Luận Văn Xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông Thái Bình chảy qua địa phận tỉnh Hải Dương (từ Km26 đến Km

MỤC LỤC​ MỞ ĐẦU 10
1. Tính cấp thiết của đề tài 10
2. Mục tiêu của đề tài 11
3. Phạm vi nghiên cứu. 12
4. Nội dung nghiên cứu. 12
5. Phương pháp nghiên cứu. 12
a. Phương pháp thực hiện. 12
b. Kỹ thuật sử dụng. 12
6. Bố cục của đồ án. 12
CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI & HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH PHÒNG LŨ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH HẢI DƯƠNG 13
1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu. 13
1.1.1 Điều kiện tự nhiên. 13
1.1.1.1 Vị trí địa lý. 13
1.1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo. 14
1.1.1.3 Đặc điểm địa chất 15
1.1.1.4 Đặc điểm thổ nhưỡng và thảm phủ thực vật 16
1.1.1.5 Đặc điểm khí hậu, thủy văn. 17
a. Đặc điểm khí hậu. 17
b. Đặc điểm sông ngòi và tình hình quan trắc. 20
c. Phân bố bùn cát trên hệ thống sông. 25
d. Tài nguyên nước mặt 26
e. Tài nguyên nước ngầm 27
1.1.1.6 Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên của tỉnh Hải Dương. 28
1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 29
1.1.2.1 Cơ cấu tổ chức hành chính. 29
1.1.2.2 Dân cư, lao động. 29
1.1.2.3 Các ngành kinh tế. 30
a. Về công nghiệp. 30
b. Về nông nghiệp – nông thôn. 30
1.1.2.4 Hệ thống cơ sở hạ tầng. 31
a. Hệ thống đường giao thông. 31
b. Hệ thống điện. 32
c. Bưu điện. 32
d. Hệ thống tín dụng ngân hàng. 32
e. Hệ thống thương mại khách sạn. 32
f. Y tế. 32
g. Đầu tư phát triển. 33
1.1.2.5 Định hướng phát triển của tỉnh. 33
1.2 Công tác phòng chống lũ và hiện trạng các công trình phòng chống lũ trên địa bàn tỉnh Hải Dương. 34
1.2.1 Đánh giá diễn biến thiên tai và thiệt hại 34
1.2.1.1 Bão và áp thấp nhiệt đới 34
1.2.1.2 Lũ lụt 35
1.2.1.3 Thuỷ triều. 35
1.2.1.4 Sạt lở đất 36
1.2.2 Yêu cầu đặt ra đối với công tác phòng lũ. 37
1.2.3 Hiện trạng các công trình phòng lũ trên địa bàn tỉnh Hải Dương. 38
1.2.3.1 Hệ thống các công trình đê điều. 39
a. Đê từ cấp III trở lên. 39
b. Các tuyến đê dưới cấp III (đê địa phương). 40
1.2.3.2 Hệ thống công trình kè. 40
1.2.3.3 Hệ thống công trình cống dưới đê. 41
1.2.3.4 Hệ thống công trình quản lý, điếm canh đê. 41
1.2.3.5 Tre chắn sóng. 42
1.2.3.6 Cải tạo và cứng hoá mặt đê. 42
1.2.3.7 Vật tư chuyên dùng và phương tiện PCLB 42
1.2.4 Phân tích dòng chảy lũ. 43
1.2.4.1 Các hình thế thời tiết gây mưa lũ. 43
a. Xoáy thuận – Bão và áp thấp nhiệt đới 43
b. Không khí lạnh. 43
c. Cao áp Thái Bình Dương. 43
1.2.4.2 Phân mùa dòng chảy. 46
1.2.4.3 Đặc điểm lũ thượng nguồn sông Thái Bình. 46
a. Đặc điểm mưa, lũ trên lưu vực Sông Cầu. 47
b. Đặc điểm mưa, lũ trên lưu vực sông Thương. 49
c. Đặc điểm mưa, lũ trên lưu vực sông Lục Nam 51
1.2.4.4 Đặc điểm lũ hạ lưu sông Thái Bình. 53
1.3 Kết luận chương 1. 55
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH THỦY LỰC ĐƯỢC ỨNG DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH HÀNH LANG THOÁT LŨ CHO ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 56
2.1 Giới thiệu chung. 56
2.2 Các mô hình thủy lực một chiều tính toán lũ trên sông. 57
2.2.1 Mô hình thủy lực của SOGREAH 57
