch y u là đê đ t, ch t l ng kém

và b suy y u theo th i gian do tác đ ng c a các y u t t nhiên, nh t là s thay đ i

m nh m c a đi u ki n khí t ng - thu v n, các ho t đ ng khai thác cát c a con

ng i… vì v y hi n t ng xói l , tr t s t sông gia t ng đã và đang là m i nguy

hi m ti m tàng gây nh h ng r t l n đ n đ i s ng c a nhân dân hai bên b các tri n sông

Do đo n sông H ng ch y qua khu v c huy n Phúc Th có đ cong khá l n,

đ c bi t là các khúc cong thu c đo n b t khu v c th xã S n Tây theo dòng ch y

xu ng h l u 10 km và đo n b thu c 2 xã Th An và Th ng M khu v c này, khi n c l cao dòng ch y ép sát vào g n b gây tình tr ng xói lòng và bãi sông vào

g n sát chân đê Theo báo cáo c a H t qu n lý đê đi u Phúc Th , vào sáng ngày 18/10/2010 t i khu v c b sông đê h u sông H ng, huy n Phúc Th đã x y ra s t l nghiêm tr ng trên chi u dài 200m, l n sâu vào b kho ng 100m, ch cách chân đê kho ng 30-40m, gây nh h ng tr c ti p đ n an toàn đê đi u và các h dân s ng trong khu v c

V n đ đ t ra đ i v i vi c xác đ nh nguyên nhân, x lý kè s t l b h u sông

H ng đ a ph n qu n S n Tây, Phúc Th là h t s c kh n tr ng nh m ng n ch n và

đ phòng nh ng phát sinh x u có th x y ra

Do v y, h c viên ch n v n đ trên đ nghiên c u và trên c s các tính toán, phân tích, mô ph ng đánh giá nguyên nhân, c ch s t tr t, ti n hành đ xu t và thi t k công trình nh m n đ nh bãi và đê sông H ng khu v c nghiên c u

- 2 -

2 M C TIÊU C A LU N V N

- Làm sáng t nguyên nhân di n bi n, c ch và quy lu t ho t đ ng xói l -

b i t b sông dòng chính sông H ng đo n qua khu v c huy n Phúc Th , Hà N i

- xu t và tính toán các gi i pháp khoa h c - công ngh , phòng ch ng xói

l , n đ nh b sông nh m phát tri n b n v ng kinh t - xã h i

3) Tính toán xác đ nh nguyên nhân, c ch b i - xói, quy lu t di n bi n vùng nghiên c u

4) Nghiên c u, tính toán đ xu t các gi i pháp phòng ch ng xói l - b i t , n

đ nh vùng b ph c v phát tri n kinh t - xã h i

4 I T NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U C A LU N V N

- i t ng nghiên c u c a lu n v n là các quá trình di n bi n dòng chính sông H ng, c th là các quá trình th y đ ng l c, quá trình xói l - b i t b sông

- 3 -

tính toán l a ch n các gi i pháp công trình đ m b o n đ nh mái đê, kè và ch ng xói l b các khu v c sung y u trên sông H ng

5 PH NG PHÁP NGHIÊN C U C A LU N V N

đ t đ c m c tiêu, nhi m v nghiên c , lu n v n đã s d ng t ng h p các

lo i ph ng pháp nghiên c u truy n th ng và hi n đ i, bao g m:

Ch ng 1 Tóm l c đ c đi m t nhiên và kinh t - xã h i vùng nghiên c u

Ch ng này c a Lu n v n cung c p nh ng nét khái quát v t nhiên môi tr ng và

nh ng yêu c u c a th c ti n đ t ra đ i v i khoa h c công ngh trong công tác ch nh

tr sông thu c khu v c nghiên c u

Ch ng 2 Di n bi n lòng d n khu v c t S n Tây đ n Hà N i: C n c vào tài li u

l ch s , tài li u nh vi n thám và kh o sát th c đ a, tác gi đi sâu phân tích di n bi n lòng d n trên m t b ng, trên m t c t ngang và nh ng khu v c xói l nghiêm tr ng

c n có gi i pháp b o v

Ch ng 3 Mô ph ng th y l c, đánh giá tình tr ng xói l khu v c nghiên c u: mô

hình toán th y l c 1 chi u MIKE 11 và 2 chi u MIKE 21 FM đ c ng d ng đ mô

ph ng ch đ th y đ ng l c nh tr ng m c n c, l u t c trong tr ng h p thi t k

đ có m t b c tranh t ng quát nh t gi i thích tình tr ng xói l , b i t lòng d n khu

v c nghiên c u K t qu mô ph ng s c ng c thêm các đánh giá v tình tr ng xói

- 4 -

l do tác đ ng c a ch đ th y l c và là c s cho vi c đ xu t các gi i pháp công trình nh m n đ nh b sông, công trình đê đi u cho vùng nghiên c u

Ch ng 4 Thi t k gi i pháp công trình b o v b sông: T nh ng k t qu nghiên

c u đ nh l ng ch ng 2 và 3, l a ch n gi i pháp công trình x lý xói l ; tính toán thi t k cho gi i pháp công trình l a ch n

- 5 -

1.1 C I M A LÝ T NHIÊN

1.1.1 V trí đ a lý

Sông H ng là con sông l n th hai (sau sông Mêkông) ch y qua Vi t Nam

đ ra bi n ông Sông H ng đ c hình thành t 3 sông nhánh l n là sông à, sông

Lô và sông Thao Ph n l u v c sông H ng - sông Thái Bình thu c lãnh th Vi t Nam n m trong kho ng 20023’ đ n 23022’ v đ B c và t 102010’ đ n 1070

