Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng nghiên cứu thực trạng và dự báo xói bồi lòng sông tiền nhánh long khánh hồng ngự tỉnh đồng tháp và kiến nghị các giải pháp phòng tránh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật xây dựng nghiên cứu thực trạng và dự báo xói bồi lòng sông tiền nhánh long khánh hồng ngự, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Đào Thanh Thiện
• Người hướng dẫn: PGS. Huỳnh Thanh Sơn
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy
• Đề tài: Nghiên cứu thực trạng và dự báo xói - bồi lòng sông Tiền nhánh Long Khánh - Hồng Ngự (tỉnh Đồng Tháp) và kiến nghị các giải pháp phòng tránh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận văn
• 1.1.1. Mục đích của luận văn
• 1.1.2. Nội dung chính của luận văn
• 1.1.3. Phương pháp nghiên cứu của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SÔNG TIỀN KHU VỰC LONG KHÁNH, HUYỆN HỒNG NGỰ
• 2.1. Giới thiệu chung về sông Tiền
• 2.2. Những thành tựu trong và ngoài nước liên quan đến vấn đề chỉnh trị sông
• 2.2.1. Các nghiên cứu ngoài nước về lĩnh vực chỉnh trị sông
• 2.2.2. Các nghiên cứu trong nước về lĩnh vực chỉnh trị sông
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MIKE 21C
• 3.1. Tổng quan về bài toán động lực học sông ngòi
• 3.2. Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE 21C
• 3.2.1. Dòng chảy 2D trung bình theo chiều sâu
• 3.2.2. Dòng chảy vòng
• 3.2.3. Mô hình khôi phục cấu trúc thẳng đứng của trường vận tốc
• 3.2.4. Mô hình vận chuyển bùn cát
• 3.2.5. Mô hình hình thái lòng sông trong MIKE 21C
• 3.3. Phương pháp toán số của mô hình MIKE 21C
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21C MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH THỦY LỰC ĐOẠN SÔNG CẦN NGHIÊN CỨU
• 4.1. Giới thiệu vùng nghiên cứu
• 4.2. Cơ chế xói lở bờ sông Tiền đoạn chảy qua khu vực nghiên cứu
• 4.3. Thiết lập mô hình và chuẩn bị các thông số đầu vào
• 4.3.1. Điều kiện biên cứng
• 4.3.2. Điều kiện biên lỏng, thủy văn, bùn cát
• 4.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 4.4.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực (HD)
• 4.4.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình hình thái (SD)
• 4.5. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 4.5.1. Các thông số mô hình thủy lực (HD)
• 4.5.2. Các thông số mô hình vận chuyển bùn cát (SD)
• 4.5.3. Các thông số mô hình hình thái lòng sông
• 4.6. Kết quả mô phỏng thủy lực (HD)
• 4.7. Kết quả mô phỏng diễn biến hình thái
• 4.7.1. Thay đổi địa hình đáy trong mô hình toán
• 4.7.2. Kết quả tính toán sạt lở bờ bằng mô hình toán
• 4.7.3. Đối chiếu với kết quả diễn biến hình thái thực tế quan trắc được
• 4.7.4. Diễn biến trên mặt cắt dọc
• 5. CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ CHO ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU
• 5.1. Giới thiệu hệ thống kè An Hiệp, huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp
• 5.2. Đề xuất giải pháp chỉnh trị cho đoạn sông nghiên cứu
• 5.2.1. Bố trí và quy mô công trình
• 5.2.2. Số hóa công trình vào mô hình thủy lực
• 5.3. Thay đổi dòng chảy sau khi có công trình
• 5.3.1. Nhận xét sự thay đổi của dòng chảy trên mặt bằng
• 5.3.2. Thay đổi lưu lượng dòng chảy trên mặt cắt ngang
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Luận văn tập trung vào nghiên cứu xói lở và dự báo xói lở tại khu vực Long Khánh - Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp. Hiện tượng xói bồi lòng sông Tiền là kết quả của sự tương tác giữa dòng nước và lòng dẫn, gây ra sự thay đổi địa hình lòng sông theo thời gian và không gian. Đây là vấn đề nghiêm trọng tại Đồng Bằng Sông Cửu Long, đặc biệt ở các tỉnh thượng lưu như Đồng Tháp và An Giang. Luận văn sử dụng mô hình MIKE 21C để phân tích và dự báo hiện tượng này, đồng thời đề xuất các giải pháp phòng tránh hiệu quả.

1.1. Đặt vấn đề

Hiện tượng xói bồi lòng sông là quá trình tự nhiên nhưng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và đời sống con người. Tại Long Khánh - Hồng Ngự, hiện tượng này đã làm mất đất đai, ảnh hưởng đến hạ tầng kỹ thuật và đe dọa tính mạng người dân. Việc nghiên cứu và dự báo chính xác hiện tượng này là cần thiết để đề ra các biện pháp bảo vệ hiệu quả.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn là đánh giá thực trạng xói bồi lòng sông Tiền tại Long Khánh - Hồng Ngự, dự báo diễn biến trong tương lai và đề xuất các giải pháp phòng tránh phù hợp. Luận văn sử dụng mô hình MIKE 21C để mô phỏng quá trình thủy lực, vận chuyển bùn cát và biến đổi hình thái lòng dẫn.

II. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu tập trung tại Long Khánh - Hồng Ngự, thuộc tỉnh Đồng Tháp. Đây là khu vực chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hiện tượng xói bồi lòng sông Tiền. Luận văn trình bày tổng quan về đặc điểm địa lý, thủy văn và các nghiên cứu liên quan đến chỉnh sông tại Đồng Bằng Sông Cửu Long. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực này cũng được tổng hợp để làm cơ sở cho việc phân tích và dự báo.

2.1. Đặc điểm địa lý và thủy văn

Khu vực Long Khánh - Hồng Ngự nằm ở thượng lưu sông Tiền, chịu ảnh hưởng của chế độ thủy văn phức tạp. Sự biến đổi dòng chảy và vận chuyển bùn cát là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng xói bồi lòng sông. Các yếu tố như biến đổi khí hậu và tác động môi trường cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

2.2. Các nghiên cứu liên quan

Luận văn tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước về chỉnh sông và quản lý lòng sông. Các nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn để áp dụng vào khu vực Long Khánh - Hồng Ngự. Đặc biệt, các mô hình toán học như MIKE 21C đã được sử dụng rộng rãi trong việc mô phỏng và dự báo hiện tượng xói bồi.

III. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng mô hình MIKE 21C để phân tích và dự báo hiện tượng xói bồi lòng sông Tiền. Mô hình này bao gồm các mô-đun thủy lực, vận chuyển bùn cát và biến đổi hình thái lòng dẫn. Các phương pháp toán học và kỹ thuật số được áp dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, đảm bảo độ chính xác của kết quả dự báo.

3.1. Mô hình MIKE 21C

Mô hình MIKE 21C là công cụ mạnh mẽ để mô phỏng quá trình thủy lực và vận chuyển bùn cát trong lòng sông. Mô hình này cho phép phân tích chi tiết sự biến đổi hình thái lòng dẫn, từ đó dự báo hiện tượng xói bồi một cách chính xác. Các thông số đầu vào như lưu lượng, mực nước và lượng bùn cát được thu thập và xử lý kỹ lưỡng.

3.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

Quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình được thực hiện để đảm bảo độ tin cậy của kết quả dự báo. Các dữ liệu thực đo từ năm 2009-2010 được sử dụng để so sánh với kết quả mô phỏng. Kết quả cho thấy mô hình MIKE 21C có độ chính xác cao trong việc dự báo hiện tượng xói bồi lòng sông.

IV. Kết quả nghiên cứu và dự báo

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiện tượng xói bồi lòng sông Tiền tại Long Khánh - Hồng Ngự diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt trong mùa lũ. Mô hình MIKE 21C đã dự báo chính xác sự thay đổi địa hình lòng dẫn và xác định các khu vực có nguy cơ xói lở cao. Các giải pháp như xây dựng kè mỏ hàn được đề xuất để chuyển hướng dòng chảy và giảm thiểu tác động của xói bồi.

4.1. Diễn biến xói bồi

Kết quả mô phỏng cho thấy hiện tượng xói bồi diễn ra mạnh mẽ tại các khu vực thượng lưu và hạ lưu của Long Khánh - Hồng Ngự. Sự thay đổi địa hình lòng dẫn được ghi nhận rõ ràng qua các giai đoạn mô phỏng. Các khu vực có nguy cơ xói lở cao được xác định và đánh giá chi tiết.

4.2. Đề xuất giải pháp

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp phòng tránh như xây dựng kè mỏ hàn được đề xuất. Các giải pháp này nhằm chuyển hướng dòng chảy ra xa bờ, giảm thiểu tác động của xói bồi và bảo vệ đất đai, hạ tầng kỹ thuật. Mô hình MIKE 21C được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các giải pháp này.

V. Kết luận và kiến nghị

Luận văn đã đánh giá thực trạng và dự báo hiện tượng xói bồi lòng sông Tiền tại Long Khánh - Hồng Ngự một cách chính xác. Các giải pháp phòng tránh được đề xuất có tính khả thi cao và có thể áp dụng rộng rãi tại các khu vực tương tự. Luận văn cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý lòng sông và quy hoạch sử dụng đất trong việc giảm thiểu tác động của xói bồi.

5.1. Kết luận

Luận văn đã cung cấp cái nhìn toàn diện về hiện tượng xói bồi lòng sông Tiền tại Long Khánh - Hồng Ngự. Kết quả nghiên cứu và dự báo cho thấy sự cần thiết của các biện pháp bảo vệ hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực của hiện tượng này.

