Nghiên cứu chế độ thủy động lực và diễn biến lòng dẫn đoạn sông lô qua đoan hùng phú thọ, định hướng các giải pháp chỉnh trị phù hợp

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

NGHIÊN C U CH

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

NG

I H C THU L I

NGUY N

C HOÀNG

THU

NG L C VÀ DI N BI N LÒNG D N

O N SÔNG LÔ QUA OAN HÙNG - PHÚ TH ,

NH H

GI I PHÁP CH NH TR PHÙ H P

LU N V N TH C S

Hà N i - 2014

NG CÁC

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

NGHIÊN C U CH

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

NG

I H C THU L I

NGUY N

C HOÀNG

THU

NG L C VÀ DI N BI N LÒNG D N

O N SÔNG LÔ QUA OAN HÙNG - PHÚ TH ,

NH H

GI I PHÁP CH NH TR PHÙ H P

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y
Mã s : 60-58-40

LU N V N TH C S

Ng

ih

ng d n khoa h c: PGS.TS Ph m ình

Hà N i - 2014

NG CÁC


L IC M

N


Lu n v n th c s k thu t “Nghiên c u ch đ th y đ ng l c và di n bi n lòng
d n đo n sông Lô qua oan Hùng – Phú Th , đ nh h

ng

các gi i pháp ch nh tr phù h p "
đ

c hoàn thành nh s h

v i các đ ng nghi p Trung tâm

ng d n t n tình c a PGS.TS. Ph m

ình cùng

ng l c sông – Vi n Khoa h c Th y l i Vi t Nam

c ng nh s t o đi u ki n và giúp đ c a gia đình và ng
Tác gi xin c m n các th y cô

Tr

ng

i thân.

i h c Th y l i, Khoa Công trình

đã t o đi u ki n và giúp đ tác gi hoàn thành lu n v n này.
C m n lãnh đ o Phòng Thí Nghi m Tr ng

i m Qu c Gia v

ng L c

H c Sông Bi n; C m n lãnh đ o và các đ ng nghi p Trung tâm đ ng l c sông 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.
C m n s đ ng viên giúp đ , chia s , c v tinh th n c a ng

i thân, gia

đình và b n bè đ tác gi có th hoàn thành lu n v n.
Do th i gian và trình đ có h n nên lu n v n không th tránh đ
thi u sót nên tác gi r t mong nh n đ

c nh ng

c ý ki n chia s , đóng góp c a các th y cô,

b n bè đ ng nghi p đ lu n v n đáp ng đ

c nh ng m c tiêu đ ra.
Hà N i, tháng 10 n m 2014
Tác gi lu n v n

Nguy n

c Hoàng


L I CAM

OAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên c u c a b n thân, đ
yêu c u phát sinh trong th c t đ hình thành h

c xu t phát t

ng nghiên c u. Các s li u có

ngu n g c rõ ràng tuân th đúng nguyên t c và các k t qu trình bày trong lu n v n
đ

c thu th p trong quá trình nghiên c u là trung th c, ch a t ng đ

tr

c đây.

c ai công b

Hà N i, Tháng 10 n m 2014
Tác gi Lu n v n

Nguy n

c Hoàng


M CL C
U ....................................................................................................................1

M

I. TÍNH C P THI T C A
II. M C ÍCH C A

TÀI ...................................................................1

TÀI ..............................................................................2

III. PH M VI NGHIÊN C U .............................................................................2
IV. PH

NG PHÁP NGHIÊN C U .................................................................3

V. CÁC K T QU
CH

NG 1:

PHÚ TH

C

T

C .........................................................................4

I M CHUNG

O N SÔNG LÔ QUA

OAN HÙNG –

VÀ T NG QUAN NGHIÊN C U .......................................................5

1.1. T NG QUAN V NGHIÊN C U ...............................................................5

1.1.1 Nghiên c u ngoài n

c .............................................................................5

1.1.2 Nghiên c u trong n

c: .............................................................................8

1.2.

C I MT

NHIÊN ..............................................................................11

1.2.1

c đi m t nhiên c a l u v c ................................................................11

1.2.2

c đi m khí h u .....................................................................................14

1.2.3 H th ng sông ngòi ..................................................................................15
1.3

C I M TH Y V N ..............................................................................17

1.3.1 Tài li u thu v n khu v c ........................................................................17
1.3.2 Tài li u thu v n kh o sát n m ngoài th c đ a ........................................21
1.3.3

1.4.

c đi m thu v n th y l c sông Lô đo n Lão Hoàng qua oan Hùng 24
C I M

A CH T ..............................................................................24

1.5. CÁC CÔNG TRÌNH Ã XÂY D NG ......................................................27
1.6. PHÂN TÍCH M T S

NGUYÊN NHÂN C

B N GÂY M T

N

NH LÒNG D N O N SÔNG NGHIÊN C U .........................................28
1.6.1 Phân tích di n bi n lòng sông, bãi sông. .................................................28
1.6.2 Phân tích nguyên nhân c b n gây m t n đ nh lòng d n. ......................35
1.7.

TV N

NGHIÊN C U....................................................................37

1.7.1 Khu v c nghiên c u. ...............................................................................37
1.7.2 V n đ đ t ra. ...........................................................................................37


1.7.3 H

ng nghiên c u. ..................................................................................37

1.8. K T LU N ...................................................................................................38
CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T VÀ D

LI U TRONG PH

NG PHÁP

NGHIÊN C U B NG MÔ HÌNH V T LÝ ........................................................39
2.1. C

S

LÝ THUY T TRONG PH

NG PHÁP NGHIÊN C U .........39

2.1.1 Xây d ng mô hình v t lý lòng c ng ........................................................39
2.1.2 Phân tích kh n ng n đ nh lòng d n theo v n t c dòng ch y ti p đáy ..49
2.2. C

S

D

LI U TRONG PH

2.2.1 C p l u l

NG PHÁP NGHIÊN C U ...............52

ng nghiên c u .......................................................................52

2.2.2 Tuy n ch nh tr lòng sông mùa ki t và lu ng tàu ....................................52
2.3. K t lu n .........................................................................................................56
CH

