Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu cơ chế tác động để chỉnh trị đoạn sông cong gấp trong vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.66 MB, 166 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM
LÊ VĂN TUẤN
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG ĐỂ CHỈNH TRỊ ĐOẠN
SÔNG CONG GẤP TRONG VÙNG CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA
THỦY TRIỀU
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN NG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM
LÊ VĂN TUẤN
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG ĐỂ CHỈNH TRỊ ĐOẠN
SÔNG CONG GẤP TRONG VÙNG CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA
THỦY TRIỀU
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
MÃ SỐ:
62 58 02 02
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. HOÀNG VĂN HUÂN
2. GS.TS. LƯƠNG PHƯƠNG HẬU
Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2017
1
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 12
0.1. MỘT SỐ THUẬT NGỮ KHOA HỌC VỀ ĐOẠN SÔNG CONG GẤP 12
0.2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ............................... 14
0.2.1. Yêu cầu về phòng chống úng ngập ..................................................... 14
0.2.2. Yêu cầu về phòng chống sạt lở bờ ...................................................... 14
0.2.3. Yêu cầu về phát triển giao thông thủy................................................. 15
0.2.4. Yêu cầu cảnh quan, môi trường, xây dựng thành phố ........................ 15
0.2.5. Yêu cầu về thiết kế công trình chỉnh trị đoạn sông cong gấp ............. 16
0.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ............................... 17
0.4. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN ........................ 18
0.4.1. Mục tiêu luận án ................................................................................ 18
0.4.2. Nội dung chính của luận án ................................................................ 18
0.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN. ...................................... 18
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHỈNH TRỊ
ĐOẠN SÔNG CONG GẤP ......................................................................... 19
1.1. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................................. 19
1.2. NHỮNG THÀNH TỰU VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 19
1.3. THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI ................................. 22
1.3.1. Về kết cấu dòng chảy.......................................................................... 22
1.3.2. Nghiên cứu về diễn biến hình thái đoạn sông uốn khúc ...................... 24
1.3.3. Về chỉnh trị đoạn sông cong gấp. ........................................................ 25
1.3.4. Về dòng chảy, diễn biến lòng sông vùng ảnh hưởng triều. .................. 30
1.4. THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM ...................................... 37
1.4.1. Các nghiên cứu về sông vùng triều .................................................... 38
1.4.2. Các công trình cắt sông đã nghiên cứu và thực hiện ........................... 41
2
1.5. NHẬN XÉT CHUNG............................................................................ 44
1.5.1. Những thành tựu đã đạt được.............................................................. 45
1.5.2. Những vấn đề tồn tại .......................................................................... 45
1.6. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN .................................. 47
1.6.1. Vấn đề nghiên cứu .............................................................................. 47
1.6.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 47
1.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ...................................................................... 48
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 49
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CONG GẤP ........... 49
2.1.1. Tương tác dòng chảy – lòng dẫn trong đoạn sông ảnh hưởng triều ..... 49
2.1.2. Về Lưu lượng tạo lòng và quan hệ hình thái lòng dẫn......................... 50
2.1.3. Tính toán thủy lực phân lưu ................................................................ 54
2.1.4. Công thức tính vận tốc khởi động của bùn cát .................................... 57
2.1.5. Sức tải cát của dòng chảy ................................................................... 58
2.1.6. Tính toán biến hình lòng dẫn .............................................................. 59
2.2. CƠ SỞ SỐ LIỆU ................................................................................... 63
2.2.1. Số liệu về thủy triều trong sông ĐBNB. ............................................. 63
2.2.2. Số liệu thực đo về hình thái, thủy văn, bùn cát đoạn sông, kênh đào. .. 69
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................... 74
2.3.1. Phương pháp điều tra, khảo sát hiện trường, phân tích số liệu thực đo
trong vùng nghiên cứu. ................................................................................. 74
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình toán ........................................ 77
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ...................................................................... 82
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG ĐỂ
CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CONG GẤP ..................................................... 83
