Tài liệu đánh giá hiện trạng tuyến đê đông tỉnh bình định, đề xuất giải pháp xây dựng đê đảm bảo ngăn mặn, nước dâng và thoát lũ

LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ “Đánh giá hiện trạng tuyến đê Đông tỉnh Bình Định, đề xuất giải pháp xây dựng đê đảm bảo ngăn mặn, nước dâng và thoát lũ” được hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân học viên còn có sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của TS. Dương Đức Tiến, các thầy cô giáo khoa Công trình thủy - Trường Đại học Thủy lợi. Học viên xin chân thành cảm ơn Trường đại học Thủy lợi, các thầy cô giáo trong, ngoài trường và các bạn bè đồng nghiệp, Viện Quy hoạch Thủy lợi. Học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến các cơ quan, đơn vị và cá nhân nêu trên. Đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn TS. Dương Đức Tiến đã tạo điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn và cung cấp những thông tin cần thiết cho bản luận văn này. Hà Nội, tháng 11 năm 2012 HỌC VIÊN Trần Đình Dũng BẢN CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Đánh giá hiện trạng tuyến đê Đông tỉnh Bình Định, đề xuất giải pháp xây dựng đê đảm bảo ngăn mặn, nước dâng và thoát lũ” là đề tài do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Dương Đức Tiến. Các số liệu sử dụng để tính toán là trung thực, những kết quả nghiên cứu trong đề tài luận văn chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi xin chịu trách nhiệm về đề tài luận văn của mình./. Học viên Trần Đình Dũng MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 T 5 4 T 5 4 1. Giới thiệu luận văn.............................................................................................. 1 T 5 4 T 5 4 2. Mục tiêu nghiên cứu. .......................................................................................... 2 T 5 4 T 5 4 3. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................. 2 T 5 4 T 5 4 4. Phương pháp nghiên cứu. ................................................................................... 2 T 5 4 T 5 4 5. Bố cục luận văn. .................................................................................................. 2 T 5 4 T 5 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÙNG VÀ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG, NGOÀI T 5 4 NƯỚC VỀ XÂY DỰNG CÁC TUYẾN ĐÊ CỬA SÔNG, ĐÊ BIỂN ....................... 4 1.1. Tổng quan lưu vực sông Kone – Hà Thanh, các đặc trưng tự nhiên xã hội T 5 4 trong vùng, đặc điểm khí tượng, thủy văn, hải văn, địa hình, địa chất. .................. 4 T 5 4 1.2. Tổng quan hiện trạng tuyến đê Đông............................................................. 11 T 5 4 T 5 4 1.3. Tổng quan về hiện trạng và định hướng phòng chống lũ, bão trong lưu vực.13 T 5 4 T 5 4 1.3.1. Quá trình nghiên cứu phòng chống lũ vùng. .......................................... 13 T 5 4 T 5 4 1.3.2. Tiêu chuẩn tiêu úng chống lũ vùng hạ lưu sông Hà Thanh .................... 14 T 5 4 T 5 4 1.3.3. Định hướng phòng chống lũ vùng nghiên cứu. ...................................... 14 T 5 4 T 5 4 1.4. Tổng quan về các nghiên cứu trong và ngoài nước trong xây dựng các tuyến T 5 4 đê cửa sông, đê biển. ............................................................................................. 16 T 5 4 1.4.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................... 16 T 5 4 T 5 4 1.4.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước .......................................... 19 T 5 4 T 5 4 CHƯƠNG 2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TUYẾN ĐÊ ĐÔNG VÀ HỆ THỐNG T 5 4 CÔNG TRÌNH, CÔNG TÁC PHÒNG CHỐNG LŨ, BÃO VÙNG NGHIÊN CỨU22 2.1. Hiện trạng mặt cắt từng đoạn đê trên tuyến. .................................................. 22 T 5 4 T 5 4 2.2. Hiện trạng công trình thủy lợi dưới đê (cống, tràn, kè, trạm bơm…) ........... 30 T 5 4 T 5 4 2.2.1. Cống. ...................................................................................................... 30 T 5 4 T 5 4 2.2.2. Tràn. ....................................................................................................... 34 T 5 4 T 5 4 2.2.3. Các đoạn đê lũ tràn qua. ........................................................................ 35 T 5 4 T 5 4 2.3. Đánh giá hiện trạng phòng chống lũ vùng nghiên cứu. ................................. 36 T 5 4 T 5 4 2.4. Hiện trạng địa chất, địa hình tuyến đê và vùng nghiên cứu. .......................... 