NG 3: NGHIÊN C U CÁC GI I PHÁP TRÊN MÔ HÌNH V T LÝ

VÀ

XU T PH

NG ÁN CÔNG TRÌNH CHO KHU V C .......................57

3.1 NGHIÊN C U GI I PHÁP TRÊN MÔ HÌNH V T LÝ ........................57
3.1.1 Thí nghi m và phân tích k t qu .............................................................57
3.1.2

xu t giái pháp công trình ...................................................................62

3.1.3 Thí nghi m và phân tích k t qu đ a hình lòng sông theo PA1 ..............67

3.2. L A CH N PH

NG ÁN T I

U.........................................................93

3.3. THI T K CÔNG TRÌNH .........................................................................94
3.3.1 Tính toán các thông s thi t k ................................................................94
3.3.2 Tính toán n đ nh k t c u kè m hàn ....................................................101
K T LU N VÀ KI N NGH ..............................................................................104
PH L C ...............................................................................................................106


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1:

c tr ng hình thái c a các l uv c sông nhánh l n thu c l uv c sôngLô....13

B ng 1.2: L u l
B ng 1.3:

ng bình quân nhi u n m t i các tr m ................................................. 18

c tr ng l u l

ng l n nh t t i các tr m trên sông Lô – Gâm..................... 19

B ng 1.4: L u l

ng ki t nh t các th i k đo đ c t n m 1960 – 1994 ......................... 20

B ng 1.5: L u l

ng trung bình nhi u n m trong mùa ki t............................................ 20

B ng 1.6: V trí các m t c t đo thu v n sông Lô khu v c Lão Hoàng .......................... 22
B ng 1.7: S li u kh o sát thu v n ............................................................................... 24
B ng 1.8: Th ng kê v trí các đo n sông cong trên sông Lô đo n .................................. 29
B ng 1.9: Th ng kê các đ c tr ng lòng d n trên sông Lô đo n Lô Gâm đ n LôC ........ 30
B ng 1.10: B ng th ng kê v trí các đo n sông cong trên sông Lô đo n t ngã ba Lô –
Ch y đ n ngã ba Lô - H ng (Vi t Trì) ........................................................................... 32
B ng 1.11: Th ng kê các đ c tr ng lòng d n trên sông Lô ............................................ 33
B ng 2.1: K t qu tính toán t l mô hình lòng c ng ..................................................... 40
B ng 2.2: V trí hi u ch nh và ki m đ nh mô hình v t lý. ............................................... 42
B ng 2.3: K t qu ki m đ nh mô hình v t lý v i tr

ng h p m c n

B ng 2.4: K t qu ki m đ nh mô hình v t lý v i tr
l

ng t

B ng 2.5:

c th c đo, .......... 45

ng h p v n t c th c đo, l u

ng ng t i V Quang = 1857 m3/s. ................................................................. 45

c tr ng tuy n ch nh tr sông Lô ................................................................. 54

B ng 3.1: K t qu giá tr m c n
B ng 3.2: Kích th

c các kè m hàn t i đo n c n Lão Hoàng (PA1) ............................ 65

B ng 3.3: K t qu giá tr m c n
B ng 3.4: Kích th

c t i các gi ng đo (PA1) ........................................... 67

c các kè m hàn t i đo n c n Lão Hoàng PA2 ............................... 81

B ng 3.5: K t qu giá tr m c n
B ng 3.6: Kích th

c t i các gi ng đo (PA0) ........................................... 57

c t i các gi ng đo (PA2) ........................................... 82

c các kè m hàn t i đo n c n Lão Hoàng ....................................... 96
DANH M C HÌNH V

Hình 1.1: V trí o n Lão Hoàng trên sông Lô..........................................................11
Hình 1.2: M ng l

i các tr m th y v n......................................................................17

Hình 1.3: S đ v trí các m t c t đo l u l

ng dòng ch y ........................................ 23


Hình 1.4:

ng l ch sâu trên sông Lô, đo n t ngã ba Lô-Gâm đ n ngã ba LC......31

Hình 1.5: Cao đ bãi sông trên sông Lô đo n t ngã ba Lô-Gâm đ n ngã ba LC......31
Hình 1.6:

ng l ch sâu trên sông Lô, đo n t ngã ba Lô - Ch y đ n ngã ba LH...35

Hình 2.1: S đ v trí các m t c t hi u ch nh và ki m đ nh mô hình.......................... 44
Hình 2.2: Ki m đ nh đ

ng m c n

c gi a mô hình v t lý và th c t ...................... 45

Hình 2.3: Ki m đ nh giá tr v n t c gi a mô hình v t lý và th c t ........................... 45
Hình 2.4: Ki m đ nh giá tr v n t c gi a mô hình v t lý và th c t ............................45
Hình 2.5: Ki m đ nh giá tr v n t c gi a mô hình v t lý và th c t ............................45
Hình

2.6:

Bi u

đ

quan

h

gi a

U* c

và

d.....................................................................45
Hình 2.7: M t b ng tuy n ch nh tr và lu ng tàu thi t k ......................................... 555
Hình 3.1: V trí các m t c t ngang đo v n t c............................................................. 58
Hình 3.2: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA0-940 .............. 61
Hình 3.3: M t b ng b trí công trình ch nh tr ph

ng án 1 PA1 ............................... 66

Hình 3.4: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA1-940 .............. 71
Hình 3.5: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA1-3300 ............ 74
Hình 3.6: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA1-9520 ............ 77
Hình 3.7: M t b ng b trí công trình PA2 .................................................................. 83
Hình 3.8: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA2-940 .............. 86
Hình 3.9: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA2-3300 ............ 89
Hình 3.10: Phân b v n t c ti p đáy trên m t c t ngang lòng sông PA2-9520 .......... 92
Hình 3.11: M t b ng b trí h th ng m hàn ph
Hình 3.12: M t b ng đi n hình m hàn ph
Hình 3.13: M t c t d c đi n hình m hàn ph

ng án ch n.................................97

ng án ch n............................................ 98
ng án ch n ........................................ 99

Hình 3.14: M t c t ngang đi n hình m hàn ...........................................................100


