Nghên cứu giải pháp chính trị sông vệ đoạn qua xã đức nhuận, huyện mộ đức, tỉnh quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


VÕ VĂN TIẾN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ
SÔNG VỆ ĐOẠN QUA XÃ ĐỨC NHUẬN, HUYỆN MỘ ĐỨC,
TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy
Mã số: 60.58.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN THẾ HÙNG

Phản biện 1: TS. Tô Thúy Nga
Phản biện 2: TS. Nguyễn Văn Hướng

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình
thủy họp tại trường Đại học Bách Khoa vào ngày 15/7/2017

Có thể tìm hiểu Luận văn tại :
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà nẵng tại trường Đại học
Bách khoa.
- Thư viện khoa Xây dựng Thủy lợi – Thủy điện.

Đà Nẵng – 2017


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tỉnh Quảng Ngãi có diện tích 5.137,6km², dân số 1.217.159 người,
có mạng lưới sông ngòi tương đối phong phú và phân bố đều trên khắp
lãnh thổ.Phần lớn sông ngòi đều bắt nguồn từ dãy Trường Sơn đổ ra
biển Đông với các đặt điểm chung có độ dốc lớn. Sông Vệ là con sông
lớn thứ hai của tỉnh Quảng Ngãi. Sông Vệ bắc nguồn từ rừng núi của
huyện Ba Tơ. Sông chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc giữa các
huyện Ngĩa Hành, Tư Nghĩa, Mộ Đức đổ ra biển Đông tại cửa Cổ Lũy
và Đức Lợi. Trong những năm gần đây, do chịu ảnh hưởng của biến
đổi khí hậu toàn cầu, lượng mưa phân bổ vốn không đồng đều càng
ngày càng trở nên cực đoan hơn. Lượng mưa tập trung vào các tháng
trong mùa mưa lũ chiếm hơn 2/3 tổng lượng mưa cả năm nên trong mùa
lũ nước từ thượng nguồn đổ về lớn, kết hợp triều dâng đã làm ngập sâu,
xói lở bờ nhiều đoạn sông nghiêm trọng. Với tình hình trên, việc nghiên
cứu đánh giá thực trạng, tìm ra các nguyên nhân và xác lập các cơ sở
khoa học để đánh giá khả năng sạt lở bờ sông từ đó đề ra các biện pháp
chỉnh trị đoạn sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi là vô cùng cấp thiết.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu giải pháp chỉnh trị Sông Vệ đoạn qua xã

Đức Nhuận, huyện Mộ Đức, tỉnh Quảng” là rất cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá sự ổn định bờ sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi,
đoạn qua xã Đức Nhuận, huyện Mộ Đức.
- Đề xuất biện pháp bảo vệ cho bờ sông Vệ, tỉnh Quảng .
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Vấn đề ổn định của bờ sông Vệ, tỉnh Quảng
Ngãi.
- Phạm vi nghiên cứu: Bờ sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi, đoạn qua xã
Đức Nhuận, huyện Mộ Đức (đoạn từ trạm An chỉ đến cầu Sông Vệ).
4. Phương pháp nghiên cứu


2
a. Phương pháp thu thập thông tin
- Điều tra, thống kê và tổng hợp các tài liệu nghiên cứu trong và
ngoài nước có liên quan đến đề tài;
- Các số liệu thiết kế công trình (hồ sơ khảo sát địa hình, địa chất,
địa chất thủy văn, thiết kế kỹ thuật công trình…);
- Nghiên cứu tổng quan về cơ sở lý thuyết của công nghệ, các biện
pháp xử lý.
b. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình tính toán
- Lựa chọn phần mềm tính toán;
- Chọn đoạn sông cụ thể để áp dụng mô hình toán.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ứng dụng các thành tựu khoa học, tin học, các tiến bộ kỹ thuật mới
và các kinh nghiệm thực tế để đánh giá ổn định bờ sông.
- Định hướng sự xói lở, bồi lắng do biến đổi dòng chảy để đưa ra
phương án chỉnh trị nhằm hạn chế thiệt hại do dòng chảy gây ra. Phục
vụ công tác phòng chống lũ, chỉnh trị bờ sông, lòng sông nhằm phát

triển kinh tế xã hội và cuộc sống dân cư ven bờ sông Vệ đoạn từ trạm
An Chỉ đến cầu Sông Vệ.
Cấu trúc của luận văn :luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến
nghị, gồm có 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về đoạn sông nghiên cứu
Chương 2: Nghiên cứu chế độ thủy lực và diễn biến sông Vệ, tỉnh
Quảng Ngãi (đoạn từ trạm An chỉ đến cầu Sông Vệ).
Chương 3: Áp dụng phần mềm River2D tính toán trường phân bố
vận tốc bờ sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi (đoạn từ trạm An chỉ đến cầu
Sông Vệ).
Chương 4: Đề xuất giải pháp chỉnh trị bảo vệ bờ sông Vệ, tỉnh
Quảng Ngãi (đoạn sông cong từ thôn An Long xã Đức Hiệp đến Thôn 2
xã Đức Nhuận thuộc đoạn sông nghiên cứu - trạm An chỉ đến cầu Sông
Vệ)


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
1.1. GIỚI THIỆU ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
1.1.1. Vị trí địa lý
Khu vực nghiên cứu: Bờ sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi, đoạn qua xã
Đức Nhuận, huyện Mộ Đức. Đoạn từ trạm An chỉ đến cầu Sông Vệ.
Lưu vực sông Vệ nằm ở phạm vi từ 14°53,7’ đến 15°01,2’ vĩ độ Bắc
và từ 108°47,3’ đến 108°54,8’ kinh độ Đông.

