Tài liệu Nghiên cứu chế độ thủy văn, thủy lực khu vực ngã ba sông quảng huế, tỉnh quảng nam phục vụ thiết kế kè bờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN THỊ MẾN NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY VĂN, THỦY LỰC KHU VỰC NGà BA SÔNG QUẢNG HUẾ, TỈNH QUẢNG NAM PHỤC VỤ THIẾT KẾ KÈ BỜ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 60.58.40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN PHƯƠNG MẬU PGS.TS VŨ MINH CÁT Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn đề tài “Nghiên cứu chế độ thủy văn, thủy lực khu vực ngã ba sông Quảng Huế, tỉnh Quảng Nam phục vụ thiết kế giải pháp kè bảo vệ bờ”, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, chu đáo của các thầy cô giáo trong khoa Công trình và khoa Kỹ thuật biển – Trường Đại học Thủy lợi cũng như sự giúp đỡ của Viện Quy hoạch Thủy lợi – Tổng cục Thủy lợi, Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, các chuyên gia và đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là thầy giáo PGS,TS. Nguyễn Phương Mậu; PGS,TS. Vũ Minh Cát người đã dành nhiều thời gian, công sức, tận tình chỉ bảo, hướng dẫn giúp tác giả có được kiến thức để hoàn thành bản luận văn này. Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 08 năm 2014 Học viên Trần Thị Mến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết rằng nội dung của bản luận văn này chưa được nộp cho bất kỳ một chương trình cấp bằng cao học nào cũng như bất kỳ một chương trình đào tạo cấp bằng nào khác. Tôi cũng xin cam kết các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong tất cả các công trình nào trước đây. Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 08 năm 2014 Học viên Trần Thị Mến MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 I. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................. 1 II. Mục đích của đề tài ................................................................................... 3 III. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu .................................... 4 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng ...................................................4 2. Phương pháp.....................................................................................................4 3. Công cụ sử dụng ...............................................................................................4 IV. Kết quả đạt được. ..................................................................................... 4 V. Nội dung luận văn: .................................................................................... 5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH VÙNG NGHIÊN CỨU. .....................................................................6 1.1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU .................................................. 6 1.2. TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC SÔNG VU GIA – THU BỒN, DIỄN BIẾN DÒNG CHẢY, CHẾ ĐỘ CHUYỂN NƯỚC CỦA NHÁNH QUẢNG HUẾ NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY ................................................................... 10 1.2.1. Dòng chảy năm ........................................................................................10 1.2.2. Dòng chảy lũ, kiệt ....................................................................................11 1.2.3. Chế độ chuyển nước của nhánh Quảng Huế trong những năm gần đây ..14 1.3. HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH TRÊN NHÁNH QUẢNG HUẾ ......... 15 1.4. TÌNH HÌNH NGẬP LỤT VÙNG ẢNH HƯỞNG LŨ ......................... 18 1.5 NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI CẦN GIẢI QUYẾT. ............................. 20 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN, THỦY LỰC PHỤC VỤ THIẾT KẾ ..........................................................................................................22 2.