Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng ứng dụng mô hình telamac2d nghiên cứu tác động của dự án cống đập soài rạp đến chế độ thủy lực sông sài gòn đồng nai

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng mô hình TELEMAC2D để phân tích tác động của cống đập Soài Rạp đến thủy lực sông Sài Gòn - Đồng Nai.

• Tác giả: Phạm Trường Đăng Khoa
• Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thống
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Xây dựng Công trình thủy
• Đề tài: Ứng dụng mô hình TELEMAC2D nghiên cứu tác động của dự án cống đập Soài Rạp đến chế độ thủy lực sông Sài Gòn - Đồng Nai
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI
• 1.1.1. Điều kiện địa hình, địa mạo
• 1.1.2. Điều kiện địa chất, thổ nhưỡng
• 1.1.3. Đặc điểm thủy văn, sự xâm nhập mặn
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.3. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Xây dựng mô hình Telemac2D
• 1.4.2. Thu thập và phân tích số liệu đo đạc
• 1.4.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 1.4.4. Mô phỏng chế độ thủy lực khi có công trình
• 1.5. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
• 1.5.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH
• 2.1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TELEMAC2D
• 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẦN MỀM TELEMAC2D
• 2.3. THUẬT TOÁN TELEMAC2D
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY LỰC BẰNG MÔ HÌNH TELEMAC2D
• 3.1. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
• 3.1.1. Mô hình hóa miền tính
• 3.1.2. Điều kiện biên
• 3.1.3. Điều kiện ban đầu
• 3.1.4. Các thông số khác
• 3.2. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
• 3.2.1. Hiệu chỉnh mô hình
• 3.2.2. Nghiên cứu tác động của dự án cống đập Soài Rạp đến chế độ thủy lực khu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai
• 3.3. TỔNG HỢP NHẬN XÉT, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Luận Văn Thạc Sĩ này tập trung vào việc Ứng Dụng Mô Hình TELEMAC2D để Nghiên Cứu Tác Động của Cống Đập Soài Rạp đến Thủy Lực Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Nghiên cứu này nhằm đánh giá sự thay đổi chế độ thủy lực trong khu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai trước và sau khi xây dựng công trình cống đập Soài Rạp. Mô Hình TELEMAC2D được sử dụng để mô phỏng và phân tích các tác động thủy lực, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý nguồn nước hiệu quả.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá tác động của Cống Đập Soài Rạp đến chế độ thủy lực của Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Nghiên cứu sử dụng Mô Hình TELEMAC2D để mô phỏng các kịch bản thủy lực, từ đó xác định các thay đổi về dòng chảy, mực nước và các yếu tố thủy lực khác. Kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ việc quản lý và quy hoạch nguồn nước trong khu vực.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào khu vực Sông Sài Gòn - Đồng Nai, đặc biệt là vùng hạ lưu nơi Cống Đập Soài Rạp được xây dựng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc thu thập và phân tích dữ liệu thủy văn, xây dựng mô hình thủy lực, và mô phỏng các kịch bản thủy lực trước và sau khi có công trình.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng Mô Hình TELEMAC2D để mô phỏng và phân tích các tác động thủy lực. Mô hình này dựa trên hệ phương trình Saint-Venant hai chiều, cho phép mô phỏng chính xác các hiện tượng thủy lực phức tạp. Các bước nghiên cứu bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, và mô phỏng các kịch bản thủy lực.

2.1. Thu thập và phân tích dữ liệu

Dữ liệu thủy văn và địa hình được thu thập từ các trạm đo trong khu vực Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Các dữ liệu này được sử dụng để xây dựng mô hình thủy lực và hiệu chỉnh các thông số đầu vào. Việc phân tích dữ liệu giúp xác định các đặc điểm thủy lực chính của khu vực nghiên cứu.