10’ kinh đ Tây

o n sông H ng t S n Tây đ n tr m th y v n Hà N i có chi u dài kho ng

60 km ch y qua khu v c thành ph Hà N i có đ cong khá l n, đ c bi t là các khúc cong thu c đo n b t khu v c th xã S n Tây theo dòng ch y xu ng h l u 10km

và đo n b thu c 2 xã Th An và Th ng M khu v c này, tình tr ng xói lòng

và bãi sông vào g n sát chân đê, gây nh h ng tr c ti p đ n an toàn đê đi u và các

h dân s ng trong khu v c gi i quy t v n đ trên, Lu n v n đi sâu nghiên c u

ch đ th y v n, th y l c và các bi n pháp n đ nh b , lòng sông đo n sông H ng

t ngã ba Vi t Trì - Phú Th đ n tr m th y v n Hà N i

Hình 1.1: o n sông H ng thu c khu v c nghiên c u

- L p đ t đ p bao g m đ t á sét n ng đ n sét, màu xám nâu, xám vàng là l p đ t

đ p đê h u sông H ng

- L p 1: Thành ph n đ t á sét nh , màu xám, xám nâu l n nhi u r cây, mùn th c

v t, s n s i L p 1 là l p đ t b m t b t g p trong các m t c t ngang v i chi u dày

t 0.5 m đ n 2.0 m, trung bình 1.0 m

- L p 2: t sét đ n á sét n ng, màu xám, xám nâu, xám vàng, tr ng thái d o

c ng đôi ch d o m m L p 2 b t g p trong h u h t các h khoan trong các m t c t ngang v i chi u dày l p t 4.1m đ n 11.3m, trung bình là 7.7m

- L p 2a: t sét đ n á sét n ng, màu xám, xám nâu đôi ch xen k p các l p đ t

có ch a h u c , tr ng thái d o m m đ n d o ch y L p 2a b t g p trong h u h t các

m t c t ngang v i chi u dày t 1.2m đ n 10.2m, trung bình 5.7m

- L p 2b: t á sét trung, á sét n ng đ n sét xen k p, màu xám, xám ghi, tr ng thái d o c ng đ n d o m m L p 2b g p trong h u h t các m t c t ngang v i chi u dày 1.7m đ n 13.3m, trung bình 7.5m

- L p 3: t á cát, màu xám xanh, xám tr ng, k t c u ch t v a đ n ch t L p đ t

3 b t g p trong h u h t các m t c t ngang v i chi u dày t 1.3m đ n 15.5m, trung bình 8.4m

- L p 3a: Cát h t m n, màu xám vàng bão hoà n c, k t c u ch t L p 3a b t g p

t i m t c t ngang 1-1’ và 3-3’ v i chi u dày l p t 1.5m đ n 11.5m, trung bình 6.5m

- L p 4: Cu i s i l n cát s n, màu xám tr ng, xám vàng, k t c u ch t Kích

th c cu i t 2-10cm, tròn c nh v i thành ph n là th ch anh L p 4 b t g p trong

t t c các m t c t ngang v i chi u dày khoan t 5.0m đ n 10.0m v n ch a qua l p

2 t m n, di n tích 96608 ha, chi m 6,5%, hi n tr ng m t v lúa, n u có

th y l i ho c c i t o có th tr ng hai v lúa hay nuôi tr ng th y s n

3 t phèn, di n tích 90105 ha, chi m 6,1%, hi n tr ng lúa nh ng n ng xu t

th p, đang d n d n đ c c i t o b ng các bi n pháp th y l i và nông nghi p

4 t phù sa đ c b i, di n tích 78737 ha, chi m 5,3%, h u h t là đ t bãi ven sông, tr ng màu và cây công nghi p ng n ngày

5 t phù sa không đ c b i hàng n m, di n tích 979196 ha, chi m 66,2%, đây là nhóm đ t có di n tích l n nh t đ ng b ng sông H ng t t c c các t nh trong vùng, nhóm đ t này đ u có t tr ng l n nh t v kh n ng s n xu t nông nghi p, đ c

bi t là tr ng lúa

6 t b c màu và đ t đ vàng, có di n tích 81469 ha, chi m 5,5%, thu c lo i

đ t nghèo dinh d ng, chua

7 t đ vàng, di n tích 125904 ha, chi m 8,5%, ch y u tr ng r ng hay đang còn là đ t tr ng đ i tr c, có th c i t o đ tr ng cây n qu ho c cây lâu n m

Ngoài ra, còn m t s lo i đ t khác chi m t tr ng th p nh đ t mùn vàng đ trên núi, đ t xói mòn tr s i đá

1.1.3 c đi m đ a hình

Khu v c nghiên c u có đ c đi m đ a hình d c nghiêng t Tây B c xu ng ông Nam, cao đ đáy sông di n bi n ph c t p; n u l y n m 2000 làm chu n đ so sánh, cho th y hi n t ng xói b i xen k gi a các m t c t o n t S n Tây đ n Hà

N i, đáy sông có xu th b i cao h n so v i n m 2000

- 8 -

1.2 C I M KHÍ T NG TH Y V N

1 2.1 M ng l i sông ngòi

M ng l i sông ngòi khu v c thành ph Hà N i khá d y đ c, kho ng 0,5 -

1 km/km2, g m hai h th ng sông chính là sông H ng và sông Thái Bình d c sông nh , nh ng sông khá quanh co, u n khúc

