Thiết kế công chỉnh trị thượng lưu cầu trung hà

YÊU CẦU CỦA CÁC NGHÀNH KINH THẾ ĐỐI CỚI ĐOẠN SÔNG 1.3.1.Đối với giao thông thủy - Đoạn sông nghiên cứu nằm trên tuyến nằm trên tuyến vận tải từ Quảng Ninhđến nhà máy thủy điện Sơn La dà

LỜI NÓI ĐẦU

Sau hơn 5 năm học ở trường Đại Học Xây Dựng ,em đã hoàn thành các môn học ở trường và được nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Thiết kế công Chỉnh trị thượng lưu cầu Trung Hà “ Đồ án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS TRẦN VĂN SUNG cùng với sự chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn Cảng –Đừng Thủy Trường Đại Học Xây Dựng

Em xin trân thành cảm ơn: Các thầy cô giáo và tập thể cán bộ công nhânviên của trường Đại Học Xây Dựng tận tình chỉ bảo, gia đình và bạn bè động viêngiúp đỡ em trong suốt 4,5 năm qua để em hoàn thành nhiệm vụ học tập và rènluyện của mình Các thầy cô giáo trong bộ môn cảng Cảng –Đường Thủy TrườngĐại Học Xây Dựng đã trang bị cho em nhưng kiến thức cơ bản về nghành nghềchuyên môn và đặc biệt là TS TRẦN VĂN SUNG đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo

để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình !

Mặc dù đã cố gắng, song trình độ có hạn, cũng như vốn kiến thức thực tếkhông nhiều,vì vây không thể tránh được những thiếu sót trong quá trình thực hiện

Do đó em mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn để đồ ándần được hoàn thiện

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm

Sinh viên

CHƯƠNG 1

SỰ CẦN THIẾT PHẢI CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG

THƯỢNG LƯU CẦU TRUNG HÀ

1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐƯỜNG THỦY NỘI VIỆT NAM

1.1.1 QUY MÔ

- Việt Nam có đến 2.360 con sông, kênh lớn nhỏ với tổng chiều dài 41.900 kmnhưng mới quản lý và khai thác được 8.036 km.

- Mật độ sông và kênh trung bình ở Việt Nam là 0.6 km/km², khu vực sôngHồng là 0.45 km/km² và khu vực đồng bằng sông Cửu Long là 0.68 km/km² Dọc

bờ biển cứ khoảng 23km có 1 cửa sông Theo thống kê có 112 con sông đổ ra biển.Các sông lớn thuờng bắt nguồi từ nước ngoài chỉ có trung du và hạ du chảy trênđịa phận Việt Nam

- Lưu lượng nước của các kênh và sông là 26.600 m³/s, trong phần này đượcsinh ra trên lãnh thổ Việt Nam chiếm 38.5%, phần từ nước ngoài chảy vào ViệtNam chiếm khoảng 61.5%, lượng nước này không đồng đều giữa các hệ thốngsông: hệ thống sông Mê Công chiếm 60.4%, hệ thống sông Hồng chếm 15.1%, các

 Hệ thống sông Mê Công ( sông Cửu Long )

- Hệ thống đường thủy nội đia Việt Nam có sự kết nối với các nước láng giềngnhư Trung Quốc, Campuchia, Lào và Thái Lan rất thuận lợi cho giao thương và phát triển Giao thông đường thủy nhất là khu vực đồng bằng sông Cửu Long( với

- Ở Bắc Bộ, hệ thống sông hình thành chủ yếu do 2 hệ thống sông Hồng vàsông Thái Bình Hầu hết các sông đều có độ dốc theo hướng Tây Bắc -ĐôngNam

- Theo quy hoạch phát triển giao thông vận tải khu vực Đồng bằng Bắc Bộđến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030, tập trung cải tạo hệ thống giao thông thủykhu vực theo 3 tuyến hành lang chình

 Hành lang 1: Việt Trì – Quảng Ninh, đi qua sông Hồng, sông Đuống, sông

Kinh Thầy, sông Hàn, sông Cấm và tuyến luồng ven biển

 Hành lang 2: Quảng Ninh – Hải Phòng – Nam Định – Ninh Bình (qua sông

Luộc)

 Hành lang 3: Hà Nội – Lạch Giang, đi qua sông Hồng, sông Ninh Cơ tới

cửa Lạch Giang và tuyến luồng từ Cửa Lạch Giang tới Cảng Ninh Phúc điqua sông Ninh cơ, sông Đáy

 Đoạn sông nghiên cứu nằm trên tuyến hành lang vận tải đường thủy

số 1 theo quyết định số 883/ QĐ- BGTVT, ngày 4/4/2008 về việc đầu

tư Dự án phát triển giao thông vận tải khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ sửdụng vốn vay ngân hàng thế giới

 Để tuyến vận tải này hoạt động tốt cần phải cải tạo luồng lạch lạo vétđồng bộ cùng với việc nghiên cứu và đưa ra các giải pháp mặt bằngtuyến chỉnh trị hợp lý cho đoạn sông này để phục vụ cho vận tải thủy

và hài hòa các lợi ích khác là rất cần thiết

Dưới đây cho thấy 3 tuyến hành lang vận tải chính trong khu vực đồng bằng Bắc

Bộ và vị trí đoạn sông nghiên cứu

Đoạn sông nghiên cứu

Hình 1.1 Hệ thống sông và tuyến đường thủy khu vực Đông Bằng Bắc Bộ 1.1.4 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM

- Bộ truởng giao thông vận tải Đinh La Thăng vừa ký quyết định số 4146 phê

duyệt Quy Hoạch phát triển đội tàu vận tải thủy nội địa giai đoạn 2015-2020 địnhhướng đến năm 2030