1

M
I. TÍNH C P THI T C A
o n sông Lô qua
ng

U

TÀI

oan Hùng – Phú Th đóng m t vai trò quan tr ng đ i v i

i dân Phú Th nói riêng và các t nh lân c n nói chung. Trên h th ng sông Lô

đo n qua

oan Hùng không ch là tuy n quan tr ng c a tr c đ

ng th y Vi t Trì -

Tuyên Quang mà còn là tuy n thoát l quan tr ng c a h th ng sông Lô. Trong tình

hình kinh t hi n nay, n

c ta l i là n

c đang phát tri n nên tuy n giao thông th y

Hà N i – Vi t Trì – Tuyên Quang là tuy n giao thông r t quan tr ng trong vi c v n
chuy n hàng và khách, nó đóng góp r t ni u cho s phát tri n kinh t xã h i c a các
t nh Tuyên Quang, t nh Phú Th , t nh V nh Phúc và các t nh lân c n. Vì v y các con
sông ngoài vi c có nhi m v tiêu thoát l lâu dài cho l u v c còn ph i đ m b o
quan h hình thái cho vi c giao thông th y đ

c thu n l i, đem l i hi u qu kinh t

cao. Tuy v y sau th i gian dài khai thác tuy n giao thông th y Vi t Trì – Tuyên
Quang nhi u đo n sông đã b t đ u b thay đ i ch đ th y đ ng l c và di n bi n
lòng d n. Nhi u đo n sông b thu h p và m r ng, xu t hi n các bãi b i, h xói,
đi u đó d n đ n thay đ i kh n ng tiêu thoát l qua nh ng đo n sông này, t đó nh
h

ng đ n toàn b quá trình thoát l c a h th ng sông. Không nh ng th , vi c thay

đ i này còn nh h

ng không ít t i vi c đi l i c a tàu thuy n trên sông, làm gi m

hi u qu c a ngành kinh t đ

ng sông. V mùa n

c ki t, vi c xu t hi n các bãi

b i l n gi a sông đã làm tê li t tuy n giao thông đ

ng th y n i đ a r t quan tr ng

Vi t Trì - Tuyên Quang.
Do đ c thù đo n sông Lô qua

oan Hùng là: có c a phân l u sông Ch y và có

nh ng đo n th t h p nên ch đ thu đ ng l c và di n bi n lòng d n đo n sông này
ph c t p nh t trên toàn h th ng sông Lô. Cùng v i s phát tri n kinh t xây d ng
d n đ n nhu c u khai thác cát, s i trên sông di n ra m nh m , đi u này làm cho di n
bi n lòng d n c a đo n sông này l i càng ph c t p thêm.
Tr

c tình hình th c t nh trên, mu n ch nh tr t ng th đo n sông ph c v đa

m c tiêu, đáp ng nhu c u các ngành kinh t c n thi t ph i nghiên c u ch đ thu


2

đ ng l c và quy lu t di n bi n lòng d n đo n sông trong tình hình hi n nay. T đó
đ xu t các gi i pháp ch nh tr phù h p đ
thu và thoát l an toàn.

n đ nh lòng d n, ph c v giao thông

ây chính là lý do chính cho th y s c n thi t c a đ tài

lu n v n nghiên c u:
“Nghiên c u ch đ th y đ ng l c và di n bi n lòng d n đo n sông Lô
qua oan Hùng – Phú Th , đ nh h
II. M C ÍCH C A

ng các gi i pháp ch nh tr phù h p”

TÀI

1. M c đích đào t o:
Nâng cao kh n ng t ng h p c a h c viên v các ki n th c đã h c

ch

ng

trình cao h c và chuyên ngành công trình th y, ch nh tr sông. N m v ng đ

c

ph

ng pháp nghiên c u đ gi i quy t m t v n đ th c t trên c s v n d ng các

ph

ng pháp lu n k t h p v i ng d ng các công ngh , công c hi n đ i trong

nghiên c u.
2. M c đích nghiên c u:
ánh giá đ

c th c tr ng tình hình thu l c thu v n và di n bi n lòng d n

đo n sông Lô qua oan Hùng – Phú Th
T ng h p, phân tích, tính toán và nghiên c u quá trình bi n đ i ch đ thu
đ ng l c và đánh giá di n bi n lòng d n tr
xu t mang tính đ nh h

c và sau khi có công trình ch nh tr .

ng các gi i pháp ch nh tr phù h p nh m n đ nh

lòng d n mùa ki t, ph c v giao thông thu v mùa ki t, không gây xói l b sông
c a đo n sông Lô qua oan Hùng trong tình hình hi n nay.
III. PH M VI NGHIÊN C U
Nghiên c u ch đ thu đ ng l c đo n Lão Hoàng có chi u dài 4 km (t km 64
đ n km 68) và m t đo n nh p l u sông Ch y vào sông Lô v i chi u dài kho ng 22
km d a trên vi c xây d ng và thí nghi m b ng mô hình v t lý, c th các biên đ
ch n nh sau:
- Biên trên sông Lô t i Km 74;
- Biên trên sông Ch y cách ngã ba Lô - Ch y kho ng 3 km;

c


3

- Biên d

i sông Lô t i Km 55;

- Ph n d

in

c toàn b lòng sông đ n đ

- Ph n trên c n nghiên c u t đ
IV. PH

ng b cao;

ng b cao đ n tuy n đê hai bên sông.

NG PHÁP NGHIÊN C U

Trong khuôn kh lu n v n h c viên ch t p trung vào nghiên c u nh ng c s
khoa h c chính v ph
pháp th t c b n đ
1. Ph

ng pháp phân tích di n bi n lòng sông và đ xu t nh ng gi i
n đ nh lòng d n. Ph

ng pháp nghiên c th là:

ng pháp đi u tra th c đ a:

T ch c đi u tra th c đ a đo n sông nghiên c u, nh m m c đích đánh giá tình
hình th c t v th c tr ng đ a hình, đ a ch t, thu l c, thu v n, lòng sông, bãi sông
và di n bi n hình thái đo n sông nghiên c u.
2. Ph

ng pháp th ng kê và x lý s li u:

S d ng trong vi c x lý các s li u v dân sinh, kinh t , đ a hình, đ a ch t, thu
v n, bùn cát ph c v tính toán và phân tích c a lu n v n.
3. Ph

ng pháp mô hình v t lý

Thu nh đo n sông nghiên c u l i trong m t khu v c có các trang thi t b thí
nghi m, tái di n dòng ch y trong sông thiên nhiên theo các đ nh lu t t

ng t , đ

quan sát, đo đ c, và t các s li u đo đ c tìm ra quy lu t di n bi n c a đo n sông.
Trên c s đó đ a ra các gi i pháp phù h p cho khu v c nghiên c u.
4. Ph

ng pháp k th a trong nghiên c u:

Trong quá trình th c hi n, lu n v n th m kh o và k th a m t s tài li u, k t
qu nghiên c u tr

c đây có liên quan c a các cá nhân, c quan và t ch c khác.