3.1. PHÂN CHIA VÙNG NGHIÊN CỨU .................................................... 83
3.1.1. Các căn cứ để phân vùng .................................................................... 83
3
3.1.2. Kết quả phân vùng .............................................................................. 84
3.2. PHÂN TÍCH CÁC CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG ĐỂ CHỈNH TRỊ ĐOẠN
SÔNG CONG GẤP TRONG VÙNG ĐBNB ............................................... 85
3.2.1.Cơ chế bạt mom .................................................................................. 85
3.2.2. Cơ chế đào kênh tắt (bypass) .............................................................. 86
3.2.3. Cơ chế mở kênh, đóng sông................................................................ 91
3.2.4. Một số nhận xét .................................................................................. 93
3.2.5. Một số vấn đề khoa học cần giải quyết khi xác định cơ chế tác động.. 94
3.3. NGHIÊN CỨU QUAN HỆ HÌNH THÁI ỔN ĐỊNH CỦA LÒNG DẪN
KÊNH ĐÀO ................................................................................................. 95
3.3.1. Quan hệ hình thái kênh đào từ các công trình cắt sông đã thực hiện
trong vùng ĐBNB. ....................................................................................... 95
3.3.2. Quan hệ hình thái kênh đào nối các sông trong vùng ĐBNB .............. 96
3.4. NGHIÊN CỨU LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ MẶT CẮT ỔN ĐỊNH LÒNG
DẪN KÊNH ĐÀO
3.4.1. Xem xét về tương tác dòng chảy, lòng dẫn ở đoạn cửa sông ............. 101
3.4.2. Khái niệm về lưu lượng thiết kế mặt cắt ổn định lòng dẫn kênh đào cắt
sông Qkđ .................................................................................................... 101
3.4.3. Tính toán trị số Qkđ cho các khu vực nghiên cứu ............................. 102
3.4.4. Xây dựng quan hệ Bk, hk và Qkđ ..................................................... 105
3.5. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN KÊNH ĐÀO CẮT ĐOẠN SÔNG
CONG GẤP ............................................................................................... 109
3.5.1. Sơ đồ tổng quát cho chương trình tính toán cắt sông ........................ 109
3.5.2. Chương trình tự động hóa tính toán cắt sông theo cơ chế tác động bằng
kênh mồi - Chương trình CASO-2015 ........................................................ 112
3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................... 113
4
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾNGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN BIẾN HÌNH LÒNG DẪN KHI SỬ DỤNG CƠ
CHẾ KÊNH MỒI CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CONG GẤP THANH ĐA
TRÊN SÔNG SÀI GÒN ............................................................................. 115
4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................... 115
4.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU ................................................................................ 115
a. Tài liệu địa hình:..................................................................................... 115
b. Tài liệu thủy văn - bùn cát: ..................................................................... 115
c. Tài liệu địa chất: ..................................................................................... 115
4.3. BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO.............................. 116
4.3.1. Sơ đồ bố trí công trình và phân đoạn tính toán.................................. 116
4.3.2. Số liệu đầu vào ................................................................................. 118
4.4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ..................................................................... 121
4.4.1. Quy trình tính toán, hiệu chỉnh và kiểm định Chương trình .............. 121
4.4.2. Xuất dữ liệu kết quả.......................................................................... 122
4.5. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH ...................... 125
4.5.1. Tính hợp lý và độ tin cậy của kết quả tính toán................................. 125
4.5.2. Nhận xét về chương trình tự động hóa tính toán ............................... 126
4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................... 126
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 128
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........ 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 133
5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 0.1: Sơ đồ thể hiện hệ số uốn khúc ξ của đoạn sông ............................ 12
Hình 0.2: Hai loại đoạn sông cong gấp ......................................................... 13
Hình 1.1: Kết cấu dòng chảy tại khúc sông cong ......................................... 23
Hình 1.2: Công trình cắt sông Mississippi .................................................... 26
Hình 1.3: Công trình cắt sông đoạn Kinh Giang Hạ trên sông Trường Giang 27
Hình 1.4a: Cắt liên hoàn (ngoài) ................................................................... 28
Hình 1.4b: Cắt trong (a), cắt ngoài (b) .......................................................... 28
Hình 1.4c: Cắt sông liên hoàn (kiểu trung tâm) ............................................ 28
Hình 1.4d: Đoạn cắt sông liên hoàn kiểu trung tâm trên sông Rhein, Đức
(nguồn: Google earth) .................................................................................. 28
