Nghiên cứu diễn biến và giải pháp chỉnh trị đoạn sông phân lạch – Ứng dụng cho sông Cửu Long

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu diễn biến và giải pháp chỉnh trị đoạn sông phân lạch – Ứng dụng cho sông Cửu Long

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM ___ TRẦN BÁ HOẰNG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÀ GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH - ỨNG DỤNG CHO SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy Mã số: 62 58 02 02 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2014
2. Công trình đƣợc hoàn thành tại: VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Lê Mạnh Hùng 2. GS.TS Lƣơng Phƣơng Hậu Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Đình Lƣơng . Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ . Phản biện 3: TS. Phan Anh Tuấn . Luận án sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam. 658 Võ Văn Kiệt - Phƣờng 1 - Quận 5 - Tp. Hồ Chí Minh vào hồi . giờ . ngày tháng năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thƣ viện quốc gia - Thƣ viện viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam - Thƣ viện viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
3. 1 MỞ ĐẦU 0.1. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Sông phân lạch là loại hình sông tồn tại khá phổ biến trên các sông tƣơng đối lớn vùng đồng bằng. Đặc điểm nổi bật nhất của sông phân lạch là sự phát triển không đồng đều, không ổn định của các lạch, dẫn đến sự thay đổi ngôi thứ (chính, phụ) diễn ra ở một mức độ nào đó có tính chu kỳ. Chính những đặc điểm diễn biến đó, làm cho sông phân lạch gây trở ngại cho thoát lũ, giao thông thủy, lấy nƣớc và cuộc sống của cƣ dân trên các bãi hoặc ở hai bờ, nếu dòng sông là địa giới hành chính. Nhƣng sông phân lạch cũng có những khía cạnh có thể khai thác đáp ứng các yêu cầu về tôn tạo cảnh quan, môi trƣờng sinh thái phục vụ xây dựng thành phố, du lịch. Vì vậy, chỉnh trị để bảo vệ an toàn và khai thác tiềm năng kinh tế trên các đoạn sông phân lạch là một nhu cầu thực tế bức xúc cho sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội và môi trƣờng vùng Đồng bằng sông Cửu Long. 0.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Chỉnh trị sông phân lạch là một vấn đề khoa học - công nghệ khó, một số công trình đã xây dựng không những không đạt đƣợc mục tiêu cải thiện tình hình, mà còn gây ra những hậu quả xấu. Sự thành bại của công trình chỉnh trị sông phân lạch chính là vấn đề điều chỉnh tỷ lệ phân nƣớc và phân cát giữa các lạch. Hiệu quả của các giải pháp chỉnh trị lại phụ thuộc vào việc bố trí không gian. Nói tổng quát là cần có sự phân tích chính xác về đối tƣợng chỉnh trị và đối tƣợng tác động. Việc nghiên cứu chỉnh trị sông phân lạch là tiến hành nghiên cứu các vấn đề biến động cả về không gian lẫn thời gian, tƣơng tác giữa chất lỏng (dòng chảy), chất rắn (công trình) và chất rời (bùn cát) nên cần huy động nhiều phƣơng pháp phối hợp nhau nhƣ chỉnh lý số liệu thực đo, mô hình vật lý và mô hình toán. Do đó, kết quả nghiên cứu sẽ mang tính thực nghiệm hoặc bán thực nghiệm và có phạm vi ứng dụng xác định. 0.3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu các loại giải pháp công trình điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong chỉnh trị sông phân lạch và đánh giá hiệu quả của chúng khi áp dụng các phƣơng án bố trí không gian khác nhau.
4. 2 Nghiên cứu đề xuất phƣơng án bố trí không gian hợp lý cho các giải pháp công trình để đạt mục tiêu chỉnh trị cho một vài đoạn sông phân lạch trọng điểm trên sông Cửu Long. 0.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Phân loại, phân tích đặc điểm hình thái, diễn biến, nêu rõ bản chất và quá trình hình thành, phát triển của các đoạn sông phân lạch vùng ĐBSCL, chỉ ra rằng đó là dấu tích của các delta triều cửa sông trong quá trình lấn ra biển. 2. Thông qua chỉnh lý số liệu thực đo, đề xuất phƣơng pháp xác định tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong đoạn sông phân lạch vùng triều sông theo quan hệ giữa các yếu tố hình thái lòng sông các lạch và các yếu tố thủy lực dòng chảy. Từ đó chỉ ra độ nhạy của các yếu tố tác động đến tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng. 3. Bằng phƣơng pháp thí nghiệm thủy lực trên MHVL, nghiên cứu xây dựng các biểu đồ đánh giá hiệu quả điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng của các sơ đồ bố trí không gian khác nhau trong công trình chỉnh trị sông phân lạch vùng triều sông, phục vụ lựa chọn phƣơng án công trình thích hợp với mục tiêu chỉnh trị. 4. Ứng dụng các kết quả nghiên cứu, thông qua phần mềm MIKE 21C, tiến hành các thí nghiệm số trên MHT lòng động, đánh giá hiệu quả của các phƣơng án bố trí hệ thống công trình cho hiệu quả đề ra trong chỉnh trị đoạn phân lạch Cù lao Long Khánh trên sông Tiền. CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SÔNG PHÂN LẠCH 1.1. CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ SÔNG PHÂN LẠCH 1.1.1. Nhu cầu nghiên cứu đoạn sông phân lạch Sông phân lạch là loại sông tồn tại rất phổ biến trên các sông tƣơng đối lớn vùng đồng bằng. Ở nƣớc ta, ở cả 3 vùng miền Bắc, Trung, Nam, nhất là trong vùng ĐBBB, ĐBSCL đều tồn tại phổ biến lọai sông này. Trong sông phân lạch các nút phân lƣu và hội lƣu đều là những vị trí co hẹp ổn định, ít diễn biến. Đặc điểm diễn biến nổi bật nhất của sông phân lạch là các lạch không ổn định và sự thay đổi ngôi thứ diễn ra ở một mức độ nào đó có tính chu kỳ. Chính những đặc điểm diễn biến