Nh ng k th a này h t s c quan tr ng trong đ nh vi c đ nh h

ng và hi u ch nh các

k t qu nghiên c u, tính toán c a lu n v n đ phù h p h n v i tình hình th c t và
quy ho ch chung c a khu v c nghiên c u.


4

V. CÁC K T QU

T

Các k t qu d ki n đ t đ

C
c trong quá trình th c hi n nghiên c u c a lu n v n

nh sau:
1- T ng h p các đ c tr ng đ a hình, thu v n, thu l c, lòng d n đo n sông Lô
qua oan Hùng – Phú Th .
2- Trên c s thu th p các tài li u l ch s , tài li u đo đ c, lu n v n phân tích
th c tr ng di n bi n lòng d n tìm ra nguyên nhân gây di n bi n lòng d n

đo n

sông Lô – oan Hùng.
3- Trên c s các k t qu thí nghi m trên mô hình v t lý đo n sông Lô –
Hùng nghiên c u, phân tích và đ xu t các gi i pháp công trình phù h p đ

lòng d n, ph c v giao thông thu v mùa ki t, không nh h
thoát l và không gây xói l b sông c a đo n sông Lô qua
hình hi n nay.

oan

n đ nh

ng nhi u đ n vi c
oan Hùng trong tình


5

CH

NG 1:

C I M CHUNG O N SÔNG LÔ QUA OAN HÙNG –
PHÚ TH

VÀ T NG QUAN NGHIÊN C U

1.1. T NG QUAN V NGHIÊN C U
1.1.1 Nghiên c u ngoài n

c

Trong nghiên c u đ ng l c sông nói chung và nghiên c u các v n đ v : bi n
đ ng v n chuy n bùn cát, xói l h th p lòng d n h du sau h ch a; bi n đ ng lòng

d n do các tác đ ng c a công trình h t ng, c a các ho t đ ng khai thác cát s i …
c ng nh các tác đ ng c a quá trình di n bi n này đ n thay đ i ch đ th y v n,
th y l c c a h th ng sông và đ c bi t là h u qu c a các bi n đ ng, thay đ i nêu
trên đ n ho t đ ng c a các công trình th y l i, giao thông th y, môi tr

ng . . . Vi c

đánh giá các tác đ ng c a bi n đ ng lòng d n sông ngòi đ i v i công trình th y l i,
giao thông đ c bi t là tác đ ng

h du các h ch a cùng v i các gi i pháp gi m

thi u tác đ ng b t l i không ph i là v n đ nghiên c u m i trên th gi i mà đã đ

c

nghiên c u, ng d ng trong th c t hàng ch c n m qua
Có th nêu ra m t s nghiên c u đi n hình theo t ng v n đ d
+ Các nghiên c u v
th ng ..) và nh h

i đây:

bi n đ ng lòng d n (xói sâu, h th p lòng d n trên h

ng, tác đ ng c a vi c xây d ng h ch a, đ p dâng, công trình

h t ng, khai thác cát.. đ n quá trình v n chuy n bùn cát và bi n hình lòng d n h
du ( trên c m t b ng và chi u sâu)
- Nghiên c u n m 2003 c a Yang Xiaoqing

(Manual

on sediment

management and measurment , the World Meteorological Organization ) mô t tác
đ ng c a xây d ng h ch a đ n quá trình bùn cát th
các ví d v tác đ ng c a m t s h ch a

ng và h l u , trong đó nêu

Trung Qu c đ n thay đ i cân b ng bùn

cát và tác đ ng c a các bi n đ i này đ n dòng c y mùa ki t c ng nh c ch xói l
h du . M t ví d có th k đ n

trên sông D

ng T

h du th y đi n Tam Hi p,

các d báo di n bi n lòng d n và ch đ thu v n h du đã đ
đ a ra các tính toán d báo xói t i h n

c xem xét trong vi c

công trình, đ a ra các gi i pháp b o v b

xung ch ng xói chân công trình do h th p lòng sông. Nhi u công trình l y n

ch

du đã nâng c p và b xung các h ng m c công trình nh m đ m b o kh n ng l y


6

n

c mùa ki t, các công trình thi t k m i đã tính toán l u l

có tính đ n các d báo v m c n
pháp đ

ng thi t k mùa ki t

c trong 20 n m t i, ph i th a nh n r ng các bi n

c th c hi n là khá ch đ ng và đã đ

c đ ra t tr

c khi công trình đi vào

ho t đ ng.
- Nghiên c u g n đây nh t (2010) c a các tác gi

Juha Sarkkula, Jorma

Koponen, Hannu Lauri, Markku Virtanen,Matti Kummu (Origin, fate and role of
Mekong sediments; Mekong River Commission) th c hi n cho l u v c châu th
sông MeKong, trong đó phân tích rõ h n vai trò và tác đ ng c a quá trình bi n đ ng
bùn cát t nhiên và khi nh h

ng c a h ch a đ n xu th di n bi n lòng d n h du.

Ngoài ra trên l u v c sông MêKong còn có 1 s nghiên c u khác có liên quan c a
các nhà khoa h c Ph n Lan v mô ph ng bi n đ ng bùn cát h du do nh h

ng h

ch a
+ Các nghiên c u tính toán d báo di n bi n h du do nh h
và ho t đ ng khác c a con ng

ng c a h ch a

i ( xây d ng công trình, khai thác cát) và các tác

đ ng c a nó đ n công trình , h t ng

h du.., đi n hình là:

- Nghiên c u n m 2009 c a Juha Sarkkula, Jorma Koponen (DMS - Detailed
Modelling Support Project; Mekong River Commission ) đã xây d ng mô hình mô
ph ng d báo di n bi n bùn cát , lòng d n trên l u v c sông MeKong v i m t s
k ch b n có h ch a

th

ng ngu n và d báo bi n đ ng bùn cát h du.