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MIKE 11. ..................................................... 22 2.1.1. Tổng quan mô hình MIKE 11 ..................................................................22 2.1.2. Các ứng dụng mô hình MIKE 11 .............................................................22 2.1.3 Ứng dụng mô hình MIKE11 tại Việt Nam ...............................................23 2.2. CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI.... 25 2.2.1. Hệ Phương trình Saint Venant .................................................................25 2.2.2. Thuật toán trong mô hình MIKE11..........................................................26 2.2.3. Phương trình tải khuếch tán .....................................................................29 2.3. SỐ LIỆU DẦU VÀO, CÁC BIÊN MÔ HÌNH ..................................... 30 2.3.1. Tài liệu địa hình .......................................................................................32 2.3.2. Tài liệu khí tượng, thuỷ hải văn ...............................................................33 2.3.3. Biên tính toán ...........................................................................................33 2.3.4. Trạm kiểm tra ...........................................................................................34 2.3.5. Thiết lập mô hình .....................................................................................35 2.4. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH........................................ 39 2.4.1. Hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực .....................................................39 2.4.2. Kiểm định mô hình ..................................................................................41 2.5. XÂY DỰNG TẬP KỊCH BẢN TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THỦY VĂN, THỦY LỰC KHU VỰC NC. ......... 42 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ..................................................................... 49 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH.........50 KÈ BỜ HỮU THƯỢNG CẦU QUẢNG HUẾ .........................................................50 TỪ K0+782,4 ĐẾN K1+442,7. .................................................................................50 3.1. Lý lịch công trình .................................................................................. 50 3.2. Các thông số kỹ thuật của công trình.................................................... 50 3.2.1. Xác định cao trình đỉnh kè .......................................................................51 3.2.2. Các chỉ tiêu thiết kế thân kè: ....................................................................54 3.2.2. Các chỉ tiêu thiết kế chân kè ....................................................................55 3.3. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÁI KÈ .......................................................... 59 3.3.1. Chỉ tiêu thiết kế: .......................................................................................59 3.3.2. Trường hợp tính toán ...............................................................................60 3.3.3. Mặt cắt tính toán.......................................................................................60 3.3.4. Phương pháp tính toán .............................................................................60 3.3.5. Kết quả tính toán. .....................................................................................62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................68 1. Các kết quả đạt được của luận văn .......................................................... 68 2. Một số vấn đề tồn tại................................................................................ 70 3. Kiến nghị .................................................................................................. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................71 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ Nông nghiệp & PTNT: UBND: CK BTĐS: QCVN: S. TB TH: TP & Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Ủy ban nhân dân Cấu kiện bê tông đúc sẵn Quy chuẩn Việt Nam Sông Trung bình Trường hợp Thành phố Và DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Lưu lượng bình quân tháng Nông Sơn và Thành Mỹ ..............................10 Bảng 1.2: Các thông số thống kê dòng chảy tháng và năm .....................................11 Bảng 1.3: Thời gian và tốc độ truyền lũ trên các đoạn sông ....................................12 Bảng 1.4: Lưu lượng trung bình lũ thiết kế ..............................................................13 Bảng 1.5: Lưu lượng trung bình kiệt thiết kế ...........................................................13 Bảng 1.6: Lưu tốc ứng với các tần suất tại tuyến ngã ba Quảng Hế cũ – mới .........13 Bảng 1.7: Thống kê thiệt hại do ngập lũ môt số năm gần đây vùng hạ lưu .............18 Bảng 2.1: Tổng hợp kết quả chạy và kiểm định mô hình.........................................41 Bảng 2.2: Thống kê chênh lệch mực nước 2 sông từ 1995 đến 2006 ......................42 Bảng 2.3: Chênh lệch mực nước theo tần suất thiết kế (∆H = H AN – H GT ) .............44 Bảng 2.4: Độ dốc mặt nước ứng với tần suất thiết kế ..............................................44 Bảng 2.5: Độ dốc mặt nước ứng với tần suất thiết kế các năm ................................44 Bảng 3.1: Độ dốc mặt nước nhánh Vu Gia đoạn Hội Khách - Ái Nghĩa .................53 Bảng 3.2: Các thông số và kết quả tính toán cũ và kết quả nghiên cứu ...................56 Bảng 3.4: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền sử dụng trong tính toán ..................................59 Bảng 3.5: Kết quả tính toán ổn định mái kè .............................................................62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Vị trí tuyến kè bờ hữu sông Quảng Huế .....................................................6 Hình 1.2: Hệ thống sông ngòi lưu vực sông Vũ Gia - Thu Bồn .................................7 Hình 1.3: Đoạn sông nghiên cứu...............................................................................10 Hình 1.4. Lũ sông Vu Gia phá bờ tạo dòng Quảng Huế mới trong năm 2001 .........14 Hình 1.5: Bờ hữu sông thượng lưu cầu Quảng Huế dài 660 m có nguy cơ sạt lở đe dọa tới cơ sở hạ tầng và tính mạng nhân dân xã Đại Cường sau mùa lũ năm 2007 .17 Hình 1.6: Kè mỏ hàn trên sông Vu Gia, trước cửa Quảng Huế mới (11/01/2011) ...17 Hình 1.7: Kè chắn sóng trên sông Vu Gia, trước cửa Quảng Huế mới ....................17 Hình 1.8: HL đập thứ nhất và TL đập thứ hai chặn dòng đoạn Quảng Huế mới......17 Hình 1.9: Đoạn Quảng Huế cũ sau khi được nạo vét, khơi dòng .............................17 Hình 2.1: Sơ đồ mô tả quy luật dòng chảy trong sông ..............................................25 Hình 2.2: Sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm trung tâm ..........................................................27 Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán thuỷ lực MIKE11.....................................................31 Hình 2.4: Sơ đồ thuỷ lực hệ thống tính toán .............................................................32 Hình 2.5: Thiết lập mạng sông (*.NWK11)..............................................................35 Hình 2.6: Thiết lập dữ liệu địa hình (*.XNS11) .......................................................36 Hình 2.7: Thiết lập điều kiện biên (*.BND11) .........................................................37 Hình 2.8: Thiết lập File thông số của mô hình (*.HD11) .........................................38 Hình 2.9: Thiết lập file mô phỏng (*.sim11) ............................................................39 Hình 2.10: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình ....................................41 Hình 2.11: MN các trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, Cẩm Lệ, Giao Thuỷ và Câu Lâu ...41 Hình 2.12: Các vị trí xác định lưu lượng và lưu tốc .................................................46 Hình 2.13: MN các trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, Cẩm Lệ, Giao Thuỷ và Câu Lâu ...46 Hình 2.14: Lưu lượng mô phỏng khu vực công trình ...............................................47 Hình 2.15: Lưu tốc 5 mặt cắt trên Sông Quảng Huế.................................................47 Hình 3.1: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C40 TH1 ................................62 Hình 3.2: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C50 TH1 ................................63 Hình 3.3: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C53 TH1 ................................63 Hình 3.4: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C55 TH1 ................................63 Hình 3.5: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C57 TH1 ................................64 Hình 3.6: Đường bão hòa mặt cắt C40 TH2 .............................................................64 Hình 3.7: Đường bão hòa mặt cắt C50 TH2 .............................................................64 Hình 3.8: Đường bão hòa mặt cắt C53 TH2 .............................................................65 Hình 3.9: Đường bão hòa mặt cắt C55 TH2 .............................................................65 Hình 3.10: Đường bão hòa mặt cắt C57 TH2 ...........................................................65 Hình 3.11: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C40 TH2 ..............................66 Hình 3.12: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C50 TH2 ..............................66 Hình 3.13: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C53 TH2 ..............................66 Hình 3.14: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C55 TH2 ..............................67 Hình 3.15: Tính toán Kminmin và cung trượt mặt cắt C57 TH2 ..............................67 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn là một hệ thống sông lớn ở vùng Duyên Hải Trung Trung Bộ. Sông bắt nguồn từ địa bàn tỉnh Kon Tum chảy qua tỉnh Quảng Nam, Thành phố Đà Nẵng đổ ra biển Đông ở hai Cửa Đại và Cửa Hàn, diện tích lưu vực tính tới cửa ra là 10.350 km2. Tọa độ địa lí như sau: + 14o54’ đến 16o13’ vĩ độ Bắc. + 107o13’ đến 108o44’ kinh độ Đông. Có ranh giới lưu vực: + Phía Bắc giáp lưu vực sông Cu Đê. + Phía Nam giáp lưu vực sông Trà Bồng và Sê San. + Phía Tây giáp Lào. + Phía Đông giáp biển Đông và lưu vực sông Tam Kỳ. Hệ thống gồm 2 sông chính Vũ Gia ở phía Bắc và Thu Bồn ở phía Nam. Hai sông có liên hệ thuỷ lực qua khu vực sông Quảng Huế, nơi dòng chảy tập trung trong lòng dẫn về mùa kiệt và chảy tràn qua bãi từ sông Vũ Gia sang sông Thu Bồn vào mùa lũ. Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, xã hội của miền Trung nói chung, tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng nói riêng. Mưa trên lưu vực Vu Gia – Thu Bồn được phân bố theo hai mùa rõ rệt theo thời gian là mùa mưa nhiều và mùa mưa ít. Lượng mưa trong mùa mưa nhiều chiếm 65 ÷ 80% tổng lượng mưa năm. Thời kỳ mưa lớn nhất thường tập trung vào tháng X và XI, chiếm tới 40 ÷ 50% lượng mưa cả năm. Có những năm lượng mưa trong một ngày đêm lên tới trên 600mm/ngày. Lượng mưa ngày đêm lớn nhất đã quan trắc được: Đà Nẵng X1 max = 527.0mm 3-XI-1999 Thành Mỹ X1 max = 608.0mm 2-XI-1999 Tiên Phước X1 max = 532.0mm 3-XI-1999 Hội An 3-XI-1999 X1 max = 658.0mm Theo không gian lượng mưa vùng nghiên cứu thuộc vùng núi thấp và đồng bằng ven biển lượng mưa từ 2.000 ÷ 2.500 mm. Do chế độ thuỷ văn không đồng nhất với mùa lũ ngắn 4 tháng từ tháng IX đến tháng XII và tổng lượng dòng chảy trên 80% cả năm làm khu vực ngã ba Quảng Huế thường xuyên nước tràn bờ, xói bãi tạo lòng mới. Khi mùa