40 T 5 4 T 5 4 2.4.1. Đặc điểm địa hình .................................................................................. 40 T 5 4 T 5 4 2.4.2. Đặc điểm địa chất và đất đai thổ nhưỡng ............................................. 40 T 5 4 T 5 4 2.5. Quá trình nâng cấp, tu bổ qua các thời kỳ. .................................................... 41 T 5 4 T 5 4 2.6. Đánh giá hiện trạng công tác quản lý tuyến đê, phòng chống lụt bão. .......... 42 T 5 4 T 5 4 2.7. Những tồn tại trong thiết kế và thi công tuyến đê và các công trình qua đê T 5 4 dẫn đến không đảm bảo nhiệm vụ và hư hỏng. .................................................... 43 T 5 4 2.7.1. Nguyên nhân thiết kế .............................................................................. 43 T 5 4 T 5 4 2.7.2. Nguyên nhân thi công công trình ........................................................... 45 T 5 4 T 5 4 2.7.3. Nguyên nhân quản lý .............................................................................. 45 T 5 4 T 5 4 2.8. Kết luận Chương 2. ........................................................................................ 46 T 5 4 T 5 4 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XÂY DỰNG TUYẾN ĐÊ T 5 4 ĐẢM BẢO NGĂN MẶN, NƯỚC DÂNG VÀ THOÁT LŨ ................................... 47 3.1. Nghiên cứu giải pháp phòng chống lũ, bão được nghiên cứu và phê duyệt T 5 4 cho vùng. ............................................................................................................... 47 T 5 4 3.2. Nhiệm vụ tuyến đê Đông. .............................................................................. 50 T 5 4 T 5 4 3.3. Xác định mực nước triều, nước dâng với tần suất tính toán, mực nước lũ, lưu T 5 4 lượng lũ vùng theo phương án chống lũ. .............................................................. 50 T 5 4 3.4. Đề xuất tính toán bố trí tuyến đê, các công trình qua đê, dưới đê… theo điều T 5 4 kiện địa hình, dân sinh, đảm bảo ngăn mặn và thoát lũ. ....................................... 51 T 5 4 3.4.1 Đề xuất tuyến đê, công trình qua đê. ....................................................... 51 T 5 4 T 5 4 3.4.2. Xây dựng mô hình thủy lực tính mực nước lũ thiết kế tuyến, quy mô công T 5 4 trình qua đê theo giải pháp đề xuất. ................................................................. 55 T 5 4 3.4.3. Mực nước thiết kế đê lũ phía sông. ........................................................ 69 T 5 4 T 5 4 3.5. Nghiên cứu đề xuất hình thức mặt cắt đê, kết cấu đê và công nghệ xây dựng T 5 4 đê các đoạn điển hình, các đoạn đê kết hợp tràn xả lũ. ......................................... 69 T 5 4 3.5.1. Đề xuất hình thức mặt cắt, kết cấu đê. ................................................... 69 T 5 4 T 5 4 3.5.2. Thiết kế các hạng mục công trình .......................................................... 72 T 5 4 T 5 4 3.5.3. Công nghệ xây dựng các đoạn điển hình. .............................................. 91 T 5 4 T 5 4 3.6. Kết luận Chương 3. ........................................................................................ 98 T 5 4 T 5 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 99 T 5 4 T 5 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mạng sông suối lưu vực sông Kone – Hà Thanh ........................................ 5 T 5 4 T 5 4 Hình 1.2. Ngập lụt do cơn bão Mirinae ngày 4/11/2009 tại tỉnh Bình Định .............. 6 T 5 4 T 5 4 Hình 1.3. Vùng rốn lũ các xã đông Tuy Phước 11/2010 ............................................ 7 T 5 4 T 5 4 Hình 1.4. Sơ đồ tách dòng chính hạ lưu sông Kone ................................................... 8 T 5 4 T 5 4 Hình 1.5. Tuyến tràn thoát lũ nằm trên đê Đông ...................................................... 13 T 5 4 T 5 4 Hình 1.6. Ảnh tuyến đê biển, cửa sông của Hàn Quốc ............................................. 18 T 5 4 T 5 4 Hình 1.7. Đê kè biển Cam Lập – Cam Ranh – Khánh Hòa ...................................... 21 T 5 4 T 5 4 Hình 2.1. Sơ đồ đoạn đê 1 – tuyến đê Đông Bình Định ........................................... 23 T 5 4 T 5 4 Hình 2.2. Đê Nhơn Phú thuộc hệ thống đê Đông, Bình Định .................................. 23 T 5 4 T 5 4 Hình 2.3. Mặt cắt ngang đê theo thiết kế năm 2001 tại K 0 + 600 ........................... 24 T 5 4 T 5 4 Hình 2.4. Sơ đồ đoạn đê 2 – tuyến đê Đông Bình Định ........................................... 