2.2.2 Mô hình KOD 58
2.2.3 Mô hình VRSAP 58
2.2.4 Mô hình ISIS. 59
2.2.5 Mô hình HECRAS. 60
2.2.6 Mô hình Mike 11. 61
2.2.6.1 Cơ sở lý thuyết 61
a. Các giả thiết cơ bản. 62
b. Hệ phương trình cơ bản. 62
c. Thuật toán. 64
2.2.6.2 Cấu trúc mô hình. 65
2.2.6.3 Khả năng ứng dụng của mô hình. 66
a. Các công trình được mô phỏng trong Mike 11. 66
b. Các ứng dụng liên quan đến mô-đun MIKE 11-HD 66
2.2.6.4 Các Input, Output của mô hình Mike 11. 66
a. Input 66
b. Output 67
2.3 Các mô hình thủy lực hai chiều nghiên cứu diễn biến hình thái lòng dẫn. 67
2.3.1 Mô hình EFDC 68
2.3.2 Mô hình Mike 21FM . 69
2.3.2.1 Cơ sở lý thuyết. 70
a. Phương trình cơ bản trong hệ tọa độ Đê-các-tơ. 70
b. Phương trình cơ bản trong hệ tọa độ cầu. 72
2.3.2.2 Cấu trúc mô hình. 73
2.3.2.3 Khả năng ứng dụng của mô hình. 73
2.3.2.4 Các Input, Output của mô hình. 74
a. Input 74
b. Output 75
2.4 Phân tích lựa chọn mô hình. 75
2.4.1 Lựa chọn mô hình một chiều cho tính toán dòng chảy lũ trên sông. 76
2.4.2 Lựa chọn mô hình hai chiều cho tính toán xác định hành lang thoát lũ . 76
2.5 Kết luận chương 2. 77
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY LỰC XÁC ĐỊNH HÀNH LANG THOÁT LŨ CHO ĐOẠN SÔNG NGHIÊN CỨU 78
3.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật phòng chống lũ. 78
3.1.1 Tiêu chuẩn phòng chống lũ cho các tuyến sông có đê. 78
3.1.2 Tiêu chuẩn lũ thiết kế cho các tuyến đê sông. 78
3.1.2.1 Lưu lượng lũ thiết kế. 79
3.1.2.2 Mực nước lũ thiết kế. 80
3.1.2.3 Cao trình đỉnh đê. 80
3.2 Ứng dụng Mike 11 tính toán lũ trên sông. 81
3.2.1 Xác định tổ hợp lũ, dạng lũ bất lợi cho tính toán. 81
3.2.1.1 Các trường hợp lũ thực tế. 81
3.2.1.2 Các trường hợp lũ mô phỏng. 81
3.2.2 Xác định lũ thiết kế của các tuyến sông có đê trên địa bản tỉnh Hải Dương 82
3.2.2.1 Thiết lập mô hình thủy lực Mike 11 tính toán lũ trên hệ thống sông Hồng –Thái Bình 82
a. Phạm vi nghiên cứu của mô hình thủy lực. 82
b. Sơ đồ thủy lực. 82
c. Điều kiện biên, điều kiện ban đầu. 83
d. Các tài liệu cơ bản sử dụng trong mô hình. 84
e. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. 88
3.2.2.2 Xác định lũ thiết kế của các tuyến sông có đê trên địa bàn tỉnh Hải Dương . 94
a. Dạng lũ chọn. 94
b. Tần suất lũ chọn. 94
c. Kết quả tính toán. 94
3.3 Tính toán xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông nghiên cứu. 95
3.3.1 Các khái niệm cơ bản. 95
3.3.1.1 Vùng bãi sông. 95
3.3.1.2 Hành lang thoát lũ. 95
3.3.2.1 Tiêu chí về cho phép tăng mực nước khi thiết lập HLTL:. 96
3.3.2.2 Các tiêu chí kỹ thuật có liên quan khác. 97
3.3.2.3 Các tiêu chí về kinh tế xã hội 98
3.3.2.4 Các tiêu chí về môi trường. 98
3.3.3 Công cụ tính toán xác định hành lang thoát lũ. 98
3.3.3.1 Thiết lập mô hình Mike 21FM cho đoạn sông nghiên cứu. 98
a. Phạm vi và miền tính toán mô hình. 98
b. Lập lưới tính toán. 99
c. Thiết lập địa hình tính toán. 101
d. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu của mô hình. 103
3.3.3.2 Xác định các trường hợp lũ tính toán. 104
3.3.3.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. 104
a. Quá trình dòng chảy lũ dùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. 104
b. Vị trí và các yếu tố hiệu chỉnh, kiểm định. 105
