Tài liệu Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông hồng đoạn qua thành phố hà hội dưới tác động của việc xây dựng đập dâng

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐOẠN QUA THÀNH PHỐ HÀ NỘI DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC XÂY DỰNG ĐẬP DÂNG CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC VŨ THỊ HƯƠNG HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG ĐOẠN QUA THÀNH PHỐ HÀ NỘI DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC XÂY DỰNG ĐẬP DÂNG VŨ THỊ HƯƠNG CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 62.44.02.24 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HOÀNG THỊ NGUYỆT MINH HÀ NỘI, NĂM 2018 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. HOÀNG THỊ NGUYỆT MINH Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS TRẦN THANH TÙNG Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS NGUYỄN THANH HÙNG Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: Khoa Khí tượng Thủy văn –Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 27 tháng 12 năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Vũ Thị Hương ii LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông hồng đoạn qua thành phố Hà Hội dưới tác động của việc xây dựng đập dâng” được hoàn thành tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Tác giả xin bày tỏ làm cảm ơn sâu sắc đến TS Hoàng Thị Nguyệt Minh – Khoa Tài nguyên nước - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn trong quá trình nghiên cứu luận văn. Tác giả xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học, cùng tập thể các thầy cô giáo khoa Khí tượng – Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ học viên trong quá trình học tập tại trường. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các anh, chị, em thuộc Trung tâm Đào tạo và Hợp tác Quốc tế - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện Luận văn. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, hỗ trợ tác giả trong suốt quá trình học tập và tiến hành nghiên cứu luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Luận văn Vũ Thị Hương iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii THÔNG TIN LUẬN VĂN ......................................................................................... v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...............................................vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................... ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết ........................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 2 3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 2 4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2 5. Bố cục của luận văn .............................................................................................. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG DẪN ........... 5 VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................................. 5 1.1. Tổng quan về nghiên cứu diễn biến lòng dẫn trong và ngoài nước ..................... 5 1.1.1. Các nghiên cứu ngoài nước ............................................................................... 5 1.1.2. Các nghiên cứu trong nước ............................................................................... 8 1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ..................................................................... 10 1.2.1.Đặc điểm tự nhiên ............................................................................................ 10 1.2.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn ......................................................................... 11 1.2.3. Đặc điểm dòng chảy bùn cát ........................................................................... 13 1.2.4. Tình hình diễn biến lòng dẫn sông Hồng khu vực đoạn qua thành phố Hà Nội17 1.3. Thực trạng cạn kiệt nguồn nước và giải pháp khắc phục trên hệ thống sông Hồng trong mùa cạn .................................................................................................. 19 1.3.1. Thực trạng cạn kiệt nguồn nước trên hệ thống sông Hồng –Thái Bình .......... 19 1.3.2. Giải pháp khắc phục thực trạng cạn kiệt nguồn nước ..................................... 