H th ng sông H ng, đo n ch y qua Hà N i dài kho ng 93 km Là con sông

l n nh t mi n b c n c ta, sông H ng có vai trò quan tr ng trong s phát tri n kinh

t vùng đ ng b ng B c B Sông H ng có 3 nhánh l n là sông Lô, sông Thao và sông à t o thành hình r qu t t a kín khu v c Tây b c Là h p l u c a ba con sông

l n nên dòng ch y sông H ng bi n đ i khá ph c t p, tính đ n S n Tây l ng n c sông H ng đ t t i 129 t m3 m t n m Do di n bi n ph c t p c a dòng ch y l k t

h p v i quá trình đi u ti t c a h Hòa Bình đã d n t i hi n t ng xói l lòng sông,

H th ng

sông H ng

Sông à 52500 26800 25700 980 540 440 Sông Thao 51800 12000 39800 910

- 9 -

1.2.2 M ng l i quan tr c khí t ng th y v n

Trên l u v c sông H ng vi c xây d ng các tr m quan tr c các y u t khí

t ng c trên lãnh th Vi t Nam và Trung Qu c đã đ c b t đ u t th k 20,

Vi t Nam b t đ u t n m 1890 là tr m Hà N i và thành l p Nha khí t ng vào n m

1902 M ng l i đi d n hoàn ch nh Vi t Nam là sau n m 1954

1.2.2.1 Tình hình quan tr c trên ph n l u v c thu c Vi t Nam

N m 1890 đã b t đ u đo m a Hà N i, sau đó n m 1905 Tuyên Quang,

Hà Giang, Ph Li n, Lào Cai v.v n m 1911 đo Nam nh, Sa Pha và đ n n m

1920 m i m r ng l i tr m đo ra các t nh đ ng b ng và m t s n i quan tr ng

mi n núi T i n m 1940 t t c các tr m trên l u v c sông H ng c a Vi t Nam ch a

đ y 110 tr m và h u h t các tr m này đ u ng ng ho t đ ng trong th i k 1946 ÷

1954

Sau n m 1954 l i tr m đo khí t ng khí h u đ c khôi ph c và phát tri n

m nh do yêu c u c a công tác tr th y và khai thác sông H ng S l ng tr m t ng lên nhanh chóng t 87 tr m đo m a n m 1939 lên 303 tr m n m 1960 Nh ng sau

n m 1985 m t s tr m ng ng không quan tr c, hi n nay còn kho ng 275 tr m đo

m a trong đó có 83 tr m đo khí h u khí t ng

1.2.2.2 Nh n xét v tài li u khí t ng thu v n

1 Ngu n tài li u khí t ng thu v n s d ng trong Lu n v n do Trung tâm

l u tr s li u c a B Tài nguyên và Môi tr ng cung c p, ch t l ng t t, đáng tin

c y Các s li u đã đ c ch nh biên, ki m tra đ chính xác h p lý, đ m b o đ c yêu c u ch t l ng có th s d ng trong phân tích tính toán thu v n ph c v cho

vi c xây d ng c s khoa h c, th c ti n cho đ ng b ng sông H ng

2 Chu i tài li u khí t ng thu v n các tr m trên l u v c đ c phân tích đánh giá tính đ ng nh t, ng u nhiên tr c khi đ a vào s d ng Nhìn chung v quan

tr c m c n c có n m cao nh t là 127 tr m (n m 1969) v i 73 tr m trong vùng không nh h ng tri u, 54 tr m trong vùng nh h ng tri u n n m 1985 đã gi m

đi 64 tr m đo m c n c (vùng nh h ng tri u 41 tr m và không nh h ng tri u

23 tr m) V l u l ng s tr m c ng bi n đ ng l n, nh t là vùng nh h ng tri u

- Quá trình quan tr c dài qua nhi u th p k , dòng sông đã ch u tác đ ng m nh

m c a con ng i nh phá r ng, đ p đê, làm h , làm các công trình l y n c, đi u

ch nh dòng ch y, song m c đ thay đ i đó ch a đ c đ a vào ch nh biên trong chu i s li u đo đ c đ đ ng nh t tính t nhiên vùng ng u nhiên (k c v đê, h

đi u ti t ch a đ c hoàn nguyên đ y đ )

- Ch nh biên c ng ch a quan tâm t i đi u ki n cân b ng phân l u gia nh p, s

m t cân b ng và d th ng ch a đ c gi i thích

- S li u tính toán tài nguyên ph n Trung Qu c còn r t thi u, các s li u đi u

ti t h , các h l y n c không th đ y đ nên k t qu ch là t ng đ i Trong quá trình s d ng c ng c n có nh ng h s x lý phù h p

1.2.3 c đi m khí h u

Khí h u trong h th ng sông H ng-Thái Bình ph n lãnh th Vi t Nam là khí h u nhi t đ i gió mùa v i mùa đông l nh, khô, ít m a và mùa hè nóng m m a nhi u, ch u tác đ ng c a c ch gió mùa đông nam Á v i hai mùa gió: gió mùa mùa ông và gió mùa mùa H , nh ng do ch u tác đ ng c a đ a hình nên các y u t khí

h u bi n đ i m nh m theo không gian và th i gian.Trong ph n này, ch nêu m t s

đ c tr ng c b n c a khí h u trên toàn l u v c:

1.2.3.1 N ng

S gi n ng trung bình hàng n m bi n đ i trong ph m vi t d i 1600 gi vùng núi cao lên đ n 2000 gi các thung l ng trong l u v c sông à S gi n ng

th ng cao vào các tháng mùa hè (t tháng V đ n tháng X), trên d i 200 gi m i tháng, các tháng mùa đông s gi n ng ít h n, nh t là các tháng I, II, III (B ng 1.2)