c. Chỉ tiêu đánh giá kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình. 106
d. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định. 106
e. Đánh giá kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình. 107
3.3.4 Xây dựng các kịch bản tính toán. 107
3.3.5 Kết quả tính toán xác định hành lang thoát lũ trên tuyến sông nghiên cứu . 110
Theo các kịch bản tính toán được đề xuất ở trên, sử dụng mô hình Mike 21FM để mô phỏng, ta có các kết quả tính toán theo từng kịch bản như sau: 110
3.3.5.1 Kết quả tính toán về mực nước. 110
3.3.5.2 Kết quả tính toán về lưu tốc. 113
3.3.6 Xác định hành lang thoát lũ hợp lý cho đoạn sông nghiên cứu. 116
3.3.7 Đề xuất giải pháp tăng cường khả năng thoát lũ cho đoạn sông. 117
Dựa vào kết quả tính toán mực nước và lưu tốc theo ba phương án kể trên, ta thấy lưu tốc dòng chảy khá nhỏ, có hiện tượng dòng chảy ngược ở đoạn đầu và đoạn cuối của bãi giữa. Nếu xảy ra lũ lớn, cường suất biến đổi lũ nhanh, hiện tượng dòng chảy ngược kể trên có thể gây ra tình trạng mất ổn định lòng dẫn, ảnh hưởng đến sự an toàn của đê bao tại khu vực cũng như khả năng thoát lũ của đoạn sông. 117
3.4 Kết luận chương 3. 117
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 118
1. Kết luận. 118
a. Kết quả đạt được. 118
b. Những hạn chế của đồ án. 118
2. Kiến nghị



MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Nạn lụt là một trong những thiên tai khủng khiếp nhất từ trước tới nay đối với nhân dân Việt Nam nói chung và nhân dân sống trong lưu vực sông Hồng – Thái Bình nói riêng. Vì vậy từ khi vua Hùng dựng nước việc phòng chống lũ lụt đã được coi trọng và đặt lên hàng đầu trong bốn tai họa là Thủy–Hỏa–Đạo–Tặc.
Nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ - nơi thường xuyên chịu sự đe dọa của các loại thủy tai, sự nghiệp chống lũ lụt bảo vệ đời sống và sản xuất của nhân dân Hải Dương là sự nghiệp của nhiều thế hệ từ ngàn năm nay, gắn liền với truyền thống dựng nước và giữ nước.
Vào mùa mưa, các trận mưa lớn gây nên lũ trên các sông suối. Lũ lớn từ thượng lưu đổ về có thể gây tràn bờ sông, bờ đê khi lòng sông không đủ khả năng tải nước lũ, gây nên ngập lụt các vùng trũng ven sông. Các trận lũ đặc biệt lớn có thể gây vỡ đập, tràn đê, vỡ đê gây ngập lụt trên diện rộng dẫn đến những hậu quả khôn lường về kinh tế - xã hội và môi trường nếu con người không phòng tránh và khống chế kịp thời. Ngoài ra, trên các sông suối vừa và nhỏ, mưa có cường độ lớn có thể gây ra lũ quét với sức tàn phá rất ác liệt.
Việc phòng chống lũ là một chương trình có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội của cả nước nói chung và nhân dân tỉnh Hải Dương nói riêng, đặc biệt là khi lũ lụt xảy ra ngày càng ác liệt như hiện nay.
Hải Dương là một tỉnh nằm trong tam giác phát triển kinh tế trọng điểm phía Bắc (Hà Nội, Quảng Ninh, Hải Phòng). Tỉnh còn có tiềm năng về du lịch với nhiều danh lam thắng cảnh, nhiều đặc sản và các làng nghề truyền thống nổi tiếng.
Trên địa bàn tỉnh thường xuyên xảy ra các loại thủy tai như: bão, lũ lụt, sạt lở bờ sông Nguyên nhân của các nạn lụt lớn đều do vỡ đê tả sông Hồng, tả sông Luộc, hữu sông Đuống và các đê trên hệ thống sông Thái Bình.
