I. Tổng quan về điều kiện tự nhiên và hiện trạng công trình
Nghiên cứu tập trung vào khu vực ngã ba sông Quảng Huế, tỉnh Quảng Nam, nơi có sự tương tác thủy văn và thủy lực phức tạp giữa sông Vu Gia và Thu Bồn. Khu vực này đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, đặc biệt là trong mùa lũ và mùa kiệt. Chế độ thủy văn và thủy lực của khu vực được phân tích dựa trên dữ liệu lịch sử và hiện trạng công trình hiện có. Các vấn đề như sạt lở bờ, bồi lấp lòng sông, và ngập lụt được xác định là những thách thức chính cần giải quyết.
1.1. Đặc điểm địa hình và thủy văn
Khu vực ngã ba sông Quảng Huế có địa hình tương đối bằng phẳng, với cao độ trung bình từ +6.0 đến +7.0m. Dòng chảy từ sông Vu Gia sang Thu Bồn thông qua sông Quảng Huế tạo nên sự biến động lớn về chế độ thủy lực, đặc biệt là trong mùa lũ. Lượng mưa lớn tập trung vào tháng X và XI, chiếm tới 40-50% tổng lượng mưa năm, gây ra hiện tượng ngập lụt nghiêm trọng.
1.2. Hiện trạng công trình và vấn đề tồn tại
Các công trình hiện có như kè bờ và mỏ hàn trên sông Vu Gia và Quảng Huế đã không đủ hiệu quả trong việc kiểm soát sạt lở và bồi lấp. Sự xuất hiện của sông Quảng Huế mới sau trận lũ năm 1999 đã làm thay đổi đáng kể chế độ dòng chảy, gây ra tình trạng thiếu nước vào mùa kiệt và ngập lụt vào mùa lũ. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết cho việc thiết kế lại các công trình bảo vệ bờ.
II. Tính toán chế độ thủy văn và thủy lực
Phần này tập trung vào việc sử dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng chế độ thủy văn và thủy lực của khu vực ngã ba sông Quảng Huế. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên dữ liệu thực tế, bao gồm lưu lượng dòng chảy, mực nước, và địa hình lòng sông. Các kịch bản tính toán được xây dựng để dự đoán các thông số thủy lực cần thiết cho việc thiết kế kè bờ.
2.1. Giới thiệu mô hình MIKE 11
Mô hình MIKE 11 là công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng dòng chảy sông và chế độ thủy lực. Mô hình sử dụng hệ phương trình Saint Venant để tính toán dòng chảy một chiều, kết hợp với phương trình tải khuếch tán để mô phỏng sự lan truyền của các chất trong nước. Mô hình đã được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam, đặc biệt trong các dự án liên quan đến quản lý nguồn nước và thiết kế công trình thủy lợi.
2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Quá trình hiệu chỉnh mô hình dựa trên dữ liệu thực đo từ các trạm Hội Khách, Ái Nghĩa, và Cẩm Lệ. Các thông số như hệ số nhám, độ dốc lòng sông, và lưu lượng dòng chảy được điều chỉnh để đảm bảo độ chính xác của mô hình. Kết quả kiểm định cho thấy mô hình có độ tin cậy cao, với sai số mực nước dưới 5% so với thực tế.
III. Ứng dụng kết quả tính toán trong thiết kế kè bờ
Dựa trên kết quả từ mô hình MIKE 11, các thông số thiết kế kè bờ được xác định, bao gồm cao trình đỉnh kè, độ dốc mái kè, và kích thước chân kè. Phương án thiết kế được đề xuất nhằm đảm bảo ổn định bờ sông, giảm thiểu thiệt hại do sạt lở và ngập lụt. Các chỉ tiêu kỹ thuật được tính toán chi tiết, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của công trình.
3.1. Xác định các thông số kỹ thuật
Các thông số kỹ thuật của kè bờ được xác định dựa trên kết quả mô phỏng dòng chảy và thủy lực. Cao trình đỉnh kè được tính toán dựa trên mực nước lũ thiết kế, đảm bảo an toàn trong điều kiện lũ lớn. Độ dốc mái kè và kích thước chân kè được thiết kế để chống lại lực xói mòn và sạt lở.
3.2. Kiểm tra ổn định mái kè
Phương pháp Geoslope được sử dụng để kiểm tra ổn định của mái kè dưới tác động của dòng chảy và lực thủy động. Kết quả tính toán cho thấy, với các thông số thiết kế đề xuất, kè bờ đạt được độ ổn định cao, đảm bảo an toàn trong điều kiện lũ lớn và sạt lở.