Hình 1.5: Các loại cửa sông điển hình .......................................................... 32
Hình 1.6: Phân đoạn cửa sông ...................................................................... 33
Hình 1.7: Quá trình thay đổi mực nước và lưu tốc ở 4 giai đoạn dòng triều cửa
sông.............................................................................................................. 36
Hình 1.8: Cắt sông tự phát trên sông Đào Nam Định (1974-1994) ............... 42
Hình 1.9: Mặt bằng tuyến cắt cong đoạn Quản Xá - Sông Chu ..................... 44
Hình 2.1: Phân đoạn tính toán biến hình lòng dẫn sau khi cắt sông .............. 60
Hình 2.2: Sơ họa vị trí lấy mẫu bùn cát đáy kênh đào ................................... 75
Hình 2.3: Một số hình ảnh điều tra, khảo sát hiện trường ............................. 76
Hình 2.4: Sơ đồ tính toán xói sâu và xói ngang trong kênh dẫn tuyến cong .. 80
Hình 2.5: Sơ đồ tính toán xói sâu và xói ngang trong kênh dẫn tuyến thẳng . 81
Hình 3.1: Bạt mom tại khúc cong Thạch Vĩnh Đông – vùng màu vàng (nguồn:
Google Earth) ............................................................................................... 86
Hình 3.2: Bạt mom tại khúc cong Đồng Sơn - vùng màu vàng (nguồn: Google
Earth) ........................................................................................................... 86
6
Hình 3.3a: Đoạn cong gấp Thanh Đa, sông Sài Gòn (nguồn:Bản đồ vệ tinh
Google Earth) ............................................................................................... 86
Hình 3.3b: Kênh đào cắt sông khu vực bán đảo Thanh Đa, sông Sài Gòn năm
1962 (nguồn: Internet) .................................................................................. 86
Hình 3.4a: Hình ảnh đoạn Gò Dầu năm 2015, đoạn cắt sông nét đứt màu đỏ
(nguồn: Google Earth năm 2015) ................................................................. 87
Hình 3.4b: Bình đồ đoạn Gò Dầu thực hiện năm 2009 do PORTCOAST khảo
sát ................................................................................................................ 87
Hình 3.5: Cắt sông Vàm Sát ở Lý Nhơn, Cần Giờ, Tp.HCM ........................ 88
Hình 3.6: Kênh đào cắt qua eo Mỹ An trên sông Vàm Cỏ Tây ..................... 89
Hình 3.7: Cắt sông Rạch Lá ở Bình Phú, Gò Công, Tiền Giang - tuyến màu
vàng (nguồn: Google Earth) ......................................................................... 90
Hình 3.8: Cắt sông Rạch Lá ở Đồng Thanh, Gò Công, Tiền Giang- tuyến
màu vàng (nguồn: Google Earth).................................................................. 90
Hình 3.9a: Cắt sông Nước Đục ở Bình Thạnh, Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang;
kênh cắt tuyến màu đỏ (nguồn: Google Earth).............................................. 90
Hình 3.9b: Hình ảnh tuyến kênh tắt (trên) và sông cũ (nguồn: Ảnh do tác giả
chụp tháng 5/2016) ....................................................................................... 90
Hình 3.10: Kênh đào cắt đoạn cong gấp Bùi Hữu Nghĩa trên sông Láng Thé 91
Hình 3.11: Kênh đào cắt đoạn cong gấp Chùa Bà Sở trên sông Bến Chùa.... 92
Hình 3.12: Kênh đào cắt đoạn cong gấp Cần Chông trên sông Cầu Quan..... 93
Hình 3.13: Đồ thị quan hệ Bk~Qkđ kênh cắt sông...................................... 106
Hình 3.14: Đồ thị quan hệ hk~Qkđ kênh cắt sông ...................................... 106
Hình 3.15: Đồ thị quan hệ Bk~Qkđ kênh nối sông vùng I .......................... 106
Hình 3.16: Đồ thị quan hệ hk~Qkđ kênh nối sông vùng I ........................... 106
Hình 3.17: Đồ thị quan hệ Bk~Qkđ kênh nối sông vùng II ......................... 106
Hình 3.18: Đồ thị quan hệ hk~Qkđ kênh nối sông vùng II.......................... 106
7
Hình 3.19: Đồ thị quan hệ Bk~Qkđ kênh nối sông vùng III ........................ 107
Hình 3.20: Đồ thị quan hệ hk~Qkđ kênh nối sông vùng III ........................ 107
Hình 3.21: Đồ thị quan hệ Vkđ~Qkđ kênh cắt sông.................................... 107
Hình 3.22: Đồ thị quan hệ Vkđ~Qkđ kênh nối sông vùng I ........................ 107
Hình 3.23: Đồ thị quan hệ Vkđ~Qkđ kênh nối sông vùng II ....................... 107
Hình 3.24: Đồ thị quan hệ Vkđ~Qkđ kênh nối sông vùng III ..................... 107
Hình 3.25: Sơ đồ khối chương trình tính toán cắt sông CASO-2015 .......... 111
Hình 4.1: Mặt cắt ngang kênh mồi (hình thang) và kênh mồi chữ nhật quy đổi
................................................................................................................... 117
Hình 4.2: Sơ đồ phân chia đoạn sông tính toán ........................................... 118
Hình 4.3: Lưu lượng tính toán và dự báo quá trình biến đổi lưu lượng sông cũ
và kênh đào ................................................................................................ 124
Hình 4.4: Diễn biến tỷ lệ phân chia lưu lượng vào kênh dẫn Kpl=Qy/Qo ... 124
Hình 4.5: Biến động thể tích xói bồi trung bình năm theo bước thời gian phát
triển của kênh đào ...................................................................................... 124
Hình 4.6: Thể tích xói bồi lũy tích của kênh dẫn và sông cũ ....................... 124
8
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng thống kê giá trị số mũ của các tác giả ................................. 52
Bảng 2.2: Lưu lượng xả lũ với một số cấp tần suất ....................................... 63
Bảng 2.3: Hằng số điều hòa thủy triều của 4 sông chính .............................. 66
Bảng 2.4: Thời gian triều dâng và triều rút trên một số trạm vùng cửa sông