Trong những năm gần đây, tỉnh đã có nhiều nỗ lực trong công tác nâng cấp, tu bổ hệ thống đê điều như tôn cao, áp trúc, mở rộng, gia cố mặt đê và sửa chữa một số tuyến kè bảo vệ bờ. Nhưng do kinh phí có hạn, việc đầu tư chủ yếu tập trung vào một số trọng điểm xung yếu có tính chất khẩn cấp, nên các công tác này còn thiếu đồng bộ.
Nhìn chung, có thể thấy hệ thống công trình phòng chống lũ của tỉnh mà chủ yếu là hệ thống đê đã vận hành tương đối tốt, bảo vệ an toàn cho nhân dân sống ven sông trong một thời gian dài. Tuy nhiên, tình hình phát triển kinh tế - xã hội vùng ven sông thiếu quy hoạch đã tới mức báo động, các đê bối ngày càng lấn ra phía lòng sông và ngày một được tôn cao, dân cư vùng bãi sông trở nên đông đúc và bùng phát việc xây dựng nhà cửa, lấn chiếm bờ, bãi làm co hẹp dòng chảy, ảnh hưởng lớn đến công tác phòng chống lũ lụt của địa phương.
Do chưa có quy hoạch phòng chống lũ cho từng tuyến sông có đê trên địa bàn tỉnh nên việc kết hợp hài hoà giữa đảm bảo phòng chống lũ và phát triển kinh tế trung hạn và dài hạn còn hạn chế, các công trình dự kiến xây dựng không triển khai được. Vì vậy cần thiết phải có chiến lược phòng chống lũ dài hạn phù hợp với quy hoạch chung về phòng chống lũ trên toàn hệ thống sông Hồng – Thái Bình, quy hoạch tổng thể về phát triển kinh tế xã hội, mục tiêu quốc phòng, an ninh và giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo tính kế thừa, tính thống nhất và không ảnh hưởng đến các vùng lân cận.
Để đáp ứng các yêu cầu trên, một trong những công việc cần làm là xác định hành lang thoát lũ cho các tuyến sông có đê trên địa bàn tỉnh Hải Dương.
2. Mục tiêu của đề tài
Quy hoạch phòng chống lũ, giảm nhẹ thiên tai bao gồm rất nhiều nội dung cần giải quyết. Với phạm vi của một đồ án tốt nghiệp, thời gian cũng như năng lực còn nhiều hạn chế, tác giả chỉ cố gắng giải quyết một trong số đó, là: “Xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông chảy qua địa bàn tỉnh Hải Dương (đoạn từ Km26 – Km40)”.
3. Phạm vi nghiên cứu
Tỉnh Hải Dương với mạng lưới sông ngòi dày đặc kèm theo đó là hệ thống đê bao khá kiên cố. Tuy nhiên, do diễn biến mưa lũ ngày một phức tạp trong những năm gần đây, kèm theo đó là tình trạng lấn chiếm bãi sông để xây dựng nhà cửa, phát triển sản xuất, các đê bối ngày càng lấn ra phía lòng sông và được tôn tạo cao hơn làm co hẹp dòng chảy trong sông. Do đó rất cần xác định hành lang thoát lũ cho tất cả các tuyến đê bao trên địa bản tỉnh. Ở đây, đồ án chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu tính toán xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông Thái Bình qua địa bàn huyện Thanh Hà - tỉnh Hải Dương (từ Km26 – Km40).
4. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu các mô hình thuỷ động lực học Mike 11(1D), Mike 21FM (2D) và ứng dụng chúng vào việc xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông Thái Bình qua địa bàn huyện Thanh Hà - tỉnh Hải Dương.
5. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp thực hiện
- Phương pháp phân tích thống kê, phân tích xử lý số liệu
- Phương pháp phân tích đánh giá diễn biến thực địa
- Phương pháp mô hình toán thuỷ văn, thuỷ lực.
b. Kỹ thuật sử dụng
- Các phần mềm phù hợp với những nội dung nghiên cứu: MIKE11, MIKE21FM
- Ứng dụng GIS
6. Bố cục của đồ án
Đồ án được chia làm ba chương, bao gồm các nội dung sau:
Chương 1: Đánh giá thực trạng điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng các công trình phòng lũ trên địa bàn tỉnh Hải Dương.
Chương 2: Tổng quan về các mô hình thủy lực được ứng dụng để giải quyết bài toán xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông nghiên cứu.
Chương 3: Ứng dụng mô hình thủy lực xác định hành lang thoát lũ cho đoạn sông nghiên cứu.

118