- 11 -

B ng 1.2:S gi n ng trung bình tháng t i tr m Hà N i trên l u v c sông H ng

B ng 1.3: Nhi t đ trung bình tháng t i tr m Hà N i rên l u v c sông H ng

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB

B ng 1.4: m trung bình tháng t i m t s tr m trên l u v c sông H ng

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB

S n Tây 86,0 88,0 88,0 88,0 86,0 86,0 86,0 88,0 87,0 85,0 83,0 83,0 86,2

Hà N i 82,0 86,0 88,0 88,0 84,0 84,0 85,0 87,0 86,0 82,0 81,0 81,0 84,5

- 12 -

1.2.3.4 Ch đ gió

H ng gió th nh hành trong mùa hè là gió nam và đông nam Mùa đông

th ng có gió B c và ông B c T c đ gió trung bình nhi u n m t i m t s tr m trên l u v c sông H ng là 2 -3 m/s (B ng 1.5)

B ng 1.5: T c đ gió trung bình nhi u n m t i m t s tr m

Yên Bái

B c Quang

B ng 1 6: B c h i trung bình tháng t i tr m Hà N i trên l u v c sông H ng

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII N m

Theo không gian, các trung tâm m a l n bao g m: khu v c B c Quang thu c

s n núi Tây Côn L nh v i l ng m a trung bình n m (Xo) l n nh t đ t t i g n 5.000 mm/n m, dãy núi Hoàng Liên S n kho ng trên 3.000 mm/n m; các khu v c Tam o và Ba Vì đ t 2.400 mm/n m Vùng ít m a 1.200 - 1.500 mm (B o L c,

M c Châu, S n La, B c Giang), vùng m a trung bình (1.700 - 2.000 mm) là vùng

đ ng b ng, trung du, b c b

Theo th i gian, m a c ng bi n đ i theo mùa gi ng nh các y u t khí t ng khác Ch đ m a hoàn toàn ph thu c vào ch đ gió mùa và phân theo mùa khá

rõ r t Mùa m a g n nh trùng v i gió mùa Tây Nam, chuy n h ng ông Nam và

th ng kéo dài t tháng V-X (kho ng 6 tháng), nh ng n m đ c bi t là nh ng n m

- 13 -

m a đ n s m ho c k t thúc mu n L ng m a trong mùa m a chi m kho ng 85% l ng m a n m Còn l i là m a trong mùa khô Mùa đông th ng có m a phùn và m t, mùa hè th ng có m a rào, m a dông

là s n sinh trên lãnh th Trung Qu c Tuy nhiên, do đ a hình chia c t, l ng m a phân b không đ u nên dòng ch y trên các ph n l u v c c ng r t khác nhau

Dòng ch y đ a ph n Vi t Nam phong phú h n nhi u dòng ch y c a ph n

th ng ngu n l u v c n m Trung Qu c (l ng m a trung bình c tính trên sông

à ph n Vi t Nam 2900 mm/n m; Ph n Trung Qu c 1800 mm/n m; trên sông Lô

ph n l u v c Trung Qu c là 1200 mm/n m thì l u v c thu c Vi t Nam lên t i

1900 mm/n m; trên sông Thao ph n Trung Qu c còn th p h n là 1100 mm/n m và thu c lãnh th Vi t Nam c ng đ t 1900 mm/n m)

Nhìn chung, l ng n c trung bình hàng n m trên l u v c bi n đ i khá l n

và tu thu c t ng sông N m nhi u n c nh t so v i n m ít n c nh t g p 1,7 đ n 2,2 l n sông H ng; 3 đ n 4,6 l n sông Thái Bình Trên các sông nh , bi n đ ng

n c trung bình n m nhi u h n, đ c bi t là các nhánh nh c a sông Thái Bình

- 14 -

B ng 1 8: Bi n đ ng l ng n c trung bình n m t i tr m S n Tây

max/min Trung bình L n nh t Nh nh t

Mo (l/skm 2 )

Xo (mm)

Wo (10 6 m 3 )

Yo (mm) α

H ng S n Tây 143600 100 3742 26,06 1940 118008 822 0,424

Ngu n: Vi n quy ho ch Thu l i

Bi n đ i dòng ch y n m

- Dòng ch y n m trên l u v c nghiên c u không bi n đ i nhi u, n m nhi u

n c nh t so v i n m ít n c nh t trong th i gian t đ u th k t i nay c ng ch kho ng 2,0 ÷ 2,6 l n đ i v i các tr m trên sông l n và kho ng 3 ÷ 4 l n đ i v i các

tr m trên sông nhánh c a sông Thái Bình T khi có ch đ quan tr c t t h n (1956

đ n nay) l i r i vào th i k sông H ng ít n c thì t l đó ch còn 1,6 ÷ 2,0 l n sông l n và kho ng 3,0 ÷ 4,5 th ng l u sông Thái Bình

- H s bi n đ i Cv c a dòng ch y n m t ng khi di n tích l u v c gi m và khi l ng n c trung bình n m trên l u v c gi m H s Cv các l u v c sông l n: 0,16 ÷ 0,23 các l u v c trung bình và các l u v c nh : 0,30 ÷ 0,50 (B ng 1.10)

B ng 1.10: H s bi n đ ng Cv t i tr m S n Tây trên sông H ng

- 15 -

m a rào nhi t đ i gây ra, nhi u lo i th i ti t có th gây m a l n trên l u v c nh :

áp th p, front, d i h i t nhi t đ i, bão

Do ch đ m a trên l u v c bi n đ i c v không gian và th i gian, nên s

xu t hi n l l n trên sông H ng có tính ch t phân k rõ r t B c B mùa l t tháng 6 ÷ tháng 10; phía ông B c có th x y ra l l n vào tháng 11; Tây B c mùa l có th s m h n Trên l u v c sông H ng có trên 45% s n m có l l n vào tháng 8, trên 29% vào tháng 7, ch có 17% x y ra vào tháng 9 Tuy v y nh ng tr n

l đ c bi t l n ch x y ra vào tháng 8 ví d nh các tr n l tháng 8/1945, tháng 8/1971