Việt Nam ...................................................................................................... 68
Bảng 2.5: Thống kê các kênh đã tiến hành khảo sát...................................... 70
Bảng 3.1: Quan hệ hình thái mặt cắt ngang ổn định của kênh đào cắt sông .. 95
Bảng 3.2: Quan hệ hình thái kênh đào nối sông vùng I................................. 97
Bảng 3.3: Quan hệ hình thái kênh đào nối sông vùng II ............................... 97
Bảng 3.4: Quan hệ hình thái kênh đào nối sông vùng III .............................. 98
Bảng 3.5: Bảng tổng hợp trị số cực trị và trung bình của quan hệ hình thái mặt
cắt ngang kênh đào vùng ĐBNB .................................................................. 99
Bảng 3.6: Giá trị quan hệ hình thái mặt cắt ngang kênh đào cắt sông ĐBNB100
Bảng 3.7: Tính toán lưu lượng khởi động cho kênh đào khu vực ĐBNB .... 103
Bảng 3.8: Kết quả xác định các hệ số và số mũ trong các công thức quan hệ
hình thái mặt cắt ngang kênh đào ............................................................... 108
Bảng 4.1: Bảng các thông số đầu vào chương trình .................................... 119
Bảng 4.2: Bảng các thông số đầu ra của chương trình tính ......................... 123
9
CÁC KÝ HIỆU CÔNG THỨC
Ký hiệu
Đơn vị
Mô tả
A
[m2]
diện tích mặt cắt ướt lòng sông
Ak
[m2]
diện tích mặt cắt ướt kênh đào
B
[m]
bề rộng trung bình lòng sông
Bk
[m]
bề rộng trung bình của kênh đào
C
[m1/2/s]
hệ số Chezy
c
[kg/m2]
lực dính
d50
[mm]
đường kính hạt bùn cát 50% lọt sàng
h
[m]
độ sâu dòng chảy trung bình mặt cắt
hs
[m]
độ sâu trung bình mặt cắt của đoạn sông cong cắt
sông
hk
[m]
độ sâu trung bình kênh dẫn
J
[-]
độ dốc mặt nước của đoạn sông
K
[-]
mô đun lưu lượng
Kc
[-]
Lk
[m]
hệ số tỷ lệ cắt sông cong gấp (tỷ số chiều dài theo
đường trung tâm của vòng sông và chiều dài kênh
cắt)
chiều dài kênh đào
Ls
[m]
chiều dài tuyến sông uốn khúc
Lt
[m]
le
[m]
lc
[m]
m
[-]
khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối của tuyến
sông uốn khúc
khoảng cách ngắn nhất qua eo của đoạn sông cong
gấp
chiều dài của đoạn sông cong gấp tính từ điểm phân
lưu đến nhập lưu
hệ số mái nghiêng lòng sông, kênh
ns
[-]
hệ số nhám của đoạn sông cong
10
nk
[-]
hệ số nhám của kênh dẫn
Qo
[m3/s]
lưu lượng tính toán đoạn sông trước khi phân lưu
Qs
[m3/s]
lưu lượng tính toán của sông cong
Qk
[m3/s]
lưu lượng tính toán kênh đào cắt sông
Q
[m3/s]
lưu lượng dòng chảy
Qf
[m3/s]
lưu lượng tạo lòng sông
Qkđ
[m3/s]
lưu lượng thiết kế mặt cắt ổn định kênh đào cắt sông
Rc
[m]
bán kính đỉnh cong
R
[m]
bán kính thủy lực
So
[kg/m3]
hàm lượng bùn cát đi vào đoạn sông thượng lưu
V
[m/s]
vận tốc dòng chảy
Vkđ
[m/s]
vận tốc khởi động
Z
[m]
cao trình mực nước
Jy
[-]
ξ
[-]
độ dốc theo hướng ngang của mặt nước đoạn sông
cong
hệ số uốn khúc
Ψ
[-]
hệ số cong gấp
đ
[độ]
m
[độ]
[cm/s]
góc tạo thành giữa phương dòng chảy và đường dòng
đáy của dòng xoắn
góc tạo thành giữa phương dòng chảy và đường dòng
mặt
độ thô thủy lực của bùn cát (vận tốc lắng chìm)
ν
[10-6 m2/s] hệ số nhớt động học
s
[kg/m3]
khối lượng riêng của bùn cát
ζ =√B/h
[-]
giá trị quan hệ hình thái mặt cắt ngang ổn định của
sông, kênh
[độ]
góc tạo bởi trục trung tâm dòng chảy đoạn sông cong
và kênh đào cắt sông
11
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
ĐBNB:
Đồng bằng Nam Bộ
ĐBSCL:
Đồng bằng sông Cửu Long
ĐBBB:
Đồng bằng Bắc Bộ
ĐBĐNB:
Đồng bằng Đông Nam Bộ
ĐNB:
Đông Nam Bộ
TNB:
Tây Nam Bộ
SCL:
Sông Cửu Long
VCĐ:
Sông Vàm Cỏ Đông
VCT:
Sông Vàm Cỏ Tây
TGLX:
Tứ giác Long Xuyên
ADCP:
Thiết bị đo các yếu tố tổng hợp dòng chảy
TPHCM:
Thành phố Hồ Chí Minh
DHI:
Viện thủy lực Đan Mạch
MHVL:
Mô hình vật lý
MHT:
Mô hình toán
NCS:
Nghiên cứu sinh (tác giả luận án)
12
MỞ ĐẦU
0.1. MỘT SỐ THUẬT NGỮ KHOA HỌC VỀ ĐOẠN SÔNG CONG GẤP
Một đoạn sông có tuyến dòng chảy là một khúc cong được gọi là một
đoạn sông cong. Dòng sông gồm nhiều đoạn cong hợp thành được gọi là sông
uốn khúc (meandering river). Đó là loại hình sông phổ biến nhất ở vùng đồng
bằng, đồng bằng Nam Bộ (ĐBNB) cũng không ngoại lệ.
Để mô tả các đặc trưng hình học cho sông uốn khúc và các đoạn sông
cong, người ta sử dụng nhiều chỉ tiêu phân tích, trong đó thường dùng những
chỉ tiêu sau đây:
Hệ số uốn khúc ξ:
Hệ số uốn khúc ξ là đại lượng đo bằng tỷ lệ giữa chiều dài theo đường
trung tâm tuyến sông Ls (tuyến màu đỏ Hình 0.1) và chiều dài nối thẳng giữa
điểm đầu và điểm cuối của tuyến sông Lt (tuyến màu vàng Hình 0.1).
Trị số của ξ luôn lớn hơn 1, thay đổi tùy thuộc vào mức độ uốn cong ban
đầu của tuyến sông, trạng thái mất cân bằng hình thái của lòng sông, lưu
lượng và mực nước lũ, độ dốc địa hình và đường trũng, đặc trưng địa chất
lòng sông, chuyển động bùn cát, mức độ phát triển của thực vật trên bãi và
lòng sông, v.v..
Hình 0.1: Sơ đồ thể hiện hệ số uốn khúc ξ của đoạn sông
13
b- Bán kính đỉnh cong Rc:
Bán kính cong Rc là đại lượng chiều dài được đo tại cung tròn đường tâm
hình học ở đỉnh khúc cong. Rc càng bé biểu thị độ cong của khúc sông càng
lớn.
c. Đoạn sông cong gấp
Chữ "gấp" trong thuật ngữ "đoạn sông cong gấp" thể hiện mức độ cản trở
đến thoát lũ, gây sạt lở bờ và gây nhiều khó khăn cho hành hải của các
phương tiện thủy.
Theo hình dạng trên mặt bằng, có 2 loại đoạn sông cong gấp chính: Một
loại có hình dạng chữ V (Hình 0.2a), một loại khác thì tuyến sông trên mặt
bằng có hình dạng chữ Ω (Hình 0.2b).
- Đoạn cong gấp hình chữ V có bán kính đỉnh cong Rc rất bé ( Rc ≤ 2B)
với B là chiều rộng trung bình lòng sông mùa nước trung. Tỷ số θ = Rc/ B gọi
là tỷ số ngoặt (xem Hình 0.2a).