- Nghiên c u n m 2010 c a Matthew Childs (The Impacts of dams on river
channel geomorphology and irrigation works downstream ; The Department of
Geography) t p trung vào đánh giá các tác đ ng ng n h n, dài h n, c c b , h th ng
c a đ p đ n hình thái lòng sông h du, trong đó có đ a ra các ph

ng pháp phân

tích d báo
+ Nghiên c u v
Kích th

n đ nh lòng d n

c lòng d n sông n đ nh đ

c xác đ nh d a trên các quan h hình thái

sông n đ nh nh :
Các quan h hình thái thông d ng

n

và Anh do Laycey, Inglis...đ xu t,

Liên xô (c ) do Antunin, Velikanop, Golusokop...,

Trung Qu c do Tr

ng


7

Thu C n, T Giám Hoành...Các quan h hình thái thông d ng
và các n

Nh t B n, M , Úc

c Châu âu và ngày nay đã tr nên ph bi n h n trên toàn th gi i đ

c

xác đ nh d a trên c s lý thuy t v lu t chuy n đ ng bùn cát (sediment transport
laws) c a Englun & Hansen, Meyer Peter & Miller, Bogardi và nh ng quan h
khác, đi n hình c a quan h hình thái này do Breusers and Raudkivi (1991) đ xu t.
Trong nghiên c u di n bi n, đ xu t gi i pháp ch nh tr sông n đ nh lòng d n trên
th gi i hi n nay có xu th chính là:
- Hi n đ i hoá các ph
GPS, nh m thu đ

ng pháp kh o sát th c đ a có s d ng công ngh đ nh v

c s li u chính xác đ xây d ng mô hình toán & mô hình v t lý.

- K t h p nghiên c u ngoài tr i và trong phòng thí nghi m.
- Phân tích di n bi n b ng so sánh, ch p nh vi n thám.
-

ng d ng các mô hình toán hi n đ i đ mô ph ng đ

c các công trình ch nh

tr sông.
- Nghiên c u trên mô hình v t lý k t h p v i các thi t b đo đ c, phân tích s
li u thí nghi m c ng hi n đ i h n.
- Ph

ng pháp đánh d u bùn cát.

+ Tình hình nghiên c u công ngh m i, v t li u m i.
Hi n nay nghiên c u công ngh m i, v t li u m i đ s d ng vào xây d ng
các công trình tiên ti n nh M , Nh t, Pháp, Hà lan, Hàn Qu c, … r t đ
tr ng. Nhi u công trình m i, v t li u m i đã đ

c coi

c dùng cho các công trình b o v

b sông, ch nh tr sông mang l i hi u qu đóng góp cho phát tri n kinh t xã h i rõ
r t. Công ngh m i, v t li u m i liên t c phát tri n ngày m t hoàn thi n và đ
ng d ng vào th c ti n cho nhi u khu v c khác nhau
nhi u công ngh m i đã đ

m ts n

c áp d ng cho m t s công trình

n

c

c trên th gi i và
c ta.

M t s công ngh và v t li u s d ng cho công trình b o v b sông, ch nh tr
sông:
• Công ngh và v t li u v i đ a k thu t (Geotextile).
• Công ngh b o v b b ng r đá b c PVC (Gabion).
• Công ngh b o v b b ng t m lát bê tông hình l c l ng.


8

• Công ngh b o v b b ng th m bê tông (Concret mat).
• Công ngh t

ng c b n bê tông d

ng l c.

• Công ngh c b n nh a.
+ Các ph

ng pháp và công c ph c v nghiên c u d báo di n bi n lòng

d n, d báo các bi n đ ng th y v n, th y l c trong đi u ki n t nhiên c ng nh có
tác đ ng c a h ch a, c a khai thác dòng sông …:

V n đ nghiên c u d báo lòng d n sông ngòi nói chung và d báo lòng d n
do nh h

ng c a các công trình trên sông đã có các thành t u v

t b c c trong

nghiên c u tính toán và áp d ng th c t . Hi n nay, trong tính toán không còn quá
khó kh n trong vi c th c hi n các mô ph ng v đ a hình sông, công trình trên sông,
v n chuy n bùn cát bùn cát.. đó chính là nh s phát tri n và c i ti n liên t c c a
các mô hình s 1D, 2D, 3D v i kh n ng chi ti t hóa trong mô ph ng và trong tính
toán ngày càng cao, đi n hình các mô hình h HEC, SOBEK, MIKE, DELFT,
TELEMAC và m t s mô hình đ

c phát tri n g n đây c a các nhà khoa h c Nh t

b n. H u h t các mô hình toán nêu trên đã đ

c ph bi n và ng d ng r ng rãi

Vi t Nam trong các nghiên c u v đ ng l c sông nói chung và d báo di n bi n
lòng d n, ch đ th y l c nói riêng.
Bên c nh các công c mô hình s , vi c s d ng mô hình v t lý trong nghiên
c u ch đ th y l c ( mô hình lòng c ng) và di n bi n lòng d n ( mô hình lòng
đ ng) v n đ

c coi là m t trong nh ng công c nghiên c u quan tr ng hi n nay v i

s h tr c a các thi t b đo đ c, phân tích k t qu hi n đ i và tính t đ ng cao.
1.1.2 Nghiên c u trong n

c:

+ V nghiên c u, phân tích đánh giá di n bi n lòng d n sông ngòi
Trong l ch s nghiên c u v đ ng l c sông

n

c ta t sau 1960, v n đ

phân tích di n bi n lòng d n sông H ng – Thái Bình là m t trong các n i dung
nghiên c u quan tr ng, trong các n m tr

c đây, m c dù có quá nhi u h n ch v

ngu n s li u kh o sát nh ng vi c phân tích đánh giá di n bi n v n đ

c ti n hành

khá đ u đ n cho đ n đ u các n m 1980, k t qu phân tích di n bi n giúp cho vi c
đ a ra các đánh giá, nh n đ nh v xu th di n bi n lòng d n sông H ng và các sông