1.2.4.3 Dòng ch y ki t

Mùa ki t trên l u v c th ng t tháng XI đ n tháng V g m 7 tháng (có l u

l ng bình quân tháng nh h n l u l ng trung bình n m) Trong đó có tháng XI là tháng chuy n ti p t mùa m a sang mùa ít m a T tháng X đ n tháng XI dòng

ch y trong sông gi m nhanh và t tháng XII đ n tháng IV dòng ch y ít bi n đ ng,

cu i tháng IV và tháng V do có m a nên dòng ch y l i t ng nhanh, chính th c mùa

ki t là t tháng XII đ n tháng IV

Trong các tháng mùa ki t v n còn có l ng m a chi m kho ng 20 ÷ 25%

l ng m a c n m nh ng l ng m a này l i t p trung vào 3 tháng XI, IV và V còn các tháng XII đ n tháng III m a nh và nh t là 2 tháng XII và I là th i ti t khô hanh, tháng II và III tuy đã có m a nh ng ch là m a phùn, t tháng XII đ n tháng III dòng ch y trong sông su i là do n c ng m và n c đi u ti t t các h ch a cung c p Do v y tháng có l u l ng nh nh t trong n m h u h t r i vào tháng III

Mô đuyn dòng ch y ki t vùng châu th sông H ng là 4,9 l/s.km2

- 16 -

43,2% t ng s dân và t ng 4,4%; dân s nông thôn là 4057 nghìn ng i t ng 1,4%

M t đ dân c t i Hà N i: 2952ng i/km2

Huy n Phúc Th sáp nh p vào thành ph Hà N i t n m 2008, huy nn m bên b h u ng n c a c hai con sông: sông H ng và sông áy, c a h th ng sông

H ng Phúc Th có ranh gi i phía Tây giáp th xã S n Tây, phía Nam giáp huy n Th ch Th t, phía ông Nam l n l t giáp các huy n Qu c Oai và Hoài

c, phía đông giáp huy n an Ph ng Di n tích t nhiên huy n Phúc Th là 117.3 km2, v i dân s là 169.2 nghìn ng i

Huy n Phúc Th là n i có nhi u d án công nghi p D ki n khi qu c l

32 xây d ng xong, Phúc Th s là m t trong nh ng đi m đ n cho các nhà đ u

t trong và ngoài n c Thu nh p bình quân đ u ng i c a huy n Phúc Th hi n nay trên 600 USD/n m Là m t huy n thu n nông, có đ p áy, có công trình Kênh

C m ình - Hi p Thu n d n n c t sông H ng vào sông áy, sau này s là 1 đi m

du l ch n i ti ng

Thành ph Hà N i nói chung và huy n Phúc Th nói riêng đ c b o v b ng

h th ng đê đi u mà ch y u là đê đ t, ch t l ng kém và b suy y u theo th i gian

do tác đ ng c a các y u t t nhiên, nh t là s đ t bi n c a đi u ki n khí t ng - thu v n; các ho t đ ng khai thác cát c a con ng i… Tr ng h p x y ra s t l , v

đê s uy hi p tr c ti p đ n tính m ng, c a c i c a r t nhi u h dân Vì th , c n ph i

n m b t đ c các quy lu t đòi h i ph i ch n đ c ph ng pháp nghiên c u thích

h p Sau khi xem xét đánh giá các ph ng pháp nghiên c u th y đ ng l c lòng sông và các ph ng pháp tính toán thi t k , ki m tra n đ nh, tác gi Lu n v n đã

l a ch n 4 nhóm ph ng pháp sau cho đo n sông H ng khu v c nghiên c u:

 Ph ng pháp phân tích xác su t th ng kê trong th y v n

Ph ng pháp này s d ng trong vi c thu th p, th ng kê và phân tích tài li u

đ a hình, đ a ch t c a khu v c nghiên c u và tài li u th y v n t i các tr m th y v n liên quan trên vùng nghiên c u làm c s ph c v cho nh ng nghiên c u trong

Lu n v n

 Ph ng pháp mô hình toán

ây là ph ng pháp tính toán, mô ph ng di n bi n dòng ch y trong sông và vùng c a sông b ng các ph ng trình toán h c V i đi u ki n ban đ u và đi u ki n biên đ c xác đ nh b ng các y u t th y v n, th y l c, cùng v i b c th i gian

đ c n đ nh tr c Nh kh n ng x lý thông tin t c đ cao v i đ chính xác l n

c a máy tính nên ngày nay mô hình toán đã tr thành m t công c không th thi u trong nghiên c u và thi t k các công trình th y l i V i u đi m trên thì ph ng pháp này đ c s d ng khá ph bi n trong th c t

 Ph ng pháp tính toán thi t k và ki m tra n đ nh

D a trên k t qu nghiên c u ch đ th y l c, Lu n v n ch ra nh ng v trí xung y u, có kh n ng s t l đ t đó đ xu t ph ng án ch nh tr đo n sông H ng qua khu v c nghiên c u L a ch n ph ng án thi t k h p lý, tính toán thi t k và

s d ng ph n m m GEOSLOPE mô ph ng n đ nh tr t mái theo các k ch b n khác nhau

- 18 -

 Ph ng pháp phân tích t ng h p

Vùng nghiên c u ch u tác đ ng đ ng th i c a các y u t t nhiên và nhân

t o Các y u t t nhiên bao g m: dòng ch y, sóng, dòng th m, đ a ch t không n

đ nh, m t cân b ng bùn cát và các y u t nhân t o là các công trình dân sinh, các

ho t đ ng khai thác cát, giao thông th y chi ph i ch đ th y l c, gây s t tr t, xói l b Các y u t trên có tác đ ng t ng h nhau nên khi nghiên c u ph i xem xét chúng trên quan đi m phân tích h th ng