- Đoạn cong gấp hình chữ Ω có eo sông rất hẹp (nơi 2 tuyến sông đi sát
gần nhau gọi là eo sông- Meander neck). Đoạn cong gấp hình chữ Ω có hệ số
cong gấp ψ ≥ 3, với ψ = ls/le, là tỷ số giữa chiều dài theo đường trung tâm
khúc cong (ls) và chiều rộng hẹp nhất của eo (le), xem Hình 0.2b.
ls
B
le
Rc
a- Đoạn cong gấp hình chữ V
b- Đoạn cong gấp hình chữ Ω
(Nguồn: Google earth)
(Nguồn: Google earth)
Hình 0.2: Hai loại đoạn sông cong gấp
14
0.2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
Trong vùng đồng bằng, sông uốn khúc vừa độ là loại sông ổn định nhất và
thuận lợi nhất cho các mục tiêu khai thác. Nhưng khi sông uốn khúc phát triển
quá độ, tạo ra các đoạn sông cong gấp. Những đoạn sông cong gấp ảnh hưởng
đáng kể tới sự phát triển kinh tế của các ngành liên quan đến khai thác tổng
hợp dòng sông, chỉnh trị đoạn sông cong gấp nhằm đáp ứng những yêu cầu
thực tế sau:
0.2.1. Yêu cầu về phòng chống úng ngập: Ở những đoạn sông cong gấp,
do kết cấu dòng chảy thay đổi lớn làm xuất hiện sức cản phụ gia. Khi tỷ số
giữa bán kính cong và chiều rộng dòng chảy
Rc
3 phía bờ lồi xuất hiện sự
B
tách rời biên của dòng chảy, hình thành khu nước vật ở hạ lưu đỉnh bờ lồi làm
tăng thêm sức cản [21]. Sức cản phụ gia làm mực nước dâng cao, gây úng
ngập, giảm nhỏ khả năng thoát lũ của lòng sông. Có thể thấy vùng Đông Nam
Bộ (ĐNB) với mạng lưới sông rất nhiều đoạn cong gấp, khả năng thoát lũ
kém, đã gây úng ngập nặng nề mỗi khi gặp triều cường, đặc biệt tại thành phố
Hồ Chí Minh (TP.HCM).
0.2.2. Yêu cầu về phòng chống sạt lở bờ: Trong những đoạn cong gấp,
cường độ hoàn lưu lớn, vận tốc dòng chảy bờ lõm rất cao và thúc vào bờ. Sự
phân bố vận tốc trung bình thủy trực trên phương ngang có những điều chỉnh
lớn. So với đoạn sông thẳng, phân bố vận tốc trung bình thủy trực trên
phương ngang ở đoạn sông cong rất không đều. Ở đoạn sông cong gấp, trị số
lớn nhất của vận tốc trung bình thủy trực Vtb lớn hơn nhiều (có thể đạt 1,5
lần) so với đoạn sông thẳng có cùng một vận tốc trung bình mặt cắt. Vận tốc
lớn, làm sạt lở phần trên bờ, vận tốc đáy lại moi hẫng chân bờ, làm cho bờ
lõm bị sạt lở lớn.
15
Các số liệu thống kê, phân tích trong nhiều tài liệu đã công bố và các hình
ảnh tư liệu hiện trường của chúng tôi đều ghi nhận những sự kiện sạt lở bờ
nghiêm trọng, gây nhiều tổn thất tại các đoạn sông cong gấp. Có thể đưa ra
những dẫn chứng sau:
Sạt lở tại các đoạn sông cong gấp trên sông Tiền như Tân Châu, Hồng
Ngự, Sa Đéc, An Hiệp…;
Sạt lở tại các đoạn sông cong gấp trên sông Hậu như đoạn Vĩnh Lợi,
Bình Trạch, An Phú, Cù lao Ông Hổ…;
Sạt lở tại các đoạn sông cong gấp trên sông Đồng Nai như đoạn Biên
Hòa, Cù lao Phố...;
Sạt lở tại các đoạn sông cong gấp trên sông Sài Gòn như Thanh Đa,
Mũi Đèn Đỏ, Hiệp Phước….
0.2.3. Yêu cầu về phát triển giao thông thủy: Vòng cong gấp kéo dài
hành trình chạy tàu, che khuất tầm nhìn, gây khó khăn cho quay trở của các
đoàn tàu, dòng chảy ngang mạnh gây mất an toàn chạy tàu, ngoài ra ở đoạn
quá độ còn tạo ra các ngưỡng cạn có lạch sâu so le rất nguy hiểm. Những dẫn
chứng về tình trạng đó ở ĐBNB có thể thấy ở:
Các đoạn Gò Dầu, Nhơn Trạch trên sông Thị Vải [25];
Các đoạn An Thôn Hiệp trên sông Lòng Tàu [26];
Đoạn Bình Khánh trên sông Soài Rạp [25], [26];
Đoạn Rạch Lá trên kênh Chợ Gạo [40].
0.2.4. Yêu cầu cảnh quan, môi trường, xây dựng thành phố
Các đoạn sông uốn khúc trong thành phố luôn là những yếu tố cảnh quan,
môi trường hấp dẫn. Nhưng do diễn biến phức tạp, các đoạn cong gấp có thể
uy hiếp an toàn cư dân và các công trình công cộng. Chỉnh trị đoạn sông cong
gấp luôn là yêu cầu bức thiết trong các thành phố, như đoạn Thanh Đa, đoạn
cong gấp thủ Thiêm, TPHCM, đoạn Tân Châu, đoạn Sa Đéc trên sông Tiền...
16
0.2.5. Yêu cầu về thiết kế công trình chỉnh trị đoạn sông cong gấp
Đoạn sông cong gấp luôn tạo ra những diễn biến bất thường. Nếu để xảy
ra cắt sông tự nhiên sẽ có thể tạo ra những tình thế bị động, không khống chế
được dòng chảy sông mới, gây ra xói, bồi nghiêm trọng ngoài ý muốn, sẽ dẫn
đến những tổn thất lớn cho dân cư... Chỉ có chủ động cắt vòng cong, tạo lòng
sông mới thuận lợi hơn đi qua eo sông, mới khắc phục được một cách cơ bản
những bất lợi của sông cũ gây ra cho các ngành kinh tế - kỹ thuật.