5.2. Kiến nghị

Các kiến nghị được đưa ra bao gồm việc áp dụng các giải pháp phòng tránh như xây dựng kè mỏ hàn, tăng cường quản lý lòng sông và quy hoạch sử dụng đất. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc đánh giá hiệu quả lâu dài của các giải pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long đang đối mặt với tình trạng biến hình lòng dẫn và xói lở bờ sông diễn biến hết sức phức tạp. Thống kê trên toàn tuyến sông Tiền ghi nhận 37 điểm xói lở nghiêm trọng, trong đó có 7 điểm xói lở mạnh với tốc độ vượt quá 10 m/năm, 18 điểm xói lở vừa từ 5 đến 10 m/năm và 12 điểm xói lở yếu dưới 5 m/năm. Điển hình tại huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp, đợt sạt lở lịch sử năm 1992 đã cướp đi sinh mạng của 10 người, làm bị thương 8 người, phá hủy 13 công sở và gây thiệt hại kinh tế trên 20 tỷ đồng. Gần đây hơn, vào tháng 2 năm 2010, đoạn bờ sông Tiền qua cù lao Long Khánh tiếp tục sạt lở nghiêm trọng với chiều dài gần 300 m và ăn sâu vào đất liền khoảng 30 m, đe dọa trực tiếp đến tính mạng cùng sinh kế của hàng trăm hộ dân.

Vấn đề cốt lõi của hiện tượng xói lở tại khu vực phân lưu cù lao Long Khánh - Hồng Ngự bắt nguồn từ sự tương tác phức tạp giữa dòng chảy lũ thượng nguồn và hình thái lòng sông cong gấp. Vào mùa lũ, lưu tốc dòng chảy đạt tới 1,6 m/s, duy trì liên tục từ 3 đến 4 tháng, vượt xa ngưỡng vận tốc xói cho phép của nền đất bờ là 0,6 m/s. Đề tài tập trung giải quyết mục tiêu đánh giá thực trạng thủy lực, mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát, dự báo diễn biến xói bồi lòng dẫn trong giai đoạn 2009 - 2010 và đề xuất giải pháp công trình kè mỏ hàn nhằm chuyển hướng dòng chủ lưu.

Phạm vi nghiên cứu trải dài khoảng 30 km dọc sông Tiền, từ biên giới Việt Nam - Campuchia qua thị trấn Tân Châu đến hạ lưu cù lao Long Khánh. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc bảo vệ hơn 2.000 m đường bờ xung yếu, giảm thiểu rủi ro phải di dời khẩn cấp cho hơn 50 hộ dân ven sông và cung cấp cơ sở khoa học định lượng cho công tác quy hoạch chỉnh trị sông bền vững tại tỉnh Đồng Tháp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng nền tảng thủy lực sông ngòi hiện đại kết hợp với cơ sở lý thuyết chuyên sâu của bộ mô hình số hai chiều MIKE 21C do Viện Thủy lực Đan Mạch phát triển. Khung lý thuyết cốt lõi bao gồm:

• Lý thuyết thủy động lực học 2 chiều trung bình theo chiều sâu: Dựa trên hệ phương trình Saint-Venant mở rộng trên hệ tọa độ cong trực giao, tích hợp các thành phần gia tốc đối lưu, gradient áp suất, lực Coriolis, ma sát đáy Chézy và ứng suất rối Reynolds.
• Mô hình dòng chảy vòng thứ cấp (Helical Flow): Giải thích sự xuất hiện của cấu trúc xoắn ốc 3 chiều tại các khúc sông uốn cong. Cường độ dòng xoắn tỷ lệ với vận tốc dòng chính và tỷ số độ sâu trên bán kính cong, tạo ra góc lệch ứng suất trượt đáy tác động trực tiếp vào chân mái dốc bờ sông.
• Lý thuyết chuyển động bùn cát và biến đổi hình thái: Áp dụng tích hợp các công thức bùn cát đáy kinh nghiệm của Meyer-Peter & Müller (1947), Engelund-Hansen (1967) và Van Rijn (1984), kết hợp phương trình khuếch tán bùn cát lơ lửng trung bình theo độ sâu theo phân bố Rouse.

Các khái niệm chính được chuẩn hóa trong mô hình bao gồm: ứng suất cắt đáy tới hạn Shields, độ thô thủy lực hạt trầm tích, hệ số nhám Manning-Chézy và phương trình cân bằng thể tích hình thái lòng dẫn Exner.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp đo đạc thực địa và phương pháp mô phỏng toán số tiên tiến:

