Nghiên cứu dự báo tốc độ xói lở, bồi tụ, hoạch định hành lang ổn định để khai thác và phát triển bền vững hạ du sông Đồng Nai - Sài gòn

BOÄ KHOA HOẽC VAỉ COÂNG NGHEÄ BOÄ NOÂNG NGHIEÄP & PTNT VIEÄN KHOA HOẽC THUÛY LễẽI MIEÀN NAM Chửụng trỡnh baỷo veọ moõi trửụứng vaứ phoứng traựnh thieõn tai ẹEÀ TAỉI NGHIEÂN CệÙU CAÁP NHAỉ NệễÙC – MAế SOÁ KC-08.29 NGHIEÂN CệÙU ẹEÀ XUAÁT CAÙC GIAÛI PHAÙP KHCN ẹEÅ OÅN ẹềNH LOỉNG DAÃN HAẽ DU HEÄ THOÁNG SOÂNG ẹOÀNG NAI - SAỉI GOỉN PHUẽC VUẽ PHAÙT TRIEÅN KINH TEÁ - XAế HOÄI VUỉNG ẹOÂNG NAM BOÄ Chuyeõn ủeà 5: NGHIEÂN CệÙU Dệẽ BAÙO TOÁC ẹOÄ XOÙI LễÛ, BOÀI TUẽ, HOAẽCH ẹềNH HAỉNH LANG OÅN ẹềNH ẹEÅ KHAI THAÙC VAỉ PHAÙT TRIEÅN BEÀN VệếNG HAẽ DU SOÂNG ẹOÀNG NAI-SAỉI GOỉN Chuỷ nhieọm ủeà taứi: PGS.TS. Hoaứng Vaờn Huaõn Chuỷ nhieọm chuyeõn ủeà: ThS. Nguyeón ẹửực Vửụùng Tham gia thửùc hieọn: KS. Phaùm Trung ThS. Nguyeón Anh Tieỏn KS. Hoaứng ẹửực Cửụứng KS. Trửụng Thũ Nhaứn KS. Leõ Vaờn Tuaỏn TS. Huyứnh Thanh Sụn ThS. Trũnh Vaờn Haùnh ThS. Laõm ẹaùo Nguyeõn 5982-6 21/8/2006 MỤC LỤC Ch−ơng i: mở đầu .............................................................................................................4 I.1. Đặt vấn đề.......................................................................................................................4 I.2. mục Đích, phạm vi nghiên cứu ..................................................................................4 I.3. cách tiếp cận, ph−ơng pháp thực hiện ...................................................................5 I.4. Tình hình nghiên cứu trong n−ớc, ngoài ng−ớc ................................................5 I.4.1. Tình hình nghiên cứu trong n−ớc ..........................................................................................5 I.4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài ng−ớc ........................................................................................6 Ch−ơng ii: nghiên cứu dự báo xói sâu ......................................................................8 II.1. Nghiên cứu dự báo xói sâu theo công thức kinh nghiệm ..............................8 II.2. Kết quả dự báo xói sâu sau các hồ Trị An, Dầu Tiếng bằng mô hình MIKE 11 ........................................................................................................................18 II.2.1. Giới thiệu mô hình toán MIKE 11 với mô đun bùn cát ST ....................................................18 II.2.2. Thiết lập sơ đồ tính toán ...................................................................................................18 II.2.2.1. Dữ liệu sử dụng.............................................................................................................18 1. Dữ liệu địa hình .....................................................................................................................18 2. Dữ liệu thủy văn ....................................................................................................................19 3. Dữ liệu bùn cát ......................................................................................................................19 II.2.2.2. Sơ đồ hóa mạng l−ới sông ..............................................................................................19 II.2.2.3. Điều kiện biên của mô hình............................................................................................20 1. Biên thủy lực .........................................................................................................................20 2. Biên bùn cát ..........................................................................................................................20 II.2.2.4. Các tham số sử dụng trong mô hình ................................................................................20 1. Các tham số thủy lực ..............................................................................................................20 2. Các tham số bùn cát ...............................................................................................................21 II.2.3. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực .................................................................................21 II.2.3.1. Hiệu chỉnh l−u l−ợng n−ớc .............................................................................................21 II.2.3.2. Hiệu chỉnh mực n−ớc.....................................................................................................25 II.2.4. Kết quả tính toán dự báo xói sâu cho các khu vực trọng điểm...............................................27 II.2.4.1. Xác định biểu đồ dòng chảy cho giai đoạn dự báo ............................................................27 II.2.4.2. Một số kết quả tính toán dự báo......................................................................................27 Ch−ơng iii: dự báo xu thế biến đổi lòng dẫn hạ du sông đồng nai - sài gòn .......................................................................................................................33 