Trong nh ng nghiên c u c a Lu n v n, các ph ng pháp trên đ c s d ng linh ho t và b tr cho nhau S d ng ph ng pháp thu th p th ng kê, phân tích đ a hình th y v n và ph ng pháp phân tích h th ng đ thi t l p, mô ph ng mô hình

th y l c vùng nghiên c u Tính toán thi t k và ki m tra n đ nh công trình ng

th i s d ng ph ng pháp phân tích h th ng đ phân tích đánh giá k t qu t mô hình

1.5 K T LU N CH NG 1

Ch ng 1 c a Lu n v n đã khái quát đ c các đ c đi m đ a lý t nhiên, khí

t ng th y v n và dân sinh kinh t c a khu v c nghiên c u Vi c tìm hi u và đánh giá đ y đ các đ c đi m trên nh m làm sáng t nh ng thông tin c n thi t v đ i

t ng, ph m vi nghiên c u cho đo n sông H ng ch y qua huy n Phúc Th , Hà N i

Ch đ dòng ch y c a sông H ng có nh h ng l n đ n s an toàn tính

m ng, c a c i và đ i s ng kinh t xã h i cho ng i dân s ng khu v c xung quanh

V i các yêu c u và đòi h i c a th c ti n s n xu t, c n ph i có nh ng nghiên c u v tình hình xói l , đ xu t và thi t k gi i pháp nh m b o v b dòng chính sông

H ng, đây là m c đích chính c a Lu n v n

Lu n v n đ xu t 4 nhóm ph ng pháp nghiên c u chính đ c s d ng (phân tích xác su t th ng kê trong th y v n, mô hình toán, tính toán thi t k và

ki m tra n đ nh, phân tích t ng h p) Các ph ng pháp trên đ c s d ng linh

ho t và b tr cho nhau

Hình 2.1: Khu v c s t tr t kè h u H ng đo n qua Phúc Th (tháng 10/2010)

Chi u dài m i khu v c s t l t vài ch c đ n vài tr m mét, có n i cung s t

n i ti p nhau dài 3 ÷ 5 km, nh s t l b t sông Thao khu v c Th y Vân - Tân c

- Minh Nông - Tiên Cát (Phú Th ); s t l b sông à khu v c h l u th y đi n Hòa Bình; s t l b sông H ng khu v c th xã Lào Cai, thành ph Yên Bái; khu v c các

xã Tri u D ng - Phú C ng - Phú Châu, Vân Sa - Châu S n, Ph ng - C m

- 20 -

ình - Xuân Phú (Hà Tây); khu v c Yên Ninh - Ch ng Xá - V i n - Nh Trác (Hà Nam); s t l b t sông H ng khu v c Trung Hà - Thanh i m, V n Khê (V nh Phúc); khu v c Phú Hùng C ng - Lam S n (H ng Yên); M t L ng, Bái Tr ch (Nam nh); Nhâm Lang, H ng Ti n (Thái Bình); các xã Cam Th ng, Phú Th nh,

C m ình, Trung Hà, Liên Trung, ông Ng c, H i B i

2.2 DI N BI N XÓI B I TRÊN M T B NG

Lch s m t s giai đo n d ch chuy n đ ng tr c lòng sông H ng k t n m

1890 cho đ n 1985 vùng Vân C c, an Ph ng (Hình 2.2) cho th y trong vòng 100

n m, t 1890 đ n 1985, sông H ng có s bi n đ i dòng r t m nh

Hình 2.2: S đ chuy n dòng sông H ng khu v c Vân C c

Hi n nay, t K29+600 đ n K31+600, thu c đ a ph n thôn H ng H u,

ph ng Phú Th nh, huy n Phúc Th , S n Tây, Hà N i, cách trung tâm qu n S n Tây kho ng 1km đ c lát đá b o v , chân kè đ c th r ng đá gi chân o n kè này thu c tuy n kè ch ng s t l b h u sông H ng đo n K27+431 - K32+00 đê

H u H ng, th xã S n Tây, t nh Hà Tây (c ) đ c thi t k n m 2008 Nh có h

S n Tây - Bá Giang - Liên M c t n m 1925 t i nay, ta có th đ a ra nh n xét s b

nh sau: Nh ng bi n hình lòng sông rõ r t nh t th ng b t đ u vùng Vân C c - Châu Phan Do đ c đi m đê chính vùng này r t r ng, bãi sông không cao nên bi n hình lòng sông th ng x y ra r t l n Tr c n m 1925 có lúc lòng sông đi sát tuy n

b trái

N m 1962 - 1963, lòng sông xói sâu vào bãi Trung Hà - huy n V nh L c hình thành đ nh cong th nh t phía b trái, đ nh cong th hai chuy n qua b ph i t i

đ u bãi Bá Giang còn đ nh cong th ba l i chuy n sang b trái g n V n Quán

N m 1964 đã x y ra hi n t ng c t cong, lòng sông ch y th ng h n T Vân

C c qua Trung Hà đ n an Hoài ch còn duy nh t m t đ nh cong

Ngay sau khi b c t th ng, b t đ u vào các n m 1966-1967 tr đi, quá trình lòng sông u n cong l i b t đ u, bãi Trung Hà l i b xói theo quy lu t u n cong hình sin và d n d n t o l i hình cong đ u t i phía bãi Trung Hà i u này là h p qui lu t

b i vì d ng lòng sông dài ch v i m t đ nh cong th ng là d ng không n đ nh, không th t n t i lâu n u không có các công trình ch nh tr đ kh ng ch

Nh ng n m ti p theo, b lõm phía bãi Trung Hà ti p t c b xói và lòng sông càng cong h n Kho ng n m 1980-1981, d ng lòng sông g n nh tình hình lòng sông n m 1962-1963 v i 3 đ nh cong Trung Hà, Bá Giang và V n Quán

