Phân tích nguyên nhân chính gây sạt lở bờ sông Hậu tỉnh An Giang

Trong những năm gần đây, tình hình sạt lở bờ sông, bờ biển trên phạm vi cả nướcđang có xu thế gia tăng và diễn biến ngày càng phức tạp gây ra những thiệt hại không nhỏ đến dân sinh, kinh tế, đặc biệt là vùng ĐBSCL, trong đó có tỉnh An Giang. Theo con số thống kê, trong những năm gần đây, tỉnh An Giang hiện có 45 đoạn sông được đưa vào danh mục cảnh báo sạt lở với tổng chiều dài bờ sông là 150.600m. Trong đó có 06 đoạn được cảnh báo ở mức độ rất nguy hiểm; 27 đoạn ở mức độ nguy hiểm, 7 đoạn ởmức độ trung bình và 5 đoạn ở mức độ nhẹ. Trước thực tế đó, việc chủ động phòng chống và đưa ra được những giải pháp hữu hiêu để bảo vệ bờ sông là thực sự cấp thiết.Theo đó, vấn đề nghiên cứu biến động đường bờ, diễn biến bồi xói, sạt lở bờ sông trêncơ sở ứng dụng những công nghệ mới, tiên tiến trên thế giới cần được đẩy mạnh. Đâycũng chính là nhiệm vụ của dự án.Nhằm xác định nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Hậu, tỉnh An Giang, dự án đã ứngdụng thành công các mô hình tính toán, mô phỏng chế độ dòng chảy, vận chuyển bùncát, đồng thời kết hợp với phương pháp phân tích ảnh viễn thám để nghiên cứu quá trình dịch chuyển, xói lở đường bờ; phương pháp địa kỹ thuật, địa chất để đánh giá tác độngcủa các hoạt động xây dựng, giao thông đường bộ, đường thủy, khai thác cát nhằm so sánh các kết quả thực hiện.

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

-

TÊN DỰ ÁN ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – DÒNG CHẢY, ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT LÒNG SÔNG NHẰM XÁC ĐỊNH

NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ BỜ SÔNG HẬU (ĐOẠN CHẢY QUA

AN GIANG) VÀ ĐỀ XUẤT KẾ HOẠCH TỔNG THỂ KHẮC PHỤC

Sản phẩm chính của dự án:

Phân tích nguyên nhân chính gây sạt lở bờ sông Hậu

tỉnh An Giang

(Phê duyệt kèm theo Quyết định số 1042/QĐ-BTNMT ngày 10 tháng 5 năm 2016)

Cơ quan thực hiện: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu

Hà Nội, 2015

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG -

TÊN DỰ ÁN ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – DÒNG CHẢY, ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT LÒNG SÔNG NHẰM XÁC ĐỊNH

NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ BỜ SÔNG HẬU (ĐOẠN CHẢY QUA

AN GIANG) VÀ ĐỀ XUẤT KẾ HOẠCH TỔNG THỂ KHẮC PHỤC

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1.1 Phương pháp mô hình toán 2

1.1.1 Mô hình MIKE21 2

1.1.2 Mô hình ROMS 37

1.2 Phương pháp địa kỹ thuật 62

1.2.1 Thiết lập và tính toán ổn định bờ sông bằng phần mềm GEO-SLOPE 62

1.2.2 Kết quả tính toán ổn định bờ sông bằng phần mềm GEO-SLOPE 71

1.3 Phương pháp viễn thám 90

1 3 1 n s u v t n o n n 91

1 3 2 Tín toán đường bờ sông Hậu, tỉnh An Gi n ( đoạn năm 2000- 2015) 93

1.3.3 Ản ưởng của hoạt động khai thác cát trên khu v c sông Hậu 121

1 3 4 Đán á ản ưởng hoạt động khai thác cát d a trên biến độn đường bờ và độ ên sâu đoạn năm 2009- 2013 125

1.4 Phương pháp địa chất 131

1.4.1 Xây d n , đán á mô ìn ổn định mái d c 131

1.4.2 Khảo sát địa vật lý 148

KẾT LUẬN 174

TÀI LIỆU THAM KHẢO 176

1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, tình hình sạt lở bờ sông, bờ biển trên phạm vi cả nước đang có xu thế gia tăng và diễn biến ngày càng phức tạp gây ra những thiệt hại không nhỏ đến dân sinh, kinh tế, đặc biệt là vùng ĐBSCL, trong đó có tỉnh An Giang Theo con

số thống kê, trong những năm gần đây, tỉnh An Giang hiện có 45 đoạn sông được đưa vào danh mục cảnh báo sạt lở với tổng chiều dài bờ sông là 150.600m Trong đó có 06 đoạn được cảnh báo ở mức độ rất nguy hiểm; 27 đoạn ở mức độ nguy hiểm, 7 đoạn ở mức độ trung bình và 5 đoạn ở mức độ nhẹ Trước thực tế đó, việc chủ động phòng chống và đưa ra được những giải pháp hữu hiêu để bảo vệ bờ sông là thực sự cấp thiết Theo đó, vấn đề nghiên cứu biến động đường bờ, diễn biến bồi xói, sạt lở bờ sông trên

cơ sở ứng dụng những công nghệ mới, tiên tiến trên thế giới cần được đẩy mạnh Đây cũng chính là nhiệm vụ của dự án