2.2. Xây dựng và hiệu chỉnh mô hình

Mô Hình TELEMAC2D được xây dựng dựa trên các dữ liệu thu thập được. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế. Quá trình hiệu chỉnh đảm bảo độ chính xác của mô hình trong việc mô phỏng các hiện tượng thủy lực.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy Cống Đập Soài Rạp có tác động đáng kể đến chế độ thủy lực của Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Mô hình TELEMAC2D đã mô phỏng chính xác các thay đổi về dòng chảy và mực nước trong khu vực. Công trình cống đập giúp giảm đỉnh triều và hạn chế hiện tượng ngập lụt do triều cường.

3.1. Tác động đến dòng chảy

Kết quả mô phỏng cho thấy Cống Đập Soài Rạp làm thay đổi đáng kể dòng chảy trong khu vực Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Công trình giúp điều tiết dòng chảy, giảm thiểu nguy cơ ngập lụt và cải thiện khả năng thoát nước trong khu vực.

3.2. Tác động đến mực nước

Mực nước trong khu vực nghiên cứu giảm đáng kể sau khi xây dựng Cống Đập Soài Rạp. Điều này giúp giảm thiểu hiện tượng ngập lụt do triều cường, đặc biệt là trong mùa mưa. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý và quy hoạch nguồn nước.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc Ứng Dụng Mô Hình TELEMAC2D trong việc đánh giá tác động của Cống Đập Soài Rạp đến Thủy Lực Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và quy hoạch nguồn nước trong khu vực. Các kiến nghị được đưa ra nhằm tối ưu hóa hiệu quả của công trình và giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường.

4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã góp phần làm sáng tỏ các tác động thủy lực của Cống Đập Soài Rạp đến Sông Sài Gòn - Đồng Nai. Việc sử dụng Mô Hình TELEMAC2D đã chứng minh hiệu quả trong việc mô phỏng và phân tích các hiện tượng thủy lực phức tạp.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao trong việc quản lý và quy hoạch nguồn nước. Các giải pháp được đề xuất sẽ giúp giảm thiểu nguy cơ ngập lụt và cải thiện chất lượng nguồn nước trong khu vực Sông Sài Gòn - Đồng Nai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai, với diện tích khoảng 37,400 km² và dân số trên 12.7 triệu người, là khu vực kinh tế năng động bậc nhất phía Nam Việt Nam. Khu vực này chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triều biển Đông với biên độ dao động lên đến 2.5 m, gây ra hiện tượng ngập úng thường xuyên tại Thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận. Để giải quyết vấn đề này, dự án xây dựng cống đập Soài Rạp được đề xuất nhằm ngăn chặn triều xâm nhập khi đỉnh triều và tiêu thoát nước khi chân triều, đồng thời giảm thiểu xâm nhập mặn ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng mô hình thủy lực Telemac2D để mô phỏng và đánh giá tác động của công trình cống đập Soài Rạp đến chế độ thủy lực dòng chảy trong lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông từ sau hồ Trị An, Phước Hòa, Dầu Tiếng đến vùng cửa sông, với dữ liệu thu thập trong khoảng thời gian 10 ngày mùa lũ năm 2000. Nghiên cứu nhằm cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc vận hành công trình, góp phần giảm ngập do triều cường và cải thiện chất lượng nguồn nước.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả công trình cống đập Soài Rạp, đồng thời hỗ trợ các nhà quản lý và kỹ sư trong việc thiết kế, vận hành và phát triển các giải pháp thủy lợi phù hợp với điều kiện đặc thù của lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn sử dụng hệ phương trình Saint – Venant hai chiều làm cơ sở lý thuyết chính để mô tả dòng chảy trong sông. Hệ phương trình này bao gồm phương trình liên tục, phương trình động lượng theo hai phương x và y, và phương trình bảo toàn khối lượng chất hòa tan, thể hiện qua các biến số chiều sâu nước $h$, vận tốc thành phần $u, v$, và nồng độ chất hòa tan $T$. Các phương trình được giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn, với sự hỗ trợ của phần mềm Telemac2D.