26 T 5 4 T 5 4 Hình 2.5. Ảnh hiện trạng tuyến đê Đông .................................................................. 26 T 5 4 T 5 4 Hình 2.6. Sơ đồ đoạn 3 – tuyến đê Đông Bình Định ................................................ 27 T 5 4 T 5 4 Hình 2.7. Sơ đồ hiện trạng toàn tuyến đê Đông ........................................................ 29 T 5 4 T 5 4 Hình 2.8. Hiện trạng các công lấy nước qua đê ........................................................ 33 T 5 4 T 5 4 Hình 2.9. Ảnh hiện trạng cống qua đê. .................................................................... 33 T 5 4 T 5 4 Hình 2.10. Ảnh các tuyến cống qua đê phục vụ nuôi trồng thủy sản ....................... 34 T 5 4 T 5 4 Hình 2.11. Đê cửa sông được bọc bê tông 3 mặt ...................................................... 36 T 5 4 T 5 4 Hình 2.12. Ảnh tuyến đập, tràn xả lũ hồ Định Bình ................................................. 38 T 5 4 T 5 4 Hình 2.13. Ảnh các hộ dân xây dựng lấn chiếm tuyến đê Đông ............................ 45 T 5 4 T 5 4 Hình 3.1. Sơ đồ nắn tuyến đê đoạn 2. ....................................................................... 54 T 5 4 T 5 4 Hình 3.2. Sơ đồ nắn tuyến đê đoạn 1 ........................................................................ 55 T 5 4 T 5 4 Hình 3.3. Sơ đồ tính thủy lực sông Kone - Hà Thanh (Mike11) .............................. 61 T 5 4 T 5 4 Hình 3.4. Sơ đồ tính thủy lực sông Kone - Hà Thanh (Mike-21fm)......................... 62 T 5 4 T 5 4 Hình 3.5. Sơ đồ kết nối Mike 11 và Mike-21fm ....................................................... 62 T 5 4 T 5 4 Hình 3.6. Bình đồ địa hình tỷ lệ 1 : 10.000 vùng bãi ngập lũ ................................... 65 T 5 4 T 5 4 Hình 3.7. Mực nước lũ tháng x/2009 tại trạm Phú Ngọc .......................................... 67 T 5 4 T 5 4 Hình 3.8. Mực nước lũ tháng x/2009 tại trạm Diêu Trì ............................................ 67 T 5 4 T 5 4 Hình 3.9. Lưu lượng trận lũ tháng x/2009 tại trạm Diêu Trì .................................... 68 T 5 4 T 5 4 Hình 3.10. Sơ họa mặt cắt ngang đoạn đê cho nước tràn qua ................................... 70 T 5 4 T 5 4 Hình 3.11. Mặt cắt ngang, mặt bằng đoạn đê đại diện .............................................. 71 T 5 4 T 5 4 Hình 3.12. Vị trí tuyến đê đoạn 1 từ Km 0 + 000 đến Km 2 + 700 .......................... 73 T 5 4 T 5 4 Hình 3.13. Vị trí tuyến đê đoạn 1 từ Km 2 + 700 đến Km 6 + 700 .......................... 73 T 5 4 T 5 4 Hình 3.14. Bản đồ nước dâng đã xảy ra và có thể xảy ra từ vĩ tuyến 16 trở vào ...... 76 T 5 4 T 5 4 Hình 3.15. Kè mái đê biển bằng khối bê tông liên kết mảng .................................... 79 T 5 4 T 5 4 Hình 3.16. Bảo vệ chân kè bằng ống buy bê tong đổ đá bên trong .......................... 81 T 5 4 T 5 4 Hình 3.17. Sơ đồ mặt cắt tính thấm mặt cắt đê ......................................................... 85 T 5 4 T 5 4 Hình 3.18. Sơ đồ lưới phần tử tính toán mặt cắt đê .................................................. 85 T 5 4 T 5 4 Hình 3.19. Đường bão hòa thấm và lưu lượng đơn vị thấm qua mặt cắt đê ............. 86 T 5 4 T 5 4 Hình 3.20. Đường đẳng gradient thấm mặt cắt đê ................................................. 87 T 5 4 T 5 4 Hình 3.21. Phân bố cột nước tổng trong thân và nền đê ........................................... 87 T 5 4 T 5 4 Hình 3.22. Phân bố áp lực cột nước .......................................................................... 87 T 5 4 T 5 4 Hình 3.23. Cung trượt mặt cắt ngang đê ................................................................... 88 T 5 4 T 5 4 Hình 3.24. Đường bão hòa thấm và lưu lượng đơn vị thấm qua mặt cắt đê ............. 88 T 5 4 T 5 4 Hình 3.25. Đường đẳng gradient thấm mặt cắt đê .................................................... 89 T 5 4 T 5 4 Hình 3.26. Phân bố cột nước tổng trong thân và nền đê ........................................... 89 T 5 4 T 5 4 Hình 3.27. Phân bố áp lực cột nước .......................................................................... 89 T 5 4 T 5 4 Hình 3.28. Cung trượt phía đồng mặt cắt ngang đê ............................................... 90 T 5 4 T 5 4 Hình 3.29. Cung trượt phía biển mặt cắt ngang đê ................................................... 