Nhằm xác định nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Hậu, tỉnh An Giang, dự án đã ứng dụng thành công các mô hình tính toán, mô phỏng chế độ dòng chảy, vận chuyển bùn cát, đồng thời kết hợp với phương pháp phân tích ảnh viễn thám để nghiên cứu quá trình dịch chuyển, xói lở đường bờ; phương pháp địa kỹ thuật, địa chất để đánh giá tác động của các hoạt động xây dựng, giao thông đường bộ, đường thủy, khai thác cát nhằm so sánh các kết quả thực hiện

2

1.1 Phương pháp mô hình toán

1.1.1 Mô hình MIKE21

1.1.1.1 Thiết lập sơ đồ tính toán

Để nghiên cứu diễn biến và dự báo sự biến đổi lòng dẫn trên sông Hậu đoạn qua

TP Long Xuyên, trước tiên phải thiết lập mô hình mô phỏng chế độ thủy lực của đoạn sông này ở trạng thái hiện tại Công cụ tính toán được sử dụng là mô hình thủy lực hai chiều MIKE 21C, có khả năng mô phỏng hình thái sông Các bước tính toán mô phỏng hai chiều đoạn sông nghiên cứu bao gồm: thiết kế hệ thống lưới tính toán, xác định các điều kiện biên và bộ thông số của mô hình sau khi tính toán hiệu chỉnh và kiểm định trên

cơ sở sự phù hợp giữa mô hình và số liệu thực đo

Thứ tự áp dụng mô hình MIKE21C trên sông Hậu đoạn qua TP Long Xuyên như sau:

 Xác định phạm vi và miền tính toán của mô hình;

 Thiết kế hệ thống lưới tính toán;

 Thiết lập địa hình tính toán;

 Xác định điều kiện biên;

a Thiết lập hệ thống lưới cong tính toán

Đối với mô hình hai chiều, thiết lập hệ thống lưới cong tính toán là khâu quan trọng quyết định độ chính xác của chế độ thuỷ động lực trên đoạn sông nghiên cứu trong quá trình mô phỏng Căn cứ phạm vi tính toán thực tế, thiết lập hệ thống lưới cong tính toán Hệ thống lưới được thiết kế phải đảm bảo các điều kiện sau:

- Hệ thống lưới phải đảm bảo trực giao, tức góc tại các điểm giao nhau giữa các tuyến lưới theo chiều dọc sông (chiều J) và các tuyến lưới theo chiều ngang sông (chiều K) đạt gần vuông nhất

- Các tuyến lưới phải bám sát theo tuyến bờ sông

- Hệ thống lưới phải đảm bảo rằng, kích thước các ô liền kê không chênh lệch quá lớn (Hình 1.1)

3

Hình 1.1 Sơ đồ ưới cong tính toán

Trên cơ sở đó, đã chia miền tính thành 18 lưới nhỏ, hầu hết các ô lưới đảm bảo tính trực giao, diện tích của các ô không chênh nhau quá lớn, các ô lưới đều bám sát với hình dạng đường bờ sông Tuy nhiên, vẫn có những ô lưới không trực giao hay có diện tích chênh lệch lớn, bởi vì các ô lưới phải đảm bảo thể hiện đúng hình dáng của sông và

sự biến đổi địa hình Nhìn chung, về cơ bản, hệ thống lưới thiết kế đã đảm bảo các yêu cầu đặt ra

Lưới tính sử dụng trong mô hình có kích thước 1452x90 theo 2 chiều J và K Theo chiều J (dọc sông) có 1452 điểm lưới tương ứng với 1451 ô lưới từ (J=0 đến J=1450) Theo chiều K (ngang sông) có 90 điểm lưới tương ứng với 89 ô lưới từ (K=0 đến K=88) (Hình 1.2)

4

Hình 1.2 Khu v ướ tín đầu cù lao Mỹ Hò Hưn

b Thiết lập dữ liệu địa hình

Địa hình tính toán trong mô hình bao gồm các yếu tố chính sau: Điều kiện địa hình tự nhiên (phần lòng sông và bãi sông tự nhiên); Các khu dân cư, nhà cửa thuộc bãi sông