9

khác trên h th ng.
Công vi c nghiên c u phân tích di n bi n lòng d n sông H ng – Thái Bình
đ

c th c hi n đ y đ và chi ti t nh t cho đ n nay thu c v d án do Vi n KHTL

th c hi n “
ch

ánh giá kh n ng thoát l h th ng sông H ng – Thái Bình ..” trong

ng trình phòng ch ng l đ ng b ng sông H ng – Thái Bình th c hi n n m

1999-2001. Trong d án này, di n bi n lòng d n sông H ng – Thái bình đ

c phân

tích trong giai đo n 1976 – 2000 trên h u h t các sông chính, k t qu phân tích di n
bi n th c hi n tr ng d án này cho đ n nay v n đ

c s d ng, trích d n trong các

nghiên c u, d án...
Giai đo n ti p sau t n m 2001 đ n nay, m c dù ngu n s li u kh o sát đ a
hình đã có s c i thi n đáng k c v s l

ng và ch t l

ng nh ng vi c phân tích,

đánh giá di n bi n hàng n m v i ph m vi và quy mô trên toàn h th ng sông H ng
– Thái Bình đã không đ

c ti p t c th c hi n m t cách liên t c có h th ng, công

tác phân tích di n bi n lòng d n ch đ
th

c coi là các n i dung nh , ph m vi phân tích

ng c c b cho 1 vài đo n sông ng n

c a các đ n v nghiên c u

trong các nghiên c u, d án khác nhau

b , ngành: Nông nghi p, Giao thông, Khí t

ng th y

v n ... Vì v y , có th nói r ng: các k t qu phân tích di n bi n tuân th các ph
pháp quy đ nh, các k t lu n, đánh giá mang tính đ nh l

ng

ng, tính h th ng v quá

trình di n bi n lòng d n trên toàn h th ng sông H ng – Thái Bình giai đo n 2001 2013 v n là n i dung còn ch a đ

c th c hi n đ y đ cho đ n th i đi m này.

+ V nghiên c u d báo di n bi n lòng d n
Các nghiên c u th c s v d báo di n bi n lòng d n sông ngòi
d a trên các ph
đ

Vi t Nam (

ng pháp nghiên c u c a các nhà khoa h c Liên Xô) th c ch t m i

c b t đ u t sau nh ng n m 1970 là th i đi m chúng ta b t đ u chu n b nghiên

c u l p báo cáo d án xây d ng nhà máy th y đi n Hòa Bình, nghiên c u đ u tiên
v d báo di n bi n lòng d n sông H ng h du th y đi n Hòa Bình thu c v các
chuyên gia Liên Xô c ( t h p Hydro Project) vào n m 1973, ti p theo là các
nghiên c u d báo di n bi n lòng d n h du th y đi n Hòa Bình c a các nhà khoa
h c Vi t Nam nh Lê Ng c Bích ( 1975), L u Công ào ( 1977), Hoàng H u V n (


10

1986) và cu i cùng là d án RDMPP ( Red river delta Master Plan – 1993) do Hà
Lan tài tr là nghiên c u d báo cu i cùng, là nghiên c u d báo duy nh t v di n
bi n h du do nh h

ng c a h Hòa Bình cho đ n nay k t sau khi h Hòa Bình

b t đ u đi vào ho t đ ng ( 1987) và c ng là nghiên c u d báo lòng d n l n đ u tiên
ng d ng công ngh mô hình toán th y l c – hình thái 1D c a Hà Lan ( mô hình
WENDY.).
Nghiên c u d báo di n bi n ti p theo là nghiên c u d báo di n bi n lòng
d n trên sông Lô - Gâm

h du th y đi n Tuyên Quang trên sông Lô – Gâm đ

th c hi n vào n m 2005, tr

c

c khi nhà máy th y đi n Tuyên Quang b t đ u đi vào

v n hành ( 2007), nghiên c u hoàn thành cu i 2007 đã đ a ra các k t qu d báo
di n bi n trên lòng d n h du , trong đó k t lu n quan trong nh t là viêc xây d ng
và v n hành nhà máy thu đi n Tuyên Quang ch
trong ph m vi sông Gâm- Lô, nh h

nh h

ng đ n lòng d n gi i h n

ng ch y u trong ph m vi t sau đ p đ n

thành ph Tuyên Quang ( v i k t qu d báo sau 50 n m lòng d n sông Lô t i
Tuyên Quang h th p 0,4 ), nh h
Trì và không nh h

ng không đáng k đ n lòng d n sông Lô t i Vi t

ng lan truy n đ n sông H ng

Lô. Công c nghiên c u d báo di n bi n đ

sau ngã ba sông H ng - sông

c s d ng là mô hình MIKE 11ST.

Cùng v i các nghiên c u d báo di n bi n lòng d n h du do nh h

ng c a

xây d ng và v n hành các h ch a th y đi n, m t s nghiên c u d báo di n bi n
lòng d n sông do nh h

ng c a các sông trình trên sông c ng đã đ

c nghiên c u

tính toán, đi n hình nh : d báo di n bi n lòng d n m t s đo n sông tr ng đi m
trên h th ng sông H ng – Thái Bình do Phòng TNT
2002, bao g m: vùng ngã ba Thao –

QG th c hi n n m 2001-

à, sông H ng đo n S n Tây - Hà N i, sông

Thái Bình khu v c ngã ba sông Kinh Môn – Kinh Th y, l n đ u tiên trong các tính
toán d báo, mô hình hình thái 2D- MIKE 21C đã đ

c ng d ng. Nghiên c u đ y

đ nh t v d báo di n bi n thu c v đ tài : Tác đông đ n kh n ng thoát l và
di n bi n lòng d n sông H ng đo n Hà n i do nh h

ng c a vi c xây d ng các

c u qua sông, th c hi n n m 2005 -2007, công c tính toán chính c ng là mô hình
MIKE 21C, ngoài ra còn m t s nghiên c u nh l khác v d báo di n bi n mang


11

tính c c b lân c n công trình xây d ng trên sông trong các n m g n đây
1.2.