- 22 -

Hình 2.3: B n đ xói l b i t lòng d n khu v c S n Tây - an Ph ng giai đo n

1965 - 1987

B t đ u t n m 1989-1990, hi n t ng c t cong đã x y ra đ nh cong V n Quán - V n Khuê Nh v y, trên đo n sông dài t S n Tây - Vân C c đ n an Hoài

đo n 1993-2001

- 23 -

Nh trên đã phân tích d ng lòng d n này v n không n đ nh, nên b t đ u t

n m 1993 đ n nay hi n t ng xói l l i x y ra t i b trái phía Trung Hà và hình thành l i đ nh cong th nh t trên đo n sông (Hình 2.4)

Theo các s li u l ch s t n m 1925 tr l i đây đã x y ra 3 l n c t cong, l n

đ u kho ng n m 1945, l n th 2 vào n m 1964 và l n th 3 vào n m 1989 -1990

Trong th i k đ u c a chu k u n cong, lòng d n còn xa đê nên m c dù

c ng đ xói khá l n nh ng ch a gây nhi u nguy hi m Nh ng vào th i k cu i lòng d n đã khá cong, dòng ch y thúc vào b v i góc khá l n gây m t an toàn đê

đi u và vi c b o v b tr nên khó kh n và t n kém

Qua các phân tích di n bi n trên và các tài li u l ch s tr c đây trên đo n sông H ng S n Tây - Trung Hà - an Hoài, lòng sông t i đo n c c b S n Tây –

Ph ng là khá n đ nh theo m t dòng cong thu n, ép vào b ph i v i h s cong

nh (k=1.05), bãi phía b trái khá cao và có b i V nh T ng n đ nh nên t lâu không có dòng ch y đi phía b trái, dòng sông t i đo n S n Tây luôn có xu th xói vào b ph i Di n bi n lòng d n trên đo n sông này là xu t phát t hi n t ng xói vào bãi Trung Hà t o nên đ nh cong m i (đ nh cong đ u tiên) và kéo theo s xu t

hi n các đ nh cong ti p theo

Nh n xét: T n m 1965 đ n 1988 là m t chu k u n cong, c t th ng M t chu k u n cong m i b t đ u t n m 1989 đ n n m 1997 T i đ nh cong Trung Hà

h s u n cong l n nh t là 1.2 Theo phân tích trên, m i chu k v n đ ng lòng sông trên đo n sông S n Tây – Liên M c kéo dài kho ng 20 - 25 n m

Hi n t ng b i t , xâm th c hay xói l đ ng b sông do các nguyên nhân chính là: Do thay đ i t nhiên c a dòng ch y; Do m t s v trí có các l p đ t y u;

Do tác đ ng c a con ng i, trog đó có s đi u ti t c a các h ch a; Do s khai thác cát tràn lan làm m t cân b ng bùn cát, gây xói l ;

- 24 -

b h u và b i l p phía b t m nh làm cho chi u r ng lòng sông ngày càng có xu

h ng b thu h p và xói sâu L ch sâu d ch chuy n m nh sát b ph i sông, th hi n các m t c t 2, 3, 4 (Hình 2.5)

Hình 2.6: S đ các m t c t kh o sát đo n sông H ng t S n Tây đ n Th ng Cát

đo n b sông, đe d a đ n an toàn đê đi u và cu c s ng c a trên 400 h dân ven sông Di n bi n s t l m nh, xu t hi n nhi u cung s t khu v c kè H ng H u và

T nh i t th i đi m cu i n m 2005 và đ u n m 2006 u tháng 11-2007 l i xu t

hi n cung s t trên kè T nh i t i v trí K31+400 cung s t dài 58m, đ nh cung s t cao trình +8.0 tr t sâu xu ng 0.8m Hi n nay dòng ch y ch l u sông H ng v n đang ép sát b h u gây xói l và s t tr t toàn tuy n t K27+500 - K32

Hình 2.9: Di n bi n m t c t ngang sông H ng t i MC4 đo n

Xã Sen Chi u-Phúc Th

- 26 -

2.4 K T LU N CH NG 2

Ch ng này Lu n v n đi sâu phân tích di n bi n lòng d n trên m t b ng, trên

m t c t ngang và nh ng khu v c xói l nghiêm tr ng ánh giá các nguyên nhân chính gây nên di n bi n trên bao g m: Do thay đ i t nhiên c a dòng ch y; Do tác

đ ng c a con ng i, trog đó có s đi u ti t c a các h ch a; Do s khai thác cát tràn lan làm m t cân b ng bùn cát, gây xói l ; Do m t s v trí có các l p đ t y u,

ch u t i tr ng l n t các công trình ven sông, mà nh t là vi c ch t t i cát tràn lan,

k t h p v i các y u t t nhiên tác đ ng gây nên s t l

Vi c đánh giá đ c di n bi n ph c t p c a lòng d n sông H ng thu c khu

v c nghiên c u càng làm sáng t tính c p thi t c a đ tài Lu n v n Các nguyên nhân chính gây nên các hi n t ng trên là c s đ phân tích, đ ra h ng nghiên

c u và các gi i pháp công trình b o v b sông H ng, mà c th là đo n sông đi qua huy n Phúc Th

- 27 -

3.1 M U

Cùng v i s phát tri n nhanh c a công ngh thông tin, k th t máy tính và các công c toán h c hi n đ i, ph ng pháp mô hình toán đã phát tri n m nh m trong th i gian g n đây Mô hình toán có u đi m t c đ tính toán nhanh, đi u

ch nh và thay đ i các ph ng án linh ho t, kinh phí không l n, có th áp d ng cho nhi u vùng có đi u ki n khác nhau