90 T 5 4 T 5 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Đặc trưng hình thái lưu vực sông vùng nghiên cứu ................................... 5 T 5 4 T 5 4 Bảng 1.2. Lượng mưa ngày lớn nhất ở các vị trí ....................................................... 7 T 5 4 T 5 4 Bảng 1.3. Đặc trưng mực nước triều tại trạm Quy Nhơn trong các tháng (cm) ...... 10 T 5 4 T 5 4 Bảng 1.4. Các đặc trưng thống kê mực nước triều cao nhất trạm Quy Nhơn ........... 10 T 5 4 T 5 4 Bảng 1.5. Các đặc trưng thống kê của mực nước triều thấp nhất trạm Quy Nhơn ... 10 T 5 4 T 5 4 Bảng 1.6. Mực nước triều lớn nhất tại một số điểm trong đầm ................................ 11 T 5 4 T 5 4 Bảng 2.1. Hiện trạng cống qua tuyến đê Đông ........................................................ 31 T 5 4 T 5 4 Bảng 2.2. Hiện trạng tràn qua tuyến đê Đông .......................................................... 34 T 5 4 T 5 4 Bảng 2.3. Hiện trạng các đoạn đê cho lũ tràn qua ................................................... 36 T 5 4 T 5 4 Bảng 2.4. Thống kê các loại đất của vùng nghiên cứu ............................................ 41 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.1. Thông số hồ chứa tham gia cắt lũ vùng sông Kone. ................................ 47 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.2. Các đặc trưng thống kê mực nước triều cao nhất trạm Quy Nhơn .......... 50 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.3. Các đặc trưng thống kê của mực nước triều thấp nhất trạm Quy Nhơn ... 50 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.4. Mực nước triều lớn nhất tại một số điểm trong đầm ............................... 51 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.5. Lũ tháng 10/2009 tại các vị trí đo đạc ...................................................... 63 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.6. Kết quả mô phỏng lũ tháng 10/2009 tại một số vị trí .............................. 66 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.7. Kết quả kiểm định trận lũ tháng 11/2009 tại một số vị trí ........................ 68 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.8 Tổng hợp mực nước lũ thiết kế đê Đông phía đồng. ................................. 69 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.9. Chiều rộng đỉnh đê theo cấp công trình .................................................... 71 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.10. Tuyến và hạng mục công trình qua đê đoạn 1. ....................................... 72 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.11. Chiều cao nước dâng thiết kế cho các cấp đê ........................................ 76 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.12. Kết quả tính toán cấu kiện tấm lát bảo vệ mái. ....................................... 78 T 5 4 T 5 4 Bảng 3.13. Kết quả tính toán ổn đinh........................................................................ 91 T 5 4 T 5 4 1 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1. Giới thiệu luận văn. Tỉnh Bình Định nằm ở miền Nam Trung bộ của Việt Nam với diện tích đồng bằng ven biển nhỏ hẹp nhưng thường xuyên bị ảnh hưởng lũ lụt, triều cường, nước dâng do bão… Mùa mưa bão hàng năm diễn ra từ trung tuần tháng 9 đến trung tuần tháng 12, vùng đồng bằng thuộc các huyện: Phù Cát, An Nhơn, Tuy Phước và phường Nhơn Bình, Nhơn Phú, Bùi Thị Xuân, Trần Quang Diệu, Đống Đa của thành phố Quy Nhơn bị nước lũ của thượng nguồn sông Kone và Hà Thanh dồn về gây ngập lụt nghiêm trọng, sức tàn phá lớn gây thiệt hại về người và tài sản mỗi năm trên vài trăm tỷ đồng. Lũ lụt cũng làm cho vùng đồng bằng hạ lưu sông Kone và Hà Thanh, bị sa bồi thuỷ phá và hư hỏng các công trình hạ tầng cơ sở như: Nhà dân, trường học, bệnh viện, kho tàng bến bãi, đường sá, gây ách tắc giao thông, ô nhiễm môi trường, trong đó thiệt hại nhiều nhất là: huyện Tuy Phước, Phường Nhơn Bình, Nhơn Phú, một phần phường Đống Đa, Bùi Thị Xuân, Trần Quang Diệu. Trận lũ tháng 11/1987 và tháng 12 năm 1993 gây ngập úng từ (1000 ÷ 1200) ha lúa, màu sắp tới kỳ thu hoạch, độ sâu ngập trên 1m, thời gian ngập tới (2÷3) ngày, khoảng 25.000 ngôi nhà, trường lớp bị ngập nước. Ngoài ảnh hưởng lũ từ thượng nguồn, thì triều cường kết hợp nước dâng do bão cũng là một hiểm họa gây xâm nhập mặn và ngập các xã ven biển Phước Sơn, Phước Hòa, Phước Thắng, Phước Thuận huyện Tuy Phước; phường Nhơn Bình Thành phố Quy Nhơn lên tới hàng nghìn ha. Từ thực tế nêu trên tỉnh Bình Định đã đầu tư xây dựng tuyến đê Đông để chống bão và nước dâng từ biển; tuy nhiên vẫn đảm bảo thoát lũ và lấy được nguồn nước nuôi trồng thủy sản nước lợ nhờ hệ thống tràn, cống qua đê, các đoạn đê tràn lũ. Sau hơn 10 năm sử dụng tới nay tuyến đê Đông bị sạt lở nhiều đoạn, hư hỏng các công trình qua đê nên cần bổ sung nghiên cứu nâng cấp điều chỉnh tuyến đê đảm bảo thoát lũ, khai thác các bãi bối ngoài đê. 2 2. Mục tiêu nghiên cứu. Tuyến đê phía Đông Thành phố Quy Nhơn, huyện Tuy Phước tỉnh Bình Định đã phát huy được hiệu quả to lớn trong việc ngăn mặn, giữ ngọt cho diện tích đất nông nghiệp, phòng chống bão, triều cường cho nhân dân các xã ven biển huyện Tuy Phước. Tuy nhiên, sau nhiều mùa bão lũ các công trình dưới đê như tràn xả lũ, cống lấy nước đã bị hư hỏng; nhu cầu phát triển kinh tế xã hội xem xét khai thác các vùng đất phía ngoài đê nên cần nghiên cứu nâng cấp sửa chữa và bố trí lại phương án tuyến, mặt cắt đê đảm bảo an toàn đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Vì thế, mục tiêu của luận văn là nghiên cứu và đề xuất giải pháp tuyến đê, công trình thoát lũ, sơ bộ xác định hình thức mặt cắt đê hợp lý đoạn điển hình để đáp ứng các nhiệm vụ đề ra. 3. Phạm vi nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu của Luận văn là điều tra, đánh giá hiện trạng toàn tuyến đê Đông tỉnh Bình Định, các công trình qua đê, hình thức mặt cắt đê… Đánh giá lại khả năng đáp ứng thoát lũ của các tuyến tràn, đoạn đê tràn lũ. Đề xuất giải pháp tuyến đê phù hợp sản xuất, khai thác bối bãi và đảm bảo chống triều cường. Đưa ra một số giải pháp công nghệ xây dựng tuyến đê. 4. Phương pháp nghiên cứu. Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu được áp dụng là phương pháp thống kê, điều tra, phân tích và phương pháp ứng dụng mô hình toán Mike 11, Mike Flood, Geo Slope…. Thông tin và số liệu thu thập dựa trên hệ thống lưu trữ có từ nhiều nguồn như: điều tra trực tiếp, thu thập từ các đơn vị đã thực hiện nghiên cứu về những vấn đề liên quan, tham khảo ý kiến chuyên gia và người có kinh nghiệm. 5. Bố cục luận văn. Ngoài chương mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương chính như sau: Chương 1: Tổng quan vùng và các nghiên cứu trong, ngoài nước về xây dựng các tuyến đê cửa sông, đê biển. 3 Nội dung chương này sẽ trình bày tổng quan lưu vực sông Kone – Hà Thanh, vùng nghiên cứu, hiện trạng tuyến đê và công tác phòng chống lũ bão cũng như quy hoạch phòng chống lũ, đê biển đê cửa sông. Đồng thời cũng tìm hiểu đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về xây dựng đê biển, đê cửa sông. Chương 2: Đánh giá hiện trạng tuyến đê Đông và hệ thống công trình, công tác phòng chống lũ, bão vùng nghiên cứu. Đánh giá hiện trạng mặt cắt tuyến đê Đông, công trình thủy lợi qua đê như cống, tràn… và công tác quản lý vận hành tuyến đê. Đánh giá nguyên nhân hư hỏng đê trong quá trình sử dụng, những điểm còn tồn tại trong khâu thiết kế và xây dựng công trình. Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xây dựng tuyến đê đảm bảo ngăn mặn, nước dâng và thoát lũ. Nghiên cứu các giải pháp phòng chống lũ bão cho vùng, xác định nhiệm vụ tuyến đê, đề xuất bố trí tuyến đê, các công trình dưới đê, hình thức mặt cắt kết cấu đê đảm bảo khả năng chống lũ, bão. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÙNG VÀ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG, NGOÀI NƯỚC VỀ XÂY DỰNG CÁC TUYẾN ĐÊ CỬA SÔNG, ĐÊ BIỂN 1.1. Tổng quan lưu vực sông Kone – Hà Thanh, các đặc trưng tự nhiên xã hội trong vùng, đặc điểm khí tượng, thủy văn, hải văn, địa hình, địa chất. Vùng nghiên cứu nằm ở hạ lưu sông Kone - Hà Thanh , được giới hạn trong phạm vi ranh giới hành chính của các xã : Phước An, Phước Thành, thị trấn Diêu trì, thị trấn Tuy Phước huyện Tuy Phước và các phường: Bùi Thị Xuân, Trần Quang Diệu, Nhơn Bình, Nhơn Phú, Đống Đa thuộc Thành phố Quy Nhơn với tổng diện tích tự nhiên 175,472 km2, dân số trung bình tính đến 31 tháng 12 năm 2009 là P P 147.342 người. a. Mạng lưới sông ngòi Sông Hà Thanh có diện tích lưu vực là 580 km2, chiều dài sông chính 48 km, P P độ cao bình quân toàn lưu vực là 179 m, độ dốc bình quân lưu vực là 18,3%, mật độ lưới sông 0,92 km/km2, lượng mưa bình quân cả năm khoảng 2000 mm, tổng lượng P P P P dòng chảy năm tính toán lưu vực khoảng 675 triệu m3. Sông bắt nguồn ở những P P đỉnh núi cao trên 1100 m thuộc huyện Vân Canh chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc và khi chảy qua cầu Diêu Trì về phía hạ lưu khoảng 800 m sông chia thành hai nhánh . Một nhánh chảy về phía Bắc qua cửa Trường Úc đổ vào đầm Thị Nại và nhánh thứ 2 chảy về phía Nam qua cầu sông Ngang, sau chảy qua cầu Đôi đổ ra đầm Thị Nại tại cửa Hưng Thạnh. Sông Kone là con sông chính ảnh hưởng trực tiếp đến vùng hạ lưu . Đây là sông lớn nhất tỉnh Bình Định có diện tích lưu vực là 3.067 km2 dài 178 km. Sông P P bắt nguồn từ các dãy núi có các đỉn h cao trên 1000 m. Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đến Thanh Quang - Vĩnh Phú sông chảy theo hướng Bắc Nam cho đến Bình Tường , Phú Phong, chảy theo hướng Tây Đông . Tại Bình Thạnh sông chia thành hai nhánh chính : Tân An và Đập Đá. 5 Nhánh Tân An có các nhánh con như Gò Chàm cách ngã ba về phía hạ lưu2 km nhập vào sông Tân An và dòng chính sông Tân An đổ ra cửa Gò Bồi- Tân Giảng. Nhánh Đập Đá chảy ra cửa Đại An . Bảng 1.1. Đặc trưng hình thái lưu vực sông vùng nghiên cứu STT Lưu vực sông Diện Chiều Độ cao Độ dốc Mật độ Hệ số uốn tích lưu dài bình quân bình lưới sông khúc vực sông lưu vực quân lưu (km/km2) (km2) (km) (m) vực (%) 580 58 179 18.3 0.92 1.42 P P I Sông Hà Thanh Lưu vực sông Kone II Từ nguồn – Biển P P 3067 178 567 15,8 0,65 Hình 1.1. Mạng sông suối lưu vực sông Kone – Hà Thanh 1,54 6 b. Tình hình bão lũ. Do tác dụng chắn gió của dải Trường Sơn nên hàng năm lưu vực sông Kone - Hà Thanh - La Tinh luôn bị bão tác động trực tiếp gây mưa to gió lớn làm ngập lụt nghiêm trọng vùng hạ lưu. Bình quân mỗi năm có từ 1,55 đến 2 cơn bão đổ bộ từ Đà Nẵng trở vào, trong vòng 48 năm gần đây (1961- 2009) số cơn bão đổ bộ vào ngày càng gia tăng, trung bình mỗi năm có tới 2,7 đến 3 cơn, riêng bão vào khu vực Miền Trung chiếm 65% số cơn bão vào Việt Nam, trong đó có vùng sông Kone Hà Thanh - La Tinh. Thời gian mưa của các trận mưa lớn thường kéo dài từ 10 ngày nhưng lượng mưa lớn nhất trong trận chỉ từ 5 đến 1 đến 3 ngày. Qua tính toán thống kê lượng mưa lớn nhất thời đoạn 1, 3, 5, 7 ngày liên tục thường tập trung nửa cuối tháng X và tháng XI thời gian thường bị ảnh hưởng của bão và các đợt không khí lạnh , áp thấp nhiệt đới . Lượng mưa 1 ngày có thể đạt trên 300 mm ngày . Đặc biệt trận mưa lũ tháng XI/2009 do bão số 11 kết hợp với KKL đã gây ra mưa rất to trên địa bàn vùng nghiên cứu, trong đó mưa đặc biệt to trên lưu vực sông Hà Thanh với lượng mưa 24h (từ 13h ngày 2/XI đến 13h ngày 3/XI, lượng mưa tại Vân Canh đo được là 754 mm, lượng mưa 1 ngày max đạt 503mm (ngày 3/XI/2009). Hình 1.2. Ngập lụt do cơn bão Mirinae ngày 4/11/2009 tại tỉnh Bình Định 7 Hình 1.3. Vùng rốn lũ các xã đông Tuy Phước 11/2010 Bảng 1.2. Lượng mưa ngày lớn nhất ở các vị trí X1 ngày max X3 ngày max X5 ngày max X7 ngày max Trạm X1max X3max X5max X7max Thời gian Thời gian Thời gian Thời gian (mm) (mm) (mm) (mm) Quy Nhơn 365,0 26/X/1960 576,2 9-11/XI/1981 656,9 7-11/XI/1981 755,8 8-14/XI/1981 337,8 15/X/1988 An Nhơn 239,6 21/X/1998 461,7 16570,7 15631,3 16-22/XI/1996 18/XI/1996 19/XI/1996 233,6 23/X/2005 Phù Mỹ 326,0 21/X/1998 536,1 20-22/X/1998 644,9 14-18/X/2003 701,7 14-20/X/2003 325,5 14/X/1979 Phù Cát 390,0 17/X/1996 1515347,3 16/X/1990 675,0 17/XI/1996 848,0 19/XI/1996 916,5 15-21/XI/1996 Đề Gi 444,1 23/X/1991 586,2 14-16/X/1990 674,1 14-18/X/1990 699,2 13-19/X/1990 347,3 16/X/1990 Hoài Ân 383,6 15/X/2003 376,5 21/X19/98 720,6 15-17/X/2003 890,9 15-19/X/2003 971,9 14-20/X/2003 Hoài 304,1 4/XI/2007 650,9 20-22/X/1998 728,6 24-28/X/1981 822,5 24-30/X/1981 Nhơn 269,6 26/X/1981 Cây 289,3 23/X/2005 595,5 23-25/X/05 671,8 22-26/X/2005 699,0 21-27/X/2005 Muồng 284,0 25/XI/1985 463,7 23-25/X/1992 525,2 21-25/X/1992 688,5 22-28/X/1992 Bình 304,0 20/X/1994 423,2 19-21/X/1994 514,9 14-18/X/1990 599,3 22-28/X/1992 Quang 300,0 19/XI/1987 Vĩnh Kim 376,8 24/X/1991 550,8 566,5 809,3 25-31/X/1981 8 X1 ngày max X3 ngày max X5 ngày max X7 ngày max Trạm X1max X3max X5max X7max Thời gian Thời gian Thời gian Thời gian (mm) (mm) (mm) (mm) 285,4 9/XI/1988 23-25/X/1992 25-29/X/1992 708,9 23-29/X/1992 Vĩnh Sơn 278 15/X/2003 254,2 21/X/1998 506,5 15-17/X/03 661,4 15-19/X/2003 703,2 14-20/X/2003 Vân Canh 503,0 3/XI/2009 870,0 2-4/XI/2009 925,0 2-6/XI/2009 939,0 2-8/XI/2009 368 25/XI/1985 1515-21/XI/1996 551,0 2-4/XII/1986 684,4 19/XI/1996 773,7 Về hướng dòng chảy lũ: - Đối với sông Kone : Sau khi lũ từ th ượng nguồn ch ảy về, đến ngã ba Bình Thạnh: Sông Kone chia làm hai nhánh