Trong vùng Đồng bằng Nam Bộ (ĐBNB), đã có một số công trình cắt sông
được thực hiện (cắt sông chủ động hoặc không chủ động), tuy nhiên có thể
đánh giá tính hiệu quả và những vấn đề tồn tại như sau:
1) Đoạn Thanh Đa trên sông Sài Gòn (chủ động, chưa đạt hiệu quả cao);
2) Đoạn Gò Dầu trên sông Thị Vải (chủ động, đạt hiệu quả);
3) Đoạn Lý Nhơn trên sông Vàm Sát (bị động, không đạt hiệu quả cao);
4) Đoạn Mỹ An trên sông Vàm Cỏ Tây (bị động, không đạt hiệu quả cao);
5) Đoạn Bình Phú trên sông Rạch Lá, tuyến Chợ Gạo (chủ động, không đạt
hiệu quả cao);
6) Đoạn Đồng Thanh trên sông Rạch Lá, tuyến Chợ Gạo (chủ động, không
đạt hiệu quả cao);
7) Đoạn Bùi Hữu Nghĩa trên sông Láng Thé (chủ động, xói lở kênh dẫn);
8) Đoạn Chùa Bà Sớ trên sông Bến Chùa (chủ động, bồi lấp kênh dẫn);
9) Đoạn Cần Chông trên sông Cầu Quan (chủ động, xói lở kênh dẫn);
10) Đoạn Bình Thạnh trên sông Nước Đục (chủ động, xói lở kênh dẫn).
Ngoài ra, gần đây, Sở GTVT Tp.HCM đã tiến hành hai công trình cắt sông tại
sông Đồng Điền (huyện Nhà Bè) và sông Xóm Củi (Q8), tuy nhiên, sau khi
đưa vào sử dụng thì cả hai không đạt hiệu quả như mục tiêu. Sông Đồng
Điền, kênh dẫn diễn biến mạnh, không thể kiểm soát. Sông Xóm Củi thì bị
bồi lấp kênh đào nhiều lần, phải nạo vét liên tục.
Do các công trình cắt sông chưa được nghiên cứu đầy đủ nên hiệu quả của
17
phần lớn công trình nói trên còn bị hạn chế nhiều. Với yêu cầu phát triển bền
vững kinh tế - xã hội, sẽ còn có nhiều công trình cắt sông nữa trong tương lai.
Từ những thực tế nói trên thấy rằng, việc nghiên cứu sâu các vấn đề của
đoạn sông cong gấp nhằm đáp ứng các yêu cầu bức bách trong công tác chỉnh
trị các đoạn sông này là rất cần thiết.
0.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
Nghiên cứu chỉnh trị đoạn sông cong gấp vùng ảnh hưởng triều phải giải
quyết hàng loạt những vấn đề khó và phức tạp trong động lực học dòng sông
vì tính biến động trên ba chiều không gian và theo thời gian của cả dòng chảy
lẫn lòng dẫn, kéo theo những tác động liên hoàn của nó đối với hệ thống sông.
Luận án phải xem xét đến nhiều hiện tượng vật lý cho đến nay vẫn chưa mô tả
được chính xác bằng các phương trình toán học như hoạt động tạo lòng của
dòng chảy trong vùng triều, kết cấu dòng chảy vùng cửa sông và sự phân chia
bùn cát tại cửa vào kênh đào cắt sông, quan hệ hình thái của kênh đào, tính
toán biến hình lòng dẫn trong công trình cắt sông v.v...
Để xác lập cơ sở khoa học cho việc thiết kế kênh dẫn trong công trình cắt
sông, cần nghiên cứu về quan hệ hình thái kênh đào vùng triều ĐBNB, là một
vấn đề chưa được quan tâm nghiên cứu. Trong tính toán diễn biến lòng dẫn
kênh đào cắt sông, việc phân phối khối lượng bồi xói không thể chia đều trên
toàn chu vi ướt mặt cắt ngang như hiện nay vẫn làm, mà phải nghiên cứu để
xác định phân bố tuân theo quy luật hình thái.
Đó là những vấn đề khoa học chuyên sâu mà luận án cần có phương án
giải quyết. Sau khi giải quyết được những vấn đề mang tính cơ sở khoa học
trên, việc xây dựng một chương trình tính toán, vận dụng các kiến thức về
toán học, tin học để lập trình cho phần mềm tự động hóa tính toán, vận dụng
vào thực tế cắt sông vùng ĐBNB, cũng sẽ là một đóng góp khoa học đáng
được ghi nhận.
18
0.4. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
0.4.1. Mục tiêu luận án
(1)- Trên cơ sở phân tích hiện trạng và yêu cầu thực tế, đề xuất được cơ
chế tác động phù hợp để chỉnh trị đoạn sông cong gấp vùng ĐBNB.
(2)- Nghiên cứu xác định các giá trị quan hệ hình thái kênh đào và yếu tố
ảnh hưởng để phục vụ thiết kế kênh dẫn cắt sông.
(3)- Xây dựng phương pháp tính toán thiết kế kênh đào cắt sông có cơ sở
khoa học nhưng đơn giản, dễ ứng dụng cho vùng ĐBNB.
0.4.2. Nội dung chính của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham khảo, nội dung chính của
luận án được trình bày theo bốn Chương sau:
(1) - Tổng quan các thành tựu nghiên cứu trên thế giới và trong nước về
chỉnh trị đoạn sông cong gấp, từ đó đề xuất vấn đề nghiên cứu của luận án;
(2) - Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu của luận án;
(3) - Kết quả nghiên cứu về cơ chế tác động để chỉnh trị đoạn sông cong
gấp vùng ĐBNB;
(4) - Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào công trình thực tế.
Sau phần thống kê các công trình khoa học đã công bố của Nghiên cứu
sinh (NCS) là phần Phụ lục bao gồm các tài liệu, số liệu cơ bản, bảng biểu
tính toán trung gian làm căn cứ nghiên cứu của luận án.