22 1.4. Kết luận chương 1 .............................................................................................. 27 iv CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU ................. 28 2.1. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 28 2.1.1. Nguyên nhân gây nên diễn biến lòng dẫn ...................................................... 28 2.1.1. Các hình thức biến hình lòng sông................................................................. 28 2.1.3. Phương pháp nghiên cứu tính toán diễn biến lòng dẫn ................................... 29 2.1.4. Lựa chọn phương pháp mô hình toán ............................................................. 31 2.1.5. Tổng quan về mô hình MIKE21ST................................................................. 32 2.2. Dữ liệu đầu vào của mô hình ............................................................................. 45 2.2.1. Tài liệu địa hình .............................................................................................. 45 2.2.2. Tài liệu thủy văn, bùn cát ................................................................................ 45 2.2.3. Các thông số cơ bản của mô hình vận chuyển bùn cát ................................... 46 2.2.4. Phân tích số liệu biên đầu vào của mô hình MIKE 21ST ............................... 47 2.3. Hướng nghiên cứu của luận văn ........................................................................ 48 2.4. Kết luận chương 2 .............................................................................................. 50 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 ST ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG TRƯỚC VÀ SAU KHI XÂY DỰNG TUYẾN ĐẬP DÂNG ...................................................................................................................... 51 3.1. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 51 3.2. Các bước thiết lập mô hình ................................................................................ 52 3.2.1. Thiết lập lưới tính toán .................................................................................... 52 3.2.2. Thiết lập các thông số của mô hình................................................................. 55 3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE21 ST ................................................. 61 3.3.1. Hiệu chỉnh, kiểm định thủy lực ....................................................................... 62 3.3.2. Hiệu chỉnh, kiểm định bùn cát ........................................................................ 65 3.4. Đánh giá diễn biến lòng dẫn bằng mô hình MIKE 21ST theo các kịch bản...... 69 3.4.1 Mô phỏng kịch bản 1....................................................................................... 69 3.4.2. Mô phỏng kịch bản 2....................................................................................... 76 3.5. Kết luận chương 3 .............................................................................................. 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 86 v 1. Những kết quả đạt được của luận văn ................................................................... 86 2. Những hạn chế của luận văn ................................................................................. 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 89 vi THÔNG TIN LUẬN VĂN - Họ và tên học viên: Vũ Thị Hương - Lớp: CH1T Khoá: 2015-2017 - Cán bộ hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Nguyệt Minh - Tên đề tài: Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Hồng đoạn qua thành phố Hà Nội dưới tác động của việc xây dựng đập dâng - Các nội dung chính: + Xác định được các vị trí bồi, xói trước và sau khu vực đập dâng + Đánh giá được ảnh hưởng của tuyến đập dâng đến biến đổi lòng dẫn sông Hồng đoạn qua thành phố Hà Nội trong mùa cạn -Kết quả đạt được: + Nghiên cứu, đánh giá thực trạng tình hình hạ thấp mực nước trên sông Hồng trong những năm gần đây + Mô phỏng thủy động lực học đoạn sông nghiên cứu trước và sau khi xây dựng đập dâng. + Phân tích diễn biến lòng dẫn, xác định các vị trí bồi, xói trước và sau khu vực đập dâng. vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CTĐT Công trình điều tiết BTCT Bê tông cốt thép ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long UBND Ủy ban nhân dân KHCN Khoa học công nghệ ĐBBB Đồng bằng Bắc Bộ viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. Phân phối lượng nước trung bình các mùa ..............................................13 Bảng 1. 