kiệt đến, nếu để tự nhiên thì nước sông Vũ Gia chuyển hết sang Thu Bồn gây tình trạng thiếu nước, xâm nhập mặn nghiêm trọng cho các huyện phía bắc tỉnh và thành phố Đà Nẵng. Ở khu vực cửa vào của đồng bằng duyên hải, nằm trong phạm vi hai xã Đại Cường, Đại An của huyện Đại Lộc, sông Vu Gia và sông Thu Bồn được nối với nhau bằng sông Quảng Huế, với chiều dài uốn khúc khoảng 8km. Quảng Huế là nhánh sông quyết định rất lớn đến chế độ dòng chảy giữa hai sông Vu Gia, Thu Bồn. Hệ thống Vu Gia và các nhánh ở hạ lưu cung cấp nước tưới và sinh hoạt cho khu vực kinh tế và dân rộng lớn bao gồm khoảng 10.000 ha đất canh tác và hơn 1.000.000 dân. Tuy nhiên sau các trận lũ lớn năm 1999 và 2000, sông Quảng Huế bị cắt dòng ở khu vực xã Đại Cường, hình thành thêm một nhánh sông mới mà cửa mới cách vị trí cửa sông Quảng Huế cũ khoảng 1,7 km về phía thượng lưu và nối vào điểm cuối sông cũ với chiều dài chỉ khoảng 4 km. Sự xuất hiện của sông Quảng Huế mới làm nhánh cũ bị bồi lấp dần và sau hai năm đã bồi lấp gần như hoàn toàn, trong khi nhánh mới ngày càng mở rộng, dẫn tới tình trạng sạt lở bờ liên tục trong những năm gần đây làm nhiều nhà cửa, ruộng vườn ven sông phải di dời, hàng trăm ha đất canh tác thuộc thôn 8, 9, Ô Gia Bắc, Thanh Vân xã Đại Cường huyện Đại Lộc bị cuốn trôi. 3 Hệ thống điện 110KV cung cấp cho xã Đại Cường bị hư hỏng nặng, đường giao thông liên huyện bị cắt đứt. Quá trình cắt dòng diễn ra phức tạp, kết quả là đoạn sông Quảng Huế mới chảy thẳng hơn, ngắn hơn, góc phân lưu thuận lợi hơn nên phần lớn lượng nước từ Vu Gia đã được chuyển sang sông Thu Bồn sẽ gây ngập lụt nghiêm trọng cho Hội An về mùa lũ và thiếu nước cho vùng hạ lưu Vu Gia về mùa kiệt dẫn đến tình trạng xâm ngập mặn vào sâu các sông trong hệ thống. Lũ lớn trên sông Vu Gia sẽ dồn sang sông Thu Bồn làm gia tăng các vùng ngập lụt mới và hình thành các khu vực diễn biến sạt lở, bồi đắp mới ở vùng hạ lưu sông Thu Bồn. Trước diễn biến phức tạp gây nhiều thiệt hại cho dân cư sinh sống nơi đây Bộ Nông nghiệp & PTNT quyết định sử dụng nguồn vốn ODA thuộc Dự án Hỗ trợ thuỷ lợi Việt Nam (VWRAP) do Ngân hàng Thế giới (WB) đầu tư và lập Tiểu Dự án Chỉnh trị sông Quảng Huế (Quảng Nam) nhằm: - Tránh bồi lấp, suy thoái nhánh sông Vu Gia về qua Ái Nghĩa (sông Yên), phục vụ tưới 10.000ha; - Tạo nguồn nước cho trạm bơm Cầu Đỏ, cấp nước sinh hoạt cho Thành phố Đà Nẵng; - Tạo nguồn nước cấp cho sản xuất và sinh hoạt của dân cư vùng hạ lưu. Do vậy, việc nghiên cứu chế độ thủy lực thủy văn, phục vụ tính toán thiết kế kè bờ hữu sông Quảng Huế nhằm ổn định bờ, giảm thiểu thiệt hại do lũ là một việc hết sức cần thiết. II. Mục đích của đề tài - Đánh giá chế độ thủy văn, thuỷ lực sông Quảng Huế vào mùa lũ. - Mô phỏng chế độ dòng chảy ứng với các kịch bản thiết kế để xác định thông số phục vụ thiết kế kè. - Thiết kế kè bờ hữu thượng lưu cầu Quảng Huế từ K0+782,4 đến K1+442,7 bảo vệ tài sản và đời sống nhân dân xã Đại Cường, huyện Đại Lộc. III. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng - Đối tượng nghiên cứu là dòng chảy lũ và tương tác của nó với công trình kè. - Phạm vi nghiên cứu chính là khu vực ngã ba sông Quảng Huế. - Tuy nhiên, để có được các thông số thủy động lực ở khu vực nghiên cứu, phạm vi tính toán được mở rộng cho toàn lưu vực Vũ Gia – Thu Bồn. 2. Phương pháp - Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới cũng như trong nước. Kế thừa các nghiên cứu khoa học, các dự án liên quan trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, quan tâm chú ý đến vùng trọng tâm nghiên cứu là nhánh sông Quảng Huế. - Phương pháp điều tra phân tích tổng hợp nguyên nhân hình thành. - Phương pháp phân tích thống kê. - Phương pháp mô hình toán thuỷ văn, thuỷ lực. - Phương pháp chuyên gia. 3. Công cụ sử dụng - Khai thác, sử dụng phần mềm thương mại tính toán thuỷ lực và chất lượng nước MIKE11. - Khai thác, sử dụng kết quả tính toán thủy lực làm cơ sở dữ liệu để tính toán ổn định