0.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1 - Kết quả nghiên cứu của Luận án đã chỉ ra hình thức đào kênh mồi chưa
đem lại hiệu quả mong muốn, để đạt được mục tiêu cần sử dụng hình thức
đào tới mặt cắt ổn định;
2 - Luận án đã xác lập được quan hệ hình thái mặt cắt ngang B /h của kênh
đào cắt sông cho một số vùng đặc thù thuộc đồng bằng Nam Bộ.
19
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CHỈNH TRỊ
ĐOẠN SÔNG CONG GẤP
1.1. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Chỉnh trị đoạn sông cong gấp gắn liền với những vấn đề cơ bản về Động
lực học dòng sông và chỉnh trị sông. Khoa học động lực dòng sông và chỉnh
trị sông được phát triển mạnh trong nửa thế kỷ XX ở các nước Âu Mỹ. Những
nghiên cứu về chuyển động bùn cát của các nhà khoa học như Du Boys
(Pháp); về dòng không ổn định như Barré de Saint - Venant; về hình thái lòng
sông uốn khúc của L.Fargue vẫn giữ nguyên giá trị sử dụng cho đến ngày nay.
Việc chỉnh trị đoạn sông cong gấp chủ yếu xuất phát từ yêu cầu giao
thông thủy, chống úng ngập và thoát lũ. Liên quan đến chỉnh trị đoạn sông
uốn khúc, các nội dung nghiên cứu chủ yếu bao gồm:
- Nguyên nhân và điều kiện hình thành sông uốn khúc.
- Kết cấu dòng chảy ở đoạn sông cong.
- Quan hệ hình thái và sự phát triển lòng dẫn kênh đào cắt sông.
- Cơ chế cắt sông.
- Tính toán thủy lực và diễn biến hình thái trong công trình chỉnh trị đoạn
sông uốn khúc.
- Dòng chảy, diễn biến lòng sông vùng ảnh hưởng triều.
1.2. NHỮNG THÀNH TỰU VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Cũng như những vấn đề động lực học dòng sông và chỉnh trị sông khác,
công trình chỉnh trị đoạn sông cong gấp, ở trong nước hay trên thế giới đều
được tiến hành theo 3 phương pháp cơ bản sau:
- Phương pháp phân tích các tài liệu thực đo: Dựa theo các số liệu đo đạc
địa hình, địa chất, thủy văn nhiều năm, phân tích vị trí, quy mô, tốc độ xói,
bồi trên mặt bằng, trên mặt cắt dọc, mặt cắt ngang, tìm ra quy luật thống kê và
20
xu thế phát triển của đoạn sông nghiên cứu. Đây là phương pháp rất cơ bản,
có độ tin cậy cao, nhưng có nhiều hạn chế về số liệu thực đo và không thể
nghiên cứu các vấn đề sẽ xẩy ra trong tương lai. Giải đoán ảnh viễn thám
cũng là một nhánh của phương pháp này, được ứng dụng rất hiệu quả trong
nghiên cứu biến động trên mặt bằng của tuyến sông.
- Phương pháp mô hình vật lý: Do tính phức tạp trong kết cấu dòng chảy
và diễn biến sông, nghiên cứu trên mô hình vật lý, cho đến nay, vẫn là
phương pháp cơ bản nhất khi thực hiện các nghiên cứu về lý thuyết cũng như
công trình chỉnh trị đoạn sông cong gấp. Về sự hình thành sông uốn khúc, vào
năm 1920, Maccaveep (Liên Xô cũ) [47] đã nghiên cứu trên mô hình vật lý
lòng động; Zhang R.C (Trương Thụy Cẩn) và Xie Jian Heng (Tạ Giám
Hoành) thuộc Đại học Thủy lợi Vũ Hán, Trung Quốc nghiên cứu về kết cấu
hoàn lưu trên máng nước cong vào năm 1959-1960. Trong những năm gần
đây, các thí nghiệm mô hình về sông uốn khúc vẫn được tiến hành trong các
nghiên cứu của Van Dijk, W. M. (2012) [106]; của J.Le Coz, W.Mechalkova
(2010) [82]. Ở Việt Nam, công trình chỉnh trị đoạn sông cong gấp Phú Hùng
Cường (trên sông Hồng) được Hoàng Hữu Văn, Nguyễn Văn Toán (Viện
nghiên cứu Khoa học Thủy Lợi) tiến hành nghiên cứu trên mô hình vật lý vào
những năm 80 của thế kỷ trước [62]; công trình cắt sông Quản Xá được
Lương Phương Hậu (Đại học Xây Dựng) tiến hành nghiên cứu trên mô hình
lòng cứng và lòng động vào năm 1993 [57]; công trình chỉnh trị đoạn cong
Quảng Huế được Nguyễn Bá Quỳ (trường Đại học Thủy Lợi) tiến hành vào
năm 2011 [13], công trình chỉnh trị đoạn Lão Hoàng, sông Lô được Phạm
Đình (Viện KHTL) nghiên cứu trên mô hình lòng động năm 2012 [20].
- Phương pháp mô hình toán: Dựa vào các hệ phương trình thích hợp cho
dòng chảy và bùn cát tại đoạn sông nghiên cứu, xác định các điều kiện biên,
21
điều kiện ban đầu hợp lý, tìm các lời giải giải tích hoặc lời giải số trị cho các
vấn đề nghiên cứu.