- Theo quyết định, đến năm 2020, tỷ lệ đảm nhận vận tải hàng hóa của đườngthủy nội địa là 17,72%, vận tải hành khách là 4,1% khối lượng vận tải của toànnghành giao thông vận tải Tốc độ tăng trưởng vận tải bình quân giai đoạn 2015-

Hành lang 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRUNG HÀ

-Định hướng đến năm 2030, tỷ lệ đảm nhận vận tải hàng hóa của đường thủy nộiđịa là 15,48%, vận tải hành khách là 1,9% khối lượng toàn nghành GTVT.Tốc độtăng trưởng khối lượng giao thông vận tải là 5,20% năm và 1,41% năm về hànhkhách Vận tải hàng hóa đạt 655,89 triệu tấn và 141,5 tỷ tấn.km, hành khách đạt

200 triệu khách và 4,1 tỷ khách.năm Khối lượng vận tải container khoảng 5,57triệu TEU; khối lượng vận tải hàng hóa bằng tàu sông pha biển đạt khoảng 30,3triệu tấn

1.1.5 SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ CHỈNH TRỊ SÔNG

- Nước ta có hệ thống gồm hơn 2.360 con sông và kênh, có tổng chiều dàikhoảng 189.000 km, trong đó hơn 41.900 km (sông và các hồ lớn) có thể sử dụng

về vận tải thuỷ nội địa và vận tải thủy ven biển Với hơn 3.200km bờ biển cùnghàng ngàn km đường từ bờ ra các đảo và giữa các đảo với nhau Xét về lưu vựcsông nước ta có 26 hệ thống sông với diện tích lưu vực từ 1000 km2 trở lên, trong

đó có 9 lưu vực sông trên 10.000 km2 Với mật độ khoảng 0,3 ÷ 4 km/1km2

- Với sự đa dạng, phong phú và đầy tiềm năng về giao thông thủy, mạng lướiđường thuỷ nội địa Việt Nam đã được các cơ quan phát triển Liên Hợp Quốc đánh

giá là một trong 5 nước có “Tiềm năng đường thuỷ tốt nhất thế giới”.

Một số chỉ tiêu so với các nước trong khu vực được tổn hợp trong

Bảng 1.1 So sánh một số chỉ tiêu với các nước trong khu vực Chỉ tiêu Đơn vị Việt Nam Băngladet Myanma Trung Quốc Thái Lan

Diện tích

tự nhiên Km2 330.363 142.450 678.850 9.561.000 514.000

- Thêm nữa vận tải thủy là phương thức vận tải truyền thống lâu đời, rất hiệuquả và phù hợp với vận chuyển hàng hóa trong giai đoạn xây dựng và phát triểnđất nước hiện nay như vật liệu xây dựng, than đá, lúa gạo, phân bón… vận tải thủy

có suất đầu tư thấp, cước phí rẻ, thân thiện với môi trường

- Mặc dù vận tải thủy có ưu điểm vượt trội so với các loại hình vận tải khác nhưng hiện nay còn gặp nhiều khó khăn (chiếm khoảng 25-30% tổng lượng hàng hóa vận chuyển trong khu vực) Bên cạnh nguyên nhân chưa đầu tư tốt hệ thống kết nối giữa vận tải đường thủy và các loại hình vận tải khác, thì nguyên nhân căn bản vẫn

là khó khăn về luồng tuyến (hạn chế về độ sâu, bề rộng, bán kính cong chạy tàu)

Vi vậy việc đầu tư chỉnh trị sông để phục vụ vận tải thủy là một yêu cầu bức thiết

1.2 VỊ TRÍ ĐOẠN SÔNG THƯỢNG LƯU CẦU TRUNG HÀ

- Sông Đà là phụ lưu lớn nhất của sông Hồng, sông bắt nguồn từ tỉnh VânNam của Trung Quốc chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam để rồi nhận vào vớisông Hông ở Phú Thọ Sông Đà dài 910 km, diện tích lưu vực là 52.900 km², phầnlãnh thổ Việt Nam là 22.800 km² ( xấp xỉ 50% diện tích khu vực).

-Mưa trên sông Đà lớn, lượng mưa phân bố tương đối đều trên diện tích rộnglớn.Sông Đà lại có nhiều nhánh lũ lớn Lũ của các nhánh xảy ra đồng thời tập trungnhanh, lũ sông Đà chiếm khoảng 50% lũ sông Hồng

Hình 1.2 : Hình ảnh mô hình khu vực cầu Trung Hà

Hình 1.3 : Ảnh thượng luư khu vực cầu Trung Hà

Cầu Trung Hà bắc qua hạ lưu sông Đà nối thôn Trung Hà, xã Thái Hòa,huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội và thôn Hạ Nông, xã Hồng Đà, huyện Tam Nông,tỉnh Phú Thọ , nằm trên quốc lộ 32 Đoạn sông này nằm gần ngã ba sông : sông

Đà, sông Lô, sông Thao

Hình 1.5: Ảnh cầu Trung Hà từ vệ tinh

1.3 YÊU CẦU CỦA CÁC NGHÀNH KINH THẾ ĐỐI CỚI ĐOẠN SÔNG

1.3.1.Đối với giao thông thủy

- Đoạn sông nghiên cứu nằm trên tuyến nằm trên tuyến vận tải từ Quảng Ninhđến nhà máy thủy điện Sơn La dài 499,5 km nằm trên trục Việt Trì –Quảng Ninh

đi qua sông Hồng, sông Đuống, sông Kinh Thầy, sông Hàn, sông Cấm và tuyếnluồng ven biển là một trong 3 hành nang vận tải thủy chính quả khu vực miền Bắc,

đi qua hầu hết các thành phố, thị xã, các trung tâm kinh tế, cảng lớn của khu vực làtuyến nghiêm cứu đầu tư của dự án

