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

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KS. ĐINH VĂN TÙNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG DIỄN BIẾN
LỊNG DẪN SƠNG HỒNG ĐẾN KHU VỰC CỬA VÀO
SÔNG ĐÁY VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHĨ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HẢI PHỊNG - 2015


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KS. ĐINH VĂN TÙNG

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

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

CHUN NGÀNH: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS., TS Đào Văn Tuấn

HẢI PHÒNG - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoam đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc
chỉ rõ nguồn gốc.

TÁC GIẢ

Đinh Văn Tùng

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài
“Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lịng dẫn sơng Hồng đến khu vực
cửa vào sông Đáy và đề xuất giải pháp ứng phó” là kết quả của q trình cố
gắng khơng ngừng của bản thân và đƣợc sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các
thầy, bạn bè đồng nghiệp và ngƣời thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm
ơn tới những ngƣời đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học
vừa qua.
Tôi xin tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Đào
Văn Tuấn đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn cũng nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa

học cần thiết cho luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trƣờng Đại học Hảng Hải, khoa Cơng trình
và Bộ mơn xây dựng cơng trình thủy đã tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng
việc nghiên cứu khoa học của mình.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp
đỡ tơi trong q trình học tập và thực hiện Luận văn.

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................... 1
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................................................1
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ..........................................................................1
III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................... 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SƠNG
ĐÁY. ..............................................................................................................3
1.1.1. Vị trí địa lý. ............................................................................................................. 3
1.1.2. Đặc điểm địa hình sơng Hồng khu vực cửa vào sông Đáy ......................... 4
1.1.3. Điều kiện địa chất ................................................................................................. 8
1.1.4. Điều kiện thủy văn .............................................................................................. 10
1.2. CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU
VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY.......................................................................14
1.3. VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU ....................................18

1.3.1. Vấn đề đặt ra ......................................................................................................... 18
1.3.2. Hƣớng nghiên cứu ............................................................................................... 19
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN
ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA CỬA VÀO SÔNG ĐÁY................................................. 21
2.1. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG LỰC ĐOẠN SƠNG HỒNG QUA
CỬA VÀO SƠNG ĐÁY................................................................................21
2.1.1. Q trình lƣu lƣợng ............................................................................................. 21
2.1.2. Q trình mực nƣớc ............................................................................................ 23
2.1.3. Quan hệ lƣu lƣợng - Mực nƣớc........................................................................ 25
2.1.4. Dịng chảy bùn cát sơng Hồng ......................................................................... 29
2.2. PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN ĐOẠN SƠNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO
SÔNG ĐÁY..................................................................................................31

iii


2.2.1. Phân tích diễn biến lịch sử đoạn sơng Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy31
2.2.2. Phân tích diễn biến đƣờng lạch sâu đoạn sơng ............................................ 34
2.2.3. Phân tích diễn biến trên cắt ngang .................................................................. 38
2.3. PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN DIỄN BIẾN ...........41
2.3.1. Phân tích hiện trạng ............................................................................................ 41
2.3.2. Chế độ thủy lực khu vực cửa vào sông Đáy ................................................ 43
2.3.3. Tác động của điều tiết hồ Hịa Bình .............................................................. 43
2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG...........................................................................44
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 FM, XÂY DỰNG MƠ HÌNH
MƠ PHỎNG THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG
ĐÁY............................................................................................................................................. 45
3.1. LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU MƠ HÌNH ..............................................45
3.2. ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21FM-ST XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ
PHỎNG ĐOẠN SÔNG HỒNG KHU VỰC CỬA VÀO SÔNG ĐÁY .............46

3.2.1. Mơ hình thủy lực 1 chiều mạng sơng Hồng............................................... 46
3.2.2. Điều kiện biên mơ hình đoạn sơng Hồng khu vực cửa vào sơng Đáy 53
3.2.3. Thiết lập mơ hình tính tốn Mike 21FM-ST cho đoạn sơng Hồng khu
vực cửa vào sông Đáy .................................................................................................... 55
3.2.4. Kiểm định và thiết lập thông số mơ hình ................................................... 57
3.2.5.

Nghiên cứu hiện trạng đoạn sơng Hồng khu vực cửa vào sông Đáy

với cấp lƣu lƣợng tạo lòng ............................................................................................ 58
3.3. GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG CỬA VÀO SÔNG
ĐÁY .............................................................................................................61
3.3.1. Các phƣơng án bố trí cơng trình ...................................................................... 61
3.2.2. Kết cấu cơng trình kè bờ dạng mái nghiêng ................................................. 62
3.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG...........................................................................66
KẾT LUẬN................................................................................................................................ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 69

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Đặc trƣng lƣu lƣợng lũ (đơn vị: m3/s)