5. 3 đó, làm cho sông phân lạch có thể gây trở ngại cho thoát lũ, giao thông thủy, lấy nƣớc v.v Do vậy, sông phân lạch đã trở thành đối tƣợng nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới. 1.1.2. Các vấn đề nghiên cứu Tổng quan các nội dung nghiên cứu của các nhà khoa học trong nƣớc và trên thế giới về sông phân lạch từ trƣớc đến nay, có thể gom lại ở 7 vấn đề sau: 1. Điều kiện hình thành và phát triển sông phân lạch. 2. Phân loại sông phân lạch. 3. Những vấn đề thủy lực: tính tóan phân chia lƣu lƣợng các lạch; kết cấu dòng chảy tại các nút phân lƣu và hợp lƣu. 4. Tính tóan chia nƣớc và chia cát trong sông phân lạch. 5. Dự báo sự phát triển và suy vong giữa các lạch. 6. Tính tóan xác định phƣơng án bố trí và kích thƣớc đập khóa trong giải pháp hạn chế dòng chảy lạch phụ. 7. Xác định phƣơng án bố trí không gian hệ thống công trình điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng sông phân lạch. 1.2. CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1. Nguyên nhân hình thành sông phân lạch Các nhà khoa học trên thế giới xác định để hình thành đoạn sông phân lạch cần có 2 điều kiện: - Sông tƣơng đối rộng để bãi bên có khả năng phát triển đầy đủ. - Điều kiện quan trọng để duy trì sự ổn định của sông phân lạch là sự khác nhau của vị trí trục động lực của mùa lũ và mùa kiệt. 1.2.2. Diễn biến sông phân lạch Các nhà khoa học đã chứng minh các lạch luôn luôn trong quá trình phát sinh, phát triển và suy thoái. Lạch mới hình thành luôn là lạch có xu thế phát triển, còn lạch cũ thƣờng là lạch có xu thế suy thoái. Quá trình này rất chậm chạp và tồn tại một mức độ thay đổi ngôi thứ qua lại có tính chu kỳ. 1.2.3. Công trình chỉnh trị đoạn sông phân lạch Chỉnh trị sông phân lạch thƣờng có nhiều mục tiêu: ổn định và cải tạo luồng lạch giao thông thủy, tăng khả năng thoát lũ, chống sạt lở bờ sông, tạo cảnh quan thành phố v.v Các loại công trình sử dụng rộng
6. 4 rãi trong chỉnh trị sông phân lạch ở châu Mỹ, châu Âu và châu Á gồm: Kè mõm cá, gia cố bờ, hệ thống mỏ hàn, công trình hƣớng dòng, công trình đón dòng, đập khóa ngầm, nạo vét v.v 1.3. CÁC THÀNH TỰU NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM 1.3.1. Các hoạt động nghiên cứu Hoạt động nghiên cứu về sông phân lạch đƣợc tiến hành tại các viện nghiên cứu, trƣờng đại học của các nhà khoa học nhƣ: GS.TS Lƣơng Phƣơng Hậu, PGS.TS Đỗ Tất Túc, PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ, GS.TS Vũ Tất Uyên, PGS.TS Trịnh Việt An, PGS. Lê Ngọc Bích, PGS.TS Lê Mạnh Hùng, PGS.TS Hoàng Văn Huân v.v 1.3.2. Thành tựu nghiên cứu lý thuyết Các thành tựu nghiên cứu lý thuyết chuyên về sông phân lạch ở Việt Nam chƣa có nhiều. Lê Ngọc Bích có các nghiên cứu về đặc điểm hình thái của sông phân lạch trên sông Cửu Long và sông Đồng Nai. Lƣơng Phƣơng Hậu nghiên cứu giải pháp mẫu về công trình điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong sông phân lạch và phƣơng pháp tính toán cao trình đập khóa trong lạch phụ. 1.3.3. Các công trình chỉnh trị đoạn sông phân lạch đã xây dựng Nghiên cứu lý thuyết không có nhiều, song nghiên cứu ứng dụng thì không ít. Một số công trình chỉnh trị thành công nhƣ: Công trình chỉnh trị đoạn sông phân lạch Hà Nội trên sông Hồng để chống bồi lấp Cảng Hà Nội; Chỉnh trị đoạn phân lạch Trung Hà trên sông Đà; Công trình chỉnh trị đoạn phân lạch Quản Xá trên sông Chu. Bên cạnh đó có những công trình không thành công nhƣ: Công trình điều chỉnh tỷ lệ phân lƣu đoạn Phú Gia-Tứ Liên trên sông Hồng; Công trình chỉnh trị đoạn sông phân lạch Quảng Huế. CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT & PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHỈNH TRỊ SÔNG PHÂN LẠCH 2.1.1. Định nghĩa và phân loại đoạn sông phân lạch Những đoạn sông mà dòng chảy tách, nhập thành nhiều lạch bởi các cồn bãi bồi tụ trong lòng dẫn, trong các tài liệu phƣơng Tây thƣờng gọi chung là "braided river". Có 2 loại sông phân lạch lớn:
7. 5 1. Loại phân lạch ổn định, có cồn bãi giữa cao ngang với bãi tràn 2 bên, phần lớn có 2 lạch hoặc đôi khi có 3 lạch, các cồn bãi giữa tƣơng đối lớn, ổn định, thƣờng có thực vật sinh trƣởng hoặc có cƣ dân sinh sống, phần lớn thời gian nhô trên mặt nƣớc, có thể gọi là sông phân lạch già. 2. Loại sông có nhiều lạch, nhiều cồn bãi non, phân bố tản mạn và chuyển động không ổn định (wandering). Ngoài ra, có một số ngƣời mở rộng hơn về khái niệm sông phân lạch: Ở vùng núi và trung du, vùng cửa sông ảnh hƣởng triều. Luận án này chỉ đề cập sông phân lạch loại 1. 2.1.2. Kết cấu dòng chảy tại khu vực phân lƣu Tính chất dòng chảy ở vùng phân lƣu có ảnh hƣởng quyết định đến tỷ lệ phân phối nƣớc, phân cát. Gần cửa phân lạch luôn tồn tại độ dốc ngang. 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thông qua chỉnh lý, phân tích số liệu thực đo từ sông thiên nhiên. Vấn đề nghiên cứu đặc trƣng của các đoạn sông phân lạch vùng ĐBSCL chủ yếu đƣợc tiến hành trên cơ sở chỉnh lý, phân tích số liệu thực đo: Tài liệu địa hình, địa chất, thủy văn- Thủy lực. 2.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý. Những nội dung nghiên cứu về hiệu quả của các loại công trình trong chỉnh trị sông phân lạch sẽ đƣợc tiến hành thông qua thí nghiệm trên mô hình vật lý. 2.2.2.1. Mục tiêu nghiên cứu Xác định hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng của các sơ đồ giải pháp công trình với các tham số bố trí không gian khác nhau trong lòng dẫn đoạn sông phân lạch (Đoạn cù lao Ông Hổ). 2.2.2.2. Cơ sở nghiên cứu Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về sông biển. 2.2.2.3. Thiết kế mô hình 1. Phạm vi và tỷ lệ mô hình: Đoạn sông thí nghiệm có L= 14km, B= 6km (kể cả bãi giữa). Luận án đã chọn loại mô hình biến thái với tỷ lệ: l=400 và h=80, biến suất l/ h =5. Nhƣ vậy kích thƣớc mô hình là: Lm x Bm x Hm = 45m x 15m x 0,65m.
8. 6 Hình 2.3 Mặt bằng tổng thể mô hình thí nghiệm 2. Loại mô hình: Trong luận án này, hiệu quả của các loại công trình đƣợc đánh giá thông qua tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng, không nghiên cứu biến hình lòng dẫn nên chỉ nghiên cứu trên mô hình lòng cứng. Từ đó, với l=400 và h=80 nhƣ đã chọn, suy ra các hệ số tƣơng tự có liên quan của mô hình nhƣ sau: 3/ 2 v h 8,94 ; Q l . h 286216 2.2.2.4. Trình tự công tác nghiên cứu 1. Xác định nhiệm vụ, lập đề cƣơng nghiên cứu; 2. Thiết kế mô hình; 3. Chế tạo mô hình và lắp đặt thiết bị; 4. Chạy thử mô hình; 5. Hiệu chỉnh mô hình, sửa nhám; 6. Tiến hành thí nghiệm; 7. Chỉnh lý và phân tích số liệu thí nghiệm; 8. Viết báo cáo kết quả nghiên cứu. 2.2.2.5. Thí nghiệm kiểm định Thí nghiệm kiểm định bao gồm kiểm định tƣơng tự hình học, tƣơng tự sức cản (đƣờng mặt nƣớc) và tƣơng tự Froude.