Hình 1.1: Sơ đồ lưu vực sông Vệ
Sông Vệ bắc nguồn từ rừng núi của huyện Ba Tơ. Sông chảy theo
hướng Tây Nam - Đông Bắc giữa các huyện Ngĩa Hành, Tư Nghĩa, Mộ
Đức đổ ra biển Đông tại cửa Cổ Lũy và Đức Lợi. Sông dài khoảng

90km với diện tích lưu vực 1.260km2.
Đặc điểm các sông của tỉnh Quảng Ngãi nói chung với sông Vệ nói
riêng là: đều bắt nguồn từ dãy Trường Sơn đổ ra biển Đông với các đặt
điểm chung có độ dốc lớn, chịu ảnh hưởng của thủy triều.
1.1.2. Đặc điểm địa hình
Từ trạm An Chỉ đến cuối thôn An Tĩnh, tổng chiều dài L =
13.355,0m, độ dốc lòng sông i = 0,045%;
1.2. TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN
CỨU
1.2.1. Tình hình dân sinh


4
Khu vực ở đoạn sông nghiên cứu thuộc xã Đức Nhuận (huyện Mộ
Đức), Theo số liệu điều tra thống kê có 30.898,0 người với 6.475,0 hộ.
Trong khu hưởng lợi có tổng số dân 23.893,0 người với 4.762,0 hộ.Hầu
hết nhân dân sống chủ yếu bằng nông nghiệp chiếm 80% dân số, còn lại
là nghề biển và các nghành nghề khác chiếm khoảng 20%.
1.2.2. Tình hình phát triển kinh tế
Kinh tế của vùng tiếp tục duy trì được mức tăng trưởng khá qua các
năm và cao hơn thời kỳ trước đó. Nhiều chỉ tiêu kinh tế đạt và vượt mục
tiêu đề ra. Các khu dân cư thuộc vùng nghiên cứu đa phần được hình thành
và phát triển lâu đời nên đời sống văn hóa, xã hội tương đối phát triển.
1.3. HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SÔNG VỆ
- Trước giải phóng 30-04-1975, do điều kiện chiến tranh nên công
tác quy hoạch không được tiến hành trên vùng này.
- Năm 2007 Trung tâm thủy văn ứng dụng và kỹ thật môi trường – Đại
học Thủy lợi đã nghiên cứu dự án đê và kè chống sạt lở sông Vệ.
- Năm 2010 Tỉnh Quảng Ngãi đã triển khai dự án đê kè chống sói lở
sông Vệ.

- Năm 2016 Tỉnh Quảng Ngãi đã triển khai dự án quy hoạch phòng,
chống lũ và chỉnh trị sông Vệ ( Đoạn từ xã Hành Tín Tây đến Cửa Lở)
đến năm 2025, định hướng đến năm 2030.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Xuất phát từ yêu cầu chỉnh trị đoạn sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi
(đoạn từ trạm An chỉ đến cầu Sông Vệ) đề tài đi nghiên cứu các nội
dung sau:
1- Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Vệ và đoạn sông nghiên cứu.
2- Phân tích diễn biến, đánh giá thực trạng và xác định nguyên nhân
bất ổn định đoạn sông nghiên cứu:
3- Xác lập cơ sở khoa học và bản chất của mất ổn định lòng dẫn
đoạn sông nghiên cứu:
4- Đề xuất các giải pháp ổn định lòng dẫn đoạn sông nghiên cứu:


5
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY LỰC VÀ DIỄN BIẾN SÔNG VỆ
(ĐOẠN TỪ TRẠM AN CHỈ ĐẾN CẦU SÔNG VỆ THÔN 2, XÃ ĐỨC NHUẬN)

2.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
2.1.1. Đặc điểm địa chất lòng sông, bãi sông
Lớp 2a: Á cát nặng hạt bụi, màu xám nâu, bồi tích thềm. Ở điều kiện
thiên nhiên đất ít ẩm, trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa, thấm trung
bình. Lớp phân bố trên mặt, gặp ở cuối đoạn tuyến, dày tới 5,00m.
Lớp 2b: Á sét nặng - sét nhẹ, màu nâu vàng, bồi tích thềm. Ở điều
kiện tự nhiên, đất ẩm vừa, trạng thái cứng, kết cấu chặt, thấm yếu.
Lớp phân bố trên mặt, gặp ở đầu và giữa đoạn tuyến, dày không
được xác định, tới trên 5,00m.
2.1.2. Đặc điểm khí tượng - thủy văn - hệ thống sông ngòi

a. Hệ thống sông ngòi
Sông Vệ có diện tích lưu vực 1.260km2. Độ cao trung bình lưu vực
khoảng 170m, mật độ lưới sông 0.79km/km2.
b. Mạng lưới trạm quan trắc thủ
c. y văn

Hình 2.1: Mạng lưới trạm thủy văn
2.1.3. Đặc điểm khí hậu
Lưu vực Sông Vệ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng
năm có 2 mùa rõ rệt mùa khô và mùa mưa.
* Mùa khô thường kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8. Lượng mưa ít


