B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG

I H C THU L I

NGUY N TR NH THIÊN V N

NGHIÊN C U TÌNH HÌNH XÓI L ,
V B

XU T VÀ THI T K GI I PHÁP B O

DÒNG CHÍNH SÔNG H NG, O N SÔNG KHU V C HUY N
PHÚC TH , HÀ N I

LU N V N TH C S

Hà N i – 2014


B GIÁO D C VÀ ÀO T O

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

TR

NG


Lu n v n th c s k thu t “Nghiên c u tình hình xói l , đ xu t và thi t k
gi i pháp b o v b dòng chính sông H ng, đo n sông khu v c huy n Phúc Th ,
Hà N i” đã đ

c hoàn thành v i s giúp đ t n tình c a các th y cô giáo trong

Khoa Công trình, đ c bi t là th y giáo h

ng d n. Nhân đây tác gi g i l i bi t n

sâu s c đ n PGS TS V Minh Cát đã tr c ti p h

ng d n, các th y cô trong Khoa

đã giúp đ nhi t tình, cung c p nh ng tài li u quý cho tác gi hoàn thành Lu n v n
th c s này.
Tác gi xin c m n lãnh đ o và các đ ng nghi p t i Vi n Th y v n - Môi
tr

ng và Bi n đ i khí h u tr

nguyên n

ng

i h c Th y l i, Công ty TNHH K thu t tài

c AQUATIC - VDM GROUP đã t n tình giúp đ , h

ng d n và t o


- Phòng ào t o H và Sau H tr

ng

i h c Thu l i.

Tên tôi là: Nguy n Tr nh Thiên V n
H c viên cao h c l p: 20C11
Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y
Mã h c viên: 128605840058
Theo Quy t đ nh s 1630/Q - HTL c a Hi u tr
L i v vi c giao đ tài lu n v n và ng

ih

ng tr

ng

i h c Thu

ng d n cho h c viên cao h c đ t 3

n m 2013. Ngày 16 tháng 9 n m 2013 tôi đã đ

c nh n đ tài: “Nghiên c u tình

hình xói l , đ xu t và thi t k gi i pháp b o v b dòng chính sông H ng, đo n
sông khu v c huy n Phúc Th , Hà N i” d


A LÝ T

NHIÊN ...................................................................... 5

1.1.1. V trí đ a lý................................................................................................... 5
1.1.2.

a ch t, th nh

1.1.3.

c đi m đ a hình........................................................................................ 7

1.2.

C I M KHÍ T

ng ................................................................................... 6
NG TH Y V N............................................................ 8

1.2.1. M ng l

i sông ngòi ................................................................................... 8

1.2.2. M ng l

i quan tr c khí t

ng th y v n ..................................................... 9

2.1. TÌNH HÌNH S T L SÔNG H NG .............................................................. 19
2.2. DI N BI N XÓI B I TRÊN M T B NG ..................................................... 20
2.3. DI N BI N TRÊN M T C T NGANG ......................................................... 23
2.4. K T LU N CH
CH

NG 3.

NG D NG MÔ HÌNH TOÁN MÔ PH NG VÀ

TÌNH TR NG XÓI L
3.1. M

NG 2 ................................................................................. 26
ÁNH GIÁ

KHU V C NGHIÊN C U ............................................ 27

U .......................................................................................................... 27

3.2. MÔ HÌNH MIKE11, MIKE21 VÀ KH N NG

NG D NG ...................... 28

3.2.1. MIKE11 và kh n ng ng d ng ................................................................ 28


3.2.2. MIKE21 và kh n ng ng d ng ................................................................ 37
3.3.



NG 4: THI T K

O N B

GI I PHÁP CÔNG TRÌNH X

H U SÔNG H NG T

PHÚC TH , THÀNH PH

KM29+600

LÝ S T TR

T

N KM31+600, HUY N

HÀ N I...................................................................... 71

4.1. CÁC GI I PHÁP CÔNG TRÌNH X

LÝ S T TR

T TRONG SÔNG..... 71

4.2. TÍNH TOÁN THI T K KÈ SÔNG H NG QUA HUY N PHÚC TH ..... 73
4.2.1. Tài li u ph c v thi t k công trình b o v b .......................................... 76
4.2.2. Tính toán thi t k kè lát mái ...................................................................... 76