2. Lưu lượng bùn cát lơ lửng trung bình tháng trạm Sơn Tây và trạm Hà Nội giai đoạn (1990 – 2010) .....................................................................................16 Bảng 1. 3. Tổng lượng bùn cát lơ lửng trung bình mùa W(106 tấn) .........................16 Bảng 1. 4. Đặc trưng bùn cát (thành phần hạt) tại Sơn Tây trong mùa lũ ................17 Bảng 1. 5. Đặc trưng bùn cát (thành phần hạt) tại Liên Trì trong mùa lũ.................17 Bảng 1. 6. Thống kê lưu lượng, mực nước ngày thực đo tại Sơn Tây và Hà Nội các năm kiệt điển hình .....................................................................................................20 Bảng 1. 7. Các thông số thiết kế đập .........................................................................26 Bảng 2. 1. Dữ liệu sử dụng thiết lập mô hình Mike 21ST ........................................45 Bảng 3. 1. Các trường hợp đánh giá đánh giá độ nhạy .............................................55 Bảng 3. 2. Bảng đánh giá mức độ chính xác của các kết quả mô hình theo các chỉ số NSE và PBIAS theo thời khoảng tháng ....................................................................62 Bảng 3. 3. Bảng thống kê chỉ số hiệu quả mô hình thủy lực tại trạm Hà Nội ..........65 Bảng 3. 4. Kết quả tính hệ số tương quan trong trường hợp hiệu chỉnh, ..................69 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 0. 1. Sơ đồ vị trí các đập dâng dự kiến ...............................................................2 Hình 0. 2. Sơ đồ nghiên cứu của luận văn ..................................................................3 Hình 1. 1. Sơ đồ mạng lưới sông Hồng đoạn chảy qua thành phố Hà Nội ...............12 Hình 1. 2. Biến đổi mặt cắt ngang sông tại vị trí mặt cắt khu vực cầu Long Biên, gần trạm thủy văn Hà Nội .........................................................................................18 Hình 1. 3. Diễn biến đáy sông Hồng đoạn từ Ngã ba sông Đuống- trạm thủy văn Hà Nội .............................................................................................................................18 Hình 1. 4. Diễn biến lưu lượng nhỏ nhất mùa cạn và mực nước tại Hà Nội ............20 Hình 1. 5. Sơ đồ vị trí công trình điều tiết dưới cống Long Tửu (sông Đuống) .......24 Hình 1. 6. Sơ đồ vị trí công trình điều tiết dưới cống Xuân Quan (Hà Nội) ............24 Hình 1. 7. Sơ đồ cắt ngang đập phao điều tiết cố định .............................................26 Hình 1. 8. Mặt bằng đập phao điều tiết cố định ........................................................26 Hình 2. 1. Mặt cắt dọc sông ......................................................................................28 Hình 2. 2. Đường quá trình lưu lượng nước và độ đục bùn cát năm 2003, 2004, tại trạm Sơn Tây, Thượng Cát và Hà Nội ......................................................................47 Hình 2. 3. Các bước thiết lập mô hình Mike 21 ST đánh giá ảnh hưởng của xây dựng đập dâng đoạn qua TP. Hà Nội ........................................................................49 Hình 3. 1. Bình đồ khu vực nghiên cứu ....................................................................52 Hình 3. 2. Địa hình sông Hồng mô phỏng trong MIKE 21 ......................................53 Hình 3. 3. Phạm vi các biên cứng trong mô hình Mike 21 .......................................54 Hình 3. 4. Lưới chia địa hình sông Hồng mô phỏng trong MIKE 21 .......................54 Hình 3. 5. Đường quá trình mực nước tại trạm Hà Nội ứng với các trường hợp đánh giá độ nhạy thông số nhám M ...................................................................................56 Hình 3. 6. Đường quá trình lưu lượng tại trạm Hà Nội ứng với các trường hợp đánh giá độ nhạy thông số nhám M ...................................................................................56 x Hình 3. 7. Đường quá trình lưu lượng bùn cát tại trạm Hà Nội ứng với các trường hợp đánh giá độ nhạy thông số đường kính hạt bùn cát ...........................................57 Hình 3. 