Hi n nay, nhi u mô hình th y đ ng l c có kh n ng tính toán, mô ph ng các quá trình đ ng l c nh : sóng, dòng ch y và v n chuy n bùn cát đ c s d ng ph

bi n trên th gi i nh các b mô hình MIKE 21 c a an M ch, DELFT- 3D c a Hà Lan, STWAVE c a M ít nhi u đã và đang đ c ng d ng r ng rãi Vi t Nam

Sông H ng là m t h th ng thu v n, thu l c th ng nh t ch u tác đ ng đ ng

th i c a các y u t t nhiên và nhân t o Các y u t t nhiên g m: dòng ch y sông, thu tri u ven bi n và y u t nhân t o là các công trình nhân sinh nh đê kè b o v

b , các công trình đ u m i ph c v t i tiêu chi ph i đ n ch đ th y l c Nhi m

v c a bài toán c n gi i quy t là mô ph ng đ c quy lu t tr ng th y đ ng l c và đánh giá tình tr ng xói l c a đo n sông nghiên c u

Sau khi xem xét, so sánh, đánh giá u nh c đi m c a các mô hình toán có

th áp d ng cho vùng nghiên c u phù h p v i m c tiêu nghiên c u c a Lu n v n, tác gi đã ch n b mô hình MIKE đ mô ph ng tr ng th y đ ng l c h c t i sông

- 28 -

- Cho phép tính toán th y l c v i đ chính xác cao

- áp ng m c đích nghiên c u

- Giao di n thân thi n, d s d ng

thi t k , ph i bi t đ c các thông s nh tài li u đ a hình, đ a ch t, m c

n c, l u l ng, l u t c và phân b l u t c trên mô hình 2 chi u Trong n i d ng

Lu n v n, tài li u bao g m:

- Tài li u đ a hình do Vi n Quy ho ch Thu L i và oàn Kh o sát Sông H ng

đo đ c n m 2000 trong d án phòng ch ng l đ ng b ng sông H ng, có b sung các tài li u đo đ c n m 2009, 2010 do tr ng i h c Th y l i th c hi n

- Tài li u đ a ch t công trình đ c tác gi tham kh o trong Báo cáo kh o sát

đ a ch t công trình c a công ty T v n và Chuy n giao công ngh Th y l i (CWRCT, 2010) thu c d án phát tri n giao thông nông thôn khu v c ng B ng

B c B - Giai đo n I, c m Vân Phúc, Phúc Th , Hà N i

- Tài li u m c n c, l u l ng, l u t c đ c l y t mô ph ng th y l c, trong

đó s d ng mô hình MIKE11 đ có biên cho mô hình MIKE21 và s d ng MIKE21

đ mô ph ng tr ng dòng ch y t i v trí công trình ph c v tính toán thi t k

3.2 MÔ HÌNH MIKE11, MIKE21 VÀ KH N NG NG D NG

3.2.1 MIKE 11 và kh n ng ng d ng

3.2.1.1 Gi i thi u

Mô hình MIKE 11 là m t trong s các mô hình toán th y l c m t chi u đ c

s d ng r ng rãi hi n nay n c ta do DHI Water & Environment phát tri n Ph n

m m MIKE đã đ c ki m ch ng tính hi u qu t i nhi u qu c gia trên th gi i Quá trình s d ng cho th y MIKE có giao di n thân thi n và tính n đ nh r t cao, ngoài

ra trong đó l i có các mô đun đi kèm thích h p cho các m c đích ng d ng khác nhau Trong m c này trình bày chi ti t các đ c đi m c a mô hình MIKE: C s lý thuy t, các s li u đ u vào, các th ng s c n hi u ch nh

- 29 -

MIKE 11 là m t ph n m m k thu t có th mô ph ng l u l ng, ch t l ng

n c và v n chuy n bùn cát trong sông, h th ng t i, kênh d n và các h th ng

d n n c khác MIKE 11 là m t ph n m m đ c l p trong b ph n m m MIKE bao

g m r t nhi u các ph n m m con có các ch c n ng và nhi m v khác nhau nh MIKE 11, MIKE 21, MIKE-GIS, MIKE-BASIN, MIKE-SHE, MIKE-MOUSE và trong MIKE 11 l i bao g m nhi u mô đun có các kh n ng và nhi m v khác nhau

nh :

- Mô đun thu l c (HD)

- Mô đun m a dòng ch y (RR)

- Mô đun t i - khuy ch tán (AD)

- Mô đun ch t l ng n c (WQ) và m t s các mô đun khác

Trong mô hình MIKE 11 thì mô đun thu l c (HD) là ph n trung tâm c a mô hình, tuy nhiên tu theo m c đích mà chúng ta k t h p s d ng v i các mô đun khác m t cách h p lý và khoa h c

C s lý thuy t và ph ng pháp tính toán mô ph ng c a mô hình ch y u

d a trên lý thuy t c b n c a mô đun th y l c (HD) Mô đun này là ph n trung tâm

c a h th ng mô hình MIKE 11 và là c s cho h u h t các mô đun bao g m: D báo l , t i khuy ch tán, ch t l ng n c và các mô đun v n chuy n bùn cát Mô đun thu l c trong MIKE 11 gi i các ph ng trình dòng ch y theo nguyên lý đ m b o tính liên t c và b o toàn đ ng l ng (h ph ng trình Saint Venant)

3.2.1 2 C u trúc và thu t toán trong mô hình Milke 11

 H ph ng trình Saint Venant

Ph ng trình c b n c a mô hình đ tính toán cho tr ng h p dòng không n

đ nh là h ph ng trình bao g m ph ng trình liên t c và ph ng trình đ ng l ng (h ph ng trình Saint Venant) v i các gi thi t:

- Dòng ch y là dòng m t chi u, đ sâu và v n t c ch thay đ i theo chi u d c

c a lòng d n