-Giao thông vận tải có vai trò đặc biệt quan trọng phục vụ xây dựng nhà máythủy điện Sơn La( hoàn thành ngày 20 tháng 12 năm 2012): đảm nhiệm 70% -80% lượng hàng hóa thông thường, và đảm nhận vận chuyển toàn bộ thiết bị siêutrường siêu trọng Để đáp ứng yêu cầu nêu trên, cần xây đựng công trình cải tạo,nâng cấp luồng tàu ( đoạn hạ lưu sông Đà)

Đạt chuẩn luồng tàu B = 44 m; H = 2,5 m; Rmin= 310 m

1.3.2 Đối với thoát lũ

-Sông Đà từ đập thủy điện Hòa Bình đến ngã ba Thao Đà đi qua các tỉnh HòaBình, Phú Thọ, Hà Nội với dân số khá đông và đời sống chủ yếu là nông nghiệpnên nhiệm vụ phòng chống lũ lụt là nhiệm vụ quan trọng Như vậy lòng sông phải

đủ lớn để đảm bảo thoát lũ an toàn

1.3.3 Yêu cầu tưới, tiêu nông nghiệp

-Hai bên bờ đoạn sông nghiên cứu có một số công trình phục vụ mục tiêu lấy nước,lấy phù sa tưới ruộng ( Cống Trung Hà, các trạm bơm Phú Nhiều, Tòng Bạt,Ghềnh Bợ, Hạ Bì v,v ) Yêu cầu quan trọng của các công trình này đảm bảo mựcnước và không làm lấp kênh

1.4 CÁC VẤN ĐỀ TỒN TẠI TRONG HIỆN TRANG KHAI THÁC ĐOẠN SÔNG

- Khu vực thượng lưu cầu Trung Hà là đoạn phân lạch trong mùa nước trung tạo ra

1 đoạn uốn khúc nhỏ trong đoạn quá độ của của một khúc lớn cuối sông Đà, trướckhi nhập sông Thao theo một nhánh rất đặc biệt từ nhánh chính Nam lên chínhBắc Sự phình rộng của lòng sông giữa 2 nút thắt hẹp làm cho dòng chảy phân lạchkhông ổn định, khi thì uốn cong sang bờ phải, khi thì chảy thẳng ép sát bờ trái.Hiện lạch trái đang là lạch chính, nhưng lạch phải vẫn đủ mạnh để gây sạt lở trongmùa lũ và tạo ra các khu nước vật rất lớn ở khu vực nút hợp lưu Phú Nhiều

- Hướng chủ lưu của nút vào và nút ra của đoạn phân lạch đều có những hiệntượng khác thường: ở nút vào, chủ lưu ép sát bờ lồi gây sạt lở mạnh ở bờ lồi, còn

- Bờ trái, sạt lở đang xảy ra nghiêm trọng trong suốt từ đầu lạch đến cuối lạch,

uy hiếp an toàn của đê Xuân Lộc Mặc dù đã có kè gia cố bờ ở đoạn cuối,nhưng kènày đang có hiện tượng bị xói đứt chân, và hiện tượng sạt lở đang diễn ra nghiêmtrọng ở đoạn chưa kè Dải đất hẹp giữa đê và bờ trái là khu dân cư trù phú, cầnđược bảo vệ

1.5 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG

- Lưu vực sông Đà kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam tới 380km, rộngtrung bình 80km, phần thuộc địa phận Việt Nam có diện tích là 26800km², chiếmkhoảng 50% diện tích toàn lưu vực

- Đặc điểm nổi bật của khu vực lưu vực là dạng núi và cao nguyên đều cao,bịchia cắt mạnh theo chiều thẳng đứng: các dãy núi, cao nguyên và thung lũng sôngthường sắp xếp song song theo hướng Tây Băc – Đông Nam

- Sông Đà là một lưu vực lớn của sông Hồng chiếm khảo 55% lượng nước trên

hệ thống sông hồng Theo thống kê 100 năm gần đây đã xảy ra những trận lũ lớntrên sông Đà đã là nhiều tuyến đê xung yếu trên diện rộng ở các tỉnh đồng bằngBắc Bộ bị hư hỏng gây tổn thất nặng nề về người và tài sản cho nhân dân mà cầnnhiều năm mới khắc phục được

- Công trình thủy điện Hòa Bình năm 1991 đưa vào tham gia chống lũ cho hạlưu sông Đà, sông Hồng và thủ đô Hà Nội Hằng năm đã cát trung bình từ 4 -6 trận

lũ lớn Hiệu quá điều tiết chống lũ cho hạ du và cho Hà Nôi là hết sức to lớn, tácdụng cắt lũ càng thể hiện rõ nét khi xảy ra lũ đồng thời trên các sông Đà, sông Lô

và sông Thao

- Đoạn hợp lưu Thao Đà nằm cách hạ lưu đập Hòa Bình 57km là đoạn chuyểntiếp từ ngã ba Thao Đà đến ngã 3 Lô Hồng Đây là nơi hội tụ của dòng sông lớn cóchế độ thủy lực, thủy văn và tổ hợp phức tạp, có cơ chế động lực, lòng dẫn đa dạng

và rất không ổn định

- Thay đổi tự nhiên của hình thái sông là kết quả sự vận động tự nhiên củalòng dẫn, thay đổi điều kiện tự nhiên ảnh hưởng rất lớn tới diễn biến của hình tháisông Vậy việc xây dựng các hồ chứa mang lại những lợi ích to lớn, song cũng gây

ra những tác động to lớn không hề nhỏ Một trong những tác động đó là hiện tượngxói sâu phổ biến ở hạ lưu các hồ chứa Nguyên nhân của hiện tượng này là do mộtlượng bùn cát tạo lòng bị giữ lại ở hồ chứa gây ra mất cân bằng bù cát ở hạ lưu HồHòa bình đã làm thay đổi cơ chế thủy lực, thủy văn, bùn cát gây ra hiện tượng xóisâu lòng dẫn trên hệ thốg các sông Hồng đặc biệt là trên sông Đà sau hồ chứa HòaBình.