C I MT

NHIÊN

1.2.1

c đi m t nhiên c a l u v c

+ V trí đ a lý

Hình 1.1: V trí o n Lão Hoàng trên sông Lô
Toàn l u v c sông Lô - Gâm n m trong ph m vi t 21020’ đ n 24000’ v tuy n
B c và t 103030’ đ n 106000’ kinh tuy n ông thu c vùng nhi t đ i gió mùa. Phía
B c và phía

ông giáp l u v c sông Châu Giang (Trung Qu c), phía

ông Nam

giáp l u v c sông Thái Bình, phía Tây giáp l u v c sông Thao.
Sông Lô b t ngu n t cao nguyên Vân Nam - Trung Qu c cao trên 2000m gia

nh p vào đ a ph n n

c ta t i Thanh Thu , ch y theo h

ng Tây B c -

ông Nam

đ vào sông H ng t i Vi t Trì. Sông Lô có ph l u c p 1 chính là Sông Mi n nh p


12

vào b trái c a sông t i Hà Giang, Sông Con gia nh p vào b ph i t i V nh Tuy,
sông G m gia nh p vào b

trái t i Hàm Yên, ph l u l n nh t c a sông Lô là sông

Ch y ra nh p vào b t i oan Hùng. Tr

c khi đ vào sông H ng t i Vi t Trì, sông

Lô l i nh n thêm m t nhánh l n n a là sông Phó áy.
Sông Lô là m t trong nh ng ph l u l n nh t c a sông H ng v i di n tích l u
v c là 39.000 km2, chi m 27% di n tích l u v c sông H ng trong đó ph n di n tích
thu c lãnh th Trung Qu c là 16.400 km2, chi m 42%, ph n di n tích thu c lãnh
th Vi t Nam là 22.600 km2 chi m 58%. Sông Lô ch y qua 8 t nh: Hà Giang,
Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái, Cao B ng, B c K n, V nh Phúc, Phú Th . Chi u
dài sông Lô là 470km và ph n ch y qua đ a ph n Vi t Nam là 275km.
+ i u ki n đ a hình

Trong l u v c sông Lô các dãy núi l n đ u qui t v phía

ông Nam và m

r ng v phía B c. Vì v y l u v c sông Lô có hình nan qu t v i đ a hình ch y u là
đ i núi th p.
L u v c sông Lô có h
đ

ng phân n

Vi t Nam.

ng d c chung t Tây B c xu ng

c gi m d n t trên 2000m

ông Nam.

cao

phía Trung Qu c xu ng 1000-2000m

cao bình quân trong l u v c sông Lô dao đ ng t 500-1000m.

a

hình ch y u là đ i núi v i nh ng dãy núi cao: kh i núi Tây Côn L nh v i m t s
đ nh cao h n 2000m (Ki u Liêu Ti – 2402m, Tây Côn L nh 2419m), gi a sông
H ng và sông Ch y là dãy núi Con Voi và cao nguyên B c Hà v i đ nh cao nh t là

2267m n m c nh thung l ng sông H ng, k ti p là dãy núi M Rô và Sáu Tàu,
Cánh cung sông G m và cánh cung Ngân S n có nh ng đ nh cao trên 1000m nh :
Sam Sao (1172m), Pia Oóc (1930m), Pia Bióoc (1578m), Tam

o (1591m)....

Gi a sông Ch y và sông Lô là dãy núi Khánh, dãy núi này ng n cách sông
Ch y v i thung l ng sông Bách. Núi Hùng, núi La cao t 1.000 đ n 1.100 th

c và

núi Bách Kha là nh ng núi cao có r ng r m bao ph , có nhi u vách đá n th ng ra
b sông Lô. V phía B c có cao nguyên Pakha thu c t nh Lào Cai, cao nguyên
Hoàng Su Phì thu c t nh Hà Giang v i ng n Tây Côn L nh cao 2.431m. V phía


13

Nam có cao nguyên L c An Châu, thu c t nh Yên Bái. V phía đông là các cao
nguyên đá vôi và di p th ch: Qu ng B , Pu Tha Ca và

ng V n.

Gi a sông Lô và sông Gâm là m t dãy núi cao h u nh ch a có ai đ n, v i m t
vùng cao nguyên r ng l n n m trên hai t nh Hà Giang và Tuyên Quang, cao trung
bình kho ng 800m
th

phía B c và th p d n còn 400m v phía Nam.

ng ngu n thung l ng lòng sông r t h p, các vách núi d ng đ ng v

đ n t n b sông cao t 1000 - 1500m, lòng sông d c và nhi u thác gh nh.
trung bình v mùa c n c a sông Lô thu c th

ng l u

n
sâu

phía Vi t Nam kho ng 0,6-

1,5m và sông r ng trung bình 40-50m. Ph n trung l u đ d c đáy lòng sông gi m
d n còn 0,25m/km, thung l ng sông b t đ u m r ng.
H l u sông Lô có th k t Tuyên Quang t i Vi t Trì, lòng sông m r ng, ngay
trong mùa c n lòng sông c ng r ng t i 200m và sâu t i 1,5- 3m. Ph n thu c n
đ d c trung bình lòng sông là 0,26%.

c ta

ây là đo n sông thu c ph m vi l p quy

ho ch c a d án, nh ng đ c đi m chi ti t v hi n tr ng lòng sông trên đo n sông
này s đ

c phân tích

ch

ng th 4. Các sông nhánh có đ d c l n h n, nh đ

d c nhánh Sông Con là 6,18%.
Các đ c tr ng hình thái l u v c c a m t s sông nhánh l n c a sông Lô đ
th hi n trên b ng 1.1.
B ng 1.1:

c tr ng hình thái c a các l u v c sông nhánh l n thu c l u v c
sông Lô - Gâm
Chi u

Di n

dài

tích

(km)

(km2)

Mi n

124/86

Con

cao

d c

r ng

M tđ

b.quân

bình quân

bình

l u

l u

quân l u

v c(m)

v c(‰)

v c(km)

1935

976

24,5

21,5

-

76

1370

430

23,6

18,6

1,40

Gâm

297

17140

877

22,7

16,3

-

Ch y

319

6500

858

24,6

26,0

1,09

P. áy

170

1610

216

14,4

-

1,10

Sông

l

i sông

(km/km2)

c


14

+

c đi m đ a hình sông Lô đo n Lão Hoàng qua oan Hùng

Sông Lô đo n c n Lão Hoàng ch y qua

oan Hùng – Phú Th là đo n sông

cong v i hai đ nh cong có b lõm n m phía b t và b l i n m phía b h u. Chi u
dài đo n sông nghiên c u t Km55 đ n Km75, t p trung ch y u t Km64 đ n
Km68+700.
B r ng lòng sông c ng thay d i liên t c thu h p và m r ng. B r ng hai bên
mép l l n nh t có đo n lên đ n 430m, ng

c l i nh ng đo n thu h p b r ng lòng

sông tính đ n hai bên mép l ch còn 240m.
nh cong th nh t t i Km65+00 có b trái thu c xã H u