9. 7 2.2.2.6. Nội dung thí nghiệm 1. Các cấp lưu lượng và mực nước thí nghiệm Luận án đã chọn 3 cấp lƣu lƣợng - mực nƣớc sau: lũ lịch sử năm 2000, lũ trung bình nhiều năm (coi là lƣu lƣợng tạo lòng) và lƣu lƣợng tần suất 50% (thƣờng xuyên xảy ra) để tiến hành thí nghiệm: Bảng 2.4. Các cấp lưu lượng - mực nước thí nghiệm Thứ Lƣu lƣợng TN MNTL MNHL Chênh lệch 3 tự Qn (m /s) Qm (l/s) Zt (m) Zh (m) Z (m) 1 16.100 56,27 +2,62 +2,32 0,30 2 14.000 48,93 +1,84 +1,56 0,28 3 9.000 31,48 +0,39 +0,20 0,19 2. Các giải pháp công trình đưa vào thí nghiệm gồm: a) Các hạng mục công trình riêng rẽ dùng ba loại: - Công trình hƣớng dòng (HD) đặt ở các vị trí khác nhau trên bờ lạch phải, góc lệch khác nhau, có chiều dài khác nhau. - Công trình đón dòng (ĐD) đặt đầu mũi cù lao, với 2 góc lệch khác nhau. - Đập khóa ngầm (ĐK) để dâng nƣớc, tăng sức cản trong lạch phải, đặt ở 3 vị trí khác nhau (đầu, giữa và cuối lạch), có cao trình đỉnh đập khác nhau. Ngoài ra, do thí nghiệm mô hình lòng cứng, không thể khảo sát hiệu quả xói sâu lòng dẫn do tác dụng của các công trình chỉnh trị, nên tiến hành thí nghiệm bổ sung giải pháp nạo vét mồi đối với ngƣỡng cạn đầu lạch trái. b) Các giải pháp tổ hợp công trình: Những hạng mục công trình riêng rẽ khó có thể tạo ra đƣợc những hiệu quả lớn để điều chỉnh lớn tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng. Vì vậy, cần nghiên cứu sử dụng các tổ hợp công trình khác nhau, tìm ra phƣơng án bố trí thích hợp cho mục tiêu chỉnh trị. - Tổ hợp TH.A: Hƣớng dòng 1A + đập khóa K5 - Tổ hợp TH.B: Đón dòng 2A + đập khóa K5 + đón dòng 2A - Tổ hợp TH.C: Hƣớng dòng 1A + đón dòng 2A +đập khóa K5 + Nạo vét N1. Một số hình ảnh phản ánh hoạt động của thí nghiệm đƣợc thể hiện trong hình 2.5.
10. 8 Xử lý số liệu thí nghiệm Thí nghiệm kiểm định Hình 2.5. Các hình ảnh hoạt động nghiên cứu mô hình thí nghiệm 2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu bằng mô hình toán Phƣơng pháp nghiên cứu trên mô hình toán đƣợc ứng dụng để kiểm chứng hiệu quả của các giải pháp chỉnh trị sông phân lạch đã đƣợc luận án đề xuất vào một đoạn sông cụ thể. Ở đây, trƣờng hợp nghiên cứu ứng dụng cho chỉnh trị điều chỉnh lại tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng cho đoạn sông phân lạch Tân Châu - Hồng Ngự trên sông Tiền. 2.2.3.1. Lựa chọn mô hình nghiên cứu Vị trí địa lý của vùng nghiên cứu (VNC) có thể tìm hiểu trên hình 2.8. Hình 2.8. Phạm vi nghiên cứu Hiện nay có nhiều mô hình tóan mô phỏng quá trình diễn biến lòng dẫn sông nhƣ: Mô hình tóan họ MIKE của Đan Mạch, mô hình HEC của Mỹ, WROCLAW của trƣờng Đại học Nông nghiệp Warszaw (Ba Lan) v.v Trong nƣớc cũng có mô hình tóan Hydrogis của TS. Nguyễn Hữu Nhân, mô hình tóan 3 chiều lòng động của TS. Lê Song Giang đang trong giai đọan thiết lập và thử nghiệm.
11. 9 Mô hình Mike 21C đã đƣợc ứng dụng khá nhiều để nghiên cứu động lực và diễn biến xói bồi lòng sông, trong đó thƣờng sử dụng mô hình MIKE 11 để tính tóan sơ bộ và lấy kết qủa làm điều kiện biên cho mô hình MIKE 21C. Giải pháp này đã đƣợc ứng dụng nhiều vào các dự án trên thế giới và trong nƣớc. Kết quả mô phỏng của mô hình Mike 21C trong các dự án này đƣợc đánh giá là khá phù hợp thực tế. Vì vậy MIKE21C là một lựa chọn phù hợp và có sơ sở thực tiễn kể cả trong và ngoài nƣớc. 2.2.3.2. Xác định cấu hình làm việc cho đoạn sông nghiên cứu. Nội dung chính của phần này là lý giải để xác lập phạm vi không gian để áp dụng mô hình MIKE 21C nghiên cứu các quá trình thủy động lực, bồi xói trong điều kiện tự nhiên và có thêm các công trình chỉnh trị sông. 2.2.3.3. Dữ liệu mô hình 1. Dữ liệu đầu vào cho mô hình Mike 21C a) Dữ liệu địa hình Bình đồ địa hình sông Tiền khu vực Tân Châu - Hồng Ngự do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đo đạc khảo sát năm 2009, 2010. MzResultView1 1206000 1205000 1204000 1203000 1202000 1201000 1200000 1199000 1198000 1197000 Data1 [-] 1196000 Above 2.5 0 - 2.5 -2.5 - 0 1195000 -5 - -2.5 -7.5 - -5 1194000 -10 - -7.5 -12.5 - -10 1193000 -15 - -12.5 -17.5 - -15 1192000 -20 - -17.5 -22.5 - -20 -25 - -22.5 1191000 -27.5 - -25 -30 - -27.5 1190000 -32.5 - -30 Below -32.5 1189000 Undefined Value 520000 525000 530000 535000 01/01/02 00:00:00, Time step 0 of 0 Hình 2.10. Địa hình sông Tiền khu vực TC - HGN năm 2009 b) Dữ liệu thủy văn Tài liệu lƣu lƣợng, mực nƣớc ở 2 biên đƣợc trích từ mô hình một chiều (Mike11 cho toàn đồng bằng) đã đƣợc kiểm định và đảm bảo độ tin cậy.