là Tân An và Đập Đá , trong đó: + Có khoảng 70% lưu lượng lũ chảy theo hướng sông Tân An Gò Tràm qua Nhơn Khánh, Nhơn Lộc, Nhơn Hòa, thị trấn An Nhơn , sau khi qua đường sắt , chia làm hai hướng: Hướng chính xuống Phước Hưng, Phước Quang, Phước Hòa, chảy ra cửa Tân Giản và đổ vào đầm Thị, còn hướng phụ, lưu lượng lũ băng qua cầu Bà Ri và vùng đồng ruộng của xã Phước Hiệp, Phước Lộc, Phước Nghĩa theo hướng Tây Bắc - Đông Nam nhập vào nhánh Trường Úc thuộc sông Hà Thanh và đổ vào đầm Thị Nại . + Có khoảng 30% lưu lượng lũ ch ảy theo hướng sông Đập Đá và sông Cầu Dài qua Nhơn Hưng , Nhơn An, Nhơn Hạnh , Nhơn Long , Phước và đổ vào đầm Thị Nại qua cửa An Lợi . Hình 1.4. Sơ đồ tách dòng chính hạ lưu sông Kone 9 Đối với sông Hà Thanh : Sông Hà Th anh ngắn và dốc , sau khi chảy qua cầu Diêu Trì trên Quốc lộ 1A , xuống hạ lưu khoảng 800 m, thì sông chia làm hai nhánh , trong đó: - Nhánh Trư ờng Úc , chảy về phía Bắc qua địa phận Nam thị trấn Tuy Phước và Bắc địa phận phường Nhơn Bình và Nhơn Phú thành phố Quy Nhơn , lưu lượng lũ đổ vào đầm thị Nại qua cửa Trường Úc , do cửa sông này khá rộng nên khả năng thoát lũ tốt. - Nhánh sông Ngang ch ảy phía Nam qua cầu Đôi đổ ra đầm Thị Nại qua cửa Hưng Thạnh . Nhìn chung từ ngã ba sông Hà Thanh trở xuống hạ lưu , lũ bắt đầu tràn bờ và đi sâu vào vùng đồng bằng , sau đó được tiêu thoát qua các tràn và các cống tiêu trên hệ thống đê Đông , đoạn từ cầu Đôi ra đến cửa Trường Úc . Qua kết quả đo đạc lượng lũ lớn nhất tại Cây Muồng trên sông Kone, khống chế diện tích lưu vực 2540 km2 với liệt tài liệu từ năm lần/34 năm đo đạc liên tục 1976-2009 cho thấy lưu lượng lớn nhất xẩy ra , trong đó đạt đỉnh lũ cao nhất là 13 : 6340m3/s vào P P ngày19/11/1987, những trận lũ lớn đều xả y ra vào tháng 10 và tháng 11. Đặc trưng chế độ thuỷ văn vùng triều Thuỷ triề u ở vùng nghiên cứu nằm trong chế độ triều từ Quảng Ngãi đến Nha Trang chủ yếu là nhật triều không đều . Số ngày nhật triều trong tháng từ 17 đến 26 ngày, vào các ngày nước kém thường có thêm một con nước nhỏ trong ngày gian triều dâng thường lâu hơn thời gian triều rút . Thời 1 đến 2 giờ, điểm này thuận lợi cho việc lấy nước tưới nhưng cũng ảnh hưởng tới thời gian lũ rút và mặn vào sâu hơn. Theo tài liệu triều trạm Quy Nhơn, tính toán các đặc trưng thuỷ triều như sau: 10 Bảng 1.3. Đặc trưng mực nước triều tại trạm Quy Nhơn trong các tháng (cm) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Mực nước triều 158 153 151 148 146 143 140 145 155 170 170 168 154 trung bình Đỉnh triều cao 257 256 238 243 246 254 242 248 271 277 271 296 296 Chân triều thấp 50 38 56 45 33 25 36 27 59 83 63 57 27 Bình quân đỉnh 243 229 211 216 226 228 227 223 227 246 252 252 232 triều cao Bình quân 72 74 86 77 65 52 49 62 83 99 89 75 74 chân triều thấp Bình quân chênh lệch 171 155 125 139 161 176 178 161 144 147 163 177 158 triều Kết quả tính toán bảng 1.3 cho thấy bình quân chênh lệch triều của các tháng từ (134÷176) cm. - Tính toán mực nước triều cao nhất và thấp nhất Để tín h toán các đặc trưng triều sử dụng tài liệu triều tại trạm Quy Nhơn chuỗi thực đo (1977 ÷ 2007). Bảng 1.4. Các đặc trưng thống kê mực nước triều cao nhất trạm Quy Nhơn Loại Trung đường bình (cm) Mực nước đỉnh triều cao Cực trị nhất (số liệu thực đo tại Quy loại I 261 Nhơn) - hệ cao độ Hải đồ Số liệu triều tính toán – Hệ Cực trị 82 cao độ quốc gia loại I Yếu tố 1% 2% Hp% (cm) 5% 10% 25% 25% 301 294 285 278 271 268 103 99 94 90 87 85 Bảng 1.5. Các đặc trưng thống kê của mực nước triều thấp nhất trạm Quy Nhơn Yếu tố Tbình (cm) Cv Cs Mực nước chân triều thấp nhất 49 0.62 0.62 R R H p % (cm) 80% 85% R 50 % 75% 47 38 36 R 34 90% 95% 31 27 Mực nước triều tại Quy Nhơn đã đưa về hệ cao độ quốc gia. Kết quả tính toán mực nước triều cao nhất theo số liệu thực đo tại trạm Quy Nhơn và được tính truyền triều về đầm Thị Nại. Để tính toán quá trình triều thiết kế, phải tính toán 11 cộng thêm nước dâng do bão. Theo hướng dẫn thiết kế kê biển 14 TCN 130 - 2002 do Bộ Nông nghiệp và PTNT ban hành năm 2002, ở vùng nghiên cứu, với công trình cấp II-IV, nước dâng do bão = 0,80 m. - Chế độ triều vùng đầm và các cửa sông : Theo kết quả đo đạc , nghiên cứu của Đề tài " Điều tra bổ sung tài liệu cơ bản xây dựng phương án quy hoạch phá t triển và phân bố lực lượng sản xuất vùng ven đầm Thị Nạ i - Tỉnh Bình Định " của Sở Thuỷ lợi Bình Định nghiệp và Phát triển Nông thôn Bình Định (nay là Sở Nông ), tại vùng đầm Thị