Thiết lập địa hình tính toán là một phần quan trọng trong mô hình mô phỏng dòng chảy hai chiều Việc thiết lập đúng đắn địa hình khu vực tính toán đảm bảo sự chính xác của kết quả mô phỏng khu vực đó, do vậy phải đòi hỏi nguồn tài liệu tin cậy Tài liệu sử dụng để thiết lập địa hình trong dự án gồm: Bình đồ sông Hậu đoạn chảy qua TP Long Xuyên tỉ lệ 1: 5.000 do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam tiến hành đo vẽ năm 2012; Địa hình từ TP Long Xuyên đến trạm Châu Đốc được căn cứ từ tài liệu đo năm 1998

Các tài liệu trên có độ chính xác cao, cho phép sử dụng để tính toán bằng mô hình MIKE 21C (Hình 1.3)

5

Hình 1.3 Địa hình sông Hậu đoạn chảy qua tỉnh An Giang dạng ưới trong MIKE 21C

c Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Hình 1.4 ưu ượn đầu vào tạ C âu Đ và Vàm N o t án 5, 6 năm 2013

6

Hình 1.5 ưu ượn đầu vào tại rạch Long Xuyên và rạ Ôn C ưởng

Biên lưu lượng và mực nước được lấy từ số liệu thực đo từng giờ từ ngày 01/5/2013 đến 30/6/2013 Biên trên là lưu lượng tại trạm Châu Đốc và Vàm Nao Biên dưới là mực nước tại khu vực phà Vàm Cống (Hình 1.4 đến Hình 1.6)

Hình 1.6 M nướ b ên dưới tại phà Vàm C n t án 5, 6 năm 2013

Trong mô hình có sử dụng lưu lượng từ một số sông nhánh đổ vào sông Hậu như khu vực lạch phải tại khu vực phường Bình Khánh và rạch Ông Chưởng tại xã Long

Điều kiện ban đầu là mực nước tại sông, nồng độ bùn cát trên sông được lấy ban đầu là 100 (g/m3) Đường kính hạt bùn cát lơ lửng là 0,065 mm,

Hệ số nhám Manning tại khu vực tính toán từ 25-35 tùy thuộc theo địa hình lòng sông

Tính toán vận chuyển bùn cát đáy và bùn cát lơ lửng theo công thức Englund & Fredsoe

Theo Englund & Fredsoe (1976) xác suất hạt trầm tích có thể di chuyển được xác định bởi biểu thức:

(√ √ )√( ) Nồng độ bùn cát lơ lửng được tính theo công thức thực nghiệm do Zyserman and Fredsoe (1994) đề xuất:

( )

( ) Các quan hệ thực nghiệm được thành lập từ việc phân tích bộ dữ liệu của Guy (1986) và bao gồm phạm vị tính toán bùn cát đáy bị chi phối Ảnh hưởng của độ dốc được thể hiện trong mối quan hệ với hệ số khởi động Shields

√ ) Phân bố nồng độ được bình thường hóa theo : ( ) (

)

Bùn cát lơ lửng được xác định theo công thức:

∫ ( ) ( )

4.1.1.2 Hi u chỉnh và kiểm định mô hình

Hiệu chỉnh mô hình gồm hiệu chỉnh thủy lực, cụ thể là mực nước và vận tốc trên

cơ sở số liệu thực đo vào tháng 5-6 năm 2013 Mô hình được kiểm định với sự thay đổi hình thái sông theo số liệu đo đạc bằng máy ADCP do Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đo năm 2014 Với số liệu địa hình ở một số mặt cắt đo đạc, kết quả đã chỉ ra sự phù hợp giữa tính toán và thực đo theo sự thay đổi địa hình đáy

a Hiệu chỉnh

Các vị trí hiệu chỉnh được xác định thông qua số liệu quan trắc vào tháng 5 và 6 năm 2013 Hiệu chỉnh mực nước và vận tốc tại 06 vị trí (Hình 1.7)

(4.6) (4.7)

(4.8)

(4.9)

(4.10 )

(4.11 )

9

Hình 1.7 Các vị trí hi u chỉnh trong mô hình

Thời gian hiệu chỉnh cho các mặt cắt từ 07h ngày 6 tháng 5 năm 2013 đến 6h

ngày 21 tháng 5 năm 2013; thời gian hiệu chỉnh tại trạm thủy văn Long Xuyên từ 0h

ngày 02 tháng 5 đến 15h ngày 28 tháng 6 năm 2013

STT Tên MC, vị trí Vị trí trên ô lưới (j,k) Thời gian

Để đánh giá độ chính xác của các kết quả tính toán theo mô hình toán sử dụng chỉ

số hiệu quả Nash-Sutcliffe (NSE) và tỉ số độ lệch quan trắc tiêu chuẩn (RSR):

trong đó : y i : là giá trị thực đo

2

2 2

o

o

F

F F

) (4.13

)