- Khi có hồ Sơn La phía thượng lưu hồ Hòa Bình, gần như toàn bộ lượng bùncát của sông Đà sẽ được giữ lại ở hai hồ Sơn La và Hòa Bình Như vậy hiện tuợngbiến đổi lòng dẫn ở hạ lưu đập Hòa Bình chắc chắn sẽ diễn ra mạnh mẽ hơn khi chỉ

có hồ Hòa Bình

Trong tình hình đó, cần thấy rõ một thực trạng là hệ thống bãi bồi, đê điều vùngnày rất xung yếu Việc chỉnh trị, ổn định lòng dẫn phục vụ giao thông thủy, năngcao năng lực thoát lũ ở đoạn này chẳng những là đòi hỏi khách quan mà còn gópphần tích cự và khai thác dòng sông trên quy mô toàn tuyến từ đây đến hạ lưu

- Đoạn sông khu vực thượng lưu cầu Trung Hà là đoạn sông phân lạch, và mặc

dù điểm chung của dòng sông phân lạch thường không ổn định, luôn xảy ra sựtranh chấp giữa các lạch, tạo nên quá trình phát sinh, phát triển và suy thoái cáclạch đan xen nhau theo không gian và thời gian Nhìn chung diễn biến các đoạnsông phân lạch, trên mặt cắt ngang mà còn có xu hướng dich chuyển xuống hạ lưu

- Cùng với sự phát triển của các lạch, các bãi giữa cũng luôn trong quá trìnhphát triển không ngừng Qúa trình của phát triển bãi giữa thường là: Bãi giữa dần

mở rộng bồi cao để biến thành đảo giữa Sau khi cao trình mặt bãi nâng lên, thựcvật sinh trưởng, càng xúc tiến tốc độ bồi lắng trên vùng giữa

- Do có lạch thay đổi ngôi thứ không ổn định, vùng phân lưu và hợp lưu thường

phát triển của sông phân lạch luôn kéo theo tình trạng bất lợi cho những hoạt độngkinh tế, xã hội trên sông,bên sông và vùng lân cận:

 Uy hiếp an toàn đê điều, đường giao thông và các điểm dân cư bên sông

 Cản trở giao thông thủy

 Cản trở khả năng thoát lũ, góp phần gây thiệt hại rất lớn về người và củacải vật chất do tình trạng ngập lũ kéo dài và gia tăng cao trình đỉnh lũ

 Gây ô nhiễm môi truờng lũ v,v…

+ Ngoài ra, trong trường hơp phụ cận đọan sông phân lạch có bến cảng, trạmbơm hay cửa lấy nước thì nhưng diễn biến lòng dẫn phưc tạp của nó có thể dẫn đếnnhững tác động nghiêm trọng, thậm chí có thể gây tê liệt mọi hoạt động của côngtrính đó

+ Ở Việt Nam,diễn biến của các lòng sông đang phân lạch là đang là mỗi quantâm, nỗi bức xúc của nhiều cấp, nhiều nghành nằm trên các hệ thống sông lớn như:sông Hồng, sông Thái Bình ở miền Bắc, trên hệ thống sông Đồng Nai - Sài Gòn,sông Cửu Long ở miền Nam

 Do vậy cần nghiên cứu chỉnh trị đoạn sông Trung Hà trên sông Đà nhằmmục dich ổn định lâu dài đoạn sông nhằm phục vụ các nghành kinh tế hữuquan khai thác tổng hợp đoạn sông là một việc hết sức cần thiết

CHƯƠNG 2

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC THƯỢNG LƯU

CẦU TRUNG HÀ

- Sông Đà khu vực thượng lưu cầu Trung Hà thuộc phạm vi nghiên cứu của

dự án có thể chia làm 3 đoạn:

+ Đoạn sông thượng lưu cầu Ghềnh bợ: đây là đoạn sông có đỉnh cong bên bờtrái, lòng sông có lạch sâu so le, chiều rộng lòng sông tính từ đỉnh đê khoảng1000m, cao độ lệch chính dao động từ +6 ÷ +7m, cao độ bãi giữa giao động từ +10

÷ +14m về mùa kệt lòng sông có 2 lạch, dòng chủ theo hướng từ lạch trái qua lạchphải tuy nhiên vẫn phải có 1 phần nhỏ đi qua lạch phải Mực nước tạo lòng trở nên

về đơn lạch

+ Đoạn sông từ Ghềnh Bợ đến phà Trung Hà : đây là đoạn sông phân lạch, tạihai nút thắt chợ Ghềnh Bợ và bến phà Trung Hà chiều rộng lòng sông khoảng 600

÷ 700m, khu vực sông phân lạch lòng sông mở rộng chiều rộng lòng sông tính từ 2

đê khoảng 1500m Cao độ lạch chính dao động từ +2,5m ÷ +4 m, cao độ bãi giữadao động từ +10 ÷ +14m

+ Đọan sông tính từ bến Phà Trung Hà đến hạ lưu cầu Trung Hà: đây là đoạnđơn lạch, chiều rộng lòng sông tính từ 2 đê khoảng 1000m, dòng chủ lưu đi từ bờtrái qua bờ phải lên lòng dẫn có lòng sâu so le Cao độ lạch chính dao động từ -2,0

÷ +4,0m, cao độ ngương cạn +6 ÷ +7m Đặc biệt lòng dẫn bờ phải khu vực mỏm

đá hạ lưu cầu Trung Hà có độ sâu -16 m

2.2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG

- Các đặc điểm khí tượng nghiên cứu như sau:

+ Chế độ gió: tại Hòa Bình hướng gío thịnh hành là hướng Bắc, tai Tạ Búhướng gió chủ đạo là hướng Đông, tốc độ gió cực đại trùng với hướng gió thịnhhành, thời gian lặng gió khá lớn Tốc độ gió > 15 m/s chỉ xuất hiện vài ngày trongnăm

+ Độ ẩm:

 Độ ẩm tuyệt đối trung bình trong tháng không quá 33mb, trung bình nămkhoảng 31.6mb

 Độ ẩm tương đối trung bình của các tháng đều đạt trên 80% riêng mùa mưa

từ 84 – 86% Độ ẩm thấp nhất tuyện đối năm từ 13 – 38%

+ Chế độ mưa:

Trạm khí tượng thủy văn Hòa Bình nằm ngay sát sông Đà cho nên số liệu đo củatrạm phản ánh được chế độ khí hậu trong vùng Vùng này sự biến động của lượngmưa là rất lớn trong năm và trong tháng là nguyên nhân biến đổi sâu sắc của chế

độ dòng chảy sông ngòi Chế độ mưa của vùng này biểu hiện theo mùa khá rõ rệtMùa mưa trên vùng này kéo dài khoảng 7 tháng từ tháng V đến tháng XI Lượngmưa lớn nhất trên tuyến từ 1600 đến 2500mm và đạt cực đại vào tháng VI thángVII và tháng IX , trung bình lượng mưa mùa mưa chiếm từ 75 – 80% lượng mưa

cả năm

 Thời gian còn lại mùa khô từ tháng XII đến tháng IV, tháng có mùa mưa cựctiểu là tháng III , tháng II và tháng I là lúc gió mùa đông bắc qua lục địa,hoạt động mạnh tại đây Lượng mưa mùa khô chỉ chiếm khoảng 15 – 25%lượng mưa cả năm

 Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất là khoảng 343mm thường xuất hiệnvào tháng VIII, lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất khoảng 12mm xuấthiện vào đầu mùa khô tháng II

 Số ngày mưa trung bình năm là 131 ngày

+ Sương mù: số ngày có sương mù lớn nhất tại Hòa Bình là 14 ngày Tầm nhìnthấp từ 0 – 3 km tại Hòa Bình là 13 Ngày xuất hiện vào các quý Ι và quý ΙV

+ Sóng: đo địa hình núi che khuất đà sóng không lớn, chiều dài hồ khôngtrùng với hướng gió thịnh hành có tốc độ gió cự đại nên sóng gió không lớn

 Tháng có nhiệt độ trung bình cao thấp nhất( Từ tháng I đến tháng VII)

không dưới 16.10C

2.3 ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY

2.3.1 Đặc điểm thủy văn

- Sông Đà hạ lưu đập Hòa Bình do ảnh hưởng điều tiết của hồ sông Đà nênngoài những đặc điểm chung của chế độ thủy văn sông vùng trung du còn cónhững đặc điểm sau:

+ Biên độ dao động mực nước lớn từ 9 -10m (từ + 10m đến +22m)

Mùa lũ từ 3 – 4 tháng, mùa kiệt kéo dài hơn từ 5 – 6 tháng, mùa nước trung ngắn

từ 1 – 1,5 tháng

+ Lưu tốc mùa lũ, nhất là trong giai đoạn đập xả lũ lớn từ 2,5 – 3m/s Lưu tốcmùa kiệt nhỏ từ 0,2 – 0,5m/s lượng phù sa và bùn cát sau khi có đập Hòa Bình đãgiảm đi đáng kể Trừ những ngày mưa lũ và đập Hòa Bình xả đón lũ, còn lại có thể

có thể khai thác vận tải thủy với thời gian từ 10 – 11 tháng trong năm

Bảng 2.1: Tổng hợp mực nước tại các trạm đo hạ lưu đập Hòa Bình

553 500 272

0

6500

4520

1210

1820

1290

725

1996 64

8

586

745

1073

1508

1978

5764

6343

2309

1803

1473

742

1999 77

1

705

983

938 130

6

2980

6060

4330

3340

2150

2230

1090

2.3.2 Chế độ lũ sông Đà

- Sông Đà là nhánh chính của sông Hồng, song lại là phụ lưu lớn nhất Mưa trênlưu vực sông Đà thường rất lớn, lượng mưa tương đối đều trên diện rộng, sông Đàlại có nhiều nhánh lớn, lũ đồng thời và tập trung nhanh, nên thường xảy ra lũ ácliệt hơn

+ Từ năm 2007 đến nay Trung Quốc xây đựng hàng loạt các công trình hồ chứabậc thang, khai thác mạnh mẽ nguồn tài nguyên nước ở thượng nguồn và dự kiếnxây dựng thêm nhiều hồ chứa mới trong những năm tới Các hệ thống hồ chứa của

+ Mùa lũ trên sông Đà thường kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10, lũ tập trung vàotháng 7, 8 đặt biệt lũ xuất hiện năm 1945 với Qmax= 21.000 m³/s( tại Hòa Bình)

+ Năm 1996 lũ sông Đà lớn, do hồ Hòa Bình thực hiện xả cắt lũ, xả xuống hạlưu một lượng Qmax=13.350 m³/s theo kết quả tính toán phục lũ tại Hòa Bình thì

Qmax = 15.150 m³/s.

 Lưu lượng nước bình quân đỉnh lũ: Qmax =10.800 m³/s.

 Lưu lượng bình quân nhiều năm: QTB=1.740 m³/s

 Chế độ tạo lòng sông: có hồ Hòa Bình QTB=6.250 m³/s

 Dòng bùn cát : khi hồ Hòa Bình đi vào khai thác, phần lớn bùn cát lắngđọng lại trong hồ:

• Giai đoạn 1961 – 1970: 5,478*106 tấn

• Giai đoạn 1990 – 1993: 77,105*106 tấn

Bảng 2.3: Tổ hợp các trận lũ trên hệ thống sông Hồng

TT Năm xuất hiện lũ lớn

Quy mô lũ trên hệ thống sông

đó trên sông Thao ( tại mặt cắt bến đò Lời ) độ dục ρ = 1,99 -2,032kg/m³.

