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

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG

I H C THU L I

NGUY N TR NH THIÊN V N

NGHIÊN C U TÌNH HÌNH XÓI L ,
V B

XU T VÀ THI T K GI I PHÁP B O

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 ,
V B

XU T VÀ THI T K GI I PHÁP B O

DÒNG CHÍNH SÔNG H NG, O N SÔNG KHU V C HUY N
PHÚC TH , HÀ N I
Chuyên ngành: Xây D ng Công Trình Th y
Mã s : 605840

LU N V N TH C S
Ng

ih

ng d n khoa h c:
PGS.TS V MINH CÁT

Hà N i – 2014



L IC 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

nguyên n

ng

i h c Th y l i, Công ty TNHH K thu t tài

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
L i v vi c giao đ tài lu n v n và ng

ih

ng tr

ng

i h c Thu

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

is h

ng d n c a PGS.TS. V Minh

Cát.
Tôi xin cam đoan lu n v n là k t qu nghiên c u c a riêng tôi, không sao
chép c a ai. N i dung lu n v n có tham kh o và s d ng các tài li u, thông tin đ

c

đ ng t i trên các tài li u và các trang web theo danh m c tài li u tham kh o c a lu n
v n.
Hà N i, tháng 11 n m 2014

Tác gi lu n v n

Nguy n Tr nh Thiên V n


M CL C
PH N M
CH

U .......................................................................................................... 1

NG 1. T NG QUAN KHU V C NGHIÊN C U ....................................... 5
C I M

1.1.

A LÝ T

NHIÊN ...................................................................... 5

1.1.1. V trí đ a lý................................................................................................... 5
1.1.2.

a ch t, th nh

1.1.3.

c đi m đ a hình........................................................................................ 7

1.2.

C I M KHÍ T

ng ................................................................................... 6
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
CH

NG 1 ................................................................................. 18

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
CH

NG 3.

NG D NG MÔ HÌNH TOÁN MÔ PH NG VÀ

TÌNH TR NG XÓI L
3.1. M

NG 2 ................................................................................. 26
ÁNH GIÁ

KHU V C NGHIÊN C U ............................................ 27

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

O N B

GI I PHÁP CÔNG TRÌNH X

H U SÔNG H NG T

PHÚC TH , THÀNH PH

KM29+600

LÝ S T TR

T

N KM31+600, HUY N

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
B ng 1.9:

ng n

c trung bình n m t i tr m S n Tây........................ 14

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
Hình 3.2: S đ sai phân 6 đi m cho ph
Hình 3.3: Các thành ph n theo ph
Hình 3.4: S đ các b
Hình 3.5: S đ m ng l

ng trình liên t c........................32

ng trình đ ng l

ng ............................... 34

ng x và y .......................................................... 41

c tính toán trong MIKE 11 ................................................. 42

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

Hình 3.10: M c n

ng Cát .......................... 50

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

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
Hình 3.15: Quá trình l u l

Hình 3.18: M c n

c l thi t k t n su t P = 5% ..................................... 54
ng l thi t k t n su t P = 95% ................................... 54

Hình 3.16: Quá trình m c n
Hình 3.17: Minh h a l

ng Cát ........................ 52

c l thi t k t n su t P = 95% ................................... 54

i tính s d ng trong mô ph ng .......................................... 56

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

Hình 3.22: M c n

c tính toán và th c đo t i tr m S n Tây ...................... 59

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
Hình 3.26: M c n

c tính toán và th c đo t i tr m S n Tây ...................... 61

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

Hình 3. 29. L u t c thi t k

ng v i t n su t P = 95% .................................. 65

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
Hình 3. 32: Tr

ng v i t n su t P = 5% .................................................... 68

ng l u t c ng v i t n su t P = 5% ................................................ 68