10

: là giá trị trung bình của số liệu thực đo

Tỉ số độ lệch quan trắc tiêu chuẩn (RSR) theo công thức

Bảng 1.2 Th ng kê kết quả hi u chỉnh mô hình

Lưu lượng bên nhánh phải của cù lao Mỹ Hòa Hưng chiếm tới 75% cả hai nhánh, bên nhánh trái chiếm khoảng 25% tổng lưu lượng trong thời gian từ 6/5 đến 21/5; trong toàn thời gian từ tháng 5 - 6 tỷ lệ lưu lượng giữa nhánh trái và phải là 20,9% và 79,1%

y

(4.15 )

11

Hình 1.8 M nước tính toán và th đo tại MC1

Theo kết quả, hệ số NASH, mực nước tính toán và thực đo tại mặt cắt 1 đạt 0.79

và tỷ số độ lệch quan trắc tiêu chuẩn là 0,458, chứng tỏ độ chính xác của mô hình rất tốt Các kết quả tại thời điểm mực nước cao nhất luôn thấp hơn so với giá trị thực đo, tại thời điểm mực nước thấp nhất, các mô phỏng có độ chính xác cao hơn (Hình 1.8)

Hình 1.9 ưu ượng tính toán và th đo tại MC1

12

Khi so sánh lưu lượng giữa thực đo và tính toán tại mặt cắt 2, hệ số NASH = 0,795 và hệ số RSR = 0,452 Độ chính xác của mô hình với lưu lượng tại mặt cắt 1 cho kết quả rất tốt Cũng như mực nước tại MC1, lưu lượng lớn nhất có giá trị chính xác thấp

hơn lưu lượng thấp nhất (Hình 1.9)

Hình 1.10 Vận t c tính toán tại MC1 từ bờ trái sang bờ phải

Vận tốc lớn nhất tại khu vực này tập trung ở giữa sông đạt 0,8 m/s vào lúc 4h và

15h Vào thời điểm lúc 6h và 11h vận tốc tại mặt cắt luôn nhỏ hơn 1m/s (Hình 1.10)

Hình 1.11 M nước tính toán và th đo tại MC2

13

Tương tự như MC1, độ tương quan giữa mực nước tính toán và thực đo tại MC2 cho kết quả rất tốt Hệ số NASH và RSR chỉ ra rằng, mô hình mô phỏng sát với thực tế Mực nước cao nhất tại MC2 trong thời gian này lên tới 1,4m và mực nước thấp nhất -0,6m (Hình 1.11)

Hình 1.12 ưu ượng tính toán và th đo tại MC2

Lưu lượng từ tháng 5 - 6 năm 2013 tại MC2 lớn nhất đến hơn 1.800 m3/s và lưu lượng nhỏ nhất đạt -1.600 m3

/s Chỉ số NASH = 0,833 và RSR = 0,409 cho kết quả mô

14

Vận tốc vận tốc lớn nhất tại MC2 đạt 0,7 m/s tập trung vào thời gian 4h và 15h trong ngày ở phía bờ phải Vận tốc vào thời điểm 6h và 11h thường là nhỏ nhất, đạt 0,1

m/s (Hình 1.13)

Hình 1.14 M nước tính toán và th đo tại MC3

Dao động mực nước tại MC3 từ -0,6m - 1,4m Các giá trị NASH = 0,839, RSR = 0,401 cho độ chính xác của mô hình đảm bảo độ tin cậy (Hình 1.14)

Hình 1.15 ưu ượng tính toán và th đo tại MC3

Lưu lượng tại MC3 nằm trong khoảng -2000 m3/s đến 2000 m3/s Các hệ số NASH = 0,675, RSR = 0,571 đảm bảo độ chính xác của mô hình (Hình 1.15)

15

Hình 1.16 Vận t c tính toán tại MC3 từ bờ trái sang bờ phải

Vận tốc lớn nhất tại MC3 đạt 0,5 m/s vào thời gian 4h và 15h trong ngày và tập trung ở giữa sông Vận tốc nhỏ nhất vào thời điểm 6h và 11h đạt 0,2 m/s tại giữa dòng (Hình 1.16)

Hình 1.17 M nước tính toán và th đo tại MC4

Mực nước tại MC4 đao động từ -0,6m - 1,4m Các chỉ số NASH = 0,836 và RSR

= 0,405 cho thấy độ chính xác cao của mô hình Mực nước thấp nhất thường tập trung