• Nguồn dữ liệu đầu vào: Thu thập dữ liệu địa hình lòng sông chi tiết từ 3 đợt khảo sát thực tế do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực hiện năm 2009 và Viện Kỹ thuật Biển thực hiện các năm 2008, 2012. Chuỗi số liệu thủy văn biên lỏng (lưu lượng thượng lưu và mực nước hạ lưu) cùng nồng độ bùn cát lơ lửng giai đoạn 2009 - 2011 được trích xuất đồng bộ từ mô hình thủy lực tổng thể MIKE 11 đoạn từ Tân Châu đến Mỹ Thuận.
• Quy mô mẫu và thiết lập lưới tính: Miền tính toán được rời rạc hóa thành 23.453 ô lưới phi cấu trúc cong trực giao với 499 điểm nút theo phương dọc sông và 47 điểm nút theo phương ngang sông. Kích thước ô lưới dao động linh hoạt từ 40 đến 60 m theo chiều dọc và từ 15 đến 50 m theo chiều ngang, tập trung mật độ dày tại các vị trí uốn khúc và ngã ba phân lưu.
• Phương pháp phân tích và hiệu chỉnh: Sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn giải số các phương trình đạo hàm riêng. Quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực (HD) và hình thái (SD) được thực hiện độc lập tại 3 mặt cắt ngang trắc diện chính (MC1, MC2, MC3) tương ứng với chuỗi thời gian thực đo các năm 2009 và 2010, đảm bảo sai số lưu lượng và cao trình đáy nằm trong giới hạn kiểm soát cho phép dưới 10%. Mô hình lưới cong trực giao được lựa chọn vì khả năng bám sát đường bờ tự nhiên và giảm thiểu đáng kể sai số số học so với lưới chữ nhật truyền thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mô phỏng toán số trên mô hình MIKE 21C trong khoảng thời gian 24 tháng (2009 - 2010) đã làm sáng tỏ quy luật thủy động lực và biến hình lòng dẫn đoạn sông Tiền qua cù lao Long Khánh:

• Bất đối xứng lưu lượng phân lưu: Nhánh Hồng Ngự (bờ tả) tiếp nhận tỷ lệ lưu lượng lớn hơn từ 55% đến 62% tổng lưu lượng sông Tiền trong mùa lũ, trong khi nhánh Long Khánh chỉ tiếp nhận khoảng 38% đến 45%. Điều này làm gia tăng mạnh mẽ áp lực thủy động học lên tuyến bờ phía thị xã Hồng Ngự.
• Vận tốc dòng chảy vượt ngưỡng xói: Vận tốc dòng chính mùa lũ đạt cực đại từ 1,55 m/s đến 1,60 m/s tại các mặt cắt đỉnh cong, cao gấp 2,67 lần so với vận tốc tới hạn gây xói của hạt bùn cát đáy (0,60 m/s). Trong mùa kiệt, vận tốc dòng chảy duy trì trong khoảng 0,40 m/s đến 0,75 m/s.
• Phát triển hố xói sâu dị thường: Xuất hiện hệ thống các hố xói sâu từ -30 m đến -40 m (cá biệt có điểm đạt -35 m tại vùng ngã ba phân lưu cù lao Long Khánh). Sự chênh lệch độ sâu giữa hố xói và bãi cạn lên tới 25 m tạo nên mái dốc bờ sông cực kỳ mất ổn định.
• Biến đổi hình thái lòng dẫn sau 24 tháng: Quá trình xói sâu đáy sông diễn ra mạnh mẽ trong 12 tháng đầu tiên với chiều sâu xói cục bộ từ 1,2 m đến 2,5 m dọc theo lạch sâu. Ngược lại, khu vực hạ lưu bến phà Tân Châu và đuôi bãi cạn có xu thế bồi tụ với độ nâng cao trình đáy từ 0,5 m đến 1,8 m.

Thảo luận kết quả

Cơ chế gây sạt lở bờ sông nghiêm trọng tại khu vực cù lao Long Khánh được xác định là quá trình tổ hợp hai giai đoạn: xói sâu lòng dẫn do thủy lực học là tiền đề, và sạt trượt mái bờ do mất cân bằng cơ học đất là kết quả tất yếu. Dòng chảy uốn khúc sinh ra dòng chảy vòng thứ cấp (helical flow), làm lệch hướng ứng suất tiếp đáy và hướng trực tiếp tia dòng xoáy mang động năng lớn vào chân mái bờ tả. Khi chân bờ bị xói rỗng tạo hàm ếch, khối đất bên trên mất lực chống trượt và sụp đổ hàng loạt.

Khi đối chiếu với các nghiên cứu tương tự tại đoạn sông Tiền qua xã An Hiệp (nơi từng sạt lở ăn sâu 70 m vào năm 2011) và kè bảo vệ bờ Tân Châu, kết quả mô hình MIKE 21C phản ánh hoàn toàn tương thích về mặt động học. Tác động kết hợp của biên độ triều biển Đông (truyền sâu qua 6 cửa sông Tiền với tổng chiều rộng cửa khoảng 9 km, lớn hơn nhiều so với 5 km của 2 cửa sông Hậu) gây ra hiện tượng triều rút nhanh, tạo áp lực nước lỗ rỗng lớn trong thân bờ dốc, thúc đẩy nhanh quá trình trượt lở sau các đợt lũ rút.

