Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông hồng đến khu vực cửa vào sông đáy và đề xuất giải pháp ứng phó

ĐINH VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẢI PHÒNG - 2015... ĐINH VĂN

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KS ĐINH VĂN TÙNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HẢI PHÒNG - 2015

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KS ĐINH VĂN TÙNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN

LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO

SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: KT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY; MÃ SỐ: 60580202

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: PGS., TS Đào Văn Tuấn

HẢI PHÒNG - 2015

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoam đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc

TÁC GIẢ

Đinh Văn Tùng

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài

“Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy và đề xuất giải pháp ứng phó” là kết quả của quá trình cố

gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm

ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua

Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Đào Văn Tuấn đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Hảng Hải, khoa Công trình

và Bộ môn xây dựng công trình thủy đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 1

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .3

1.1.1 Vị trí địa lý. 3

1.1.2 Đặc điểm địa hình sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 4

1.1.3 Điều kiện địa chất 8

1.1.4 Điều kiện thủy văn 10

1.2 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 14

1.3 VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 18

1.3.1 Vấn đề đặt ra 18

1.3.2 Hướng nghiên cứu 19

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 21

2.1 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 21

2.1.1 Quá trình lưu lượng 21

2.1.2 Quá trình mực nước 23

2.1.3 Quan hệ lưu lượng - Mực nước 25

2.1.4 Dòng chảy bùn cát sông Hồng 29

2.2 PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 31

2.2.1 Phân tích diễn biến lịch sử đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy31

2.2.2 Phân tích diễn biến đường lạch sâu đoạn sông 34

2.2.3 Phân tích diễn biến trên cắt ngang 38

2.3 PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN DIỄN BIẾN 41

2.3.1 Phân tích hiện trạng 41

2.3.2 Chế độ thủy lực khu vực cửa vào sông Đáy 43

2.3.3 Tác động của điều tiết hồ Hòa Bình 43

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 44

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 FM, XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 45

3.1 LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU MÔ HÌNH 45

3.2 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21FM-ST XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 46

3.2.1 Mô hình thủy lực 1 chiều mạng sông Hồng 46

3.2.2 Điều kiện biên mô hình đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 53 3.2.3 Thiết lập mô hình tính toán Mike 21FM-ST cho đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy 55

3.2.4 Kiểm định và thiết lập thông số mô hình 57

3.2.5 Nghiên cứu hiện trạng đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy với cấp lưu lượng tạo lòng 58

3.3 GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG CỬA VÀO SÔNG ĐÁY 61

3.3.1 Các phương án bố trí công trình 61

3.2.2 Kết cấu công trình kè bờ dạng mái nghiêng 62

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 66

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Đặc trưng lưu lượng lũ (đơn vị: m3/s) 12

1.2 Thành phần lượng lũ 8 ngày lớn nhất (%) các sông nhánh

14

2.1 Lưu lượng đỉnh lũ ứng với các tần suất khi có hồ Hoà

22

2.2 Kết quả tính toán tần suất mực nước ngày giai đoạn

1999-2008 tại các trạm thuỷ văn không ảnh hưởng triều ĐBBB

24

2.3 Biến đổi các MN đặc trưng qua các giai đoạn 25

2.4 Mực nước ứng với các cấp Q qua 4 thời kỳ tại Sơn Tây 26

2.5 Mực nước H (cm) ứng với các cấp lưu lượng qua 4 thời kỳ

tại Hà Nội

27

2.6 Mực nước H (cm) ứng với các cấp lưu lượng 28

2.7 Diễn biến lòng sông đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông

Đáy từ năm 1976 – 2003

36

3.1 Chỉ tiêu S/ của các trận lũ tính toán 49

3.2 Tần suất phòng chống lũ cho Hà Nội và đồng bằng sông

Hồng

53

3.3 Kết quả tính Q và H sông Hồng đoạn Hà Nội theo Quy

trình vận hành các hồ

54

3.4 Lưu lượng lũ thiết kế tại khu vực Hà Nội 55

3.5 Thông số của mô hình sau khi hiệu chỉnh 58

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.1 Vị trí sông Đáy trong hệ thống sông Hồng-Thái Bình 4