Phần mềm Telemac2D được phát triển bởi Phòng Thí nghiệm Thủy lực và Môi trường Quốc gia của Điện lực Pháp, sử dụng lưới phần tử tam giác phi cấu trúc để mô hình hóa miền tính toán phức tạp. Mô hình này cho phép mô phỏng chính xác các hiện tượng thủy lực như sóng triều, dòng chảy xiết, và tác động của công trình thủy lợi như cống đập. Ngoài ra, mô hình còn tích hợp các thuật toán giải phương trình Saint – Venant bằng phương pháp đường đặc trưng và sai phân hóa thời gian, không gian nhằm đảm bảo độ ổn định và chính xác của kết quả.

Ba khái niệm chính được áp dụng trong nghiên cứu gồm: (1) Chế độ thủy lực dòng chảy chịu ảnh hưởng của triều biển Đông; (2) Tác động của công trình cống đập đến sự thay đổi mực nước và vận tốc dòng chảy; (3) Ảnh hưởng của các thông số vận hành cống như bề rộng cửa và cao trình ngưỡng đến hiệu quả giảm ngập và xâm nhập mặn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thủy văn, khí tượng, địa hình và mực nước triều được thu thập từ các trạm đo trong lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai, đặc biệt là dữ liệu trong 10 ngày mùa lũ năm 2000. Dữ liệu biên gồm lưu lượng tại các hồ chứa Trị An, Phước Hòa, Dầu Tiếng và mực nước tại các trạm hạ lưu như Mộc Hóa, Vũng Tàu, Vàm Kênh được sử dụng làm điều kiện biên cho mô hình.

Phương pháp phân tích chính là mô phỏng số bằng phần mềm Telemac2D, với cỡ mẫu mô hình gồm 170,000 phần tử tam giác, trong đó phần tử nhỏ nhất có cạnh khoảng 5 m để mô tả chi tiết các sông rạch, và phần tử lớn nhất khoảng 2000 m cho vùng biển ngoài cửa sông. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với số liệu quan trắc tại các trạm đo mực nước như Biên Hòa, Nhà Bè, Thủ Dầu Một, Phú An, Bến Lức và Tân An.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2013, bao gồm các bước thu thập số liệu, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh, mô phỏng các kịch bản vận hành cống đập và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của cống đập Soài Rạp đến mực nước triều: Mô hình cho thấy công trình cống đập làm giảm đỉnh triều trung bình từ 0.3 đến 0.5 m tại các trạm hạ lưu như Nhà Bè và Biên Hòa, tương đương giảm khoảng 15-20% biên độ dao động triều. Điều này góp phần giảm hiện tượng ngập úng do triều cường tại Thành phố Hồ Chí Minh.

2. Tác động đến hình dạng và biên độ dao động triều: Kết quả mô phỏng cho thấy sự thay đổi rõ rệt về hình dạng sóng triều, với biên độ triều giảm dần từ cửa sông vào sâu trong nội địa. Biên độ triều tại trạm Phú An giảm khoảng 0.4 m, tương đương 18% so với điều kiện không có công trình.

3. Ảnh hưởng của các phương án vận hành cống: Khi mở cống với bề rộng 400-500 m trong mùa khô, mô hình dự báo giảm độ mặn và mực nước tại vùng hạ lưu, hỗ trợ giảm xâm nhập mặn. Trong mùa lũ, việc đóng cống khi triều lên và mở khi triều xuống giúp duy trì dòng chảy tự nhiên, giảm ngập lụt hiệu quả.

4. So sánh các phương án thiết kế cống: Các phương án cống với cao trình ngưỡng -9 m, -10 m và bề rộng từ 400 m đến 1200 m được mô phỏng. Phương án cống có bề rộng 800 m và cao trình ngưỡng -9 m được đánh giá tối ưu, cân bằng giữa khả năng giảm ngập và không ảnh hưởng lớn đến giao thông thủy.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm đỉnh triều là do công trình cống đập tạo ra ngưỡng vật lý ngăn chặn sự truyền triều từ biển vào sâu trong sông, đồng thời tận dụng chân triều để tiêu thoát nước mưa và lũ. Kết quả mô phỏng phù hợp với các nghiên cứu tương tự trên thế giới về tác động của đập và cống ngăn triều tại các cửa sông ven biển.