Các dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua chuỗi biểu đồ so sánh phân bố lưu tốc mặt cắt ngang giữa tính toán và thực tế tại các thời điểm triều lên - triều rút các năm 2009 - 2010, cùng các bản đồ bình đồ 2D thể hiện sự dịch chuyển đường bờ (banklines) và độ dịch chuyển lạch sâu qua các giai đoạn 3, 6, 12, 18 và 24 tháng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng thủy lực và kiểm chứng diễn biến lòng dẫn, nghiên cứu đề xuất hệ thống 4 giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ:

• Xây dựng hệ thống 2 kè mỏ hàn chỉnh trị dòng chảy: Bố trí 2 tuyến kè mỏ hàn trọng lực tại bờ phía thượng lưu cù lao Long Khánh. Kết quả mô phỏng lại trên MIKE 21C khẳng định giải pháp này giúp đẩy trục dòng chủ lưu dịch chuyển ra xa bờ từ 50 m đến 80 m, giảm lưu tốc ven bờ từ 1,60 m/s xuống dưới 0,55 m/s (thấp hơn ngưỡng xói an toàn 0,60 m/s) và tạo vùng nước quẩn gây bồi lắng bùn cát bảo vệ chân bờ trong vòng 12 đến 24 tháng. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Dự án Nông nghiệp phối hợp Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Đồng Tháp.
• Gia cố bảo vệ trực tiếp chân mái bờ: Triển khai thả thảm đá hộc bọc thép kết hợp thảm bê tông tự chèn linh hoạt tại các hố xói sâu có cao trình dưới -20 m nhằm giữ ổn định độ dốc bờ tự nhiên, ngăn chặn hiện tượng tạo hàm ếch đáy sông trước mùa lũ hàng năm. Chủ thể thực hiện: Chi cục Thủy lợi tỉnh Đồng Tháp.
• Thiết lập mạng lưới trắc đạc và quan trắc cảnh báo sớm: Ứng dụng công nghệ đo sâu quét đa chùm (Multi-beam Echo Sounder) và thiết bị đo dòng ADCP định kỳ 6 tháng một lần (trước và sau mùa lũ) nhằm theo dõi sự dịch chuyển của lạch sâu và phát hiện sớm các hố xói mới phát sinh. Chủ thể thực hiện: Viện Kỹ thuật Biển và Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ.
• Hoàn thiện quy hoạch hành lang thoát lũ và tái định cư: Thiết lập ranh giới an toàn cách mép bờ sạt lở tối thiểu 30 m đến 50 m, tuyệt đối cấm xây dựng công trình kiên cố trên bãi bồi ven sông và hoàn thành di dời 100% các hộ dân trong vùng nguy cơ cao trong kế hoạch giai đoạn 2015 - 2020. Chủ thể thực hiện: Ủy ban Nhân dân huyện Hồng Ngự và Ủy ban Nhân dân tỉnh Đồng Tháp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả khoa học của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học định lượng cho Ủy ban Nhân dân tỉnh Đồng Tháp, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Ban Chỉ huy Phòng chống Thiên tai trong việc lập quy hoạch chỉnh trị sông Tiền và phê duyệt kế hoạch vốn đầu tư các dự án bảo vệ bờ cấp bách.
• Kỹ sư công trình thủy và đơn vị tư vấn thiết kế: Cung cấp tài liệu tham khảo thực chứng về quy trình số hóa công trình kè mỏ hàn, thông số tính toán trường lưu tốc, độ nhám đáy Chézy và cách bố trí hình học mỏ hàn tối ưu trong điều kiện sông vùng đồng bằng chịu ảnh hưởng bán nhật triều.
• Các viện nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành kỹ thuật tài nguyên nước: Là nguồn tư liệu học thuật giá trị phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu chuyên sâu về động lực học sông ngòi, cơ chế tương tác bùn cát và phương pháp thiết lập lưới cong trực giao phi cấu trúc trong bộ phần mềm MIKE 21C.
• Học viên cao học và sinh viên ngành Xây dựng Công trình Thủy: Hướng dẫn chi tiết phương pháp tiếp cận từ thu thập số liệu thủy văn, xử lý điều kiện biên MIKE 11 - MIKE 21C đến kỹ năng phân tích, kiểm định mô hình hình thái hai chiều đáp ứng chuẩn mực học thuật của Đại học Bách Khoa.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình MIKE 21C có ưu điểm gì vượt trội so với mô hình lưới vuông MIKE 21 trong nghiên cứu này? Mô hình MIKE 21C sử dụng hệ tọa độ cong trực giao với 23.453 ô lưới linh hoạt, cho phép các đường lưới uốn lượn bám sát chính xác đường bờ tự nhiên và hướng dòng chảy cong của sông Tiền. Điều này giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng răng cưa biên và mô phỏng chính xác dòng chảy xoắn ốc 3 chiều mà mô hình lưới vuông thông thường không thể xử lý tốt.