 Vấn đề chế độ thủy lực : Có tình hình ngược chiều với sông Thao, khisông thao lũ lớn, sông Đà cắt lũ hoặc tích nước, chỉ xả về hạ lưu lượngnhỏ, dòng lũ sông Thao sẽ áp đảo dòng lũ sông Đà, độ dốc thủy lựcgiảm nhỏ đáng kể, đoạn sông phát sinh bồi tích nâng cao dòng sông.Ngược lại khi sông Đà xả lũ, xả nhanh để tạo dung tích hồ đón lũ, sôngThao không có lũ hoặc đón lũ nhỏ, dòng lũ sông Đà sẽ áp đảo dòngnước sông thao, gây dâng nước sông Thao, còn trong sông Đà với lũ

lòng sông đã xói sâu đến tới hạn, đoạn tiếp theo trong quá trình lan truyền xói,đoạn lân cận cửa sông ( từ mặt cắt 39 đến 47 ) trên độ dài 15.6km chưa xảy ra xóisâu lòng sông.

2.4 TÍNH TOÁN THỦY VĂN

2.4.1 CÁC SỐ LIỆU THU THẬP

- Để có cơ sở khoa học nghiên cứu những vấn đề đặt ra của đồ án em đã thu thập

số về mực nước, lưu lượng trung bình ngày của các trạm thủy văn cơ bản trêntuyến sông nghiên cứu với tài liệu 10 năm từ năm 2000 trở về đây ( Nguồn Đài khítuợng thủy văn Bắc Bộ) cụ thể như sau:

 Sông Đà:Thu thập trạm thủy văn tính từ thượng lưu xuống bao gôm:HòaBình, Trung Hà

 Sông Thao: Thu thập số liệu tại trạm thủy văn Phú Thọ

 Sông Lô:Thu thập số liệu mực nước tại trạm thủy văn Việt Trì

 Sông Hồng: Thu thập số liệu trạm thủy văn Sơn Tây

- Ngoài ra còn số liệu đo đạc của ngành Thủy Lợi, Giao Thông…nhưng các sốliệu này là các số liệu đo trong thời gian ngắn dung để tính tương quan, kéo dài liệttài liệu

2.4.2 MỤC ĐÍCH

- Mục đính của tính toán thủy văn nhằm xác định tần suất của mực nước,lưu lượng

và lưu lượng tạo lòng Từ đó xác định các thông số cơ bản như:

 Tham số quy hoạch chỉnh trị đoạn sông

• Mực nước chỉnh trị

• Chiều rộng tuyến chỉnh trị

• Bán kính cong chỉnh trị

 Chuẩn tắc luồng tàu

• Mực nước chạy tàu

• Chiều sâu chạy tàu

• Bán kính cong và các thông số của chỉnh trị trên từng đoạntuyến

2.4.3 KẾT QUẢ THU THẬP SỐ LIỆU THỦY VĂN

- Với liệt số liệu thủy văn phong phú, nhưng trong đồ án này chỉ thu thập một số

năm điểm hình để phục vụ cho đồ án như: năm có mực nước lớn nhất,nhỏ nhất, vàtrung bình Kết quả thu thập số liêu được thủy văn được thể hiện trong bảng 2.4 vàbảng 2.5

Mực nước ứng với các đường tần suất khác nhau.

Bảng 2.4 : Tổng hợp mực nước trạm thủy văn đập Hoà Bình.

127 2

118 8

107 0

103 0

MN TB

1999

162 1

152 2

124 8

118 0

101 6

MN

 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG TẠO LÒNG

Lưu lượng tạo lòng của một dòng sông là một lưu lượng nào đó có tác dụng rất

lớn đến quá trình tạo lòng sông, cũng như diễn biến lòng sông Tác dụng tạo lòngcủa nó cơ bản là bằng tác dụng tạo lòng tổng hợp của quá trình lưu lượng nhiềunăm Với các định nghĩa như vậy, lưu lượng tạo lòng sông chỉ mang tính quy ước.Nhưng trong thực tế việc xác định chính xác lưu lượng tạo lòng sẽ đem lại ý nghĩacực kỳ quan trọng trong công tác nghiên cứu quá trình diễn biến lòng sông vàchỉnh trị một đoạn sông không xói, không bồi là xác định lưu lượng tạo lòng củađoạn sông đó.(3)

Lưu lượng tạo lòng không thể lưu lượng lớn nhất, bởi vì tác dụng tạo lòng củanước lũ rất lớn nhưng thời gian tác dụng lại quá ngắn nên ảnh hưởng đến quá trìnhtạo lòng sông không lớn Mặt khác lưu lượng lưu lượng tạo lòng cũng không thể làlưu lượng mùa kiệt vì lưu lượng mùa kiệt có tác dụng tương đối dài đến lòng sông,nhưng lưu lượng nước quá nhỏ nên tác dụng tạo lòng không rõ rệt

Hiện nay trên thế giới có nhiều quan niệm và phương pháp tính lưu lượng tạolòng sông như:

 Quan niệm và phương pháp tính lưu lượng tạo lòng của Leopold đượclấy bằng lưu lượng ứng với mực nước ngang bãi già

 Quan niệm và phương pháp tính lưu lượng Macaveev Theo quanniệm của tác giả lưu lượng tạo lòng là lưu lượng ứng với mức chuyểncát lớn nhất

 Ngoài ra còn nhiều phương pháp khác của các tác giả khác (5): củaVilliams(1978), Chang(1988), v,v…

• Phương pháp của Villiams (1978)

Villiams đề nghị công thức tính lưu lượng tạo lòng cho một đoạn sông

có dạng dưới đây:

Qf.W=4Abf 1.21J0.28 (3-1)

Trong đó:

Qf.W: Lưu lượng tạo lòng (m³/s).