iii.1. dự báo từ tài liệu thực đo - công thức kinh nghiệm ....................................33 iii.2. dự báo xói lở theo kết quả khảo sát địa vật lý ..........................................35 III.2.1. Ph−ơng pháp radar xuyên đất (GPR). ................................................................................35 1. Cơ sở vật lý - địa chất của ph−ơng pháp GPR. ...........................................................................35 2. Dị th−ờng radar trên hang và mặt ranh giới...............................................................................36 3. Thiết bị khảo sát. ...................................................................................................................37 4. Ph−ơng pháp khảo sát.............................................................................................................38 5. Xử lý số liệu..........................................................................................................................38 III.2.2. Ph−ơng pháp thăm dò điện...............................................................................................38 1. Cơ sở lý thuyết ......................................................................................................................38 2. Phân tích tài liệu: ...................................................................................................................39 3. Thiết bị khảo sát ....................................................................................................................40 III.2.3. Kết quả khảo sát .............................................................................................................40 1. Khu vực Thanh Đa .................................................................................................................40 2. Khu vực cầu Bình Ph−ớc.........................................................................................................54 3. Bên tả sông Đồng Nai cù lao Phố, Biên Hòa .............................................................................56 4. Khu vực Tân Uyên bên bờ hữu sông Đồng Nai.........................................................................56 5. Khu vực M−ơng Chuối ...........................................................................................................57 6. Khu vực ngã ba sông Nhà Bè với Soài Rạp ...............................................................................58 III.3. dự báo biến đổi lòng dẫn theo ph−ơng pháp phân tích tài liệu không ảnh, ảnh viễn thám ...........................................................................................60 Ch−ơng IV: tính toán dự báo biến đổi lòng dẫn hạ du đồng nai - sài gòn bằng mô hình toán hai chiều mike 21c .................................................71 iv.1. Giới thiệu mô hình toán MIKE 21C........................................................................71 iv.1.1. Giới thiệu mô hình toán MIKE 21C .................................................................................71 1.Tổng hợp l−ới cong .................................................................................................................71 2. Mô đun tính toán thủy lực......................................................................................................72 3.Dòng chảy vòng .....................................................................................................................74 4. Mô đun tính toán vận chuyển bùn cát.......................................................................................76 5. Một số công thức tính toán bùn cát lơ lửng (Ssl)........................................................................77 6. Một số công thức tính toán bùn cát đáy (Sbl) ............................................................................77 7. Mô đun tính toán hình thái sông ..............................................................................................78 iv.1.2.Trình tự tính toán mô hình cho các khu vực:.......................................................................79 IV.2. ứng dụng mike 21c Dự báo biến đổi lòng dẫn sông Sài Gòn khu vực Thanh Đa, thành phố Hồ Chí Minh ................................................................80 IV.2.1. Thiết lập, hiệu chỉnh mô hình ..........................................................................................80 1. Giới thiệu đoạn sông nghiên cứu .............................................................................................80 2. Dữ liệu địa hình .....................................................................................................................81 3. Dữ liệu thủy văn ....................................................................................................................81 4. Dữ liệu bùn cát ......................................................................................................................81 5. L−ới tính toán........................................................................................................................82 6. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực........................................................................................82 7. Kết quả kiểm định mô hình hình thái sông ...............................................................................83 IV.2.2. Tính toán, dự báo biến đổi lòng dẫn .................................................................................84 1. Tính toán biến đổi lòng dẫn với kịch bản năm lũ lớn t−ơng tự 2000.............................................84 2. Dự báo biến đổi lòng dẫn đến năm 2010 ..................................................................................87 IV.3. ứng dụng MIKE 21C Dự báo biến đổi lòng dẫn sông Đồng Nai khu vực thành phố Biên Hòa ........................................................................................94 IV.3.1. Thiết lập, hiệu chỉnh mô hình ..........................................................................................94 1. Giới thiệu đoạn sông nghiên cứu .............................................................................................94 2. Dữ liệu địa hình .....................................................................................................................96 3. Dữ liệu thủy văn ....................................................................................................................96 4. Dữ liệu bùn cát ......................................................................................................................97 5. L−ới tính toán........................................................................................................................97 6. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực........................................................................................98 7. Kết quả kiểm định mô hình hình thái sông .............................................................................101 V.3.2. Tính toán, dự báo biến đổi lòng dẫn.................................................................................104 1. Tính toán biến đổi lòng dẫn với kịch bản năm lũ lớn t−ơng tự 2000...........................................104 2. Dự báo biến đổi lòng dẫn đến năm 2010 ................................................................................109 iv.4. ứng dụng mike 21c Dự báo biến đổi lòng dẫn sông NHà Bè ......................115 IV.4.1 Thiết lập, hiệu chỉnh mô hình .........................................................................................115 1. Giới thiệu đoạn sông nghiên cứu ...........................................................................................115 2. Dữ liệu địa hình ...................................................................................................................116 3. Dữ liệu thủy văn ..................................................................................................................116 4. Dữ liệu bùn cát ....................................................................................................................117 5. Thiết lập l−ới tính toán .........................................................................................................117 6. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực......................................................................................117 7. Kết quả kiểm định mô hình hình thái sông .............................................................................118 IV.4.2 Tính toán, dự báo biến đổi lòng dẫn....................................................................................119 1. Tính toán biến đổi lòng dẫn với kịch bản năm lũ lớn t−ơng tự 2000...........................................119 2. Dự báo biến đổi lòng dẫn đến năm 2010 ................................................................................121 iV.5. Nhận xét và kiến nghị........................................................................................126 1. Công cụ dự báo xói bồi lòng dẫn ...........................................................................................126 2. Độ tin cậy của kết quả tính toán ............................................................................................126 3. Kiến nghị ............................................................................................................................126 Ch−ơng v: Xác định hành lang AN TOàN ven SÔNG hạ du sông đồng nai - sài gòn phục vụ phát triển kinh tế - x∙ hội vùng đông nam bộ..............................................................................................................................................130 V.1 đặc điểm sạt lở hạ du hệ thống sông Đồng Nai - Sài Gòn. ..................................127 V.1.2 Đặc điểm sạt lở bờ sông hạ du sông Đồng Nai - Sài Gòn .........................................................128 V.2. Mục đích xác định hành