6
nắng nóng kéo dài nên thường gây ra hạn hán. Đặc biệt vụ Hè Thu sông
suối bị cạn kiệt. Độ ẩm trong thời đoạn này thường thấp, nhiệt độ cao,
tiết trời oi nồng.
* Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 2 năm sau, lượng mưa chủ yếu tập
trung vào 3 tháng (9, 10,11), thường các tháng này xuất hiện các trận
bão. Độ ẩm trong thời đoạn này thường cao, nhiệt độ thấp, tiết trời mát
và lạnh.
Các đặc trưng khí tượng trong vùng:
a. Lượng mưa năm, mưa ngày lớn nhất:
Bảng 2.1. Kết quả phân tích thống kê lượng mưa năm tại các trạm
Tên
P%
25
50
75
Xo

Cv
Cs
trạm
Ba
4054,1
3351,0 2815,3 3535,1 0,28 1,16
Tơ
Xp(mm)
An
2867,5
2392,9 1981,9 2461,5 0,27 0,62
Chỉ
- Kết quả phân tích thống kê các tháng 9  12 mỗi năm một ngày lớn
nhất tại các trạm theo bảng sau:
Bảng 2.2: Kết quả phân tích thống kê các tháng 9  12 mỗi năm
một ngày lớn nhất tại các trạm
Tên
P%
1
2
5
10
XmaxTB Cv
Cs
trạm
Ba Tơ Xpmax 822,9 729,0 603,6 507,0 300,6 0,52 1,5
An Chỉ (m)
658,6 569,4 453,8 367,8 207,8 0,5
1,99
b. Nhiệt độ (T 0C), độ ẩm (W%), khả năng bốc hơi của không

khí (Zp)
* Nhiệt độ: Nhìn chung vùng Quảng Ngãi có nền nhiệt độ thay đổi
theo độ cao và theo mùa. Vùng đồng bằng ven biển có nhiệt độ trung
bình năm (25,5÷26,5)oC, vùng núi cao dưới 500m có nhiệt độ trung


7
bình năm là (23,5÷25,5)oC, vùng núi cao trên 500m có nhiệt độ trung
bình năm là (21,0÷23,5)oC.
* Độ ẩm: tương đối cao vào mùa đông và thấp vào mùa hạ. Độ ẩm
cực đại thường xảy ra vào tháng XI và XII, độ ẩm thấp nhất xảy ra
tháng VII, VIII.
Độ ẩm trung bình nhiều năm
: U = 85,3%
Độ ẩm thấp nhất
: Umin = 34,0%
* Khả năng bốc hơi không khí Zp:
Lượng bốc hơi mặt nước trung bình hàng năm : Zpa = 1.256mm
Lượng bốc hơi lưu vực trung bình hàng năm : Zlv = 1.000mm
Bốc hơi tăng thêm
: Ztt = 256mm
* Tốc độ lớn nhất và hướng gió thịnh hành:
- Quảng Ngãi nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa nên hàng năm phân
biệt được hai mùa gió chính là gió mùa mùa hạ và gió mùa mùa đông.
- Hướng gió thay đổi thường xuyên theo mùa. Tại Quảng Ngãi từ
tháng IX đến tháng III năm sau hướng gió chủ yếu là Bắc đến Tây Bắc,
từ tháng IV đến tháng VIII là Đông đến Đông Nam.
2.2. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
2.2.1 Dòng chảy chuẩn
Theo kết quả đề tài Nghiên cứu tổng hợp đặc điểm khí hậu, thuỷ văn

Quảng Ngãi. Các tham số thống kê dòng chảy năm trạm An Chỉ sông
Vệ như sau:
Bảng 2.3: Các tham số thống kê dòng chảy năm trạm An Chỉ sông Vệ
Trạm
Qtb (m3/s)
Cv
Cs
An Chỉ
65,8
0,42
2.2.2. Chế độ dòng chảy năm
* Dòng chảy năm theo tần suất.
Bảng 2.4: Dòng chảy năm theo tần suất
P%
25
50
75
3

Qp(m /s)

81,4

61,6

45,6

0,94

90

34,1


8
2.2.3. Dòng chảy mùa lũ
Kết quả quan trắc trạm An Chỉ cho thấy:
- Số trận lũ xuất hiện tháng 9 chiếm 3%.
- Số trận lũ xuất hiện tháng 10 chiếm 39%.
- Số trận lũ xuất hiện tháng 11 chiếm 45%.
- Số trận lũ xuất hiện tháng 12 chiếm 13%.
Lưu vực sông Vệ hàng năm thường xuất hiện từ (3 ÷ 4) trận lũ.
2.2.4. Dòng chảy mùa cạn
Dòng chảy mùa cạn chủ yếu do lượng nước ngầm lưu vực và nước
mưa mùa cạn cung cấp.
Với đặc trưng phân bố mưa, dòng chảy mùa cạn trên sông Vệ được
xác định từ tháng I đến cuối tháng VIII hàng năm.
Theo kết quả thống kê trạm An Chỉ, dòng chảy trung bình tháng lớn
nhất mùa cạn là tháng I và kiệt nhất mùa cạn là tháng VII.
Tại trạm An Chỉ:
QminTB = 5,25m3/s; Cv = 0,9; Cs = 0,95.
2.2.5. Dòng chảy bùn cát
Kết quả quan trắc, tính toán phân phối hàm lượng chất lơ lửng trạm
An Chỉ - Sông Vệ :
- Hàm lượng chất lơ lửng trung bình: 158,0g/m3.
- Hàm lượng chất lơ lửng lớn nhất: 2.120,0g/m3.
- Hàm lượng chất lơ lửng nhỏ nhất: 6,8g/m3.
2.2.6. Đặt trưng thủy triều
Trung tâm khí tượng thuỷ văn Nam Trung Bộ đã sử dụng tài liệu từ
kết quả quan trắc tại trạm Sơn Trà (Đà Nẵng) tính chuyển về Cửa Lở Sông Vệ kết quả như sau.
Kết quả điều tra tại cửa Lở:

+ Mực nước triều cao nhất : + 0,70 m
+ Mực nước triều thấp nhất : - 1,00 m
2.3. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG TẠO LÒNG
2.3.1. Lưu lượng tạo lòng
Xác định QTL theo cường độ và thời gian duy trì cường độ,
phương pháp Makavếp: Lưu lượng ứng với (PJQm)max .