ô, b ph i thu c xã

Th S n v i bán kính cong R = 1100m.
nh cong th hai t i Km69+00 có b trái thu c xã H u

ô, b ph i thu c xã

Chi ám v i bán kính cong R = 800m
Lòng sông v mùa ki t xu t hi n các bãi c n. Bãi c n s 1 dài 150m t
Km58+065 đên Km58+080. Bãi c n s 2 dài 100m t Km63+070 đên Km63+080.
Bãi c n s 3 dài 100m t Km64+015 đên Km64+020. Bãi c n s 4 dài 300m t
Km64+090 đên Km65+020.
c đi m khí h u

1.2.2

c đi m khí h u c a dòng chính sông Lô ch u nh h

ng sâu s c c a đ a hình

và v trí l u v c nên có s bi n đ i m nh m c v không gian và th i gian. Khí h u
trong l u v c sông nói chung là m
h n phía

ông B c - B c B .

t v i mùa

i u đó ch

ông còn khá l nh, song đã m

rõ s suy y u ph n nào c a gió mùa

ông B c khi t i l u v c.
Tu thu c vào v trí và đ c đi m cao hay th p c a đ a hình cùng m c đ
h

nh

ng c a hoàn l u gió mùa đ i v i t ng n i mà có s thay đ i v khí h u gi a các

vùng trong l u v c:
- Th

ng l u sông Lô có khí h u nóng v a khô và ít m a.

- Trung l u sông Lô có khí h u nóng m và m a nhi u là vùng có m a l l n
nh t l u v c.


15

- H l u sông Lô có khí h u nóng và t
trung l u và gi m v phía th

ng đ i m, m a trên l u v c nhi u nh t

ng và h l u.

Khí h u Tuyên Quang m th p và không trong lành, nh t là vào mùa m a b
nh h

ng c a r ng r m. Thung l ng sông

áy có n

c đ c và s

ng mù th

ng

dày đ c đ n 9 gi sáng m i tan d n. Nh ng vùng cao đ t 400m đ n 800m có khí
h u trong lành h n, nh t là nh ng vùng đá vôi.
1.2.3 H th ng sông ngòi
Do đi u ki n khí h u và đ a hình nên ph n l n di n tích l u v c sông Lô phân
b c pm tđ l
l

i sông t t

ng đ i dày đ n r t dày 0,5-1,94km/km2. Vùng có

ng m a nhi u, đ a hình núi và n n là di p th ch phân phi m và di p th ch silis,

xâm th c, chia c t di n ra m nh m , m t đ sông su i dày đ c 1,5- 1,94 km/km2 ,
đó là các vùng sông Con, Ngòi S o, N m Ma....
Ng

c l i, nh ng vùng đá vôi, l

ng m a ít h n, m t đ sông thu c c p t

ng

đ i dày 0,50- 0,70km/km2 nh vùng sông Mi n. Nh ng ph l u thu c dòng chính
sông Lô có 71 sông su i, phân b t

ng đ i đ u theo d c sông.

Các ph l u chính trên l u v c sông Lô
Sông Lô có 42 sông, t ng chi u dài là 1.507km. Trong đó, có 3 sông qu c t là
sông Gâm, sông Ch y và sông Mi n. Sông Ch y và sông Gâm là hai sông c p 2 l n,
có nhi u sông c p 3 đ tr c ti p vào chúng nh t.
+ Sông Gâm: là nhánh sông l n nh t c a sông Lô chi m 44.1% di n tích toàn
b l u v c sông Lô c ng b t ngu n t t nh Vân Nam – Trung Qu c. Sông Gâm bao
g m 30 sông nh đ vào v i di n tích l u v c là 17.140 km2, trong đó 9780 km2
n m trong lãnh th n

c ta, chi u dài dòng chính là 297km.

+ Sông Ch y: là sông nhánh l n th hai c a sông Lô g m 43 sông nh , b t
ngu n t núi Tây Côn L nh cao 2419m, di n tích l u v c là 6500 km2 trong đó
4580 km2 n m trong lãnh th n
+ Sông Phó

c ta, chi u dài dòng chính là 319 km.

áy: là ph l u cu i cùng đ vào sông Lô v i di n tích l u v c

1610 km2 và chi u dài dòng chính là 170km, b t ngu n t vùng núi Tam Tao cao

16

trên 1000m, ch y theo h

ng g n ông B c – Tây Nam, nh p vào sông Lô g n Vi t

Trì, cách c a sông Lô 2km.
+ Sông Mi n: là m t trong nh ng ph l u chính c a sông Lô v i di n tích 1935
km2, dài 124 km. Sông b t ngu n t vùng Tr Pâng – TQ ch y theo h
- ông Nam, t i Vi t Nam sông chuy n theo h

ng Tây B c

ng g n B c Nam.

+ Sông Con: có di n tích 1368 km2 và chi u dài sông chính là 76km b t ngu n
t phía
theo h

ông Nam c a kh i núi cao
ng Tây B c -

c a sông Lô 176km.

th

ng ngu n sông Ch y. Sông Con ch y

ông Nam và nh p vào b ph i sông Lô

V nh Tuy cách


17

C I M TH Y V N

1.3

1.3.1 Tài li u thu v n khu v c

Hình 1.1: M ng l

i các tr m th y v n

1.3.1.1 Dòng ch y n m:
Hàng n m sông Lô góp vào sông H ng kho ng 32,7km3 n
26,4% l

ng n

c chi m kho ng

c sông H ng t i S n Tây. Mô đun dòng ch y trung bình trên toàn

l u v c M 0 = 26,6 l/s.km2, tuy di n tích l u v c sông Lô nh song ngu n góp vào
sông H ng đ ng th 2 sau sông à. Sông Lô có m t ph n l u v c
Qu c.

đ a ph n Trung