2.1 Đường tần suất luỹ tích mực nước trung bình ngày tại các

trạm thuỷ văn từ năm 1999 đến năm 2008

23

2.2 Quan hệ Q~H trạm Sơn Tây 26

2.3 Quan hệ Q~H trạm Hà Nội 27

2.4 Bản đồ xói lở bồi tụ lòng dẫn khu vực Sơn Tây - Đan

Phượng giai đoạn 1965 - 1987

32

2.5 Bản đồ xói lở - bồi tụ lòng dẫn khu vực Sơn Tây – Đan

Phượng

33

2.6 Sơ đồ các mặt cắt khảo sát đoạn sông Hồng, cửa Đáy 35

2.7 Diễn biến đáy lòng sông đoạn sông Hồng từ cửa Đáy tới

Trung Hà

35

2.8 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 6,7 và 9 40

2.9 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 11 40

2.10 Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 14 41

3.1 Sơ đồ tính toán thủy lực mạng sông 50

3.2 Quá trình thực đo và tính toán theo phương pháp diễn toán

lũ sóng động học

51

3.3 Quá trình thực đo và tính toán theo phương pháp diễn toán

lũ sóng động học

52

3.4 Lưới và địa hình tính toán đoạn sông Hồng từ Sơn Tây đến

Chèm

56

3.5 Đường quá trình lưu lượng lũ khu vực cửa vào sông Đáy

trận lũ tháng 6/1971

57

3.6 Đường quá trình mực nước lũ khu vực cửa vào sông Đáy

trận lũ tháng 6/1971

57

vii

3.7 Địa hình khu vực nghiên cứu 58 3.8 Phân bố mực nước đoạn Sơn Tây – Chèm 58 3.9 Mặt cắt ngang vị trí thượng lưu cửa vào sông Đáy 59 3.10 Mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông Đáy 59 3.11 Mặt cắt ngang vị trí hạ lưu cửa vào sông Đáy 59 3.12 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí thượng lưu cửa vào

sông Đáy

59

3.13 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí cửa vào sông Đáy 59 3.14 Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí hạ lưu cửa vào sông

Đáy

59

3.15 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí thượng

lưu cửa vào sông Đáy

60

3.16 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí cửa vào

sông Đáy

60

3.17 Sự thay đổi cao trình đáy theo mặt cắt ngang vị trí hạ lưu

cửa vào sông Đáy

60

3.18 Kết cấu kè gia cố bờ dạng mái nghiêng 65 3.19 Mặt bằng đoạn kè mái nghiêng 65

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Dự án cải tạo làm sống lại sông Đáy do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn xây dựng từ đầu năm 2004 đã đi vào vận hành Cụm công trình đầu mối Cẩm Đình - Hát Môn - Đập Đáy thuộc huyện Phúc Thọ, Hà Nội là cụm công trình quan trọng lấy nước từ sông Hồng vào sông Đáy cấp nước vào sông Đáy với lưu lượng mùa kiệt, đáp ứng nhu cầu nước phục vụ sản xuất, cải tạo môi trường sinh thái, kết hợp phát triển giao thông đường thuỷ

- Đã có nhiều công trình nhiều nghiên cứu về sông Đáy trong nhiều năm qua, nhưng chưa có một để tài, dự án nào nghiên cứu giải pháp chỉnh trị, ổn định sông Hồng, chống bồi lấp khu vực cửa vào sông Đáy mới được tái lập Việc lấy nước vào sông Đáy phụ thuộc nhiều vào khu vực cửa vào sông Đáy nằm trên sông Hồng, do đó phụ thuộc vào diễn biến lòng dẫn trên sông Hồng

- Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu nâng cao, hoàn thiện hơn những vấn

đề chưa được giải quyết về cửa vào sông Đáy, về diễn biến và ổn định cửa vào sông Đáy và nghiên cứu, đề xuất giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy

Vì vậy đề tài luận văn đi sâu về vấn đề lòng dẫn đoạn sông Hồng khu vực cửa lấy nước vào sông Đáy mới được tái lập là đề tài có ý nghĩa thực tiến và khoa học, là lý do chính cho thấy sự cần thiết của đề tài nghiên cứu:

Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lòng dẫn sông Hồng đến khu vực cửa vào sông Đáy và đề xuất giải pháp ứng phó

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

1 Mục đích đào tạo:

Để học viên tổng hợp được các kiến thức đã học của chương trình cao học

và chuyên ngành động lực sông, chỉnh trị sông, đồng thời nắm được phương pháp

luận nghiên cứu và giải quyết một vấn đề thực tế trên các cơ sở khoa học và tiếp cận với các giải pháp công nghệ phù hợp