16

Hình 1.18 ưu ượng tính toán và th đo tại MC4

Lưu lượng tại tại MC 4 dao động từ -4500 - gần 6000 m3/s Mô phỏng giữa mô

hình và thực tế cho kết quả rất tốt, các chỉ số NASH = 0,786, RSR = 0,462 (Hình 1.18)

Hình 1.19 Vận t c tính toán tại MC4 từ bờ trái sang bờ phải

Tại MC4 vận tốc lớn nhất ở giữa dòng và có xu hướng lệch sang bờ trái đạt tới 0,75 m/s vào thời điểm 4h Vận tốc nhỏ nhất < 0,1m/s thường vào thời điểm 6h và 11h (Hình 1.19)

17

Hình 1.20 M nước tính toán và th đo tại MC5

Tại MC5 dao động mực nước từ -0,6m - 1,4 m, chỉ số NASH = 0,851 và RSR = 0,836 cho thấy, kết quả mô phỏng vàthực đo phù hợp (Hình 1.20)

Hình 1.21 ưu ượng tính toán và th đo tại MC5

Dao động lưu lượng tại MC5 từ -4300 m3/s đến 6500 m3/s Kết quả mô phỏng cho chỉ số NASH = 0,742 và RSR = 0,508, phù hợp với thực tế (Hình 1.21)

18

Hình 1.22 Vận t c tính toán tại MC5 từ bờ trái sang bờ phải

Vận tốc lớn nhất tại MC5 tập trung ở giữa sông và lệch về phía bờ phải, đạt 0.85m/s Tại thời điểm 6h và 11h, vận tốc chỉ đạt <0,2 m/s.Vận tốc tại MC5 có giá trị lớn nhất trong tất cả các mặt cắt khi hiệu chỉnh mô hình (Hình 1.22)

Hình 1.23 M nước tính toán và th đo tại trạm Long Xuyên

Mực nước tại trạm Long Xuyên được hiệu chỉnh trong khoảng thời gian là 2 tháng từ tháng 5 - 6 năm 2013 cho kết quả hệ số NASH = 0.894 và RSR =0,325 đảm bảo

sự phù hợp tốt giữa thực đo và tính toán Đây là khu vực cho kết quả mô phỏng tốt nhất trong tất cả các mặt cắt được hiệu chỉnh (Hình 1.23)

19

So sánh giữa kết quả tính toán và thực đo đã chững tỏ sự phù hợp về lưu lượng, mực nước tại các mặt cắt kiểm tra Các kết quả cho thấy, yếu tố động lực học được mô phỏng bằng mô hình MIKE 21C không sai khác nhiều so với thực tế

b Kiểm định

Tính toán vận chuyển bùn cát theocông thức Englund & Fredsoe, với đường kính hạt bùn cát d50=0,065mm, độ rỗng: 0,35, tỷ trọng cát: 2,65 kg/m3, thông số Shield tới hạn: 0,056

Sự thay đổi địa hình đáy từ tháng 5-6 năm 2013 được trình bày trong Hình 1.24

Hình 1.24 T y đổ đị ìn đáy trên Sông Hậu đoạn qua TP Long Xuyên sau 2 tháng

tính toán

So sánh số liệu khảo sát mặt cắt năm 2014, địa hình năm 2012 với kết quả tính toán địa hình đáy sau tháng 5 và 6 năm 2013 để đánh giá thay đổi địa hình đáy ở từng vị trí khảo sát:

Tại vị trí đầu tiên ngay dưới Phà Sơn Đốt (Hình 1.25):

20

Hình 1.25 T y đổ đị ìn đáy ở vị trí dướ p à Sơn Đ t từ bờ phải sang trái

Có thể thấy rằng, kết quả tính toán tương đối phù hợp với thực tế Trong phạm vi

từ 220m đến 400m trênmặt cắt ngang năm 2014,xảy ra xói trùng khớp với kết quả tính toán mô hình Trong phạm vi từ 500m đến 670m, cả mô hình tính toán và thực đo đều chỉ ra rằng tại khu vực này xảy rahiện tượng bồi Cụ thể:

Khu vực cuối bờ trái, độ bồi cao nhất lên tới 2,5m; kết quả tính toán sau 2 tháng cho thấy tại vị trí này bồi đến 1,82m Tại vị trí cách bờ phải khoảng 300m, kết quả tính toán cho thấy khu vực xói 0.47m; thực tế đến năm 2014, khu vực xói khoảng 2m

thay đổi địa hình đáy vị trí 1

nam2012 T56_2013 nam2014

21

Tại vị trí thứ 2, đầu lạch trái Cù Lao Mỹ Hòa Hưng (Hình 1.26)