Từ những năm 60 thế kỷ XX đến nay, do ứng dụng những tiến bộ khoa
học kỹ thuật và đặc biệt là những tiến bộ trong kỹ thuật tính toán, động lực
học dòng sông có những bước phát triển mới, sâu sắc trong việc hoàn thiện
mô hình hóa các hiện tượng thủy lực phức tạp. Vì vậy, trong nghiên cứu thực
địa đã có những thiết bị đo hiện đại, nhanh chóng, chính xác; trong nghiên
cứu mô hình vật lý thực hiện được những tiêu chuẩn tương tự khó; trong mô
hình toán giải quyết được các bài toán về dòng không ổn định nhiều chiều
bằng phương pháp số v.v...Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều mô hình và
phần mềm tính toán thủy động lực học trong sông, kênh cho các trường hợp
1D, 2D và 3D. Một số phần mềm thương mại trên thế giới hiện nay đều là
những bộ phần mềm đa năng, được cập nhật và cải tiến liên tục: HEC (Mỹ),
SMS (Anh), MIKE (Đan Mạch), SOBEK, WENDY, DELFT-3D (Hà Lan),
TELEMAC-2D (Pháp). Cùng với sự hoàn thiện không ngừng của kỹ thuật
tính toán và nâng cao tốc độ tính toán, mô hình toán đã phát huy tác dụng
ngày càng lớn trong tính toán sự thay đổi dòng chảy và biến hình lòng dẫn do
công trình chỉnh trị gây ra.
Ứng dụng mô hình toán hai hoặc ba chiều có thể mô phỏng tốt chế độ
thủy động lực, hình thái sông cong trong phạm vi không gian và thời gian bị
giới hạn do sự hạn chế về dung lượng máy tính hoặc thời gian để thực hiện
công tác mô phỏng dự báo phải kéo dài. Để có thể mô phỏng diễn biến trục
sông cong hoặc công trình cắt sông cong gấp theo thời gian, các nhà nghiên
cứu về chỉnh trị sông phải dùng các mô hình 1D để dự báo diễn biến biến trục
hình thái sông cong sau khi cắt sông hoặc tái hiện lại hình ảnh tuyến trục sông
đã diễn ra trong quá khứ. Các mô hình điển hình dự báo trên thế giới như
MIANDRAS của Crosato (2008) [105], Kleinhans (2008) [111]. Trong đó
22
thực chất mô hình MIANDRAS sử dụng mô hình 2D để mô phỏng chế độ
thủy động lực và 1D để dự báo diễn biến hình thái trên mặt bằng của trục
sông.
1.3. THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI
1.3.1. Về kết cấu dòng chảy:
Sự tương tác giữa dòng chảy và lòng dẫn trong đoạn sông cong làm cho
kết cấu dòng chảy ở đây có tính 3D rất mạnh. Những nghiên cứu quan trọng
về dòng chảy ở đây tập trung trong 3 vấn đề sau: Xác định độ dốc ngang mặt
nước; lý giải và mô tả kết cấu hoàn lưu; xác định vận tốc ngang và phân bố
của nó theo chiều sâu. Liên quan đến vấn đề này, có nhiều công trình nghiên
cứu của các nhà khoa học trên thế giới. Trong giáo trình của GS.Lương
Phương Hậu [16], [19] và [92] đã có những trình bày khá đầy đủ.
a- Xác định độ dốc ngang mặt nước
Dòng nước khi chảy qua khúc sông cong sẽ chịu tác dụng của lực hướng
tâm. Kết cấu dòng chảy ở khúc sông cong là sản phẩm của sự tổng hợp tác
động của lực ly tâm và trọng lực.
Kết quả nghiên cứu về đường đẳng trị mực nước ở một khúc cong của
Rôzôpski [113], của Packman A.I. [95] chỉ rõ rằng:
- Dọc theo bờ lõm, đường mặt nước có dạng đường cong lồi, ở đỉnh cong
mực nước cao nhất. Dọc theo bờ lồi, đường mặt nước có dạng đường cong
lõm, ở vị trí gần đỉnh cong, mực nước thấp nhất.
- Độ dốc ngang lớn nhất xuất hiện ở vùng gần đỉnh cong, giảm dần về hai
phía. Độ dốc ngang tăng lên khi mực nước tăng lên. Trên thực tế, đường mặt
nước trên mặt cắt ngang tại khúc cong là một đường cong, chứ không phải
một đường thẳng. Độ chênh mực nước hai bờ được xác định như sau:
Vtb2
Z y
B
gRc
(1-1)
23
Trong đó:
Vtb - Vận tốc trung bình mặt cắt (m/s);
B - Chiều rộng mặt nước (m);
g- Gia tốc trọng trường (m/s2);
Rc- Bán kính cong trung bình (m);
Rc
Rc1 Rc 2
(Rc1: bán kính cong bờ lồi, Rc2: bán kính cong bờ
2
lõm).
b- Nghiên cứu kết cấu hoàn lưu trong khúc sông cong
Theo các nghiên cứu của Zhang R.C [114] và Xie Jian Heng [115] tương
ứng với độc dốc ngang mặt nước, tồn tại dòng chảy theo phương ngang, dưới
dạng hoàn lưu. Hoàn lưu ở đoạn sông cong có cường độ mạnh và thường là
đơn nhất, phương chuyển động ổn định, kết hợp với dòng chảy dọc tạo thành
dòng xoắn như Hình 1.1 thể hiện.
đ
5
A
Phương dòng chảy
A
I-I
m
4
3 2
1
II
2
G1
1
Vy
G2
3
4
5
Vx
V
Hình 1.1: Kết cấu dòng chảy tại khúc sông cong
Từ Hình 1.1 ta thấy rằng góc tạo thành giữa phương dòng chảy (đường
giữa sông) với đường dòng đáy của dòng xoắn đ lớn hơn nhiều so với m là
góc tạo thành với đường dòng mặt.
Trước khi vào khúc cong, trong dòng chảy đã xuất hiện hoàn lưu nhưng
với cường độ yếu. Sau khi vào khúc cong, hoàn lưu được tăng cường và đến
vùng đỉnh cong, cường độ hoàn lưu vy/vx (vy: Thành phần vận tốc hướng