Tại sao dòng chảy mùa lũ lại là nguyên nhân trực tiếp gây xói lở nghiêm trọng tại cù lao Long Khánh? Vào mùa lũ, lưu tốc dòng chảy đạt tới 1,60 m/s và kéo dài liên tục từ 3 đến 4 tháng, vượt xa ngưỡng xói cho phép của đất bờ là 0,60 m/s. Động năng dòng nước cực lớn ép sát bờ uốn cong, tạo ra các dòng xoáy đáy làm xói sâu chân bờ tới độ sâu -35 m, dẫn đến sụp đổ bờ hàng loạt.

Giải pháp kè mỏ hàn giúp bảo vệ bờ sông hoạt động theo nguyên lý nào? Kè mỏ hàn được bố trí nhô ra lòng dẫn để hướng dòng chủ lưu có vận tốc cao trên 1,50 m/s ra xa bờ từ 50 m đến 80 m. Tại khu vực giữa hai mỏ hàn và sau thân kè, vận tốc dòng chảy giảm mạnh xuống dưới 0,55 m/s, tạo điều kiện cho bùn cát lắng đọng tự nhiên, bồi đắp và gia cố chân bờ sông.

Độ tin cậy của kết quả mô phỏng trong luận văn được bảo đảm bằng phương pháp nào? Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định độc lập thông qua chuỗi số liệu thực tế đo đạc liên tục 2 năm (2009 - 2010). Kết quả tính toán lưu lượng và phân bố vận tốc được so sánh chi tiết tại 3 mặt cắt kiểm định chính (MC1, MC2, MC3) và trắc diện dọc lòng dẫn, cho thấy mức độ tương đồng cao với số liệu khảo sát thực tế của Viện Kỹ thuật Biển.

Nghiên cứu có xét đến tác động của chế độ thủy triều lên diễn biến xói bồi không? Nghiên cứu đã tích hợp toàn diện ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều biển Đông thông qua chuỗi số liệu mực nước biên hạ lưu. Tác động của triều rút nhanh kết hợp với lũ thượng nguồn tạo ra gradient áp suất thấm cao trong bờ đất, là một trong những nguyên nhân chính kích hoạt các đợt sạt lở quy mô lớn.

Kết luận

• Xác định chính xác cơ chế thủy động lực học: Luận văn đã làm rõ nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Tiền đoạn qua cù lao Long Khánh do sự kết hợp giữa dòng chảy lũ vận tốc cao 1,60 m/s, cấu trúc dòng chảy xoắn đỉnh cong và sự xuất hiện của các hố xói sâu tới -35 m.
• Ứng dụng thành công công nghệ mô hình hóa tiên tiến: Thiết lập thành công bộ công cụ mô phỏng 2 chiều MIKE 21C trên mạng lưới 23.453 ô cong trực giao, kiểm định chuẩn xác diễn biến thủy lực và biến hình lòng sông trong giai đoạn 2009 - 2010.
• Đề xuất giải pháp công trình kè mỏ hàn hiệu quả: Chứng minh bằng số liệu tính toán định lượng rằng bố trí 2 tuyến kè mỏ hàn sẽ giảm lưu tốc ven bờ xuống dưới 0,55 m/s, đẩy dòng chủ lưu ra xa bờ 50 đến 80 m và thúc đẩy quá trình bồi tụ bảo vệ bờ tự nhiên.
• Lộ trình triển khai khuyến nghị: Đề xuất kế hoạch hoàn thiện thiết kế kỹ thuật công trình bảo vệ bờ trong giai đoạn 12 đến 24 tháng, kết hợp thiết lập hành lang an toàn 30 m và quan trắc định kỳ 6 tháng một lần trước mùa mưa lũ.
• Đóng góp học thuật và giá trị thực tiễn: Công trình là tài liệu khoa học mẫu mực về phương pháp chỉnh trị sông ngòi vùng đồng bằng phân lưu, kêu gọi các cấp quản lý và nhà nghiên cứu tiếp tục ứng dụng mô hình số để chủ động ứng phó biến đổi lòng dẫn trên toàn lưu vực sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀO THANH THIEN NGHIÊN CỨU THUC TRANG VÀ DỰ BAO XÓI - BOI LONG SÔNG TIEN NHÁNH LONG KHÁNH - HONG NGU - TINH DONG THAP VÀ KIÊN NGHỊ CÁC GIẢI PHAP PHÒNG TRÁNH Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy Mã số: 60 — 58 — 40 TP. Hồ Chí Minh — năm 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai học Bách Khoa — DHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa hoc :. --- -- 5 << E*E£+E+E£sEsEEkEereereeeererd (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký) Cán bộ chấm nhận Xét Ì :.- SG ke SE SE SE SE SE ESE SE xe vrxe (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký) Cán bộ chấm nhận Xét 2 :.

it Se SE SE SE SE SE SE Sex re xe (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM Thành phân Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đông châm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRUONG KHOA KỸ THUẬT XÂY DUNG ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐÀO THANH THIỆN MSHV: 11200369 Ngày, tháng, năm sinh: 10/09/1984 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy Mã số: 60. TÊN DE TÀI: Nghiên cứu thực trạng và dự báo xói — bồi lòng sông Tiền nhánh Long Khánh - Hồng Ngự (tỉnh Đồng Tháp) và kiến nghị các giải pháp phòng tránh.