lang an toàn ven sông ........................................131 V.2.1. Khái niệm về hành lang an toàn ven sông.........................................................................131 V.2.2. Mục đích xác định hành lang an toàn ven sông .................................................................132 V.3 Tính toán xác định chiều rộng an toàn cho các khu vực trọng điểm hạ du sông Đồng Nai - Sài Gòn. ..............................................................................132 V.3.1. Xác định chiều rộng an toàn theo công thức kinh nghiệm ........................................................132 V.3.2. Xác định chiều rộng xói dự báo theo phần mềm GEO-Slope ....................................................134 V.4. đề nghị hành lang an toàn ven sông các khu vực trọng điểm hạ du đồng nai-sàI gòn...............................................................................................................143 V.5. dự báo xói lở bồi tụ cho các khu vực hạ du hệ thống sông đồng nai-sàI gòn .........................................................................................................................143 Ch−ơng vI: công nghệ dự báo xói bồi hạ du đồng nai-sài gòn..................152 Vi.1. MụC ĐíCH, YÊU CầU......................................................................................................152 VI.2. MộT Số ĐặC ĐIểM CHíNH CủA xói lở bờ sông Hạ DU ĐồNG NAI-SàI GòN................152 VI.3. CáC PHƯƠNG PHáP Dự BáO SạT Lở...............................................................................153 VI.4. CƠ Sở KHOA HọC XÂY DựNG QUI TRìNH CÔNG NGHệ Dự BáO .....................................154 VI.5. QUI TRìNH CÔNG NGHệ Dự BáO XóI Lở BồI Tụ ở CáC KHU VựC TRọNG ĐIểM Hạ DU ĐồNG NAI - SàI GòN ..................................................................................................156 VI.6. TRìNH Tự CáC BƯớC THựC HIệN TRONG QUI TRìNH CÔNG NGHệ Dự BáO XóI Lở BồI Tụ ở CáC KHU VựC TRọNG ĐIểM Hạ DU ĐồNG NAI - SàI GòN..................................157 Ch−ơng viI : kết luận và kiến nghị ......................................................................159 VIi.1. Kết luận: ....................................................................................................................159 vii.2. KIếN NGHị:....................................................................................................................159 TàI LIệU THAM KHảO......................................................................................................160 Đề tài KC.08-29: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp KHCN để ổn định lòng dẫn hạ du hệ thống sông Đồng Nai - Sài Gòn phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng Đông Nam bộ. CHUYÊN Đề 5: Nghiên cứu dự báo tốc độ xói lở, bồi tụ, hoạch định hành lang ổn định để khai thác và phát triển bền vững Hạ DU SÔNG Đồng nai – sài gòn Phòng nghiên cứu động lực sông, ven biển và công trình bảo vệ bờ - viện khoa học thuỷ lợi miền nam 4 Ch−ơng i: mở đầu I.1. Đặt vấn đề Dọc theo hai bên bờ các sông rạch thuộc HDSĐNSG tập trung hầu hết những khu đô thị lớn và hàng chục thị xã, thị trấn, thị tứ, khu dân c− đông đúc, cơ sở hạ tầng quan trọng Trong khi chúng ta rất cần sự ổn định các điều kiện hạ tầng cơ sở để nâng cao và tăng nhanh tốc độ phát triển kinh tế, thực hiện nhanh b−ớc chỉnh trang đô thị thì hiện t−ợng sạt lở bờ sông đã xảy ra liên tiếp và nghiêm trọng, xói lở, bồi tụ lòng sông diễn ra ngày càng phức tạp, dọc theo 2 bên bờ sông Đồng Nai - Sài Gòn, làm sụp đổ, nhấn chìm nhiều nhà cửa, ruộng v−ờn và cơ sở hạ tầng làm thiệt mạng nhiều ng−ời ảnh h−ởng trực tiếp đến các khu dân c−, đến quy hoạch và phát triển dân sinh, kinh tế, xã hội và môi tr−ờng đã làm chậm lại tốc độ đô thị hóa và tốc độ tăng tr−ởng kinh tế của khu vực. Thiên tai do bão, lũ lụt đ−ợc cảnh báo, dự báo tr−ớc đã phòng, tránh, giảm nhẹ thiên tai cho Nhà n−ớc và nhân dân. Chính vì vậy, việc dự báo sạt lở bờ sông, xác định hành lang an toàn để phục vụ khai thác phát triển bền vững ở HDSĐNSG rất cần thiết để các cấp chính quyền địa ph−ơng và ng−ời dân chủ động di dời. Đây là một trong các nội dung mà đề tàI KC-08.29 “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp KHCN để ổn định lòng dẫn HDSĐNSG phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Đông Nam Bộ” phải thực hiện thông qua báo cáo chuyên đề: “Nghiên cứu dự báo tốc độ xói lở bờ, bồi tụ, hoạch định hành lang ổn định để khai thác và phát triển bền vững HDSĐNSG”. I.2. Mục đích, phạm vi nghiên cứu 1. Mục đích nghiên cứu - Xác định các công thức kinh nghiệm, bán kinh nghiệm tính toán dự báo biến đổi lòng dẫn. - ứng dụng các công cụ: địa vật lý, công nghệ GIS, mô hình toán Mike 11, Mike 21C để nghiên cứu dự báo xói bồi lòng dẫn HDSĐNSG. - Xác định hành lang ổn định để phát triển bền vững HDSĐNSG. - Đ−a ra công nghệ dự báo xói bồi HDSĐNSG. 2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài KC.08-29: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp KHCN để ổn định lòng dẫn