12. 10 c) Dữ liệu bùn cát Tài liệu bùn cát đƣợc trích từ mô hình một chiều (Mike11 cho toàn đồng bằng) đã đƣợc kiểm định và đảm bảo độ tin cậy để mô phỏng trong mô hình. Đƣờng kính hạt cát, cấp phối hạt đƣợc xác định từ các mẫu bùn cát đáy do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam khảo sát lấy mẫu trong tháng 12/2010. 2.2.3.5 Hiệu chỉnh các thông số mô hình và kiểm định tính toán Mô hình này đƣợc hiệu chỉnh với tài liệu lƣu lƣợng thực đo và phân bố vận tốc từ ngày 25÷28/12/2010 cho 3 vị trí quan trắc tại MC1- 1, MC2-2, MC3-3, kiểm định với lƣu lƣợng 2011 tại trạm quan trắc Tân Châu và kiểm định hình thái đƣợc sử dụng tài liệu thực đo năm 2010. Trong nghiên cứu này để đánh giá độ chính xác từ các kết quả của mô hình toán và số liệu thực đo, chỉ số hiệu quả Nash-Sutcliffe (NSE) và tỉ số độ lệch quan trắc tiêu chuẩn (RSR) đã đƣợc sử dụng. Kết quả cho thấy chỉ số NSE = 0,917 và RSR = 0,096 chứng tỏ kết quả mô phỏng là rất tốt. CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƢNG SÔNG PHÂN LẠCH VÀ BỐ TRÍ KHÔNG GIAN CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ CÁC ĐOẠN PHÂN LẠCH TRÊN SCL 3.1. NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA SÔNG PHÂN LẠCH ĐBSCL 3.1.1.Tổng quan sông phân lạch trên sông Cửu Long Ở ĐBSCL, đặc biệt trên hệ thống SCL, có rất nhiều đoạn sông phân lạch. Dựa vào điều kiện thủy động lực của từng đoạn sông có thể phân chia thành 3 loại: Sông phân lạch vùng triều sông, sông phân lạch vùng triều biển và sông phân lạch cửa sông giáp biển. 3.1.2. Các đặc trƣng cơ bản của sông phân lạch vùng thƣợng châu thổ ĐBSCL Đặc trƣng mặt bằng của đoạn phân lạch, các nhà khoa học thƣờng dùng các chỉ tiêu sau để đánh giá: Hệ số phân lạch P; Độ phình của đoạn phân lạch R; Hình dạng tổng quát của đọan phân lạch DRP; Độ thon của cồn giữa DRB; Độ mở rộng mặt nƣớc của đoạn phân lạch BMN.
13. 11 Bảng 3.2. Đặc trưng hình học các đoạn phân lạch nghiên cứu trong vùng ĐBSCL Tuyến T Đoạn phân lạch P R DRP DRB BMN sông T 1 Cù lao Cỏ Gang ( S.Tiền) 1,90 1,42 2,88 5,31 1,17 Thẳng 2 Cù lao Thốt Nốt (S. Hậu) 1,97 1,90 5,12 8,51 1,28 Thẳng 3 Cù lao Linh (S. Hậu) 1,98 1,01 1,31 4,44 1,05 Thẳng 4 Cù lao Ấu (S. Hậu) 2,16 1,52 1,23 2,99 1,10 Thẳng TRUNG BÌNH 2,00 1,46 2,63 5,31 1,15 5 Cù lao Tây, ( S.Tiền) 2,26 2,97 3,18 4,11 1,31 Hơi cong 6 Cù lao Giêng, ( S.Tiền) 1,81 3,32 2,26 2,65 1,22 Hơi cong 7 Cù lao Ba (S. Hậu) 1,96 5,33 3,72 4,84 1,36 Hơi cong 8 Cù lao Co Tâm Bon, (S. Hậu) 2,03 1,02 2,61 9,13 1,35 Hơi cong 9 Cù lao Thị Hòa, (S. Hậu) 2,19 1,76 2,00 3,14 1,18 Hơi cong 10 Cù lao Ông Hổ, (S. Hậu) 2,30 3,98 1,35 1,95 1,31 Hơi cong TRUNG BÌNH 2,09 3,06 2,52 4,30 1,28 11 Cù lao Long Khánh, ( S.Tiền) 2,40 2,81 1,39 1,92 1,30 Cong gấp 12 Cồn Lân + Cồn Trà, ( S.Tiền) 2,16 2,20 1,77 2,19 1,34 Cong gấp 1,32 TRUNG BÌNH 2,28 2,50 1,58 2,05 3.1.3. Phân tích về tính chất đặc thù của các đoạn phân lạch ĐBSCL Về tổng thể, mật độ các đoạn phân lạch trên sông Cửu Long lớn hơn nhiều so với sông Hồng. Các đoạn sông phân lạch trong phạm vi nghiên cứu, phần lớn là ổn định lâu dài về vị trí và kích thƣớc. Hai trong số 12 đoạn phân lạch gần đây đã xẩy ra quá trình thay đổi tỷ lệ phân lƣu, làm thay đổi ngôi thứ của các lạch, gây sạt lở nghiêm trọng tại các bờ lạch đƣợc tăng cƣờng lƣu lƣợng. Các đoạn phân lạch còn lại chỉ có sạt lở cục bộ không ảnh hƣởng đến ổn định toàn cục. Hầu hết các đoạn phân lạch không có nút khống chế ổn định đặc trƣng ở đầu và cuối đoạn phân lạch, nhƣ trong hầu hết các tài liệu về sông phân lạch đã nói. Bãi giữa ít khi bị ngập trong mùa lũ, do đó ngoài việc bố trí dân cƣ, canh tác cây trồng, có thể khai thác các dịch vụ du lịch, giải trí. Do đó, mỗi lạch có thể vận động nhƣ 1 con sông riêng biệt.
14. 12 3.2. PHÂN TÍCH CÁC MỐI QUAN HỆ HÌNH THÁI VÀ TỶ LỆ PHÂN LƢU TRONG SÔNG PHÂN LẠCH ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Kết quả diễn biến lòng dẫn của các lạch tất nhiên sẽ phản ánh vào các yếu tố thủy lực. Do sông phân lạch là từ sông đơn lạch mà ra, do đó các yếu tố trong các lạch nhƣ lƣu lƣợng, độ sâu, chiều rộng, diện tích mặt cắt, lƣu tốc, v.v sẽ có quan hệ mật thiết với các yếu tố của đoạn sông đơn lạch. 3.2.1. Tổng hợp số liệu thực đo Từ số liệu thực đo trên các đoạn phân lạch trình bày trong chƣơng 2, sau khi tính toán chỉnh lý các giá trị của các yếu tố thủy lực, thu đƣợc các kết quả tổng hợp làm cơ sở xây dựng các quan hệ. 3.2.2. Xây dựng đồ thị và công thức quan hệ. Từ số liệu thực đo NCS đi xây dựng mối quan hệ hình thái với các yếu tố thủy lực dƣới đây: 3.2.2.1. Đồ thị quan hệ 0.001 y = 0,9946x0,1751 0,2696 y = 1,0033x U/Uo R² = 0,7905 R² = 0,8751 0.001 H/Ho B/Bo 0.001 y = 1,0092x0,5401 A/Ao R² = 0,883 y = x Q/Qo 0.000 R² = 1 y = 1,0125x0,8096 U/Uo R² = 0,8898 U/Uo; H/Ho; B/Bo; A/Ao; Q/Qo A/Ao; B/Bo; H/Ho; U/Uo; 0.000 H/Ho B/Bo 0.000 β A/Ao 0.000 0.000 0.000 0.001 0.001 0.001 Hình 3.4. Đồ thị quan hệ giữa các yếu tố thủy lực và tỷ lệ phân lưu thực đo 3.2.2.2. Công thức quan hệ Từ phƣơng trình mô tả các đƣờng cong quan hệ trên hình 3.4 ta có các công thức quan hệ kinh nghiệm giữa các yếu tố thủy lực và tỷ lệ phân lƣu.