8. Lưới phân bố hệ số nhám thiết lập trong mô hình MIKE 21ST ..............58 Hình 3. 9. Thông số hệ số nhớt động học trong mô hình MIKE 21ST .....................59 Hình 3. 10. Lưới phân bố đường kính hạt bùn cát d50 ..............................................60 Hình 3. 11. Các đặc trưng về bùn cát trong mô hình MIKE 21ST ...........................61 Hình 3. 12. Kết quả hiệu chỉnh lưu lượng tại trạm Hà Nội năm 2003 ......................63 Hình 3. 13. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Hà Nội năm 2003 .....................63 Hình 3. 14. Kết quả kiểm định lưu lượng tại trạm Hà Nội năm 2004 ......................64 Hình 3. 15. Kết quả kiểm định mực nước tại trạm Hà Nội năm 2004 ......................64 Hình 3. 16. Đường quá trình độ đục bùn cát tại trạm Hà Nội – Hiệu chỉnh mùa cạn 2003 ...........................................................................................................................66 Hình 3. 17. Quan hệ lưu lượng nước và lưu lượng bùn cát mùa cạn trên sông Hồng – Hiệu chỉnh mùa cạn 2003 .......................................................................................67 Hình 3. 18. Đường quá trình độ đục bùn cát tại trạm Hà Nội – Kiểm định mùa cạn 2004 ...........................................................................................................................68 Hình 3. 19. Quan hệ lưu lượng nước và lưu lượng bùn cát mùa cạn trên sông Hồng – Kiểm định mùa cạn 2004 .......................................................................................68 Hình 3. 20. Địa hình lòng dẫn sông Hồng và tại các vị trí dự kiến xây dựng đập ....71 Hình 3. 21. Trường lưu tốc tại các vị trí xây dựng đập ngày 23/3/2008...................72 Hình 3. 22. Kết quả bồi xói đoạn sông Hồng từ Sơn Tây đến HưngYên .................73 Hình 3. 23. Các vị trí xói bồi ngày 23/3/2008...........................................................74 Hình 3. 24. Diễn biến mực nước dọc sông- Kịch bản hiện trạng ngày 23/3/2008 ...75 Hình 3. 25. Gán cao độ địa hình tại các vị trí xây dựng đập trong MIKE 21ST ......78 Hình 3. 26. Lưới tính toán tại các vị trí xây dựng đập trong mô hình MIKE 21 ST 78 Hình 3. 27. Trường lưu tốc tại các vị trí xây dựng đập ngày 23/3/2008...................79 xi Hình 3. 28. Địa hình lòng dẫn cuối thời gian mô phỏng ngày 23/3/2008.................80 Hình 3. 29.Đường quá trình mực nước phía thượng lưu cống Long Tửu trước và sau khi xây dựng đập .......................................................................................................81 Hình 3. 30. Đường quá trình mực nước phía thượng lưu cống Xuân Quan trước và sau khi xây dựng đập .................................................................................................81 Hình 3. 31. Trường lưu tốc ngày 23/3/2008 tại các vị trí dự kiến xây dựng đập trong trường hợp trước và sau khi xây dựng đập dâng.......................................................82 Hình 3. 32. Phân tích các vị trí xói, bồi trước và sau khi xây dựng đập dâng trên sông Hồng và sông Đuống ngày 23/3/2008 ..............................................................84 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Lòng dẫn luôn biến đổi theo thời gian và dưới tác động của môi trường xung quanh và là kết quả của quá trình vận động của lòng sông. Sự biến đổi lòng dẫn được thể hiện qua quá trình vận động giữa dòng nước và đáy sông dưới tác động qua lại của bùn cát. Mối quan hệ dòng chảy và lòng dẫn luôn liên quan mật thiết đến cân bằng bùn cát. Bên cạnh đó, trong những năm gần đây, dưới tác động của các hoạt động khai thác nguồn nước của con người như xây dựng hồ chứa, khai thác cát… gây ra mất cân bằng bùn cát. Điều này dẫn đến hiện tượng xói lở bờ sông và lòng dẫn làm ảnh hưởng đến đời sống của người dân, phát triển kinh tế-xã hội và các công trình ven sông…không những vậy việc bồi xói lòng dẫn còn kéo theo hệ lụy là mực nước sông bị hạ thấp gây khó khăn cho việc cấp nước và giao thông thủy. Trên hệ thống sông Hồng, từ năm 2004 trở lại đây vào mùa khô mực nước sông Hồng hạ thấp hơn đáy cống và bể hút trạm bơm của các hệ thống thủy nông lấy nước từ sông Hồng, gây ra nạn thiếu nước trầm trọng cho sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt Tình trạng đó ảnh hưởng rất lớn đến phát triển kinh tế xã hội của đồng bằng sông Bắc Bộ, đặc biệt ảnh hưởng rất lớn đến cảnh quan môi trường sinh thái Hà Nội [5]. Trước tình hình đó, rất nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu để tìm ra các giải pháp thích ứng và ứng phó, nổi bật trong đó có nghiên cứu của GS.TS Trần Đình Hòa và các cộng sự [5]. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất xây dựng 7 đập dâng nước trên sông Hồng trong mùa cạn, trong giai đoạn 1 là 2 đập dâng (trước cống Xuân Quan và Long Tửu) (Hình 0. 1) để khắc phục tình trạng hiện nay. Tuy nhiên, theo GS. TS Nguyễn Ân Niên việc xây dựng 7 đập dâng trên sông Hồng sẽ phá vỡ quy luật tất yếu của dòng sông, sẽ ảnh hưởng đến việc thoát lũ, giao thông thủy cũng như môi trường sinh thái trên lưu vực sông [19]. Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Hồng đoạn qua thành phố Hà Nội dưới tác động của việc xây dựng đập dâng” được thực hiện với mục tiêu là đánh giá tác động của việc xây dựng đập dâng đến diễn biến lòng dẫn 2 sông Hồng và tập trung phân tích khu vực trước và sau công trình, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp chỉnh trị sông ổn định lòng dẫn, phục vụ cấp nước, giao thông thủy và đảm bảo môi trường sinh thái. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được các vị trí bồi, xói trước và sau khu vực đập dâng - Đánh giá được ảnh hưởng của tuyến đập dâng đến biến đổi lòng dẫn sông Hồng đoạn qua thành phố Hà Nội trong mùa cạn 3. Phạm vi nghiên cứu -Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn sông Hồng đoạn chảy qua khu vực thành thành phố Hà Nội và tại khu vực công trình trong mùa cạn. -Nghiên cứu không xét đến hoạt động của các công trình lấy nước dọc sông Nguồn”Google Earth” Hình 0. 1. Sơ đồ vị trí các đập dâng dự kiến 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích, kế thừa: Dựa trên các tài liệu về khu vực nghiên cứu,các kết quả nghiên cứu của các đề tài, dự án, các báo cáo, hội thảo liên quan 3 dến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành tổng hợp phân tích để đưa ra các giải pháp, các lựa chọn phù hợp. - Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình MIKE21ST để mô phỏng chế độ thủy động lực khu vực nghiên cứu. - Phương pháp chuyên gia: thông qua các hội thảo khoa học được tổ chức bởi khoa Khí tượng Thủy văn –Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội để lấy ý kiến đóng góp và tham khảo kinh nghiệm của các chuyên gia để phục vụ đề tài. 5. Bố cục của luận văn Dựa trên phân tích diễn biến lòng dẫn trên sông Hồng đoạn chảy qua thành phố Hà Nội, kết hợp với các nghiên cứu trên lưu vực, đồng thời dựa trên thực trạng tài liệu phục vụ nghiên cứu, luận văn đưa ra hướng giải quyết thể hiện trong Hình 0.2. Hiện trạng diễn biến lòng dẫn trên lưu vực nghiên cứu Các nghiên cứu đã có trên lưu vực Xác định mục tiêu nghiên cứu Cơ sở dữ liệu -Xác định nội dung nghiên cứu -Xác định phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu về diễn biến lòng dẫn trong sông Thiết lập mô hình toán đánh giá diễn biến lòng dẫn trước và sau khi xây dựng đập dâng Phân tích đánh giá ảnh hưởng của xây dựng đập dâng đến diễn biến lòng dẫn Hình 0. 2. Sơ đồ nghiên cứu của luận văn 4 Trên cơ sở sơ đồ nghiên cứu, luận văn có bố cục gồm phần mở đầu và kết luận, kiến nghị và 3 chương chính: Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu diễn biến lòng dẫn và khu vực nghiên cứu: nội dung đề cập đến các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến diễn biến lòng dẫn và tình hình hạ thấp mực nước trên sông Hồng trong những năm gần đây và các giải pháp khắc phục. Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và cơ sở dữ liệu: trình bày cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu, lựa chọn mô hình để nghiên cứu giải quyết bài toán, đồng thời đưa ra hướng tiếp cận của luận văn. Chương 3: Ứng dụng mô hình MIKE 21ST đánh giá diễn biến lòng dẫn sông Hồng trước và sau khi xây dựng đập dâng trình bày về nội dung thiết lập mô hình MIKE 21ST đánh giá hiện trạng chế độ thủy động lực sông Hồng đoạn từ Sơn Tây đến Hưng Yên, sau đó phân tích diễn biến lòng dẫn sau khi xây dựng tuyến đập dâng. 