Hình 1.26 T y đổ đị ìn đáy bên ạ trá đầu cù lao Mỹ Hò Hưn (từ bờ trái sang

phải)

 Kết quả tính toán tại khu vực đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng bên lạch trái sông Hậu (vị trí 2) cho kết quả chính xác, khu vực cách bờ trái từ 25m - 75m bị bồi và khu vực từ 250-350m xảy ra hiện tượng xói (Hình 1.26)

Tại khu vực bờ phải xói mạnh: Vị trí cách bờ trái 330m, theo tính toánbị xói 0,6m; thực tế vị trí này trong năm 2014 xói 3,68m so với năm 2012

thay đổi địa hình đáy vị trí 2

nam2012 T56_2013 nam 2014

Bờ Trái

22

Hình 1.27 T y đổ đị ìn đáy tại khu v c kênh Chàm Pha

 Tại vị trí 3, kết quả tính toán và thực đo cũng khá phù hợp với nhau, trong đó hiện tượng xói diễn ra trên toàn mặt cắt ngang (Hình 1.27)

Phạm vivị trí cách bờ trái 50m, kết quả tính toán xói 0,23m; thực tế cuối năm

2014 xói 3,34m Tại vị trí cách bờ trái 250m, kết quả tính toán trong khoảng thời gian từ tháng 5-6/2013 xói 0.6m, so với cuối năm 2014 xói 2,55m

thay đổi địa hình đáy vị trí 3

nam2012 T56_2013 nam2014

Bờ Trái

23

Hình 1.28 T y đổ đị ìn đáy tại khu v c lạch phả đầu cù lao Mỹ Hò Hưn

 Kết quả tính toán tại vị trí thứ 4 có độ chính xác cao ở bên bờ phải, bên bờ trái có sai số lớn giữa thực đo và tính toán Tại vị trí cách bờ phải 400m, kết quả tính toán sau 2 tháng xói 2,6m, thực tế cuối năm 2014 xói 1,55m (Hình 1.28)

thay đổi địa hình đáy vị trí 4

nam2012 Elevation nam2014

Bờ Phải

24

Hình 1.29 T y đổ đị ìn đáy dưới khu v c phà Mỹ Hò Hưn

 Tại vị trí 5, kết quả tính toán vào tháng 5, 6 năm 2013 đã chỉ ra những khu vực bị xói tương ứng với năm 2014 Tại vị trí cách bờ phải 200m, kết quả tính toán xói 0.33m; thực tế, cuối năm 2014 khu vực này xói 0,8m (Hình 1.29)

thay đổi địa hình đáy vị trí 5

nam2012 T56_2013 nam2014

Bờ Trái

25

Như vậy kết quả kiểm định hình thái sông tại một số khu vực cho thấy,sự phù hợp nhất định giữa mô phỏng và thực đo về hiện tượng bồi và xói lòng sông

4.1.1.3 Kết quả tính toán t y đổ đị ìn đáy tại một s khu v c theo các kịch bản

a Thay đổi địa hình đáy sông

Tại khu cù lao trên sông Hậu thuộc khu vực xã Khánh Hòa, huyện Châu Phú xảy

ra hiện tượng xói bên cù lao Khu vực này hầu như không có nhà dân sinh sống trên cù lao, nên sạt lở tại bờ cù lao không gây thiệt hại về tài sản và dân cư (Hình 1.30)

Khu vực cuối xã Khánh Hòa, theo kết quả tính toán, xảy ra bồi lòng sông nhiều, có khả năng ảnh hưởng đến quá trình giao thông thủy tại khu vực

Khu vực xã Vĩnh Thạch Trung, huyện Châu Phú có xảy ra xói tại giữa lòng sông, vệt xói này kéo dài đến xã Bình Mỹ - Châu Phú (Hình 1.31)

Khu vực Bình Thủy - Châu Phú và khu vực đầu nhánh sông Vàm Nao đổ vào sông Hậu, phía trên đoạn nhánh sông bị bồi, phía sau nhánh sông chủ yếu bị xói, trong khi khu vực này bên bờ phải bị bồi (Hình 1.32)

Khu vực cù lao Bà Hòa: Ngay cạnh cù lao đến giữa dòng bị xói mạnh; phía cuối

cù lao xuất hiện bồi lòng sông (Hình 1.33).Đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng ngay bờ bị xói, có khả năng gây ra sạt lở nghiêm trọng (Hình 1.34)

Khu vực thành phố Long Xuyên, lạch trái bị bồi, bên bờ phải lạch phải bị xói liên tục, có khả năng gây ra sạt lở bờ sông (Hình 1.35)