15. 13 Để thuận tiện, đơn giản trong sử dụng, các hệ số phƣơng trình có thể lấy gần đúng bằng 1, làm tròn các số mũ, lấy 2 chữ số sau dấu phẩy và đặt α = 0,27, ta có các phƣơng trình nhƣ sau: (3.1) 2 (3.2) H H 0 B B0 2 3 (3.3) 3 (3.4) A A0 U U 0 3.3. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHÂN CHIA LẠI LƢU LƢỢNG GIỮA CÁC LẠCH CỦA CÁC GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH (LẤY ĐOẠN CÙ LAO ÔNG HỔ LÀM ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU) 3.3.1. Phân tích các yếu tố cơ bản ảnh hƣởng đến sự biến động trong phân chia lƣu lƣợng của sông phân lạch Dựa vào kết quả phân tích đặc trƣng diễn biến các đoạn phân lạch vùng sông Cửu Long đã trình bày ở trên, ta thấy rằng ở ĐBSCL ít có nhu cầu biến đoạn phân lạch thành đơn lạch thông qua bịt lấp hẳn lạch phụ mà chủ yếu là điều chỉnh lại tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng giữa các lạch để duy trì sự tồn tại và ổn định của cả các lạch. Do đó, các yếu tố chính cần tác động bao gồm yếu tố hình thái và yếu tố dòng chảy. 3.3.2. Các giải pháp cơ bản nhằm điều chỉnh tỷ lệ phân lƣu trong sông phân lạch. Từ các cơ sở lý thuyết về kết cấu dòng chảy khu vực phân lƣu của sông phân lạch, nhận thấy rằng nhiệm vụ điều chỉnh lại tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng trong các lạch có thể thực hiện các giải pháp tạo độ dốc ngang mặt nƣớc tại khu vực này sao cho tại cửa vào lạch cần giảm lƣu lƣợng có mực nƣớc cao hơn so với mực nƣớc tại cửa vào của lạch cần tăng lƣu lƣợng, đồng thời hƣớng chủ lƣu chảy về phía lạch cần tăng lƣu lƣợng. Các giải pháp công trình để đạt đƣợc yêu cầu trên, tùy theo mức độ chênh lệch giữa sự phân bố lƣu lƣợng hiện trạng và trị số thiết kế, có thể sử dụng riêng rẽ hoặc tổ hợp các giải pháp cơ bản sau: Giải pháp hƣớng dòng; Giải pháp đón dòng; Giải pháp tăng sức cản, dâng cao mực nƣớc trong lạch; Các giải pháp phụ trợ khác. 3.3.3. Kết quả nghiên cứu hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp công trình hƣớng dòng. Trong thí nghiệm mô hình vật lý đã ứng dụng công trình hƣớng dòng với 2 giải pháp: Tƣờng hƣớng dòng và mỏ hàn.
16. 14 3.3.3.1. Tỷ lệ phân chia lưu lượng trong điều kiện hiện trạng Với lòng dẫn đo 2007, các lƣu lƣợng thí nghiệm đã xác định tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng khi chƣa có công trình chỉnh trị nhƣ số liệu trong bảng 3.4 thể hiện. Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm về tỷ lệ phân chia lưu lượng trong điều kiện hiện trạng, dưới các lưu lượng thí nghiệm Qsông ZHL Lạch phải Lạch trái TT 3 3 (m3/s) (m) Qp (m /s) Tỷ lệ (%) QT(m /s) Tỷ lệ (%) 1 16.100 2,32 12.648,2 78,56 3.451,8 21,44 2 14.000 1,56 11.065,6 79,04 2.934,4 20,96 3 9.000 0,20 7.362,0 81,80 1.638,0 18,20 Đây là cơ sở để tính toán , đánh giá hiệu quả điều chỉnh lƣu lƣợng khi chỉnh trị sông phân lạch. 3.3.3.2. Tỷ lệ phân chia lưu lượng khi áp dụng giải pháp hướng dòng Hiệu quả công trình thể hiện trong hình 3.5. 6 5 4 Q(%) 3 β 2 HD.1A 1 HD.1B 0 0 200 400 600 800 L (m) Hình 3.5. Đường cong quan hệ giữa các tham số công trình hướng dòng và tỷ lệ phân lưu tăng lên ở lạch trái. 3.3.4. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp công trình đón dòng từ đầu bãi giữa. Kết quả phân chia lƣu lƣợng khi áp dụng giải pháp công trình ĐD.2A thể hiện trong bảng 3.9.
17. 15 Bảng 3.9. Độ tăng tỷ lệ lưu lượng ở lạch trái khi áp dụng các giải pháp đón dòng ĐD.2A (ở lưu lượng tạo lòng 14.000 m3/s) GIẢI PHÁP HIỆN TRẠNG LẠCH TRÁI TĂNG LÊN LẠCH TRÁI (%) CÓ ĐD (%) (%) ĐD.2A (240) 20,96 23,65 2,69 ĐD.2A (480) 20,96 25,05 4,09 ĐD.2A (720) 20,96 26,65 5,69 3.3.5. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp công trình đập khóa ngầm Bố trí đập khóa ngầm là giải pháp có hiệu quả làm tăng sức cản dòng chảy, dâng cao mực nƣớc, giảm lƣu tốc, gây bồi lắng trong lòng sông thƣợng lƣu đập khóa, nhƣng lại có thể gây xói lòng sông hạ lƣu đập. Việc bố trí vị trí đập khóa cần cân nhắc kỹ giữa hiệu quả kỹ thuật và các vấn đề khối lƣợng công trình, thi công và các ảnh hƣởng khác. Riêng về hiệu quả dâng nƣớc thì vị trí đặt càng về cuối lạch càng tốt. Trong luận án này, thí nghiệm cho 3 phƣơng án vị trí: đầu lạch (vị trí 3), giữa lạch (vị trí 4) và cuối lạch (vị trí 5). -4 Q=9.000m3/s ứng cao trình với ĐK.3 -6 Q=14.00m3/s ứng cao trình ĐK.3 -8 Q=16.100m3/s ứng cao trình ĐK.3 -10 Q=9.000m3/s ứng cao trình ĐK.4 -12 Q=14.000m3/s ứng cao trình Cao trình ĐK ĐK trình(m) Cao ĐK.4 -14 Q=16.100m3/s ứng cao trình ĐK.4 -16 Q=9.000m3/s ứng cao trình ĐK.5 020 022 024 026 Q=14.000m3/s ứng cao trình Đk.5 Q=16.100m3/s ứng cao trình βQT(%) ĐK.5 Hình 3.6. Đường cong quan hệ giữa các tham số công trình đập dâng và tỷ lệ phân lưu nhánh trái. 3.3.6. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp nạo vét lòng sông trong lạch cần tăng lƣu lƣợng Trên mô hình đã thử nghiệm giải pháp nạo vét khơi thông lạch trái với chiều dài luồng nạo vét gần 4.000m, chiều rộng thay đổi