So với các nghiên cứu trước đây, việc ứng dụng mô hình Telemac2D với lưới phần tử tam giác phi cấu trúc cho phép mô phỏng chi tiết hơn các đặc điểm địa hình phức tạp của lưu vực, từ đó nâng cao độ chính xác của kết quả. Biểu đồ so sánh mực nước mô phỏng và quan trắc tại các trạm đo thể hiện độ lệch trung bình dưới 10%, cho thấy mô hình có độ tin cậy cao.

Ý nghĩa của kết quả không chỉ nằm ở việc giảm ngập úng mà còn góp phần giảm xâm nhập mặn, bảo vệ nguồn nước sinh hoạt cho hàng triệu người dân. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiệu quả thực tế còn phụ thuộc vào việc vận hành đúng quy trình và các yếu tố môi trường khác như biến đổi khí hậu và phát triển đô thị.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai xây dựng cống đập Soài Rạp với thiết kế bề rộng khoảng 800 m và cao trình ngưỡng -9 m nhằm tối ưu hóa khả năng giảm đỉnh triều và hạn chế ảnh hưởng đến giao thông thủy. Thời gian hoàn thành dự kiến trong vòng 3-5 năm, do các cơ quan quản lý và nhà thầu xây dựng phối hợp thực hiện.

2. Xây dựng hệ thống vận hành cống linh hoạt theo mùa: Mở cống rộng 400-500 m trong mùa khô để giảm xâm nhập mặn, đóng cống khi triều lên trong mùa lũ để ngăn triều xâm nhập và mở khi triều xuống để tiêu thoát nước. Chủ thể thực hiện là Ban Quản lý dự án và các đơn vị vận hành thủy lợi.

3. Tăng cường giám sát và thu thập số liệu thủy văn, thủy lực định kỳ để hiệu chỉnh mô hình và điều chỉnh vận hành công trình phù hợp với biến đổi thực tế. Các cơ quan khoa học và quản lý môi trường cần phối hợp thực hiện.

4. Nghiên cứu bổ sung tác động môi trường và xã hội của công trình, đặc biệt là ảnh hưởng đến hệ sinh thái vùng cửa sông và các hoạt động kinh tế ven sông. Thời gian nghiên cứu song song với quá trình xây dựng và vận hành.

5. Phát triển các mô hình mô phỏng bổ trợ để đánh giá tác động lâu dài của công trình trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển đô thị, nhằm đảm bảo tính bền vững của giải pháp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách thủy lợi, đô thị: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để ra quyết định về đầu tư và vận hành công trình chống ngập, giảm xâm nhập mặn, góp phần phát triển bền vững vùng hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai.

2. Kỹ sư và chuyên gia thủy lợi, môi trường: Tài liệu chi tiết về ứng dụng mô hình Telemac2D và phương pháp mô phỏng thủy lực giúp nâng cao năng lực thiết kế, phân tích và vận hành các công trình thủy lợi phức tạp.

3. Nhà nghiên cứu và học viên cao học trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy: Luận văn là nguồn tham khảo quý giá về lý thuyết, thuật toán và ứng dụng mô hình toán số trong nghiên cứu thủy lực sông, đặc biệt trong điều kiện thủy triều phức tạp.

4. Các tổ chức và doanh nghiệp đầu tư phát triển hạ tầng giao thông và thủy lợi: Thông tin về vị trí, thiết kế và tác động của cống đập Soài Rạp hỗ trợ đánh giá tính khả thi và hiệu quả đầu tư, đồng thời giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công và vận hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình Telemac2D có ưu điểm gì so với các mô hình thủy lực khác?
   Telemac2D sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với lưới tam giác phi cấu trúc, cho phép mô phỏng chi tiết địa hình phức tạp và các hiện tượng thủy lực đa dạng như sóng triều, dòng chảy rối. Ngoài ra, phần mềm mã nguồn mở, miễn phí và có khả năng tính toán song hành giúp tăng tốc độ xử lý.

2. Cống đập Soài Rạp có thể giảm ngập úng như thế nào?
   Cống đập ngăn chặn triều xâm nhập khi đỉnh triều, giảm đỉnh mực nước lên đến 0.5 m tại các vùng hạ lưu, đồng thời tận dụng chân triều để tiêu thoát nước mưa và lũ, từ đó giảm hiện tượng ngập úng do triều cường.

3. Phương án vận hành cống như thế nào để tối ưu hiệu quả?
   Mở cống rộng 400-500 m trong mùa khô để giảm xâm nhập mặn, đóng cống khi triều lên trong mùa lũ để ngăn triều xâm nhập và mở khi triều xuống để tiêu thoát nước. Phương án này cân bằng giữa giảm ngập và duy trì dòng chảy tự nhiên.

4. Mô hình có thể áp dụng cho các lưu vực sông khác không?
   Telemac2D là mô hình tổng quát có thể áp dụng cho nhiều lưu vực sông và cửa sông khác nhau, đặc biệt phù hợp với các vùng có địa hình phức tạp và chịu ảnh hưởng của thủy triều như lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai.

5. Những hạn chế của nghiên cứu này là gì?
   Nghiên cứu dựa trên dữ liệu trong khoảng thời gian 10 ngày mùa lũ năm 2000, chưa bao quát hết các điều kiện biến đổi khí hậu và phát triển đô thị hiện nay. Ngoài ra, mô hình chưa tích hợp đầy đủ các yếu tố môi trường và xã hội liên quan đến công trình.

Kết luận

• Ứng dụng mô hình Telemac2D thành công trong mô phỏng chế độ thủy lực lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai với độ chính xác cao, sai số dưới 10% so với số liệu quan trắc.
• Công trình cống đập Soài Rạp có tác động rõ rệt trong việc giảm đỉnh triều từ 0.3 đến 0.5 m, góp phần giảm ngập úng và xâm nhập mặn tại khu vực hạ lưu.
• Phương án thiết kế cống với bề rộng 800 m và cao trình ngưỡng -9 m được đánh giá tối ưu về hiệu quả và tính khả thi.
• Vận hành cống linh hoạt theo mùa giúp cân bằng giữa giảm ngập, giảm mặn và duy trì dòng chảy tự nhiên.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng, vận hành công trình, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về tác động môi trường và xã hội.

Khuyến nghị các cơ quan chức năng triển khai xây dựng công trình theo phương án đề xuất, đồng thời tăng cường giám sát, thu thập số liệu để điều chỉnh vận hành phù hợp. Các nhà nghiên cứu nên tiếp tục phát triển mô hình tích hợp đa yếu tố nhằm nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước trong lưu vực.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI [9]: 1.1 Điều kiện địa hình, địa mạo a) Vị trí địa lý Lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai được giới hạn trong tọa độ: 10o20’ – 12o20’ vĩ độ Bắc; 105o45’ – 109o15’ kinh độ Đông, phía Đông Nam của vùng giáp biển Đông, phía Tây Bắc giáp các tỉnh miền núi, cao nguyên. Hệ thống sông Đồng Nai là hệ thống sông nội địa lớn nhất Việt Nam, có chiều dài 635km, bao gồm: sông Đồng Nai và 4 phụ lưu lớn là sông La Ngà (bờ trái), sông Bé, sông Sài Gòn và sông Vàm Cỏ (bờ phải). Lưu vực sông Đồng Nai bao gồm miền Đông Nam Bộ, tỉnh Lâm Đồng một phần các tỉnh Đắc Lắc, Bình Thuận và Long An, có tổng diện tích 37,400km2 và dân số khoảng trên 12.7 triệu người. Vùng hạ du sông Sài Gòn bao gồm cả sông Vàm Cỏ Đông, hạ lưu Trị An (sông Đồng Nai), hạ lưu Dầu Tiếng (sông Sài Gòn).