Nại có đo đạc triều trong các tháng 5 và 6 tại 4 điểm Hưng Thạnh , Bình Thái , Vinh Quang và An Lợi cho thấy: Bảng 1.6. Mực nước triều lớn nhất tại một số điểm trong đầm Vị trí - Hưng Thạnh - Bình Thái - Vinh Quang - An Lợi H p % (cm) 10% 112 138 135 134 R 1% 140 162 160 161 2% 132 156 153 154 5% 121 146 143 143 R 20% 102 129 123 124 25% 98 125 119 121 30% 93 122 115 118 1.2. Tổng quan hiện trạng tuyến đê Đông. Đê ngăn mặn Khu Đông là đường ranh giới phía Biển qua đầm Thị Nại của toàn bộ lưu vực sông Kone và một ph ần lưu vực sông Hà Thanh Tuyến đê Đông được xây dựng từ năm 1976 và đã tu bổ nâng cấp qua nhiều đợt, song đến nay hệ thống này vẫn chưa được hoàn chỉnh . Đê Đông có nhiệm vụ ngăn mặn cho 3.600 ha, tiêu úng 5.400 ha, thoát lũ 22.500 ha và bảo vệ dân cư các xã ven đầm thị Nại thuộc huyện Tuy Phước , Phù Cát và thành phố Quy Nhơn . Công trình xuất phát từ K 0 + 000 (Cống lấy nước ao cá Bác Hồ ) đi qua đập dâng Phú Hoà về cầu Đôi ven theo đầm Thị Nại v òng lên đập Cây Dừa về Gò Bồi , sau đó qua hạ lưu sông Đại An và kết thúc tại Núi Cát . Toàn tuyến đê dài khoảng 45km chia thành 4 đoạn theo đặc điểm địa hình , theo đặc điểm dòng ch ảy trong khu vực: Đoạn I: Xuất phát từ đập Phú Hoà và kết thúc tại bờ hữu đập dâng Cây Dừa . Trên đoạn này bố trí các tràn xả lũ với tổng chiều dài tràn 220 m. Cao trình ngưỡng 12 tràn 0,5 và 3 cống tiêu trong đó có 2 cống tiêu qua đê và 1 cống tiêu dưới tràn , tổng số 8 cửa, mỗi cửa rộng 2 m. Cao trình đỉnh đê từ (3.2 ÷2.0) m, mặt đê rộng 3,0m. Mái phía Đầm m = 3,0 có đá lát khan bảo vệ . Mái phía đồng m = 2,5 trồng cỏ liền mạt bảo vệ. chiều dài đọan này L = 11.000 m. Đoạn II: Xuất phát từ bờ hữu đập dâng Cây Dừa và kết thúc tại bờ tả cầu Gò Bồi. Trên đoạn này bố trí 8 tràn, tổng chiều dài L R tr R = 1.754 m. Cao trình ngưỡng tràn (0,50÷0,80) m. Cống tiêu 9 cái, tổng cộng 30 cửa, mỗi cửa rộng 2m. Cao trình đỉnh đê (4,50 ÷ 1,50) m, mặt đê rộng 3,0m. Mái phía đầm m = 3,0 có đá, lát khan bảo vệ . Mái phía đồng m = 2,50 trồng cỏ liền mặt bảo vệ . Chiều dài đoạn này L II = 24.360 m. R R Đoạn III : Xuất phát từ bờ hữu cầu Gò Bồi đến cống Lão Đ này bố trí 5 tràn xả lũ . Tổng chiều dài tràn L R tr R ông. Trên đoạn = 1.050 m, cao trình ngưỡng tràn (0,50 ÷ 0,80)m. Cống tiêu gồm 6 cống tổng cộng 18 cửa, mỗi cửa rộng 2 m. Cao trình đỉnh đê từ (3,50÷1,50) m. Mặt đê rộng (5,0 ÷ 3,0) m. Mái phía đầm m = 3,0 có đá lát khan bảo vệ . Mái phía đồng m = 2,5 trồng cỏ liền mặt bảo vệ . Chiều dài đọan này L III = 6.300 m. R R Đoạn IV: Xuất phát từ cống Lão Đông và kết thúc tại Núi Cát . Trên đoạn này bố trí 4 tràn, tổng chiều dài tràn L R tr R = 340 m, cao trình ngưỡng tràn (0,50 ÷ 0,80) m. Cống tiêu gồm 4 cống, tổng cộng 17 cửa. Cao trình đỉnh đê 1,50 m . Mặt đê rộng 3,0m. Mái phía đầm m = 3,0 có đá lát khan bảo vệ . Mái phía đồng m = 2,50 trồng cỏ liền mặt bảo vệ . Chiều dài đ oạn này L IV = 3.340m. R R Đánh giá chung về hiện trạng công trình : - Năm 1964 đê ngăn mặn lúc bấy giờ tuy đã hình thành nhưng chiều cao thấp và chưa khép kín. Do đó mặc dù lũ năm 1964 lớn nhưn g độ ngập trong đồng không lớn. - Trái lại năm 1977 mặc dù lũ nhỏ nhưng đã hình thành tuyến đê Đông , nên mực nước vùng trũng trong đê Đông dâng cao , có chỗ mực nước xấp xỉ mực nước lũ năm 1964 như ở Tân Giản , trong trận lũ n ày, nhiều đoạn đê đã bị tràn và bị vỡ đã làm mực nước trong đồng giảm nhanh nếu không sẽ còn cao hơn . 13 - Mưa lũ xuất hiện vào những năm gần đây : 1996, 1998 và đặc biệt năm 1999 và năm 2009, toàn bộ tuyến đê bị ngập trong nướ c từ (0,5 ÷ 1,0) m. Sau khi nước rút đã làm vỡ một số đoạn đê , nước tràn qua mặt đê làm cho mặt đê bị bào xói , cao trình đê nhiều đoạn chỉ còn (1,1÷ 1,0) m. Tràn xả lũ nhìn chung hoạt động tốt , nhất là các tràn đã cải tạ o sửa chữa lắp các cánh cửa tràn. Hình 1.5. Tuyến tràn thoát lũ nằm trên đê Đông 1.3. Tổng quan về hiện trạng và định hướng phòng chống lũ, bão trong lưu vực. 1.3.1. Quá trình nghiên cứu phòng chống lũ vùng. Tính đến nay trong vùng đã và đang triển khai thực hiện quy hoạch phòng chống lũ bão, điển hình như sau: - Quy hoạch Thủy lợi tỉnh Bình Định được đoàn khảo sát Quy hoạch Thuỷ lợi Khu 5 (Viện Quy hoạch Thuỷ lợi) phối hợp với Sở thuỷ lợi Bình Định lập năm 1975÷1976 và bổ sung hoàn chỉnh năm 1978. - Rà soát, bổ sung Quy hoạch tưới và cân bằng nước do Sở thuỷ lợi Bình Định lập năm 1996. - Quy hoạch Thuỷ lợi lưu vực sông Kone- Hà Thanh- La Tinh do Viện QHTL lập năm 1998.