18. 16 B1=200m B2=600m và sâu đến cao trình -8m, nghĩa là nạo vét khơi thông từ đầu lòng sông cửa vào đến cuối đoạn lạch trái đổ xuống vực sâu. Bảng 3.14. Tỷ lệ phân lưu khi thanh thải ngưỡng cạn lạch trái đến độ sâu -8m Q ZHL Lạch phải Lạch trái TT S (m3/s) (m) QP(m3/s) QT(%) QT(m3/s) QT(%) 1 16.100 2,32 10.787,0 67,0 5313,0 33,0 2 14.000 1,56 9.520,0 68,0 4480,0 32,0 3 9.000 0,39 6.345,0 70,50 2655,0 29,50 3.3.7. Hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của giải pháp tổ hợp công trình 3.7.3.1 Các tổ hợp công trình xem xét - Tổ hợp công trình TH.A: Hƣớng dòng HD.1A + đập khóa ĐK.5; - Tổ hợp công trình TH.B: Hƣớng dòng HD.1A + đón dòng ĐD.2A + đập khóa ĐK.5; -Tổ hợp công trình TH.C: Hƣớng dòng HD.1A + đón dòng ĐD.2A + đập khóa ĐK.5+ Nạo vét NV1. 3.7.3.2. Kết quả thí nghiệm Bảng 3.18. Tổng hợp độ tăng tỷ lệ lưu lượng ở lạch trái khi áp dụng các giải pháp công trình tổ hợp (ở lưu lượng tạo lòng 14.000 m3/s) GIẢI HIỆN TRẠNG LẠCH TRÁI TĂNG LÊN PHÁP LẠCH TRÁI (%) CÓ TH(%) (%) TH.A 20,96 31,45 12,49 TH.B 20,96 37,04 16,08 TH.C 20,96 50,08 29,12
19. 17 55 50 45 NV1 40 QT(%) β 35 TH.A 30 TH.B 25 TH.C 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Q (m3/s) Hình 3.8. Hiệu quả tăng lưu lượng vào lạch trái của các giải pháp tổ hợp. CHƢƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO THỰC TẾ CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG PHÂN LẠCH 4.1. LỰA CHỌN ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ YÊU CẦU CHỈNH TRỊ. 4.1.1.Giới thiệu đoạn sông nghiên cứu Đoạn sông Tân Châu - Hồng Ngự (TC-HGN) là đoạn sông phân lạch ở thƣợng lƣu sông Tiền. Từ Tân Châu, sông Tiền chia thành 3 lạch, trong đó sông Cái Vừng ở bờ phải, là lạch nhỏ nhất và tƣơng đối ổn định ở mức phân lƣu từ 5% đến 6% lƣu lƣợng toàn sông. Trong chƣơng này, chỉ là 1 ví dụ ứng dụng sơ đồ bố trí không gian công trình chỉnh trị, để đơn giản không xét đến sự tham gia của sông Cái Vừng. Các địa danh phía An Giang Các địa danh phía Đồng Tháp Hình 4.1. Vị trí địa lý của đoạn sông Tân Châu- Hồng Ngự
20. 18 4.1.2. Yêu cầu chỉnh trị Đây là đoạn sông phân lạch có diễn biến phức tạp nhất trên sông Cửu Long, trong lịch sử đã có nhiều lần thay đổi ngôi thứ chính phụ giữa 2 lạch HGN và LK. (xem số liệu trong bảng 4.1) Mỗi lần thay đổi nhƣ thế các hiện tƣợng sạt lở bờ đều gây những thiệt hại lớn về tài sản và tính mạng của cƣ dân, đô thị 2 bờ. Đến năm 2010, lạch chính là lạch LK( chiếm 62,6% lƣu lƣợng toàn sông), lạch HGN chỉ chiếm 32,4% lƣu lƣợng toàn sông. Bảng 4.1. Diễn biến tỷ lệ phân chia lưu lượng qua các thời kỳ Năm Hồng Ngự Long Khánh Cái Vừng Ghi chú 1993 62,54 26,5 10,96 HGN bị xói lớn 2003 48,93 46,68 5,39 Tƣơng đối ổn định 2008 37,0 58,0 5,0 LK bị xói lớn 2010 32,4 62,6 5,0 LK bị xói lớn Đoạn sông TC-HGN đang ở vào thời kỳ mà thế sông bất lợi nhất cho sự ổn định của lòng dẫn, nếu muốn chỉnh trị triệt để ngay thì rất khó khăn, thậm chí không thể đƣợc. Phƣơng châm chỉnh trị trƣớc mắt là hạn chế đi đến loại trừ những tác hại của thế sông hiện nay, tác động dần các biện pháp để sông diễn biến theo xu thế có lợi. Khi có thời cơ thì cần có công trình đủ mạnh để: - Chuyển chủ lƣu dòng chảy ở thƣợng lƣu Tân Châu sang bờ tả, giải phóng vùng bãi bồi trƣớc cửa nhánh Hồng Ngự, cải thiện trạng thái dòng chảy đi vào vùng Hồng Ngự. - , giữ nguyên lƣu lƣợng vào lạch Cái Vừng; - Chống sạt lở, ổn định bờ phải lạch Long Khánh, khu vực xã Long Thuận. - các biện pháp công trình hiện đại, bền vững, mỹ quan. Trong khuôn khổ của luận án này, mục tiêu chỉnh trị chỉ là điều chỉnh tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng sao cho gia tăng lƣu lƣợng vào lạch HGN, giảm thiểu lƣu lƣợng vào lạch LK, tạo tiền đề để đạt đến mức tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng cho 2 lạch là xấp xỉ nhau, nhƣ tình hình năm
21. 19 2003. Nếu xét cả sông Cái vừng thì tỷ lệ (%) phân lƣu cuối cùng cần đạt đến theo lần lƣợt SCV-HGN-LK là 6-47-47. Nếu không xét đến sông Cái Vừng, tỷ lệ (%) phân lƣu HGN-LK cần đạt đến là 50-50. 4.2. LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH 4.2.1. Phân tích chung Do yêu cầu phân chia lại lƣu lƣợng là khá lớn, các giải pháp bố trí công trình chỉ có thể là tổ hợp các giải pháp hƣớng dòng - đón dòng - đập khóa ngầm - nạo vét. Do lòng sông thực tế của đoạn sông nghiên cứu có chiều rộng và chiều sâu đều khá lớn, các công trình hƣớng dòng và đón dòng không thể làm quá dài, trên 1/3 bề rộng sông, nên khống chế theo điều kiện tổng chiều dài 2 loại công trình này đạt trên 1/3 chiều rộng sông ở vị trí gốc. Do lạch Long Khánh không phải là lạch chạy tầu, cao trình đỉnh đập khóa ngầm có thể tăng lên 1 cách hợp lý. Do đƣờng bờ đầu lạch HGN không thuận lợi cho việc hƣớng dòng, cần tăng cƣờng hệ thống hƣớng dòng cục bộ đầu lạch trái. 4.2.2. Các tham số thiết kế Các tham số thiết kế đƣợc lựa chọn nhƣ sau: 1. Lƣu lƣợng và mực nƣớc lũ thiết kế Bảng 4.2 Lưu lượng và mực nước lũ thiết kế Trạm Lƣu lƣợng lũ (m3/s) Mực nƣớc lũ (m) Tân Châu 28.800 +5,50 Hồng Ngự 13.000 +5,00 2. Lƣu lƣợng và mực nƣớc chỉnh trị Bảng 4.3 Lưu lượng và mực nước tạo lòng Trạm Lƣu lƣợng tạo lòng Mực nƣớc tạo lòng (m) (m3/s) Tân Châu 19.000 +4,00 Lạch Hồng Ngự 8.930 +3,50 Lạch Long 8.930 +3,50 Khánh 3. Mực nƣớc kiệt thiết kế với tần suất 95% - Tân Châu: - 0,36m - Hồng Ngự: - 0.50m
22. 20 4.2.3. Phƣơng án bố trị công trình: Tuyến chỉnh trị đoạn TC-HGN đƣợc thể hiện trên hình 4.2. Các hạng mục công trình bao gồm: + Kè mõm cá + đê đón dòng ở đầu cù lao LK để điều chỉnh tỷ lệ phân lƣu giữa hai nhánh sông, đồng thời ổn định đầu cù lao này; + 1 mỏ hàn M1 trên bờ phải TC, hỗ trợ hƣớng dòng vào lạch trái; + 5 mỏ hàn M2 ÷ M6 để điều chỉnh tuyến đƣờng bờ trái cửa vào lạch HGN; + Thanh thải cồn cát đầu lạch đổ vào lòng sông giữa các MH; + Kè gia cố bờ trái lạch HGN với chiều dài 1200 m; + Kè gia cố bờ phải lạch LK với chiều dài 3000 m; + Kè mõm cá khóa đuôi bãi cù lao LK. + Đập khóa ngầm ĐK trên nhánh LK, cao trình đỉnh đập -6,0m. 4.2. Quy họach chỉnh trị đọan Tân Châu – Hồng Ngự 4.3. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ Lƣu lƣợng chảy vào lạch Cái Vừng khá ổn định trong nhiều năm ( khoảng 6%). Vì vậy khi tính toán NCS bỏ qua lạch Cái Vừng. Nhƣ vậy mục đích chỉnh trị đoạn sông này làm sao cho tỷ lệ hai nhánh