Đây là địa bàn phát triển kinh tế năng động vào bậc nhất nước với khu tam giác kinh tế trọng điểm phía Nam.1 Bản đồ lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai (nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam [9] ) Trang 3 b) Đặc điểm về địa hình, địa mạo: Quá trình hình thành địa hình, địa mạo sông Sài Gòn – Đồng Nai như sau: Trước biển tiến lần cuối (biển tiến Flandier – Holoxen) giữa (Q2IV) là giai đoạn hình thành và hoàn thiện kiểu đồng bằng tích tụ Aluvi. Các quá trình xâm thực – bóc mòn – tích tụ đã xảy ra mạnh mẽ, để lại các dạng địa hình đồi, gò khối sét, thềm sông,…cùng với hệ thống sông cổ và hiện đại. Trong biển tiến lần cuối, đồng bằng bị tràn ngập, các quá trình mài mòn – tích tụ và san bằng đã cải tạo lại bề mặt của địa hình, tạo nên đồng bằng tích tụ biển Haloxen giữa (m Q2IV). Sau biển tiến lần cuối, đồng bằng Delta ven biển được phát triển và lấn dần ra biển bằng phương pháp tích tụ rừng lầy, tích tụ hỗn hợp sông biển.

Đồng bằng tích tụ ngầm dạng lấp đầy vùng vịnh và đồng bằng tích tụ - mài mòn do sóng và dòng chảy. Sông Đồng Nai chảy vào tỉnh Đồng Nai ở bậc địa hình thứ ba và là vùng trung lưu của sông. Đoạn từ ranh giới của Đồng Nai – Lâm Đồng đến cửa sông Bé (Tân Uyên) sông chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam sau đó chuyển hướng sang Tây Bắc – Đông Nam. Địa hình lưu vực đoạn trung lưu sông Đồng Nai, như trên đã nói không còn phức tạp lắm tuy đoạn Tà Lài đến Trị An còn có thác ghềnh.

Đoạn từ sau công trình thủy điện Trị An chỉ còn một vài ghềnh đá, giao thông thuận tiện, lòng sông mở rộng và sâu. Các phụ lưu lớn của sông Đồng Nai đó là sông La Ngà ở đầu hồ Trị An, sông Bé đổ vào sông Đồng Nai sau đập Trị An thuộc tỉnh Đồng Nai. Như vậy, sông Đồng Nai và sông Sài Gòn, phần trung và hạ du đi qua địa hình bậc thềm của Đông Nam Bộ, trong đó gồm 2 kiểu chủ yếu là địa hình nâng bóc tròn xâm thực (phần trung du) và địa hình hạ tích tụ (phần hạ du). Đoạn sông trung du chảy trên địa hình nâng bóc tròn có đặc điểm địa mạo rõ nét gồm các bãi bồi, thềm tích tụ và thềm xâm thực, chúng phân bố xen kẽ dọc theo thung lũng và dòng sông.

Đoạn sông ở đây, ngoài dòng chảy chính còn có các chi lưu đưa nước hợp lưu vào dòng chính. Trang 4 Đoạn sông hạ du chảy trên địa hình hạ tích tụ có cảnh quan hoàn toàn khác. Do chảy trên địa hình thấp, trũng, bằng phẳng, gần ngang với mực thủy chuẩn (mực nước biển Đông), địa hình thay đổi từ cao trình 0.5m, do đó hầu như sông có địa hình bậc thềm sông, mà chỉ có bãi bồi, bãi lầy, với mạng lưới dày đặc các nhánh phân rẽ dòng chảy, đóng vai trò mang nước của dòng chảy chính. Vùng cửa sông Đồng Nai thuộc kiểu đồng bằng Estuary hiện đại, nằm trong vùng tân kiến tạo, lún sụt, với nền địa chất nham vụn bở đệ tứ, bồi tích biển Đông, hình thành trong một vịnh cũ rộng, với tập hợp các dạng địa hình bồi tụ của sông lớn (đói phù sa) nhiều triền bãi cũ.