9
Hiện nay phương pháp Makavếp được sử dụng rộng rãi nhất.
Trình tự tính toán như sau:
Chọn năm điển hình: là năm có lưu lượng dòng chảy và lượng
ngậm bùn cát tương đương với trung bình nhiều năm;
Chia đường quá trình lưu lượng năm ra nhiều cấp Qi;
Xác định tần suất xuất hiện các cấp lưu lượng trong năm

Pi 

ni
 ni

Xác định độ dốc bình quân của các cấp lưu lượng Ji;
Tính tích số PiJiQim đối với mỗi cấp lưu lượng; m là tham số
+ đối với sông đồng bằng m = 2,0;
Vẽ đường quan hệ giữa PiJiQim với Qi, lưu lượng tạo lòng sẽ
tương ứng với tích số (PiJiQim) lớn nhất.
Căn cứ vào tình hình tài liệu hiện có trên lưu vực và thực tế diễn
biến dòng sông , chọn tài liệu thực đo dòng chảy tại Trạm An Chỉ để
xác định đặc trưng lưu lượng tạo lòng cho đoạn sông từ trạm An Chỉ
đến cầu sông Vệ

Năm chọn tính toán : năm 1997 ; là năm có các giá trị lưu lượng,
độ đục gần với giá trị trung bình nhiều năm.
Qmax = 3818,5 (m3/s)
Qmin = 168,9 (m3/s)
C
ấ
p
1
1
2
3
4
5

6
3.682,13

8
8.568.989

0,843

3.408,38

2,25

22.026.653

4

1,124

3.134,63

2,25

24.840.692

2

6

1,685

2.860,88

2,25

31.037.129

0

6

1,685

2.587,13

2,25

25.381.577

cộng
dồn

P(%)

Qtb
(m3/s)

2
- 3545,75

3
1

4
1

5
0,281

-

3272

2

3

-

2998,25

1

-

2724,5

-

2450,75

Lưu lượng Q (m /s)

3818,5
3544,7
5
3271
2997,2
5
2723,5

J
(x10
-4
)
7
2,25

Số
lần

3

P.J.Qm


10
6
7
8

2449,7
5
2176
1902,2
5

-

2177

2

8

2,247

2.313,38

2,25

27.059.177

-

1903,25

2

10

2,809

2.039,63

2,25

26.292.578

-

1629,5

0

10

2,809

1.765,88

2,25

19.708.448

2,25

28.143.165

2,25

30.022.334

2,25

34.401.805

2,25

36.410.421

397,13

2,25

30.002.226

129,88

2,25

3.795.191

9

1628,5

-

1355,75

10

20

5,618

10

1354,7
5

-

1082

12

32

8,989

11

1081

-

808,25

29

61

12

807,25

-

534,5

67

128

13

533,5

-

260,75

173

301

14

259,75

0

64

365

17,13
5
35,95
5
84,55
1
100,0
00

1.492,13
1.218,38

944,63
670,88

Hình 2.2: Đường quan hệ PiJiQim ~ Qi
2.3.2 Mực nước ứng với lượng tạo lòng


11
Hình 2.3: Đường quan hệ (Q~H) tại trạm An Chỉ
Dựa vào đường quan hệ hệ (Q ~ H) của đoạn sông ứng với lưu
lượng tạo lòng QTL= 670,88(m3/s). Tra trên đường quan hệ (Q ~ H) ta
có mực nước tại An Chỉ H1 = 6,24 (m), kết quả cho thấy mực nước ứng
với lưu lượng trên tương ứng với cao độ bãi già của đoạn sông tại cầu
Sông Vệ H=3,98m.
Mặt khác chiều dài đoạn sông từ trạm thủy văn An chỉ đến cầu
Sông Vệ L=10.043m
Độ dốc mực nước trung bình của đoạn sông Is=2,25.10-4
Nên ta tính được mực nước tại Cầu Sông Vệ:
H2=H1-Is*L=6,24-(10043*2,25*10-4) = 3,98m
* Các chỉ tiêu trung bình khác của đoạn sông nghiêng cứu:
- Tốc độ gió : vgió = 10 m/s
- Đà gió D= 5 km
- Hệ số nhám n= 0,0273
- Lưu tốc mùa lũ lớn nhất vmax = 3,39 m/s
- Lưu lượng tạo lòng tại trạm An Chỉ: QTạo lòng = 670,88m3/s
- Mực nước ứng với lưu lượng tạo lòng tại cầu Sông Vệ:
H = 3,98m.