23. 21 HGN và LK bằng nhau. Khi bố trí công trình chỉnh trị, kết quả phân chia lƣu lƣợng cho hai nhánh HGN và LK thay đổi rõ rệt. Hình 4.3. Phân chia lưu lượng đoạn TC-HGN khi có công trình Bảng 4.4. Tỷ lệ phân lưu hai nhánh hiện trạng và khi có công trình Trƣờng hợp Tân Châu Long Khánh Hồng Ngự Hiện trạng 100% 63.93% 36.07% Có công trình 100% 54,88% 45,12% Tác dụng của giải pháp công trình bố trí cho đoạn TC-HGN đã làm thay đổi trƣờng vận tốc cũng nhƣ địa hình đáy sông. MzResultView5 1197000 5 Current speed [m/s] 1196000 Above 1.867 1.733 - 1.867 1195000 1.6 - 1.733 1.467 - 1.6 1.333 - 1.467 1194000 1.2 - 1.333 1.067 - 1.2 0.9333 - 1.067 1193000 0.8 - 0.9333 0.6667 - 0.8 0.5333 - 0.6667 1192000 0.4 - 0.5333 0.2667 - 0.4 1191000 0.1333 - 0.2667 0 - 0.1333 Below 0 1190000 Undefined Value 526000 528000 530000 532000 534000 536000 538000 09/22/09 09:40:00, Time step 2000 of 7416 Hình 4.4. Phân bố trường vận tốc khi có công trình
24. 22 MzResultView8 1197000 Data1 [-] 1196000 Above 2.5 0 - 2.5 -2.5 - 0 1195000 -5 - -2.5 -7.5 - -5 1194000 -10 - -7.5 -12.5 - -10 -15 - -12.5 1193000 -17.5 - -15 -20 - -17.5 -22.5 - -20 1192000 -25 - -22.5 -27.5 - -25 1191000 -30 - -27.5 -32.5 - -30 Below -32.5 1190000 Undefined Value 524000 526000 528000 530000 532000 534000 536000 538000 01/01/02 00:00:00, Time step 0 of 0 Hình 4.5. Bình đồ lòng dẫn sau 2 năm xây dựng công trình Ứng dụng mô hình toán MIKE21C đánh giá hiệu quả của giải pháp chỉnh trị. Kết quả cho thấy lƣu lƣợng đã đƣợc chuyển trả lại nhánh Hồng Ngự khoảng 9% (Từ 36,07% lên 45,12%). Lƣu lƣợng này không chỉ cố định ở mức này mà còn tiếp tục tăng dần theo thời gian trung bình 0,5%/năm. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1. Luận án đã phân tích một cách có hệ thống các đặc trƣng của các đoạn phân lạch trên sông Cửu Long. Luận án đã phân loại các đoạn phân lạch, xác định các chỉ số đặc trƣng hình dạng của các loại đó (bảng 3.2), từ đó chỉ rõ 4 tính chất đặc thù của các đoạn sông phân lạch trên SCL khác biệt so với các đoạn phân lạch trên các vùng miền khác. Với những phân tích sâu sắc, luận án nhận định rằng bãi giữa (cù lao) hình nêm ngƣợc tại các đoạn phân lạch trên SCL có nguồn gốc từ các delta triều cửa sông, là dấu vết để lại của các thời kỳ cửa sông lấn biển. 2. Từ các số liệu thực đo chi tiết, luận án đã xây dựng thành công các quan hệ giữa các yếu tố hình thái, thủy lực và tỷ lệ phân chia lƣu lƣợng cho các lạch, bao gồm các quan hệ: A ; ; H ; U . f f B f f A0 B0 H 0 U 0 Dạng và phƣơng trình đƣờng cong đƣợc thể hiện trên hình 3.3, các công thức kinh nghiệm bao gồm (3.1), (3.2), (3.3) và (3.4). Từ các công thức này, luận văn đã phân tích và thu đƣợc quan hệ kinh nghiệm (3.5), (3.6) về độ nhạy của các yếu tố tác động, công
25. 23 thức kinh nghiệm (3.8) chỉ rõ rằng tổng chiều rộng của 2 lạch luôn luôn lớn hơn chiều rộng đoạn đơn lạch trƣớc điểm phân lƣu B0, nhƣng nhỏ hơn hoặc bằng 1,37 lần B0; công thức kinh nghiệm (3.9) chỉ rõ rằng tổng diện tích mặt cắt ngang các lạch luôn lớn hơn diện tích mặt cắt ngang ở đoạn đơn lạch trƣớc điểm phân lƣu A0, nhƣng luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1,134A0.Những công thức quan hệ trên là công thức kinh nghiệm, thu đƣợc trên cơ sở chỉnh lý, phân tích các số liệu thực đo vùng ĐBSCL, tất nhiên sẽ chỉ có phạm vi sử dụng trong vùng ĐBSCL, khi nghiên cứu các đoạn sông phân lạch ở vùng khác, cần kiểm định lại mức độ phù hợp. 3. Thông qua nghiên cứu trên mô hình vật lý, luận án đã thu đƣợc các bảng số liệu và xây dựng các đƣờng cong tƣơng ứng để đánh giá hiệu quả phân chia lại lƣu lƣợng giữa các lạch của các giải pháp công trình với các phƣơng án bố trí không gian khác nhau. Luận án đã nghiên cứu 5 loại giải pháp, với tổng cộng 26 cách bố trí không gian khác nhau. Qua kết quả nghiên cứu đã đi đến nhận định:  Sông Cửu Long mang tính chất của sông ảnh hƣởng triều, độ dốc dòng chảy bé, vì vậy độ nhạy của công trình rất hạn chế. Từ hiệu quả phân lƣu đầu tiên sau khi xây dựng công trình thì: - Các công trình hƣớng dòng có thể điều chỉnh để chuyển đƣợc từ 2,0 % đến 5,8% lƣu lƣợng, tùy theo độ dài công trình. - Công trình đón dòng dòng có thể điều chỉnh để chuyển đƣợc từ 1,69 % đến 4,6% lƣu lƣợng, tùy theo độ dài công trình. - Các công trình đập khóa ngầm có thể điều chỉnh để chuyển đƣợc từ 2,64% đến 3,99% lƣu lƣợng, tùy theo vị trí và cao trình đỉnh công trình. - Giải pháp nạo vét ngƣỡng cạn đầu lạch (đến cao trình ngang với đỉnh đập khóa -8m) có thể điều chỉnh để chuyển đƣợc 10% đến 11% lƣu lƣợng. - Các giải pháp tổ hợp có thể điều chỉnh để chuyển đƣợc 12,49% đến 29,12% lƣu lƣợng. - Tùy theo yêu cầu của mục tiêu chỉnh trị, xác định mức độ điều chỉnh tỷ lệ phân lƣu cụ thể, dựa vào các đƣờng cong hiệu quả trong các hình (3.4 ) đến (3.7) để nghiên cứu ứng dụng các giải pháp bố trí công trình tƣơng ứng. Cùng một loại giải pháp, có thể sử dụng nhiều cá thể, nhƣ 3-4 mỏ hàn để tạo nối tiếp tốt với đƣờng bờ, 2-3 đập khóa nếu lạch có chiều dài lớn, sao cho hiệu ứng dâng nƣớc lan truyền đến đầu lạch.