Các dạng tiểu địa hình, vi địa hình hầu hết là sản phẩm của các quá trình sông biển gồm có: các đồng bằng trầm tích biển sông, sông biển, các giồng, đụn ven sông biển, các bưng, trũng, đầm lầy và phổ biến là các bãi triều, rạch, lạch triều. Từ các biểu thống kê đặc trưng hình thái lưu vực các sông trong lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai cho thấy: - Độ cao nguồn sông, độ cao lưu vực, độ dốc bình quân lưu vực, độ dốc lòng sông…của sông Đồng Nai đều lớn hơn sông Sài Gòn. Sông Đồng Nai dốc hơn sông Sài Gòn. - Do đó công trình thủy điện Trị An đã tạo nên sự hoạt động của sông Đồng Nai với thế nước cao gấp bội so với thế nước tự nhiên 62m ÷ 64m và so với sông Sài Gòn.

- Địa hình sông Đồng Nai từ sau công trình thủy điện Trị An đến ngã ba hợp lưu với sông Sài Gòn: lòng sông quanh co với nhiều đoạn mở rộng, co hẹp (B=200m ÷ 800m), nhiều đoạn sông phân lạch được liên kết bởi các đoạn sông thẳng. Trong lòng sông hình thành nhiều cù lao (cù lao Rùa, cù lao Phố, cù lao Ba Xê Ba Xang, đoạn phân lạch Long Phước, cù lao Ông Cồn). - Cao trình đáy sông biến đổi phức tạp nhiếu hố xói và bãi bồi, đặc biệt nhiều hố xói có cao trình ≥ (-20m), nhiều đoạn sông hẹp và sâu. Cao trình (-20.10m) khu vực Trang 5 đình thần Tân Hạnh, (-20.50m) khu vực thượng lưu cầu Đồng Nai, (-30m) khu vực cuối cù lao Ba Xang, (-40m) khu vực thượng lưu phà Cát Lái… - Mặt cắt ngang lòng sông có hình dạng phức tạp, không chuẩn tắc.

- Địa hình lòng sông Sài Gòn tính từ sau hồ Dầu Tiếng đến ngã ba hợp lưu sông Đồng Nai (ngã ba Đèn Đỏ): + Lòng sông quanh co uốn khúc liên tiếp. Lòng sông mở rộng từ từ ra đến cửa sông (ngã ba Đèn Đỏ) theo sự gia tăng của lưu lượng nước, không có sự đột biến, rộng từ 200m ÷ 400m. + Đáy sông biến đổi nhấp nhô theo dạng sóng, vực sâu và ghềnh cạn phân bố có quy luật, đáy sông biến đổi từ (-10m) ÷ (-30m), lòng sông rộng từ 200m ÷ 400m. - Địa hình sông Nhà Bè: sông Nhà Bè được xem là sông Mẹ (sông Cái) dài 9km là bồn chứa lượng dòng chảy thượng nguồn từ sông Đồng Nai và sông Sài Gòn trước khi đổ ra biển qua 2 cửa Lòng Tàu và Soài Rạp, đồng thời cũng là bồn chứa lượng dòng chảy thủy triều truyền từ biển qua 2 cửa sông Lòng Tàu và Soài Rạp trước khi truyền lên thượng nguồn qua 2 sông Sài Gòn và Đồng Nai.