Bên lạch phải sông Hậu chủ yếu bị xói, khu vực này tập trung nhiều dân cư, cơ

quan hành chính của tỉnh, nếu xảy ra sạt lở sẽ gây ra thiệt hại về kinh tế rất lớn

26

Hình 1.30 T y đổ đị ìn đáy sôn tại khu v c xã Khánh Hòa, huy n Châu Phú

27

Hình 1.31 T y đổ đị ìn đáy sôn tại khu v xã Vĩn T ạch Trung, huy n Châu Phú

28

Hình 1.32 T y đổ đị ìn đáy sôn tại khu v c Bình Thủy - Châu Phú và khu v đầu n án sôn Vàm N o đổ vào sông Hậu

29

Hình 1.33 T y đổ đị ìn đáy sôn tại khu v c cù lao Bà Hòa

30

Hình 1.34 T y đổ đị ìn đáy sôn tạ đầu cù lao Mỹ Hò Hưn

31

Hình 1.35 T y đổ đị ìn đáy sôn tại khu v c TP Long Xuyên

32

b Tính toán với một số kịch bản

Dự án đã tiến hành tính toán mô hình cho 4 kịch bản với giả thiết xây dựng các kè có chiều dài khác nhau và 2 kịch bản có mức nạo vét khác nhau, cụ thể như sau (Hình 1.36):

Hình 1.36 Các kịch bản sử dụng trong mô hình (lần ượt từ trên xu n dưới, trái

sang phải: KB2, KB3, KB4, KB5, KB6 và KB7)

KB 1 là kịch bản hiện trạng,không có sự thay đổi nào về địa hình Trong KB

2 và KB 3 giả thiết xây dựng kè dài trên khu vực bờ phải và khu vực đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng Trongkịch bản 4 và kịch bản 5 xây dựng kè ngắn trên khu vực bờ phải

và khu vực đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng

KB 6 là mở rộng dòng chảy tại khu vực cù lao An Thạch Trung, rạch Chanh, phần mở rộng nằm trên địa phận cù lao Mỹ Hòa Hưng Trong kịch bản 7 là nạo vét dòng chảy từ đầu rạch trái đến cuối

Các kết quả về tỷ lệ lưu lượng giữa lạch trái và lạch phải theo các kịch bản được thể hiện trong Bảng 1.3

Bảng 1.3 Tỷ l ưu ượng giữa lạch trái và lạch phải

STT Kịch bản Lạch trái (%) Lạch phải (%)

Với kịch bản nạo vét: KB6 và KB7, thì với phương án mở rộng dòng chảy

và nạo vét (KTC) cho kết quả tỷ lệ phân lưu tốt nhất

Nên kết hợp phương án nạo vét, mở rộng dòng chảy bên lạch trái kết hợp với xây kè bên lạch phải sẽ làm tăng lưu lượng lạch trái và giảm lưu lượng lạch phải nhằm giảm nguy cơ xói lở cho bên TP Long Xuyên

Hình 1.37 T y đổ đị ìn đáy trên sôn Hậu đoạn qua TP Long Xuyên sau 2

tháng tính toán với KB1

KB 1 - kịch bản hiện trạng cho thấy, khu vực TP Long Xuyên, lạch trái chủ yếu bị bồi, bờ phải tại lạch phải bị xói liên tụcgây ra sạt lở bờ sông Khu vực này tập trung nhiều dân cư, cơ quan hành chính của tỉnh, hiện tượng sạt lở đã và đang gây ra thiệt hại lớn về tài sản và kinh tế (Hình 1.37) Đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng hiện tượng xói ngay bờ cù lao gây ra sạt lở nghiêm trọng

34

Hình 1.38 T y đổ đị ìn đáy trên sôn Hậu đoạn qua TP Long Xuyên sau 2

tháng tính toán với KB2

Trong KB2, khu vực đầu cù lao Mỹ Hòa Hưng xảy ra xói trầm trọng, phân

bố lưu lượng sang nhánh trái tăng 4,52%, đây là KB xây kè có tỷ lệ phân chia lưu lượng giữa hai nhánh tốt nhất Khu vực sông Hậu cạnh xã Bình Đức không xảy ra bồi như trước, do ảnh hưởng của dòng chảy thay đổi (Hình 1.38)

Phía dưới kè bên lạch phải mức độ xói cũng giảm, khu vực giữa lòng sông tại phường Bình Đức, khu vực cù lao Phó Ba mức xói cũng giảm

Hình 1.39 T y đổ địa hìn đáy trên sôn Hậu đoạn qua TP Long Xuyên sau 2

tháng tính toán với KB3

Trong KB3, dòng chảy bên lạch trái tăng thêm 2,06%, bờ phải của sông Hậu tại khu vực kè bị xói nhiều hơn Khu vực ven bờ phải mức độ xói giảm Bên bờ trái