CHƯƠNG 3
ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH RIVER2D TÍNH TOÁN
ĐOẠN SÔNG TỪ TRẠM AN CHỈ ĐẾN CẦU SÔNG VỆ
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH RIVER2D
3.1.1. Giới thiệu
River2D là chương trình giải mô hình thủy động lực học 2 chiều
ngang theo phương pháp phần tử hữu hạn, được phát triển bởi đại học
Alberta của Canada. Là chương trình có hỗ trợ đồ họa rất mạnh, với khả
năng chia lưới tự động với tốc độ cao. Mô hình quan tâm phân tích cả
dòng ổn định và dòng không ổn định.
3.1.2. Các modul chính trong phần mềm River2D
a. Module River2D_bed


12
b. Module River2D_mesh
c. Module River2D
3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH RIVER2D
3.2.1. Phương trình chủ đạo
3.2.2. Phương pháp giải số
3.2.3. Sai số trong quá trình rời rạc hóa của chương trình
3.2.4. Phương pháp giải bài toán theo thời gian
3.2.5. Khả năng ứng dụng của RIVER 2D
3.3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH RIVER2D TÍNH TOÁN TRƯỜNG
PHÂN BỐ VẬN TỐC ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
3.3.1. Dữ liệu đầu vào
- Đường biên đặc trưng
- Lưới phần tử hữu hạn
- Điều kiện biên
• Lưu lượng ở thượng lưu

Lưu lượng tạo lòng tại mổi đoạn sông có giá trị thường khác nhau;
đối với đoạn sông nghiên cứu luận văn sử dụng lưu lượng tạo lòng tại
trạm An Chỉ :
Lưu lượng tạo lòng là: Qtl= 670,88m3/s.
• Mực nước ở hạ lưu
Mực nước tương ứng với lưu lượng tạo lòng này tại vị trí cầu Sông
vệ là: H=3,98 m
H=3,98 m

Q=670,88
(m3/s)

Hình 3.1. Sơ đồ tính toán với gán điều kiện biên


13

Hình 3.2. Kết quả trường vận tốc tính toán theo River2D

Hình 3.5. Kết quả độ sâu mực nước tính toán theo River2D
3.3.3. Đánh giá các chỉ tiêu ổn định của sông Vệ
a. Chỉ tiêu ổn định theo chiều dọc sông
Theo kết quả tính toán đoạn sông tương đối ổn định theo chiều dọc.
b. Chỉ tiêu ổn định theo chiều ngang sông
Theo kết quả tính toán đoạn sông không ổn định theo chiều ngang.
Từ kết quả tính toán về trường vận tốc ứng với lưu lượng tạo lòng
Q=670,88 (m3/s) và thông qua số liệu quan trắc về xói lỡ, trị số ổn định
theo phương dọc và ngang thì đoạn sông chảy qua khu vực nghiên cứu
gây ra tình trạng xói lỡ nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến cuộc sống,
sinh hoạt và sản xuất kinh doanh của người dân 2 bên. Vì vậy cần phải

đưa ra biện pháp phù hợp để hạn chế và khắc phục tình trạng xói lỡ.


14
CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ BẢO VỆ BỜ SÔNG VỆ,
TỈNH QUẢNG NGÃI
(ĐOẠN TỪ THÔN AN LONG XÃ ĐỨC HIỆP ĐẾN THÔN 2 XÃ ĐỨC NHUẬN)

4.1. MỤC TIÊU VÀ TIÊU CHUẨN CHỈNH TRỊ
4.1.1. Mục tiêu chỉnh trị
Mục tiêu của việc quy hoạch chỉnh trị sông Vệ (đoạn từ thôn An
Long xã Đức Hiệp đến thôn 2 xã Đức Nhuận) nhằm từng bước điều
chỉnh lòng sông về trạng thái ổn định, góp phần phòng chống và giảm
thiểu các thiệt hại do lũ trên lưu vực sông Vệ gây nên; đảm bảo tính
mạng và tài sản của nhân dân hai bên bờ sông, góp phần phát triển kinh
tế xã hội ổn định và bền vững.
4.1.2. Tiêu chuẩn chỉnh trị
Có 3 loại lưu lượng và giá trị mực nước thiết kế đó là:
+ Lưu lượng lũ và mực nước tương ứng.
+ Lưu lượng tạo lòng và mực nước tương ứng.
+ Lưu lượng kiệt và mực nước thiết kế mùa kiệt.
* Chỉnh trị sông cho mực nước trung bình.
Do đó, mực nước để tính toán chỉnh trị trong dự án này được lấy
tương ứng với mực nước ứng với lưu lượng tạo lòng.
4.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHỈNH TRỊ
4.2.1. Phương án 1: Kè mỏ hàn
4.2.2. Phương án 2: Kè lát mái
4.2.3. Phương án 3: Kè bê tông trọng lực
4.2.4.Phương án 4: Biện pháp phi công trình

Vậy từ đánh giá các biện pháp, tác giả chọn phương án thiết kế kè lát
mái kết hợp kè mỏ hàn để bảo vệ đoạn sông cong từ thôn An Long xã
Đức Hiệp đến thôn 2 xã Đức Nhuận là hợp lý nhất.
4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KÈ LÁT MÁI


15
4.3.1. Yêu cầu cấu tạo, phân loại và điều kiện ứng dụng của từng
loại kết cấu kè
a. Yêu cầu đối với kết cấu kè
- Ổn định trên lớp đất bề mặt mái dốc.
- Linh hoạt và dễ biến dạng theo đất của mái dốc và nền.
- Bền vững lâu dài của kết cấu và của vật liệu.
- Có khả năng phát hiện được sự cố.
- Dễ sửa chữa khi có hư hỏng cục bộ.
- Giá thành hạ.
- An toàn.
- Đảm bảo mỹ quan.
- Dễ quan sát kiểm tra cho người quản lý.
- Tận dụng vật liệu dịa phương.
b. Phân loại kết cấu
Có nhiều loại kết cấu kè:
- Đá đổ, đá xếp lát khan, đá xếp trong các khung bằng đá xây. Loại
này được dùng tương đối phổ biến.
- Khối bê tông đúc sẵn lát độc lập, khối bê tông liên kết theo cơ chế
tự chèn.
- Một số hình thức khác: trồng cỏ, vải địa kỹ thuật...