26. 24 - Những công trình hƣớng dòng, đón dòng, đập khóa vận dụng riêng lẻ, hiệu quả kỹ thuật không lớn, nhƣng đó là hiệu quả ban đầu, theo thời gian, do tăng lƣu lƣợng, lƣu tốc tăng lên, sức tải cát của dòng chảy sẽ tăng lên, gây xói lòng dẫn và hiệu quả điều chỉnh tỷ lệ phân lƣu sẽ tăng lên theo thời gian. - Giải pháp nạo vét có hiệu quả ban đầu lớn nhất vì tác động trực tiếp vào yếu tố nhạy cảm nhất, là mặt cắt lòng dẫn lạch, nhƣng nếu chỉ có nạo vét, không có các công trình điều chỉnh kết cấu dòng chảy, thì khu vực nạo vét sẽ không duy trì đƣợc lâu, dễ bị bồi lấp trở lại và hiệu quả sẽ giảm dần. Luận án đề xuất các tổ hợp công trình bao gồm: Phía lạch cần giảm lƣu lƣợng bố trí công trình hƣớng dòng, đập khóa ngầm dâng nƣớc; đầu mũi bãi giữa bố trí tƣờng đón dòng; trong lạch cần tăng lƣu lƣợng nạo vét luồng mồi. Hiệu quả tổng hợp của các giải pháp công trình tổ hợp không phải là tổng cộng của các hiệu quả riêng lẻ, mà có sự tác động tƣơng hỗ làm tăng thêm hiệu quả cộng hƣởng. Tất nhiên, trong dự án thực tế còn phải bố trí bổ sung các giải pháp hỗ trợ nhƣ kè gia cố bờ, kè mõm cá để chống sạt lở.  Do lấy điều kiện nghiên cứu là lòng dẫn và dòng chảy vùng ĐBSCL, các kết quả nghiên cứu trên có phạm vi ứng dụng phù hợp trong vùng ĐBSCL. 4. Luận án đã ứng dụng kết quả nghiên cứu về bố trí không gian công trình chỉnh trị sông phân lạch vào đoạn sông phân lạch từ Tân Châu đến Hồng Ngự trên sông Tiền. Kết quả mô phỏng cho thấy những kết quả nghiên cứu về độ nhạy của các loại giải pháp và hiệu quả bố trí không gian của các tổ hợp công trình là phù hợp với thực tế. KIẾN NGHỊ: 1. Những nghiên cứu về bản chất và nguồn gốc các cù lao trên sông Cửu Long cần đƣợc xem xét thêm từ các góc độ và phƣơng pháp phân tích địa vật lý. 2. Tiếp tục nghiên cứu các quan hệ hình thái và tỷ lệ phân lƣu cho các đoạn phân lạch trong vùng cửa sông có dòng chảy thuận nghịch. 3. Tiếp tục nghiên cứu dạng kết cấu công trình phù hợp với đặc điểm dòng sông sâu, rộng, nền đất yếu của sông Cửu Long.
27. 25 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Trần Bá Hoằng, Lê Mạnh Hùng, Đặng Thị Bích Ngọc, "Đề xuất một số giải pháp bảo vệ bờ sông, kênh, rạch vùng Bán đảo Cà Mau", Tuyển tập kết quả khoa học và công nghệ 2005, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr. 227-234. 2. Trần Bá Hoằng, Lê Mạnh Hùng, Phạm Thế Vinh, "Phân bố phù sa trên hệ thống sông rạch tỉnh Vĩnh Long vào mùa lũ 2004 tính toán bằng mô hình KOD-WQPS", Tuyển tập kết quả khoa học và công nghệ 2005, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr. 235-243. 3. Lê Thanh Chƣơng, Trần Bá Hoằng, "Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Đầm Chim khu vực Tân Tiến bằng mô hình toán", Tuyển tập kết quả khoa học và công nghệ 2009, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr. 412-421. 4. Trần Bá Hoằng, "Nghiên cứu đặc tính đoạn sông phân lạch trên hệ thống sông Cửu Long", Tuyển tập kết quả khoa học và công nghệ 2010, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr. 161-170. 5. Trần Bá Hoằng, "Một số công trình chỉnh trị sông có tính sáng tạo đạt hiệu quả ổn định lâu dài", Đặc san khoa học và công nghệ thủy lợi số 27, tháng 10-2010, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, tr. 37- 41. 6. Trần Bá Hoằng, Nguyễn Duy Khang, "Tác động của tuyến đê biển Gò Công - Vũng Tàu lên chế độ thủy động lƣc các khu vƣc lân cận", Tạp chí khoa học và công nghệ thủy lợi số 12, tháng 12-2012, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, tr. 5-17. 7. Trần Tuấn Anh, Trần Bá Hoằng, Lê Mạnh Hùng, Nguyễn Duy Khang, "Kết quả ứng dụng mô hình SWAT trong tính toán xói bề mặt lƣu vực hạ lƣu sông Mekong", Tạp chí khoa học và công nghệ thủy lợi số 12, tháng 12-2012, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, tr. 25-32. 8. Trần Bá Hoằng, "Xây dựng quan hệ thực nghiệm giữa các yếu tố hình thái và tỷ lệ phân lƣu dòng chảy sông phân lạch vùng đồng bằng sông Cửu Long", Tạp chí khoa học và công nghệ thủy lợi số 14, tháng 05-2013, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, tr. 27-30.