Sông Soài Rạp có kích thước lớn, bán kính cong lớn, lòng sông rộng B=500m ÷ 1600m, đáy sông biến đổi từ cao trình (-10m) ÷ (-32m). Địa hình lòng sông ra đến biển là phẳng và có xu hướng tăng cao dần ra phía biển. Sông Đồng Nai từ mũi Nhà Bè phân thành 2 chi lớn là sông Lòng Tàu và sông Soài Rạp: - Địa hình sông Lòng Tàu – Ngã Bảy: lòng sông hẹp, sâu, quanh co, uốn khúc, hai bên bờ sông có nhiều phân, nhập lưu với dạng lạch triều, hình thành một mạng lưới sông kênh cong chằng chịt đặc thù, trong đó sông Lòng Tàu rộng B=380m ÷ 600m, sông Ngã Bảy rộng B=700m ÷ 900m. Cao độ đáy sông Lòng Tàu – Ngã Bảy biến đổi nhấp nhô, phức tạp với biên độ lớn: sông lòng Tàu ∆hmax=19m, sông Ngã Bảy ∆hmax=22m.

Trang 6 - Địa hình sông Soài Rạp: sông Soài Rạp với chiều dài khoảng 49km (tính từ cửa sông đến Nhà Bè), đây là tuyến sông cong, cách cửa sông 20km hợp lưu sông Vàm Cỏ, ra đến biển Đông là đoạn sông thẳng. Sự gia nhập của sông Vàm Cỏ gây bồi lắng bùn cát tạo nên bar chắn ở cửa sông Soài Rạp với cao trình (-8m), ảnh hưởng đến sự truyền triều, thoát lũ và giao thông thủy.2 Điều kiện địa chất, thổ nhưỡng a) Đặc điểm về cấu trúc địa chất Lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai nằm trong khu vực ảnh hưởng của cấu trúc Nam Trung Bộ, là một miền nâng và cấu trúc Tây Nam Bộ là một miền sụt trong Kanojoi. Hai hệ thống đứt gãy sông Đồng Nai và sông Vàm Cỏ Đông mang tính chất khu vực phân định các miền cấu trúc nêu trên. Hai hệ thống đứt gãy có phương Tây Nam – Tây Bắc – Đông Nam.

Song song với hệ thống đứt gãy này còn có hệ thống đứt gãy cấp 2, sông Sài Gòn hình thành trong hệ thống đứt gãy này. Như vậy sông nhánh Sài Gòn và sông chính Đồng Nai nằm ở các hệ thống đứt gãy thuộc các cấp khác nhau và các hệ thống đứt gãy làm cho cấu trúc của máng có dạng bậc thang. Hai hệ thống đứt gãy tạo nên một mạng lưới các khối âm và khối dương khác nhau. Trong đó các khối mang đặc điểm dương gồm: Củ Chi, cầu Bông, Thị Nghè.

Các khối mang đặc điểm âm gồm: Nhà Bè, Bình Chánh, Cần Giờ. b) Đặc điểm địa chất công trình: Dựa vào nguồn gốc và các đặc trưng địa chất công trình có thể tạm phân làm 3 vùng: - Vùng bồi tích thềm sông cổ. - Vùng bồi tích thềm sông mới và lòng sông ở trung du. - Vùng bồi tích thềm sông mới và lòng sông ở hạ du.

Riêng vùng bồi tích thềm sông mới và lòng sông ở hạ du như phần đặc điểm chung của vùng hạ du là một lòng sông mở rộng, chiều rộng của thềm sông trung bình Trang 7 từ 5km ÷ 7km, chiều dày của tầng bồi tích thềm sông mới có khi tới 50m chia thành 2 lớp: - Lớp trên là tầng sét bùn dày tới 20m. - Lớp dưới là sét mịn có xen thấu kính sét dẻo. Đáy sông là cát mịn kẹp các thấu kính sét bùn khá dày. Đặc điểm của lớp sét bùn là lượng ngậm nước khá cao, dung trọng khô thấp, độ rỗng cao, độ bền cấu trúc kém, hệ số nén lún cao.

Lớp sét dẻo nằm dưới có lượng ngậm nước thấp, dung trọng khô cao hơn, độ bền cấu trúc lớn hơn. Tuy có đặc điểm trên nhưng lớp sét dẻo này chưa thể xếp vào tầng bồi tích cổ mà có nhiều khả năng thuộc các thềm cổ của sông Sài Gòn.