Abf : Diện tích mặt cắt sông tương ứng với mực nước ngang bãi già (m²)

• Phương pháp của Macaveep ( 1995)

Theo Macaveev (6), sự thay đổi của lòng có liên quan chặt chẽ với sựchuyển động của bùn cát Bùn cát chuyển động càng nhiều thì sự thay đổi lòngsông càng lớn Tổng lượng bùn cát vận chuyển phụ thuộc vào lưu lượng, tần suấtxuất hiện của lưu lượng và độ dốc mặt nước Theo tác giả lưu lượng tương ứng trị

số lớn nhất của tích QmPS chính là lưu tốc tạo lòng

Trong đó:

• Phương pháp của Blench (1957)

Blench đề xuất lấy lưu lượng tạo lòng của một đoạn sông nào đó bằng giá trịtrung bình của lưu lượng lớn nhất trong nhiều năm, nghĩa là:

Qf=imax

Qf: Lưu lượng tạo lòng (m³/s)

Qimax: Lưu lượng lớn nhất năm thứ i

độ đốc mực nước(J) Từ đó dẫn đến các phương pháp sau:

Trong phương pháp này sử dụng phương pháp tính lưu lượng tạo lòng củaV.M.Macaveep diễn biến lòng dẫn có liên quan mật thiết đến lưu lượng tạo lòng vàchuyển động bùn cát Mức vận chuyển bùn cát trong lòng dẫn càng lớn thì lưulượng tạo lòng càng lớn Lưu lượng tạo lòng là lưu lượng ứng với mức nướcngang với cao trình bãi tràn

Theo Macaveep mức chuyển bùn cát phụ thuộc vào ba yếu tố : lưu luợng (Q),tần số xuất hiện (P) của các lượng ấy, và độ đốc mực nước (J) Từ đó dẫn đếnphương pháp tính như sau:

 Từ các số liệu thủy văn lập các quan hệ H~O, H~J,Q~P

 Chia Q~H ra thành nhiều phần, ứng với mỗi phần ta có Hi và Qi

• Đoạn từ nhà máy thủy điện Hòa Bình đến Km +19 là cát mịn đến cát bụi.

• Đoạn từ Km +19 đến Trung Hà là á sét nhẹ, á xét trung nhiều bụi và á sétnặng ( km 0 tính từ ngã ba Thao –Đà )

• Chiều dầy lớp này thay đổi từ 4 – 20m, càng về xuôi càng tăng, hạt càngmịn

 Tiếp theo là lớp cát nhỏ lẫn cát trung có chiều dày thay đổi từ 1,5-15m,giảmdần về hạ lưu

 Cuối cùng là lớp cát cuội sỏi có chiều dày thay đổi đến vài chục mét

 Tại Km +8, Km+ 20, Km+35, Km +50 có nhiều ghềnh đá

 Đoạn từ Đá Chuông đến Trung Hà thường gặp các thấu kính á sét, sét màuxám chảy dẻo

 Đơn giản có thể sắp xếp trầm tích theo lớp như sau:

• Lớp trên là lớp cát mịn, á sét, á sét nhẹ, á sét nhẹ đến nặng, có nhiều bụi

• Dưới là lớp cát nhỏ mịn lẫn á sét, á sét nhẹ

• Dưới nữa là lớp cát,cuội sỏi

2.6 ĐẶC ĐIỂM BÙN CÁC SÔNG ĐÀ

2.6.1 Đặc điểm chung.

• Sông Đà là dòng sông có hàm lượng phù sa tương đối lớn, độ đục bình quânvào mùa kiệt khoảng (200650)g/m3, mùa lũ đến 1200 2000g/m3

• Độ đục nhỏ nhất vào khoảng 200g/m3 vào mùa kiệt

• Độ đục bình quân lớn nhất vào khoảng 2060 g/m3 vào mùa lũ( theo số liệuthực đo của trạm Hòa Bình vào năm 1994) Đặc biệt khi chưa có đập thủyđiện Hòa Bình có năm lên tới 4990 g/m3

• Hàng năm sông Đà vận chuyển một lượng phù sa khoảng 100 triệu tấn.Nhưng cũng như lượng nước nó phân bố không đều trong năm, nó tập trungđến 90% vào mùa lũ Đường kính hạt cát lơ lửng tương đối nhỏ d=0.015mm

• Lượng phù sa lắng đọng dọc sông ước tính vào khoảng 30% còn 70% sẽđược mang ra biển

• Độ đục và lưu lượng phù sa R trung bình tháng và cả năm qua các thời kỳtrên sông Đà tại trạm Hòa Bình thể hiện ở bảng 2.7 và hình 2.7

Bảng 2.7: R và trung bình tháng tại trạm Hòa Bình trên sông Đà trước và sau

khi đập thủy điện Hòa Bình

Như vậy rõ ràng lưu lượng phù sa và độ đục trên sông Đà sau khi có đập thủy điệnHòa Bình là giảm đi một lượng không nhỏ.

Hình 2.1: Lưu lượng phù sa trung bình tháng trạm Hòa Bình

• Căn cứ vào các tài liệu đo nhiều năm tại trạm thủy văn Hòa Bình: độ đục daođộng từ 4801190g/m3 Trung bình độ đục là 965g/m3 Đáy sông là cát với

d69=0.32 0.35mm Đường kính trung bình hạt lơ lửng chuyển qua sông ứngvới lưu lượng tạo lòng là d50= 0.25mm

 Đặc trưng hình học của bun cát:

• Đường kính đẳng dung của hạt cát

D=()1/3 (công thức 2.1 – công trình chỉnh trị sông)Trong đó:

 Đặc tính vật lý của bùn cát.