Hình 3.33: M c n
Hình 3.34: Tr

cl
cl

ng v i t n su t P = 95% .................................................. 68

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

ng d c sông ............................. 69

c ng v i t n su t P = 5% h

Hình 3.37: Phân b m c n
Hình 3. 38: M c n

c ng v i t n su t P = 5% h

c ng v i t n su t P =95% h

ng ngang sông ............ 69

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
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
Hình 4.13: K t qu tính th m tr

t tr tròn .... 87

ng h p ch a thi t k kè .................................. 89
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-

PH N M
1. S

C N THI T C A

U

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

i… vì v y hi n t

ng - thu v n, các ho t đ ng khai thác cát c a con

ng xói l , tr

hi m ti m tàng gây nh h

t s t sông gia t ng đã và đang là m i nguy

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
khi n

ng M .

khu v c này,

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. NHI M V VÀ N I DUNG C A LU N V N
đ tđ

c nh ng m c tiêu trên, lu n v n ph i gi i quy t các nhi m v sau:

1) Thu th p, x lý, h th ng hóa các t li u đã có liên quan đ n v n đ nghiên
c u và vùng nghiên c .
2) Phân tích, đánh giá nh ng y u t

nh h

ng ch y u đ n di n bi n dòng

chính sông H ng đo n qua khu v c huy n Phúc Th , Hà N 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.

IT

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
và tính toán các gi i pháp phòng ch ng kh c ph c.
- Ph m vi nghiên c u c a Lu n v n: dòng chính sông H ng đo n t ngã ba
Vi t Trì - Phú Th đ n tr m th y v n Hà N i.
M c dù gi i h n ph m vi nghiên c u nh v y, nh ng khi phân tích đánh giá
các y u t chính có nh h

ng t i công tác ch nh tr khu v c nghiên c u, lu n v n

đã nghiên c u toàn b h th ng sông H ng - Thái Bình đ có k t qu phân tích th y
l c chính xác h n. T đó k t h p v i các tài li u kh o sát đ a ch t đ đ a ra đ xu t,


-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 tđ

lo i ph

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

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

-

Ph

ng pháp phân tích xác su t th ng kê.

-

Ph

ng pháp vi n thám, b n đ và h thông tin đ a lý (GIS).

-

Ph

ng pháp mô hình toán.

-

Ph

ng pháp phân tích t ng h p.

6. C U TRÚC C A LU N V N
Ngoài ph n m đ u, k t lu n và ki n ngh , tài li u tham kh o và ph l c, n i
dung c a Lu n v n đ

c trình bày v i 4 ch
c đ c đi m t

ng:

Ch

ng 1. Tóm l

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
ph ng ch đ th y đ ng l c nh tr

ng m c n

c ng d ng đ mô

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-

CH
1.1.

NG 1. T NG QUAN KHU V C NGHIÊN C U

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 107010’
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 .

và bãi sông vào g n sát chân đê, gây nh h
h dân s ng trong khu v c.

khu v c này, tình tr ng xói lòng

ng tr c ti p đ n an toàn đê đi u và các

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


-6-

1.1.2.

a ch t, th nh

1.1.2.1.

ng

c đi m đ a ch t.

Theo Báo cáo kh o sát đ a ch t công trình c a Trung tâm T v n và Chuy n giao
công ngh Th y l i (CWRCT, 2010), đ a t ng chung c a đo n kè nghiên c u t
trên xu ng d

i bao g m các l p đ t d

i đây:

- 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.


-7-

1.1.2.2.

c đi m th nh

ng.

Các lo i đ t chính c a đ ng b ng sông H ng bao g m:
1.
d

t cát, di n tích 16276 ha, chi m 1,1% di n tích t nhiên, đ t nghèo dinh

ng, ch y u tr ng màu.
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
4.

t phù sa đ

c c i t o b ng các bi n pháp th y l i và nông nghi p.
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
7.

ng, chua.