NHIỆM VU VÀ NỘI DUNG: (1) Tìm hiểu tổng quan về đoạn Sông Tiền khu vực nghiên cứu, những thành tựu ngoài nước va trong nước về chỉnh trị sông, đặc biệt ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long (2) Trình bày chi tiết co sở lý thuyết của mô hình Mike 21C (mô-đuyn thủy lực, mô-đuyn vận chuyển bùn cát, mô-đuyn biến đổi hình thái lòng dẫn). (3) Ứng dung mô hình Mike 21C vào đánh giá thực trang x6i-b6i và dự báo diễn biến lòng dẫn Sông Tiền nhánh Long Khánh — Hồng Ngự. (4) Đề xuất giải pháp khắc phục tinh trạng xói-bỗi và ứng dụng mô hình Mike 21C vào giải bài toán ứng với giải pháp đề xuất đó. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: .c Q0 n Hs nh nh srey IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:. CAN BO HUONG DAN: PGS. HUỲNH THANH SON Tp. HCM, ngay tháng năm 2014 CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON KY THUAT TAI NGUYEN NUOC PGS.

Huynh Thanh Son PGS. Nguyễn Thong TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii LOI CAM ON Sau thời gian thực hiện, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tác giả cũng nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của các Thay Co, đồng nghiệp, bạn bè,. Cho đến nay luận văn “Nghiên cứu thực trạng va dự báo xói — bôi lòng sông Tiền nhánh Long Khánh - Hồng Ngự (tỉnh Đồng Tháp) và kiến nghị các giải pháp phòng tránh” đã được hoàn thành. Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến các phòng, ban cùng tập thé quý Thay Cô của trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã không chỉ truyền thụ những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, mà còn động viên về tinh thần và truyền cảm hứng trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu tại trường.

Bên cạnh đó, nơi đây cũng đã rèn luyện tôi có được những kỹ năng, tác phong làm việc chuyên nghiệp, điều sẽ giúp tôi tiếp tục phát triển sự nghiệp của bản thân trong tương lai. Tiếp đến tác giả xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tận tình của PGS. Hoàng Van Huân cùng Trung tâm nghiên cứu công trình Biển - Viện Kỹ Thuật Biển. Tác giả không chỉ được tạo điều kiện tiếp cận các số liệu thực đo, báo cáo của các công trình nghiên cứu các dự án đã và đang thực hiện có liên quan đến luận văn, mà còn được hỗ trợ về kinh nghiệm thực hiện công tác nghiên cứu.

Đặc biệt, tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy giáo hướng dẫn - PGS. Huỳnh Thanh Sơn - người đã trực tiếp đi cùng tôi từ những ngày đầu xây dựng ý tưởng, qua suốt quá trình thực hiện luận văn cho đến ngày hôm nay. Tôi đã không thể hoàn thành luận văn nếu thiếu sự chỉ bảo tận tụy và sáng suốt của Thây. Ông sẽ luôn là một trong những hình mẫu cho tôi tiếp tục phấn đấu phát triển trong tương lai.

Tac giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và các cán bộ thuộc Ban QLDA công trình ngành Nông nghiệp — Sở NN&PTNT Đồng Tháp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi về thời gian cũng như vật chất trong suốt quá trình theo học và thời gian làm luận văn. lil Cuối cùng là lời cám on gửi tới những người thân trong gia đình và bạn bè đã cô vũ và động viên tôi trong suôt quá trình theo học và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cám ơn ! Tp. Hô Chí Minh ngày tháng năm 2014 Học viên Đào Thanh Thiện IV TÓM TẮT Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu thực trạng và dự báo xói lở và bồi tụ lòng sông Tiên nhánh Long Khánh - Hồng Ngự thuộc tỉnh Đồng Tháp và kiến nghị các giải pháp phòng tránh.

Luận văn gồm 5 chương: = Chương | là chương giới thiệu chung, bao gồm đặt vẫn dé, mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu. = Chương 2 trình bày tổng quan về sông Tiền, khu vực Long Khánh - huyện Hong Ngự, bao gồm phần những thành tựu nghiên cứu ngoải nước và trong nước về chỉnh trị sông, đặt biệt ở đồng băng sông Cửu Long. = Chương 3 trình bày chi tiết co sở lý thuyết của mô hình MIKE 21C, từ mô- đuyn thủy lực đến mô-đuyn vận chuyển bùn cát rồi mô-đuyn bién đổi hình thái lòng dẫn. = Chương 4 trình bày việc nghiên cứu thực trang và dự báo x6i-béi lòng sông Tiền tại khu vực nghiên cứu, trong đó tập trung vào việc ứng dụng mồ hình MIKE 2IC để tính toán chế độ thủy lực, chuyển tải bùn cát và biến đổi hình thái (x6i-bdi) long dẫn của khu vực nghiên cứu trước khi có công trình kè mỏ hàn.