• Hệ số Acsimet:

a = Trong đó:

+ s : Trọng lượng riêng của hạt cát,s =2650kg/m3

+ : Trọng lượng riêng của nước, =1000kg/m3

+ a : Hệ số acsimet là đại lượng không thứ nguyên

a = =1.65

CHƯƠNG 3

PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN LÒNG DẪN

3.1 DIỄN BIẾN TRÊN MẶT BẰNG

- Mục tiêu của sự phân tích diễn biến trên mặt bằng là để dạng loại hình lòngdẫn, sự dịch chuyển đường bờ, lạch sâu, các khối bồi lắng, tìm quy luật, tốc độ bồixói, và tìm ra vị trí mặt bằng ổn định của đoạn sông

 Hình thái mặt bằng đoạn sông

Nhìn tổng quát, hình thái mặt bằng đoạn sông mùa nước trung trong trong 40năm nay về cơ bản không có sự thay đổi lớn, với 2 nút khống chế, một đoạn mởrộng, hai lạch sông, một bãi giữa

 Nút khống chế

Sông Đà khu vực thượng lưu cầu Trung Hà nằm giữa hai nút thắt của sông làGhềnh Bợ và bến phà Trung Hà Chiều rộng đoạn thắt chỉ từ 700m đến 750 m.Trong khi đoạn mở rộng khu vực bãi Trung Hà tới 1500m, đó là khoảng cách củahai đê tả và đê hữu.

Diễn biến phức tạp là khu vực thượng lưu Ghềnh Bợ, khu vực đầu bãi giữa,khu vực đuôi bãi giữa.Ổn định được khu vực này có nghĩa là ổn định được khu vựccần nghiên cứu

 Sự phát trển của bãi bên trên và bãi giữa

Do tác động điều tiết của nhà máy thủy điện Hòa Bình nên tác động đáng kểđến diễn biến xói, bồi và di chuyển bãi cạn

• Đoạn thượng lưu Ghềnh Bợ dòng chủ lưu đi từ bờ trái qua bờ phải mà khôngbám sát bờ lõm bên bờ trái là không đúng quy luật, hình thành lòng dẫn cóhai lạch sâu so le và ở giữa là ngưỡng cạn Bãi bồi khu vực thượng lưuGhềnh Bợ đang có xu hướng lấn dần sang phía bờ phải gây không ít trở ngạicho phương tiện vận tải thủy khu vực này mùa kiệt

• Đoạn sông từ Ghềnh Bợ đến bến phà Trung Hà: từ năm 2007 đến nay bãi bồibên phía phải thượng lưu cửa vào lạch phải đã di chuyển dần xuống hạ lưu vàbồi lấp vào lạch phải Dòng chủ lưu ở khu vực này chỉ tập trung bên lạch trái.Khu vực bến phà Trung Hà dòng chảy chuyển hướng từ trái sang phải hìnhthành lòng dẫn có hai so le và ở giữa là ngưỡng cạn, hơn thế nữa tại khu vựcnày là nơi hai dòng chảy bên lạch trái và lạch phải có hiện tượng triệt tiêunăng lượng và có xu thế làm cho khu vực ngưỡng cạn này sẽ bồi cao hơnnữa

Khu vực thượng lưu cầu Trung Hà: bãi bồi phía bờ trái đang có xu thế mở rộnglấn dần sang bờ phải và gây trở ngại đáng kể cho tàu thuyền đi qua

Hình 3.1: Hình ảnh mô hình khu vực thượng lưu cầu Trung Hà

+8

+18

4 +3

+20

+22

+9

+7 +6 +5 +11

+4

+14

C

? U T R N H À

+5

+12

+14 7

+8

+6

+13 +11

+9

+13 +10

+13 +11 +9

BÃI CÁT

BÃI CÁT BÃI CÁT

BÃI CÁT BÃI CÁT BÃI CÁT

BÃ Á

+2 +3 +4

Xã Th?ch Ðông Huy?n Thanh Th?y T?nh Phú Th?

SON ÐÀ

KHÊ THU? NH

TÒNG THÁI

Xã Hông Ðà Huy?n Tam Nông T?nh Phú Th?

Xã Xuân L?c Huy?n Thanh Th?y T?nh Phú Th?

L? 92

BÃI C? N

SÔNG ÐÀ

Hình 3.2: Bình đồ khảo sát đoạn sông nghiên cứu năm 2012

3.2 DIỄN BIẾN TRÊN MẶT CẮT NGANG

Mục tiêu của việc phân tích điễn biến trên mặt cắt ngang là để nhận định sựchuyển dịch của mặt cắt ngang( sang trái, phải), xu hướng phát triển của các vùngbồi xói và đánh giá sự phát triển của chiều sâu, chiều rộng trung bình mặt cắt

1. Khu vực qua cụm kè đã thi công Sơn Đà ( mặt cắt 1-1)

2. Khu vực đầu bãi giữa thượng lưu Ghềnh Bợ ( mặt cắt 2-2)

3. Khu vực đuôi bãi giữa thượng lưu Ghềnh Bợ ( mặt cắt 3-3)

4. Khu vực thu hẹp Ghềnh Bợ ( mặt cắt 4-4)

5. Khu vực bãi bên đầu bãi giữa ( mặt cắt 5-5)

6. Khu vực bãi giữa Trung Hà ( mặt cắt 6-6)

7. Khu vực thu hẹp bến Trung Hà ( mặt cắt 7-7)

Tình hình diễn biến trên các mặt cắt ngang nói trên qua các năm 1976,2006 và

CAO Ð? T? NHIÊN NAM 2006

CAO Ð? T? NHIÊN NAM 1976

CAO Ð? T? NHIÊN NAM 2006

CAO Ð? T? NHIÊN NAM 1976

CAO Ð? T? NHIÊN NAM 2006

CAO Ð? T? NHIÊN NAM 1976

45.00 30.00