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

1.2.1. M ng l
M ng l

NG TH Y V N

i sông ngòi
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,

b sông ph n h l u khá mãnh li t.
B ng 1.1:

H th ng
sông

c tr ng hình thái m t s sông chính trong h th ng sông H ng
Di n tích l u v c (km2)

Tên các sông
chính
Toàn b
Sông à
Sông Thao
Sông Lô
T ng th ng
du Sông H ng

H th ng
sông H ng

Toàn h
th ng

Sông áy

Trong
n c

N c
ngoài

52500

51800
39000

26800
12000
22000

25700
39800
17000

143300

60800

82500

5800

5800

Toàn Trong N c
b
n c ngoài
980
910
450

540

Ghi chú

440

K t Vi t Trì

241

Sông ào
Nam nh
Sông Ninh C
Sông u ng
Sông Lu c
Sông Trà Lý
Sông H ng

Chi u dài (km)

N u k c h u
ng n sông H ng
thì Flv= 8000 km2

31.5
51.8
67.0
72.4
64.0
143300

60800

82500

Tính đ n Vi t Trì


-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
1902. M ng l

i đi d n hoàn ch nh

ng vào n m

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

Hà Giang, Ph Li n, Lào Cai v.v... n m 1911 đo
1920 m i m r ng l

Nam

Tuyên Quang,

nh, Sa Pha và đ n n m

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
1.2.2.2. Nh n xét v tài li u khí t
1. Ngu n tài li u khí t

ng.

ng thu v n

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
c y. Các s li u đã đ
yêu c u ch t l

ng cung c p, ch t l

ng t t, đáng tin

c ch nh biên, ki m tra đ chính xác h p lý, đ m b o đ

c

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

đánh giá tính đ ng nh t, ng u nhiên tr
tr c m c n
không nh h

các tr m trên l u v c đ

c phân tích

c khi đ a vào s d ng. Nhìn chung v quan

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

đi 64 tr m đo m c n
23 tr m). V l u l

c (vùng nh h

ng tri u.

n n m 1985 đã gi m

ng tri u 41 tr m và không nh h

ng tri u

ng s tr m c ng bi n đ ng l n, nh t là vùng nh h

ng tri u


- 10 -

c ng gi m đi rõ r t. S li u trên đ a ph n Vi t Nam c ng khá dài, đ đi u ki n cho
vi c nghiên c u tính toán

m c chính xác t

3. Tuy nhiên chu i s li u đo đ c đ

ng đ i.
c trên h th ng sông H ng v n còn t n

t i m t s b t c p chính nh sau:
- 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

ch nh dòng ch y, song m c đ thay đ i đó ch a đ

c, đi u

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
vùng núi cao lên đ n 2000 gi
th

i 1600 gi

các thung l ng trong l u v c sông à. S gi n ng

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
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII IX

X

XI

Hà N i

73,7

47,3

47,2

90,3

183,1 171,7 194,6 174, 175, 162,5 136,8

XII

N m

123,8

1581

1.2.3.2. Nhi t đ .
Ch đ nhi t c a khu v c phù h p v i n n nhi t đ c a khu v c nhi t đ i, có
nhi t đ trung bình cao, nhi t đ trung bình n m trên l u v c dao đ ng t 15- 250C.
Nhi t đ không khí trung bình n m có xu th gi m d n theo s t ng c a đ
cao đ a hình: d

i 150C

vùng núi cao, 20 -240C

vùng trung du và đ ng b ng.

Nhi t đ không khí trung bình n m c ng bi n đ i theo mùa. Trong th i k
mùa h , nhi t đ không khí trung bình tháng kho ng 15-200C

vùng núi, 20-300C

các vùng trung du và đ ng b ng. Th i k mùa đông, nhi t đ không khí trung
bình tháng kho ng 10-150C

vùng núi,

vùng trung du và đ ng b ng là 15-200C.

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

Hà N i

16,4 17,2 20

IV

V

VI

VII

VIII IX

23,9 27,4 28,9 29,2 28,6

X

XI

XII

TB

27,5 24,9 21,5 18,2 23,6

m.