Hình 4.1. Mặt cắt đặc trưng của kè lát mái

16
- Chân kè: Là phần đáy ở chân mái dốc, có tác dụng chống xói chân
mái dốc và làm nền tựa cho thân kè. Phần này nằm dưới mực nước kiệt.
Được thiết kế bằng các rọ đá liên kết.
- Thân kè: Là phần kể từ đỉnh chân kè tới đỉnh kè. Thân kè được xây
bằng đá hộc lát khan.
- Đỉnh kè: Ta chọn cao trình đỉnh kè ngang cao trình bình quân bờ
sông là +7,0m.
4.3.2. Tính toán thiết kế kết cấu kè lát mái
Kè lát mái được tính toán theo tiêu chuẩn 14TCN 8491-2010.
a. Tính toán kích thước viên đá thiết kế
Áp dụng tính toán cho đoạn kè ta có:
 B  2.65(T / m3 )

Chiều dài sóng tính theo công thức sau:
0.5
L = 0,304 .W . D1/2 = 0,304.10.5 = 6,8(m)
Chiều cao sóng tính theo công thức An-đơ-re-ep:
h=0,0208.W5/4.D1/3=0,0208.105/4.51/3=0,63m
Chiều cao sóng thiết kế:
H SD = 0,6 (m)
G = 16kg
b. Đường kính viên đá
.Tính đường kính viên đá theo điều kiện chống được tác động của
dòng chảy.
.U
0,36
d



5, 45.K .h0,14

Trong đó:
η: Là hệ số ổn định cho phép của công trình bảo vệ bờ được lấy bằng
hệ số ổn định cho phép của công trình cấp tương đương, lấy bằng
1,2÷1,5.
U: Là lưu tốc bình quân thủy lực lớn nhất thực đo, U = 3 m/s.
K: Là hệ số lấy bằng 0,6 ÷ 0,9.
h: Là chiều sâu của viên đá tính toán, h = 5,58 - 3,0 =2,58 m.
0,36
d =0,64m → d = 0,301m


17
Tính đường kính của viên đá theo điều kiện chống lại tác động của
sóng, tính theo công thức của Pưsơkin
 1 
d  1, 2.0,13.0,6. 3 8,5. 
  0,12(m)
 2,65  1 

Từ hai điều kiện trên ta chọn đường kính đá có kích thước lớn nhất.
Vậy đường kính đá dùng thiết kế là D = 0,3m.
c. Chiều dày phủ ngoài của lớp đá
 s  0, 266.

1
0, 6 6,8

.
.3
 0,18(m)
2, 65  1 1,5 0, 6

Từ đây ta thấy với đá thiết kế có đường kính là 0,30 m lớn hơn chiều
dày ổn định lớp phủ nên ta chỉ cần lát một lớp đá lát khan đường kính
0,30 m.
4.3.3. Tính toán kè mỏ hàn
a.Chiều sâu bình quân
 Q.n 
H   2 1/ 2 
  .J 

3 / 11

Thay vào ta được: H=3,508m
b.Chiều rộng tuyến chỉnh trị
B = 2.H2 = 3,52 .3,5082 = 150,749m
Tính lưu tốc dòng chảy ứng với kích thước tuyến chỉnh trị:
V = (1/n)xH2/3xJ1/2
Thay vào ta được: V = 1,269 m/s
Kiểm tra khả năng bồi xói của lòng sông: Để lòng sông không bị xói
và không bị bồi thì lưu tốc dòng nước phải không được lớn hơn lưu tốc
gây xói và không được nhỏ hơn lưu tốc gây bồi của hạt bùn cát. Theo
quy phạm quy định với đường kính của bùn cát d = 0,1 mm thì: Vkbồi=
0,45 m/s và Vkxói = 1,5m/s
Ta thấy lưu tốc tính toán thoã mãn điều kiện: Vkbc.Bán kính truyến chỉnh trị
Bán kính tuyến chỉnh trị yêu cầu phải lớn bán kính của bờ lõm tuyến

chỉnh trị . Có thể xác định tuyến chỉnh trị theo các công thức kinh
nghiệm sau :