Hình 1.41 T y đổ đị ìn đáy trên sôn Hậu đoạn qua TP Long Xuyên sau 2

tháng tính toán với KB5

36

KB5 cũng giống KB4, sự thay đổi địa hình đáy so với KB1 hầu như không

sự khác nhau nhiều, tại vị trí có kè mới khác biệt rõ rệt Lưu lượng tại nhánh trái tăng 1,45% so với KB1 (Hình 1.41)

Hình 1.42 T y đổ đị ìn đáy trên sôn Hậu đoạn qua TP Long Xuyên sau 2

37

KB7 là sự kết hợp của KB6 và nạo vét lòng sông bên lạch trái sông Hậu chảy qua khu vực TP Long Xuyên Đây là KB cho thấy sự thay đổi nhiều nhất về lưu lượng, tại nhánh trái lưu lượng tăng thêm khoảng 4,94% Khu vực lạch trái tình trạng bồi giảm nhiều, bên lạch phải mức độ xói cũng giảm so với KB1 (Hình 1.43)

Như vậy, nguyên nhân chủ yếu gây ra xói lòng sông chủ yếu là s phân chia

ưu ượng giữa lạch trái và lạch phải tại khu v c TP Long Xuyên Hiện tượng bồi

tại lạch trái chủ yếu do lưu lượng và vận tốc dòng chảy nhỏ làm phù sa lắng đọng Giải quyết được vấn đề về lưu lượng giữa 2 nhánh sông sẽ giảm tình trạng xói ở lạch phải và bồi ở lạch trái

1.1.2 Mô hình ROMS

1.1.2.1 Thiết lập ướ tín và á đ ều ki n

Ngoài số liệu đo đạc trong khuôn khổ dự án, nhiều số liệu thủy văn, thủy lực, địa hình lòng sông được đo đạc trong giai đoạn 2008-2014 cũng được thu thập Phần mô phỏng dưới đây sử dụng số liệu địa hình đáy sông đo năm 2012, số liệu thủy văn và thủy lực do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đo vào mùa lũ 2012 (7-23/11/2012) và mùa kiệt 2013 (6-22/5/2012) Vị trí các trạm đo đạc hình 3.8

Miền tính về cơ bản phủ trùm toàn bộ phạm vi đo thủy văn (Bảng 1.4 và Hình 1.44) Để tránh ảnh hưởng của điều kiện biên, miền tính mở rộng ngược về phía thượng lưu của TV1 và xuôi về phía hạ lưu TV6 khoảng gần 2km và được chia thành 120 x 350 ô với 6 lớp theo phương thẳng đứng Kích thước ô lưới theo trục x (cắt ngang sông) khoảng 8 – 158 m và theo trục y (dọc theo sông) khoảng

26 – 164 m Độ dầy các lớp nước dao động khoảng 0,06 – 8,31 m Trong miền tính toán có một số cù lao nhỏ nằm ở phía Nam, Bắc và Đông Bắc cù lao Mỹ Hòa Hưng

mà mức độ ngập thay đổi theo mực nước nên khi tính toán có sử dụng các thuật toán MASK và WETDRY Các thuật toán này cho phép tăng tốc độ tính toán bằng cách chỉ xử lý các ô lưới ngập nước (WET) và độ sâu giới hạn của các ô lưới là Dcr = 0.1 m Các ô có độ sâu nhỏ hơn giá trị này được xem là không ngập nước (DRY) Kèm theo thuật toán WETDRY, cao độ cơ sở của địa hình và mực nước tạm thời nâng 3.0 m trong quá trình tính toán Tại các biên, cả thượng lưu và hạ lưu, đều sử dụng mực nước thực đo tại trạm TV1 và TV6 với giả thiết không thay đổi theo mặt cắt ngang sông; Về vận tốc dòng chảy, vận tốc trung bình mặt cắt thực đo tại TV1 và TV6 với giả thiết dòng chảy luôn vuông góc với biên và mô đun không đổi theo mặt cắt ngang sông

Bước thời gian không chỉ bị hạn chế bởi điều kiện Courrant-Levy theo phương ngang mà còn bị giới hạn bởi độ dầy của các lớp nước Bước thời gian cho

cả mùa lũ và mùa kiệt là 5s ở chế độ 2D và 100s cho chế độ 3D Ngoài ra, trong miền tính tồn tại các cù lao mà mức ngập thay đổi trong ngày theo mực nước sông, nên quá trình tính toán có sử dụng thuật toán biên di động (WETDRY) Với địa