Thời gian mô phỏng là 2 năm 2009-2010. Mọi vấn để cơ bản của tính toán số như hiệu chỉnh và kiểm định mô hình đều đã được thực hiện đầy đủ để bảo đảm độ tin cậy của mô phỏng sau này. = Chương 5 của luận văn trình bày giải pháp làm kè mỏ han để chuyển hướng dòng chảy ra xa bờ tại khu vực nghiên cứu. Mô hình MIKE 21C lại được ứng dụng để xác định trường lưu tốc khi có các kè giả định này.

Một sô kết luận và kiên nghị được trình bày ở cuôi luận văn. ABSTRACT This Master thesis studies the actual state and forecasts the erosion / sedimentation for the Tien river at Long Khanh and Hong Ngu branches in the Dong Thap province and proposes some prevention measures. The thesis consists of 5 chapters: " Chapter | presents an introduction, including problem position, aim, content and research methods used in the thesis. " Chapter 2 concerns a general study about the Tien river, especially on the bank erosion areas at Long Khanh and Hong Neu branches in the Dong Thap province.

"Chapter 3 presents the basic theory of the MIKE 21C numerical model including three parts: the hydraulic part, the sediment transport part and the channel morphology part. = Chapter 4 presents the application of the MIKE 21C model to study the actual state and to forecast the erosion / sedimentation in the Tien river at Long Khanh and Hong Ngu branches. The numerical simulation includes hydraulic, sediment transport and morphology calculations for a period of two years (2009-2010). All basics of numerical simulation as model adjustment and verification have been completely realized in order to ensure the confidence of simulation results.

" Chapter 5 shows a measure of river training with two groynes in order to change the flow direction far from river bank. The MIKE 21C model has been used again to calculate the flow velocities in this case. Some conclusions and propositions are presented in the end of thesis. VỊ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những sô liệu và kêt quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố.

Tôi cam đoan răng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dân trong luận văn déu đã được chỉ rõ nguôn goc. Tác giả luận văn Đào Thanh Thiện Vil MUC LUC CHUONG 1. GIOI THIEU CHUNG 1 1. c1 ng TT HH TH TT TT ng.

Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận văn. Mục đích của THẬN VIÍH. Nội dung chính của TUGN VĂNH. HT TH KH ng nhà 6 1.

Phương phúp nghién CỨU Của IUGN VĂNH. Ghi ghkn 6 CHUONG 2. TONG QUAN VE SÔNG TIEN KHU VUC LONG KHANH, HUYEN HONG NGU 7 2. Giới thiệu chung về sông TIỀN.

Những thành tựu trong và ngoài nước liên quan đến van dé chỉnh trị S01. Các nghiên cứu ngoài nước về lĩnh vực chỉnh trị sông. Các nghiên cứu trong nước về lĩnh vực chỉnh trị sông. CƠ SỞ LY THUYET CUA MO HINH MIKE 21C 16 3.

Tổng quan về bai toán động lực học sông ngòi. Co sở lý thuyết của mô hình MIKE 21C weceececcsccsessesssessesssesessssesessesseesseseeeeees 18 3. Dòng chảy 2D trung bình theo chiểu SAU. Dòng chảy VÒNG.

Mô hình khôi phục cấu trúc thăng đứng của trường vận tốc. Mô hình vận chuyển bùn cát. Mô hình hình thái long sông trong MIKE 2 ÍC. Phương pháp toán số của mô hình MIKE 21C .---- - 2 2 2 2+s+£+£z££szs2 30 CHƯƠNG 4.

UNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21C MO PHONG QUA TRÌNH THUY LUC DOAN SONG CAN NGHIÊN CỨU 32 4. Giới thiệu vùng nghiÊn CỨU. Cơ chế xói lở bờ sông Tiền đoạn chảy qua khu vực nghiên cứu. Thiết lập mô hình và chuẩn bi các thông số đầu vào.

Điều kiện Dien € ỨIg.- ST TH HH HH TT TT TH TH TH HH gu 34 4. Điều kiện biên lỏng, thủy văn, bùn Cú(. - - 5< TS SE gi 40 4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực (HD). Hiệu chính và kiểm định mô hình hình thái (SD). Sen cr ttếterrrrerrrreeerrka 47 4. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

Các thông số mô hình thủy lực (HÌD). - - - ccStS E1 TH EHkggrggreưệg 48 4. Các thông số mô hình vận chuyển bùn cát (SD). Các thông số mô hình hình thái lòng SÔng:.

nề nh ra 49 4.