cho kè bằng phần mềm Geoslope. IV. Kết quả đạt được. - Phân tích đặc điểm khu vực và những kết quả đã nghiên cứu từ đó xác định nhiệm vụ nghiên cứu. - Xây dựng tập kịch bản lũ tính toán chế độ dòng chảy. - Dựa vào kết quả tính toán thủy lực bằng mô hình Mike11 đề xuất ra phương án, tính toán thiết kế các thông số kè phù hợp. - Thiết kế kè theo phương án chọn. 5 V. Nội dung luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn được cấu trúc thành 3 chương với nội dung chính: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan vùng nghiên cứu. 1.2. Tình hình nguồn nước sông Vu Gia – Thu Bồn, diễn biến dòng chảy, chế độ chuyển nước của nhánh Quảng Huế những năm gần đây. 1.3. Hiện trạng các công trình trên nhánh Quảng Huế. 1.4. Tình hình ngập lụt vùng ảnh hưởng lũ. 1.5. Những vấn đề tồn tại cần giải quyết. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ THỦY VĂN, THỦY LỰC 2.1. Giới thiệu mô hình nghiên cứu (Mike 11). 2.2. Cơ sở toán học của các mô hình và phương pháp giải. 2.3. Số liệu đầu vào, các biên mô hình. 2.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. 2.5. Xây dựng tập kịch bản tính toán và mô phỏng xác định các thông số thủy văn, thủy lực khu vực nghiên cứu. 2.6. Kết luận chương 2 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SÔNG QUẢNG HUẾ 3.1. Lý lịch công trình 3.2. Các thông số kỹ thuật của các công trình - Xác định cao trình đỉnh kè. - Các chỉ tiêu thiết kế thân kè. - Các chỉ tiêu thiết kế chân kè. 3.3. Kiểm tra ổn định mái kè. CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH VÙNG NGHIÊN CỨU. 1.1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU Khu vực xây dựng công trình thuộc xã Đại Cường huyện Đại Lộc tỉnh Quảng Nam. Phạm vi công trình nằm trên nhánh sông Quảng Huế, thượng lưu cầu Quảng Huế. Nằm kẹp giữa hai sông Vu Gia và sông Thu Bồn nên chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ thủy văn, thủy lực của hai sông. Hình 1.1. Vị trí tuyến kè bờ hữu sông Quảng Huế Địa hình khu vực công trình tương đối bằng phẳng, dạng bãi bồi ven sông Quảng Huế. Cao độ trung bình khoảng +6,0 ÷ 7,0m thấp hơn so với cao độ bãi vùng ven sông Vu Gia và sông Thu Bồn. Xu thế địa hình khu vực thấp dần từ sông Vu Gia theo hướng sông Quảng Huế mới về sông Thu Bồn. Khu vực dân cư nằm ven bờ hữu sông Vu Gia và sông Quảng Huế mới, 7 cao độ trung bình khu dân cư +8,0 ÷ 9,0m. Về mùa lũ cả vùng dự án đều ngập đến cao trình +10÷11m, lũ tiểu mãn ngập cao trình bãi tới +7,5m kéo dài từ 3÷4 ngày. Vùng hưởng lợi của công trình bao gồm khu dân cư dọc theo bờ hữu sông Quảng Huế Mới thuộc địa bàn xã Đại Cường huyện Đại Lộc tỉnh Quảng Nam. Khu vực hạ lưu sông Thu Bồn phía Hội An và khu vực hạ lưu sông Vu Gia phía TP Đà Nẵng. Mạng lưới sông thuộc lưu vực Thu Bồn - Vu Gia nằm gọn trong tỉnh Quảng Nam và TP Đà Nẵng. Nguồn nước cung cấp cho hệ thống sông chủ yếu là nước mưa với lượng mưa khá phong phú từ 1.800 ÷ 2.300 mm. Tuy nhiên, do chi phối của địa hình, địa chất, thổ nhưỡng và điều kiện mặt đệm mà lưới sông phát triển không đồng đều giữa các vùng. B§. S¬n S¬n Trµ Trµ B§. 0 5 10Km §µ N½ng N½ng §µ Cï lao lao Chµm Chµm Cï nngg SS«« )) G Giiaa VVuu ( ( i i CC¸¸ Héi An An Héi Cöa §¹i §¹i Cöa nn BBåå uu TThh nngg SS«« Tam Kú Kú Tam Hình 1.2: Hệ thống sông ngòi lưu vực sông Vũ Gia - Thu Bồn Mật độ lưới sông ở các vùng như sau: - Thượng nguồn sông Thu Bồn: 0,40 km/km2 (tính với các sông có L>10 km và có dòng chảy thường xuyên). - Thượng nguồn sông Vu Gia: 0,33 km/km2 (tính với các sông có L>10 km và có dòng chảy thường xuyên). - Vùng hạ du sông Thu Bồn: 0,60 km/km2 (tính với các sông có L>5 km và có dòng chảy thường xuyên). Nguồn sông từ các dãy núi phía tây của lưu vực ở độ cao trên 1000 m đến 2000 m. Hệ thống sông có những đặc điểm chính sau đây: - Các sông đều ngắn, dốc. Chiều dài lớn nhất không quá 200 km. - Sông chỉ có phần thượng lưu và phần hạ lưu, không có phần trung lưu. - Lòng sông phần thượng lưu nằm gọn giữa