18
R1 = (3,5÷4).B = (3,5÷4).300 = (1050 ÷ 1200) m .
R2 = (5÷6).B = (5÷6). 300 = (1500 ÷ 1800) m.
R3 = (7÷8).B = (7÷8). 300= (2100 ÷ 2400) m.
Chọn bán kính chỉnh trị là 1000m.
d.Số lượng mỏ hàn
Kinh nghiệm thực tế cho thấy không nên làm một đập mỏ hàn đơn
độc, khi đó phần đầu và phần gốc của nó dể bị dòng chảy phá hoại. Cần
xây dựng không dưới 3 đập trong một quãng (chỉ trong điều kiện đặc
biệt thuận lợi thì mới làm hai đập) đập hạ lưu phải nằm trong phạm vi
bảo vệ của đập thượng lưu.
e.Góc lệch của mỏ hàn
Là góc giữa trục đập và hướng dòng chảy, góc lệch này có ảnh
hưởng rất lớn đến bồi xói đầu đập và giữa đập. Dựa vào góc lệch mà
người ta chia ra thành ba loại. Mỏ hàn xuôi dòng ( α<900), mỏ hàn
thẳng góc (α=900), mỏ hàn ngược dòng (α=900). Dựa vào yêu cầu cần
bảo vệ bờ sông ta chọn loại mỏ hàn xuôi dòng α = 700 vì mỏ hàn này có
khả năng đưa dòng chảy ra xa bờ và bồi lắng bùn cát nhiều hơn so với
hai loại mỏ hàn kia. Tuy nhiên cần phải tính toán ổn định đầu mỏ hàn
đầy đủ vì hố xói đầu mỏ hàn gần hơn loại mỏ hàn xuôi dòng nên phải
thiết kế bảo vệ chống sạt trượt, trôi vật liệu đầu mỏ. Ngoài ra cần có
biện pháp chống xói ở gốc mỏ hàn.
f. Chiều dài mỏ hàn
Chiều dài mỏ hàn là khoảng cách từ bờ tới tuyến chỉnh trị.
g. Khoảng cách giữa các mỏ hàn
Khoảng cách giữa các đập mỏ hàn nên bố trí sao cho vị trí của đập

mỏ hàn hạ lưu nằm trong phạm vi ảnh hưởng của mỏ hàn thượng lưu,
để tránh dòng nước đâm vào bờ sông gây ra xói lở.Với R= 1000m < (56)B ta có công thức tính khoảng cách giữa hai mỏ hàn ỏ bờ lõm.
L = (2  3).lt.sinα.
Trong đó :
L – khoảng cách giữa hai đập mỏ hàn.


19
lt – Chiều dài công tác của đập thượng lưu.
α: góc lệch của trục đập, α=700
Ta có kết quả tính toán kè mỏ hàn.
Khi lt= 60m thì L1 = (92,86 -139,3)m;
Chọn khoảng cách giữa các mỏ hàn là L=130m;
h.Cao trình kè mỏ hàn
Chọn loại kè chảy ngập và có cao trình đỉnh kè là +1,0m.
Mỏ hàn làm bằng đá đổ loại thẳng nghiêng về hạ lưu, bờ hữu có số
lượng 05 cái; Mỏ hàn bao gồm 3 phần chính:
+ Gốc mỏ hàn có kích thước B = 5m, đoạn tiếp giáp với thân kè
gốc mỏ hàn mở rộng về hai phía thượng lưu và hạ lưu theo R1=50m và
R2=5m.
+ Đầu mỏ có chiều rộng B = 4m và lượn tròn r=1,5m.
+ Mái đầu mỏ thiết kế
: m = 3,0
+ Mái thân và gốc mỏ hàn : m = 2,0
+ Mỏ hàn bố trí loại mỏ hàn thuận hợp với trục dòng chảy một
góc α = 700, và được bố trí hợp lý phía bờ lõm với khoảng cách bình
quân giữa hai mỏ hàn 100m.
Nhiệm vụ chính của mỏ hàn là đẩy chủ lưu ra xa bờ nhờ sự phân bố
lại lưu tốc trên thủy trực và trên chiều rộng mặt nước ở mặt cắt công
trình, giảm lưu tốc dòng chảy ở bờ cần bảo vệ, đồng thời tạo bồi lắng

phía sau mỏ hàn.
- Bề mặt mỏ hàn gia cố bảo vệ bằng các khối bê tông M200 dăm
4x6 có kích thước 1,5x1,5x0,7m.
Chỉ tiêu chính:
- Chiều dài mỏ hàn
L = 60m
- Chiều rộng đỉnh
B = 4m
- Cao trình đỉnh
+ 1,0m
- Mái
m = 2,0
- Mái đầu mỏ
m1 = 3,0
- Chân mỏ hàn được gia cố bằng rọ đá.


20
4.3.2.9.Tính toán chống xói thân mỏ hàn
Điều kiện kiểm traVmax V0
Trong đó:
V0 - Lưu tốc khởi động của đá lát; V0= 4m/s, (tra bảng 28-2,
trang 92- sách sổ tay thủy lợi tập IV).
h1 - Lưu tốc lớn nhất trên đỉnh mỏ hàn.
Vmax  V.

h2

Với: V = 1,5 m/s lưu tốc trung bình khi lũ trước khi có công
trình.

h1- Chiều sâu dòng chảy trước khi có công trình h1 = 3,16m.
h2- Chiều sâu dòng chảy trên đỉnh công trình h2= 2,16m.
Tính toán:Vmax = 2,194m/s. Vậy thoả mãnđiều kiện, mỏ hàn không bị
xói thân.
4.3.2.10.Tính toán hố xói đầu mỏ
Sử dụng công thức Matvêép:
h  27.K1.K 2 .tg

 U2
 30d
2 g

Trong đó:
U = 1,5 m/s - Lưu tốc tiến gần mỏ hàn.
 = 700 - Góc giữa trục mỏ hàn và phương dòng chảy.
 tg   0,26795 
2

K1  e

5,1

U2
g.l

- 0,2 .m

e

5,1

1,52
9,81.52

 0,713

-0,2 . 3

K2= e
= e
= 0,549
m=3
- Mái dốc đầu mỏ hàn.
d = 0,003 m
- Đường kính hạt cát.
Tính toán: h  0,56m .
Kết luận: Hố xói đầu mỏ hàn không lớn, giải pháp gia cố bằng đá đổ
xung quanh thân và mũi mỏ hàn.
4.3.2.11.Tính toán ổn định chống trượt
Cắt 1m dài dọc mỏ hàn để tính toán ổn định
Điều kiện kiểm tra:


21
K

G.f.cos 
 (1,2  1,5)
PT

Trong đó:
G = đá .F(m2) =2,2 . 36,8 = 80,9(T).
= 0,35 - Hệ số ma sát giữa nền và mỏ hàn, (bảng 31-7) [19].
= 0
- Góc nghiêng giữa mặt đất tự nhiên lòng sông với phương
ngang. T = G.sin  = 0.
P - Áp lực thủy động được xác định .
P .g. h.