B ng 1.5: T c đ gió trung bình nhi u n m t i m t s tr m .................................... 12
B ng 1. 6: B c h i trung bình tháng t i tr m Hà N i trên l u v c sông H ng ........ 12
B ng 1. 7: L

ng m a tháng trung bình nhi u n m t i tr m Hà N i (mm) ............. 13

B ng 1. 8: Bi n đ ng l
B ng 1.9:

ng n

c trung bình n m t i tr m S n Tây........................ 14

c tr ng dòng ch y n m trung bình nhi u n m tính đ n tr m S n Tây

trên sông H ng .......................................................................................................... 14
B ng 1.10: H s bi n đ ng Cv t i tr m S n Tây trên sông H ng ........................... 14
B ng 3.1: Các thông s thi t k các h ch a th

ng ngu n. .................................... 44

B ng 3.2: Các tr m th y v n dùng đ hi u ch nh và ki m đ nh thông s mô hình
MIKE 11. ................................................................................................................... 46
B ng 3.3: K t qu hi u ch nh thông s mô hình trong mùa l 1996 ........................ 51
B ng 3.4: K t qu ki m đ nh thông s mô hình trong mùa l 2002 ......................... 52
B ng 3.5: K t qu đánh giá sai s gi a tính toán và th c đo t i v trí tr m th y v n
S n Tây ..................................................................................................................... 62
B ng 4.1: Ch tiêu c lí các l p đ t (CWRCT, 2010) .............................................. 86




ng Phú Th nh -

S n Tây ..................................................................................................................... 25
Hình 2.7: Di n bi n m t c t ngang sông H ng t i MC3 đo n ph

ng Viên S n-S n

Tây............................................................................................................................. 25
Hình 2.8: Di n bi n m t c t ngang sông H ng t i MC4 đo n Xã Sen Chi u-Phúc
Th ............................................................................................................................ 25
Hình 2.9: Khu v c s t tr

t kè h u H ng đo n qua Phúc Th (tháng 10/2010) ...... 19

Hình 3.1: S đ sai phân 6 đi m Abbott cho ph
Hình 3.2: S đ sai phân 6 đi m cho ph
Hình 3.3: Các thành ph n theo ph
Hình 3.4: S đ các b
Hình 3.5: S đ m ng l

ng trình liên t c........................32

ng trình đ ng l

ng ............................... 34

ng x và y .......................................................... 41

c tính toán trong MIKE 11 ................................................. 42

Hình 3.13: Quá trình l u l

ng l thi t k t n su t P = 5% ..................................... 54

Hình 3.14: Quá trình m c n
Hình 3.15: Quá trình l u l

Hình 3.18: M c n

c l thi t k t n su t P = 5% ..................................... 54
ng l thi t k t n su t P = 95% ................................... 54

Hình 3.16: Quá trình m c n
Hình 3.17: Minh h a l

ng Cát ........................ 52

c l thi t k t n su t P = 95% ................................... 54

i tính s d ng trong mô ph ng .......................................... 56

c l l n nh t n m 1996 (trích k t qu Mike 21FM) ................. 58

Hình 3.19: L u t c l l n nh t n m 1996 (trích k t qu Mike 21FM) .................... 58
Hình 3.20: Phân b tr

ng vector l u t c l l n nh t n m 1996 đo n qua huy n

Phúc Th (trích k t qu Mike 21FM) ....................................................................... 59
Hình 3.21: Bi u đ m c n

ng v i t n su t P = 95% ............................................. 66

Hình 3.30: M t c t kh o sát d c tuy n kè b h u sông H ng (Km27+434 đ n
Km32+000) ............................................................................................................... 67
Hình 3.31: M c n
Hình 3. 32: Tr

ng v i t n su t P = 5% .................................................... 68

ng l u t c ng v i t n su t P = 5% ................................................ 68

Hình 3.33: M c n
Hình 3.34: Tr

cl
cl

ng v i t n su t P = 95% .................................................. 68

ng l u t c ng v i t n su t P = 95% ............................................... 68