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN LÒNG DẪN VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nghiên cứu diễn biến lòng dẫn trong và ngoài nước 1.1.1. Các nghiên cứu ngoài nước Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực động lực học dòng sông, chuyển động bùn cát và chỉnh trị sông cụ thể như: nghiên cứu xác định nguyên nhân, cơ chế, diễn biến lòng dẫn, nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chống giảm nhẹ các thiệt hại do xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn….đã được quan tâm từ thế kỷ XIX. Tuy nhiên, phải từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế kỷ XX mới phát triển mạnh ở các nước Âu Mỹ với những nghiên cứu của các nhà khoa học Pháp: như Du Boys về chuyển động bùn cát, Barre de Saint – Venant về dòng không ổn định; L. Fargue về hình thái đoạn sông uốn khúc. Vào những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học của Liên Xô như Lotchin V.M. Bernadski. N.M., Gontrarop V.N. và Lê Vi đã nghiên cứu thành công về các vấn đề liên quan đến vận chuyển bùn cát, các nhà khoa học Antunin S.T., Grisanin K.B, Kariukin S.N. có nhiều nghiên cứu về chỉnh trị sông [1,2]. Từ những năm 1960 đến nay, việc tính toán động lực học dòng sông đã có những bước phát triển mới, tiến bộ mới trong kỹ thuật tính toán, đặc biệt trong việc hoàn thiện mô hình hóa các hiện tượng thủy lực phức tạp. Một số mô hình toán mô phỏng quá trình diễn biến lòng dẫn như mô hình MIKE11, MIKE21, và MIKE21C, EFDC, MD- SWMS, CCHE1D, CCHE2D, GSTARS 2.0/2.1, GSTARS3, SED2D, SOBEK ... cho kết quả tính toán dòng chảy, dự báo biến hình lòng dẫn khá chính xác. + Từ năm 1995-1998, Hans G. Enggrob & Soren Tjery đã áp dụng MIKE 21C cho đoạn sông phân nhánh Brahmaputra-Jamuna, Banglades. Sông BrahmaputraJamuna là một trong những con sông có lưu lượng bùn cát lớn nhất thế giới và luôn có sự vận động rất lớn của lòng sông. Quá trình dự báo được mô phỏng với kịch bản ngắn hạn trong một mùa lũ và kịch bản dài hạn 30 năm với một cấp lưu lượng tạo lòng. Cũng trong nghiên cứu này, để phục vụ cho dự án xây dựng cầu cảng kéo dài 6 3 năm, hình thái đoạn sông lân cận khu vực xây dựng được tính với nhiều kịch bản lũ khác nhau và sau mỗi mùa lũ địa hình tính toán lại được so sánh với địa hình thực đo, sửa đổi cho phù hợp và được dùng làm điều kiện địa hình ban đầu cho tính toán tiếp theo. Kết quả tính toán đã mô tả được diễn biến lòng sông quanh khu vực cầu Jamuna trong quá trình xây dựng. Đồng thời đưa ra hình ảnh địa hình ổn định của lòng sông trong quá trình phát triển tự nhiên của nó [10]. + Mô hình toán MIKE 21C đã ở ở Bangladesh năm 1997, tác giả là Henrik Garsdal, Carsten Staub and Hans Enggrob (1997) đã nghiên cứu ứng dụng mô hình toán nghiên cứu chế độ thủy lực vùng ngã ba sông Gorai trong dự án “Khôi phục dòng sông Gorai ở Bangladesh. Vấn đề thực tế đặt ra là trong vòng một thập kỷ, dòng chảy sông bị suy thoái một cách đáng kể và gần như khô cạn trong mùa khô. Nguyên nhân là do một lượng bùn cát lớn từ sông chính vận chuyển vào và lắng đọng tại cửa sông Gorai, gây nên sự thiếu nước sinh hoạt trong lưu vực của sông và làm cho quá trình xâm nhập mặn ở cửa sông tăng lên. Chính quyền địa phương đã phải chi rất nhiều tiền của để nạo vét hàng năm nhưng vẫn chưa có hiệu quả. Để giải quyết vấn đề đó, Henrik Garsdal và nnk đã sử dụng mô hình MIKE 21C mô phỏng diễn biến thuỷ lực, bùn cát và hình thái sông trước và sau khi nạo vét dưới nhiều kịch bản khác nhau về dòng chảy và phạm vi nạo vét. Từ đó đề xuất những vị trí cần nạo vét thường xuyên và thời điểm thích hợp để bắt đầu nạo vét [11]. + Yang et al (2004) đã ứng dụng mô hình GSTAR-1D để tính toán vận chuyển cho loại bùn cát không dính. Kết quả nghiên cứu là đường biến đổi cao trình đáy sau một thời đoạn tính toán và cho biết quá trình diễn biến xói bồi lòng dẫn [31]. + Zuwen và cộng sự (2003) đã ứng dụng thành công mô hình SOBEK 1D – MOR, do viện thủy lực Delf - Hà Lan phát triển, để nghiên cứu bài toán diễn biến lòng dẫn cửa sông Hoàng Hà (Yellow River) – Trung Quốc. Sông Hoàng Hà là sông đứng hàng đầu thế giới về vận chuyển bùn cát, hàng năm có khoảng 1,6 tỷ tấn bùn cát vận chuyển ra cửa biển. Từ những năm 1967, các cửa sông Hoàng Hà bị bồi lấp, gây ngập lụt vùng đồng bằng, do vậy việc chỉnh trị cửa sông là một yêu cấu cấp thiết đối với cửa sông Hoàng Hà. Các giải pháp truyền thống như nắn dòng sẽ gây