12

1.2

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

14

so với Sơn Tây
2.1

15

Lƣu lƣợng đỉnh lũ ứng với các tần suất khi có hồ Hồ

22

Bình,Thác Bà,
2.2

24

Kết quả tính tốn tần suất mực nƣớc ngày giai đoạn 1999-

24

2008 tại các trạm thuỷ văn không ảnh hƣởng triều ĐBBB
2.3

Biến đổi các MN đặc trƣng qua các giai đoạn

25

2.4

Mực nƣớc ứng với các cấp Q qua 4 thời kỳ tại Sơn Tây

26

2.5

Mực nƣớc H (cm) ứng với các cấp lƣu lƣợng qua 4 thời kỳ

27

tại Hà Nội
2.6

Mực nƣớc H (cm) ứng với các cấp lƣu lƣợng

28

2.7

Diễn biến lịng sơng đoạn sông Hồng khu vực cửa vào sông

36

Đáy từ năm 1976 – 2003
3.1

Chỉ tiêu S/  của các trận lũ tính tốn

49

3.2

Tần suất phịng chống lũ cho Hà Nội và đồng bằng sơng

53

Hồng
3.3

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

54

trình vận hành các hồ
3.4

Lƣu lƣợng lũ thiết kế tại khu vực Hà Nội

55

3.5

Thông số của mơ hình sau khi hiệu chỉnh

58

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang

1.1

Vị trí sơng Đáy trong hệ thống sơng Hồng-Thái Bình

4

2.1

Đƣờng tần suất luỹ tích mực nƣớc trung bình ngày tại các

23

trạm thuỷ văn từ năm 1999 đến năm 2008
2.2

Quan hệ Q~H trạm Sơn Tây

26

2.3

Quan hệ Q~H trạm Hà Nội

27

2.4

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

32

Phƣợng giai đoạn 1965 - 1987

2.5

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

33

Phƣợng
2.6

Sơ đồ các mặt cắt khảo sát đoạn sơng Hồng, cửa Đáy.

35

2.7

Diễn biến đáy lịng sông đoạn sông Hồng từ cửa Đáy tới

35

Trung Hà
2.8

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

40

2.9

Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 11

40

2.10

Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng 14

41

3.1

Sơ đồ tính tốn thủy lực mạng sơng

50

3.2

Q trình thực đo và tính tốn theo phƣơng pháp diễn tốn

51

lũ sóng động học
3.3

Q trình thực đo và tính tốn theo phƣơng pháp diễn tốn

52

lũ sóng động học
3.4

Lƣới và địa hình tính tốn đoạn sơng Hồng từ Sơn Tây đến

56

Chèm
3.5

Đƣờng q trình lƣu lƣợng lũ khu vực cửa vào sơng Đáy

57

trận lũ tháng 6/1971
3.6

Đƣờng quá trình mực nƣớc lũ khu vực cửa vào sông Đáy
trận lũ tháng 6/1971
vi

57


3.7

Địa hình khu vực nghiên cứu

58

3.8

Phân bố mực nƣớc đoạn Sơn Tây – Chèm

58

3.9

Mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào sơng Đáy

59

3.10

Mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy

59

3.11

Mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sơng Đáy

59

3.12

Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí thƣợng lƣu cửa vào

59

sông Đáy
3.13

Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí cửa vào sơng Đáy

59

3.14

Phân bố vận tốc mặt cắt ngang vị trí hạ lƣu cửa vào sơng

59

Đáy
3.15

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

60

lƣu cửa vào sơng Đáy
3.16

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

60

sơng Đáy
3.17

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

60

cửa vào sơng Đáy
3.18

Kết cấu kè gia cố bờ dạng mái nghiêng

65

3.19

Mặt bằng đoạn kè mái nghiêng

65

vii


MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Dự án cải tạo làm sống lại sông Đáy do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn xây dựng từ đầu năm 2004 đã đi vào vận hành. Cụm cơng trình đầu mối Cẩm
Đình - Hát Mơn - Đập Đáy thuộc huyện Phúc Thọ, Hà Nội là cụm cơng trình quan
trọng lấy nƣớc từ sông Hồng vào sông Đáy cấp nƣớc vào sông Đáy với lƣu lƣợng
mùa kiệt, đáp ứng nhu cầu nƣớc phục vụ sản xuất, cải tạo môi trƣờng sinh thái, kết
hợp phát triển giao thơng đƣờng thuỷ.
- Đã có nhiều cơng trình nhiều nghiên cứu về sơng Đáy trong nhiều năm
qua, nhƣng chƣa có một để tài, dự án nào nghiên cứu giải pháp chỉnh trị, ổn định
sông Hồng, chống bồi lấp khu vực cửa vào sông Đáy mới đƣợc tái lập. Việc lấy
nƣớc vào sông Đáy phụ thuộc nhiều vào khu vực cửa vào sông Đáy nằm trên sông
Hồng, do đó phụ thuộc vào diễn biến lịng dẫn trên sông Hồng.
- Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu nâng cao, hoàn thiện hơn những vấn
đề chƣa đƣợc giải quyết về cửa vào sông Đáy, về diễn biến và ổn định cửa vào
sông Đáy và nghiên cứu, đề xuất giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng khu
vực cửa vào sơng Đáy.
Vì vậy đề tài luận văn đi sâu về vấn đề lịng dẫn đoạn sơng Hồng khu vực
cửa lấy nƣớc vào sông Đáy mới đƣợc tái lập là đề tài có ý nghĩa thực tiến và khoa
học, là lý do chính cho thấy sự cần thiết của đề tài nghiên cứu:
Nghiên cứu đánh giá tác động diễn biến lịng dẫn sơng Hồng đến khu
vực cửa vào sơng Đáy và đề xuất giải pháp ứng phó.
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
1. Mục đích đào tạo:
Để học viên tổng hợp đƣợc các kiến thức đã học của chƣơng trình cao học
và chuyên ngành động lực sông, chỉnh trị sông, đồng thời nắm đƣợc phƣơng pháp
luận nghiên cứu và giải quyết một vấn đề thực tế trên các cơ sở khoa học và tiếp

cận với các giải pháp công nghệ phù hợp.

1