các thung lũng núi, nhiều đoạn dốc đứng như khe Kẽm - Đá Dừng (nhánh Thu Bồn), nhưng phần lớn là các bãi sông thường xuyên có một phần ngập lũ và một phần chỉ ngập lũ khi gặp các năm lũ lớn. Lòng sông chủ yếu cấu tạo là đá gốc hoặc đá phong hoá, có nhiều thác ghềnh, dốc. Vận tốc dòng chảy lớn, ngay cả khi không có lũ là trở ngại lớn cho giao thông thuỷ. - Khi ra khỏi vùng núi, sông chỉ cách biển khoảng 30 km. Lòng sông chỉ rõ về mùa nước cạn, nhưng vào mùa lũ không thấy ranh giới của lòng sông và đất đai, làng mạc. Do vật chất lòng sông là thành tạo rửa trôi, bào mòn trên bề mặt lưu vực được vận chuyển theo dòng nước và lắng đọng mà tạo thành với hàm lượng cát chiếm tới 70% nên rất không ổn định. Có thể nói lòng sông thay đổi sau mỗi trận lũ. Dưới ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên và hệ thống cơ sở hạ tầng (bao gồm các công trình vĩnh cửu và các công trình tạm thời, kể cả hệ thống làng mạc) mà một dòng sông mới có thể được tạo ra sau một trận lũ, cũng như lấp một đoạn sông cũ đã có trước đó. Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn bao gồm hai sông chính: Sông Thu Bồn (sông Tranh, sông Khang và sông Trường) và sông Vu Gia (sông Cái, sông Bung và sông Côn) với 19 sông nhánh cấp I, 3 nhánh phân lưu là sông 9 Yên (Cẩm Lệ), sông Vĩnh Điện, sông Trường Giang; 36 sông nhánh cấp II; 21 nhánh cấp III và 2 nhánh sông cấp IV. Sông Thu Bồn bắt nguồn từ đỉnh Ngọc Lĩnh cao 2.598m (tỉnh Kon Tum). Độ dài sông chính từ nguồn đến cửa Hội An là 198 km, diện tích lưu vực tính đến Giao Thuỷ cách cửa Hội An 30 km là 3.835 km2. Thượng nguồn sông Thu Bồn chảy qua địa phận Kon Tum 38 km với diện tích tương ứng là 500 km2. Tại Giao Thuỷ hai sông Vu Gia và Thu Bồn có sự trao đổi dòng chảy qua sông Quảng Huế dẫn một phần nước của sông Vu Gia nhập sang sông Thu Bồn. Cách Giao thuỷ 16 km về phía hạ lưu thì sông Vĩnh Điện lại dẫn một phần nước sông Thu Bồn sang trả lại sông Vu Gia. Ngoài ra, mỗi sông về phía hạ lưu còn được bổ sung thêm một số sông nhánh khác. Sông Vu Gia có sông Tuý Loan (L = 28 km, F = 160 km2); S.Thu Bồn có S.Ly Ly (L = 40 km, F = 254 km2). Giữa sông Thu Bồn và sông Tam Kỳ được nối nhau bằng con sông Trường Giang là kết quả của quá trình bồi lấp cửa Đại (Thu Bồn) và một hình thức kéo dài của các sông miền Trung. Hệ thống sông Thu Bồn có các sông Thu Bồn (S.Tranh, S.Khang và S.Trường) và sông Vu Gia (sông Cái, sông Bung và sông Côn) với 78 sông suối có chiều dài 10 km trở lên bao gồm 19 sông nhánh cấp I; 36 sông nhánh cấp II; 21 sông nhánh cấp III và 2 sông nhánh cấp IV. Ngoài ra trong hệ thống còn có 3 phân lưu là sông Yên (sông Cẩm Lệ), sông Vĩnh Điện và sông Trường Giang. Mật độ sông suối trung bình trong hệ thống sông là 0,40 km/km2. Vùng sông Cái, sông Bung, mật độ sông thay đổi từ 0,30 – 0,60 km/km2. Vùng sông Tranh, sông Khang mật độ sông thay đổi từ 0,60 – 1,0 km/km2. Các vùng khác mật độ sông suối thấp hơn. Sông Vũ Gia Sông Quảng Huế cũ Sông Quảng Huế mới Sông Thu Bồn Hình 1.3: Đoạn sông nghiên cứu 1.2. TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC SÔNG VU GIA – THU BỒN, DIỄN BIẾN DÒNG CHẢY, CHẾ ĐỘ CHUYỂN NƯỚC CỦA NHÁNH QUẢNG HUẾ NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 1.2.1. Dòng chảy năm Lưu vực Thu Bồn có trạm Nông Sơn đo dòng chảy với diện tích lưu vực là 3.150 km2 và trạm Thành Mỹ với diện tích lưu vực là 1.850 km2 đo dòng chảy trên sông Vu Gia. Trên cơ sở tài liệu thực đo, tính toán được dòng chảy bình quân tháng, năm trung bình trong thời kỳ nhiều năm như sau: Bảng 1.1: Lưu lượng bình quân tháng Nông Sơn và Thành Mỹ Trạm I II III IV V VI Nông Sơn 227,9 134,7 90,9 72,5 107,4 104,0 (% năm) 6,90 4,08 2,75 2,20 3,25 3,15 Thành Mỹ 101,2 63,5 45,4 38,0 51,2 58,2 (% năm) 7,01 4,40 3,14 2,63 3,55 4,03 VII 74,4 2,25 43,0 2,98 VIII IX X XI XII Năm 74,6 161,5 645,2 999,7 609,6 275,2 2,26 4,89 19,54 30,27 18,46 100,0 46,3 89,4 281,9 385,7 239,8 120,3 3,21 6,19 19,53 26,72 16,61 100,0