1.2.3.3.

mt

ng đ i trung bình nhi u n m trên l u v c là 80 - 90%, th i k khô

hanh là 80%, th i k

m

tđ

m đ t t i 90%.

m không khí thay đ i theo mùa, cao nh t trong mùa m a và th p nh t
trong mùa khô.
B ng 1.4:
II

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

Tháng

I

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
th

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

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
Tr m
T c đ gió
(m/s)

Lai
Châu

S n
La

Hòa
Bình

Sa Pa

Yên
Bái

B c
Quang

H i
D ng

Hà
N i

Thái
Bình

0,8

1,1

1,1

1,8

1,4

1,6

2,5

2,2

2,1

1.2.3.5. B c h i.
L
1000 mm

ng b c h i đo b ng ng Piche: B c h i trung bình n m dao đ ng t 900 vùng đ ng b ng (Hà N i 975,1mm) (B ng 1.6).

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

Hà N i

62,0

53,2

58,9

69,0

102,3

99,0

105,4

96,1

93,0

89,9

75,0

71,3

975,1

1.2.3.6. M a.
L

ng m a trên l u v c sông H ng khá phong phú, bình quân nhi u n m

trên toàn l u v c kho ng 1500 mm/n m. Chính l
n

ng m a đã hình thành tài nguyên

c phong phú c a l u v c.
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
th

ng ông Nam và

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
85% l

ng m a trong mùa m a chi m kho ng 75-

ng m a n m. Còn l i là m a trong mùa khô. Mùa đông th

phùn và m

t, mùa hè th

B ng 1. 7: L

ng có m a

ng có m a rào, m a dông.

ng m a tháng trung bình nhi u n m t i tr m Hà N i (mm)

Tên tr m

I

Hà N i

24 27 47

II

III

IV

V

VI

VII

VIII IX

104 180 249 260 290

X

XI

233 147 69

XII N m
19

1649

c đi m th y v n

1.2.4.

1.2.4.1. Dòng ch y n m
Dòng ch y trên l u v c sông nghiên c u đ
dào. T ng l
v il ul

ng bình quân nhi u n m qua S n Tây kho ng 118 t m3 t

ng 3743 m3/s, n u tính c sông Thái Bình, sông

thì t ng l
61,1%) l

c hình thành t m a và khá d i
ng ng

áy và vùng đ ng b ng

ng dòng ch y đ t t i 135 t m3, trong đó 82,54 t m3 (t
ng dòng ch y s n sinh t i Vi t Nam và 52,46 t m3 (t

ng đ

ng đ

ng

ng 38,9%)

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
th

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

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
2,2 l n
n

sông H ng; 3 đ n 4,6 l n

c nh t so v i n m ít n

c nh t g p 1,7 đ n

sông Thái Bình. Trên các sông nh , bi n đ ng

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
L

STT

Sông

1

Sông H ng (S n Tây)

ng n

c n m, t m3

Trung bình

L n nh t

Nh nh t

117,9

160,5

93,0

max/min
1,7

Ngu n: Vi n quy ho ch Thu l i.

Sông

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

Tính đ n
tr m

Flv
(km2)

%Flv

H ng
S n Tây
143600 100
Ngu n: Vi n quy ho ch Thu l i.

Qo
Mo
(m3/s) (l/skm2)
3742

26,06

Xo
(mm)
1940

Wo
Yo
(106m3) (mm)
118008

822

α
0,424

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
sông l n và kho ng 3,0 ÷ 4,5

th

c thì t l đó ch còn 1,6 ÷ 2,0 l n

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
Tr m

Sông

S n Tây

H ng

TB

Max N m

Q (m3/s)
Min

N m

3742 5090 1971 2350 1906

Max/ Min
2,17

Cv
0,166

1.2.4.2. Dòng ch y l
N

c l sông H ng mang tính ch t l c a sông mi n núi, có nhi u ng n, lên

nhanh, xu ng nhanh, biên đ l n (bi n đ i m c n
5m÷8m

c hàng n m trung bình t

trung du và đ ng b ng, t i đa có n m lên t i 8m÷14m. L trên l u v c do