V2
.sin 
2g

Với  = 1,0 - Hệ số động lực học (Tra bảng 31 - 8 ).
 = 1,0 - Tỉ trọng nước.
h = 3,5 m - Chính bằng chiều cao lớn nhất của mỏ hàn
Tính toán:P = 0,401 (T).
Tính toán: K = 70,7 .
Kết luận: Điều kiện (3) thoả mãn, mỏ hàn ổn định về trượt.
4.3.2.12.Tính toán ổn định kè
Kè có hình dáng kích thước dạng lăng thể đá đổ bằng cách đổ đá hộc
trực tiếp vào trong nước thành lăng thể tựa.
a. Kiểm tra ổn định cục bộ chân lăng thể tựa
Theo công thức I.A. Iarôxlavchiep, độ sâu hố xói cục bộ vùng đáy
sát chân công trình có thể được tính theo công thức:
Hc 

23V 2
g m2  1


tg  30d85
2

Với :
V = 2m/s - Lưu tốc trung bình thuỷ trực gần bờ dưới lưu lượng lũ
thiết kế.
m = 1,5 - Hệ số mái dốc lăng thể tựa.
 = 150 - Góc giữa lưu hướng dòng chảy mực nước lũ tính toán
và phương của mái bờ.
d85 = 0.001m - Đường kính hạt có trọng lượng 85% của bùn cát đáy
lòng dẫn.


22
Thay vào tính toán: Hc = 0,594m.
Với chiều rộng đỉnh lăng thể tựa B=1m, chiều cao bình quân của
đống đá H=2,16m nên chiều rộng của chân đống đá:
Bc = B + m.H = 1 + 1,5.2,16 = 4,24m
Vậy lăng thể tựa đủ lớn để phủ hố xói cục bộ, khối lượng đá đổ
bù thêm sẽ được làm trong quá trình vận hành và bão dưỡng kè sau mỗi
mùa lũ.
b.Tính toán kích thước nhỏ nhất của viên đá
Viên đá cần có kích thước sao cho không bị cuốn trôi dưới tác dụng
của dòng chảy lũ phải đảm bảo điều kiện :d  0,05.V2
Với
d
- Kích thước của viên đá.
V
- Lưu tốc trung bình của thuỷ trực được xác

định.
V

k  Vc


Trong đó :
Vc = 4m/s
- Lưu tốc khởi động của hòn đá.
 = 1,5
- Hệ số an toàn.
k = 0,75 - Hệ số xét đến vị trí hòn đá nằm trên dốc nghiêng.
Thay vào tính toán :
 0, 75  4 
2

d  0, 052 


1,5

  0, 2m


Vậy kích thước tối thiểu của viên đá dmin = 20cm. Tuy nhiên để
đảm bảo khối lăng thể tựa ổn định và tiết kiệm các viên đá lớn, phần lõi
lăng thể tựa có thể trộn 20% đá có kích thước từ 10-15cm để chèn vào
các lỗ hổng. Phần mặt ngoài khối lăng thể tựa phải đổ đá lớn.

23

Hình 4.5. Kết quả trường vận tốc sau khi có kè
Nhận xét:
Kết quả trường vận tốc tính toán trong mô hình River 2D trước khi
bố trí kè, cho thấy dòng chủ lưu đi sát bờ lỏm gây xói lở bờ sông và sau
khi có kè dòng chủ lưu đã bị đẩy ra xa bờ làm cho lưu tốc ven bờ giảm
đáng kể làm bờ sông không bị sạt lở. Nhờ sử dụng mô hình toán, vị trí,
kích thước kè được lựa chọn hợp lý, thể hiện rõ rệt tác dụng và hiệu quả
của kè mỏ hàn trong việc đẩy trục dòng chảy ra xa và bảo vệ những khu
vực bờ sông bị xói lở.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Việc nghiên cứu, đầu tư xây dựng các công trình chống sạt lở cho bờ
sông cong thôn An Long xã Đức Hiệp đến thôn 2, xã Đức Nhuận luôn là
một yêu cầu cần thiết và cấp bách.
Luận văn đã tổng hợp, phân tích các đặc trưng thủy văn, thủy lực và
nghiên cứu quy luật biến động đoạn sông đoạn từ thôn An Long xã Đức
Hiệp đến thôn 2 xã Đức Nhuận. Luận văn ứng dụng phần mềm River 2D
vào đánh giá lựa chọn giải pháp công trình và dự báo diễn biến xói bồi
cho khu vực nghiên cứu.
Luận văn đã tính toán lựa chọn biện pháp gia cố hợp lý các đoạn bờ
sông xói lở.
2. Kiến nghị
Đoạn sông Vệ đang ngày bị xói lở nghiêm trọng, lòng sông có xu
hướng dịch chuyển về lưng đường cong, đặc biệt làm ảnh hưởng tới