Hình 3.35: Phân b l u t c v i t n su t P = 5% h

ng ngang sông ........................ 69

Hình 3. 36: M c n

ng d c sông ............................. 69

c ng v i t n su t P = 5% h

Hình 4.10: Các l c tác d ng và m t c t hình h c mái d c v i m t tr
Hình 4.11: K t qu tính th m tr

ng h p ch a thi t k kè....................................... 89

Hình 4.12: K t qu tính n đ nh tr
Hình 4.13: K t qu tính th m tr

t tr tròn .... 87

ng h p ch a thi t k kè .................................. 89
ng h p thi t k kè ............................................... 90

Hình 4.14: K t qu tính n đ nh tr

ng h p có thi t k kè ...................................... 90

Hình 4.15: K t qu tính n đ nh tr

ng h p sau khi thi t k kè, gia t i 60 t n trên đê

................................................................................................................................... 92
Hình 4.16: K t qu tính n đ nh tr

ng h p sau khi thi t k kè, gia t i 80 t n trên đê

................................................................................................................................... 92
Hình 4.17: K t qu tính n đ nh tr

ng h p sau khi thi t k kè, gia t i 70 t n trên đê


i… vì v y hi n t

ng - thu v n, các ho t đ ng khai thác cát c a con

ng xói l , tr

hi m ti m tàng gây nh h

t s t sông gia t ng đã và đang là m i nguy

ng r t l n đ n đ i s ng c a nhân dân hai bên b các

tri n sông.
Do đo n sông H ng ch y qua khu v c huy n Phúc Th có đ cong khá l n,
đ c bi t là các khúc cong thu c đo n b t khu v c th xã S n Tây theo dòng ch y
xu ng h l u 10 km và đo n b thu c 2 xã Th An và Th
khi n

ng M .

khu v c này,

c l cao dòng ch y ép sát vào g n b gây tình tr ng xói lòng và bãi sông vào

g n sát chân đê. Theo báo cáo c a H t qu n lý đê đi u Phúc Th , vào sáng ngày
18/10/2010 t i khu v c b sông đê h u sông H ng, huy n Phúc Th đã x y ra s t l
nghiêm tr ng trên chi u dài 200m, l n sâu vào b kho ng 100m, ch cách chân đê
kho ng 30-40m, gây nh h



1) Thu th p, x lý, h th ng hóa các t li u đã có liên quan đ n v n đ nghiên
c u và vùng nghiên c .
2) Phân tích, đánh giá nh ng y u t

nh h

ng ch y u đ n di n bi n dòng

chính sông H ng đo n qua khu v c huy n Phúc Th , Hà N i.
3) Tính toán xác đ nh nguyên nhân, c ch b i - xói, quy lu t di n bi n vùng
nghiên c u.
4) Nghiên c u, tính toán đ xu t các gi i pháp phòng ch ng xói l - b i t , n
đ nh vùng b ph c v phát tri n kinh t - xã h i.
4.

IT

NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U C A LU N V N

i t ng nghiên c u c a lu n v n là các quá trình di n bi n dòng chính
sông H ng, c th là các quá trình th y đ ng l c, quá trình xói l - b i t b sông
và tính toán các gi i pháp phòng ch ng kh c ph c.
- Ph m vi nghiên c u c a Lu n v n: dòng chính sông H ng đo n t ngã ba
Vi t Trì - Phú Th đ n tr m th y v n Hà N i.
M c dù gi i h n ph m vi nghiên c u nh v y, nh ng khi phân tích đánh giá
các y u t chính có nh h

ng t i công tác ch nh tr khu v c nghiên c u, lu n v n



-

Ph

ng pháp mô hình toán.

-

Ph

ng pháp phân tích t ng h p.

6. C U TRÚC C A LU N V N
Ngoài ph n m đ u, k t lu n và ki n ngh , tài li u tham kh o và ph l c, n i
dung c a Lu n v n đ

c trình bày v i 4 ch
c đ c đi m t

ng:

Ch

ng 1. Tóm l

nhiên và kinh t - xã h i vùng nghiên c u.

Ch




-4-

l do tác đ ng c a ch đ th y l c và là c s cho vi c đ xu t các gi i pháp công
trình nh m n đ nh b sông, công trình đê đi u cho vùng nghiên c u.
Ch

ng 4. Thi t k gi i pháp công trình b o v b sông: T nh ng k t qu nghiên

c u đ nh l

ng ch

ng 2 và 3, l a ch n gi i pháp công trình x lý xói l ; tính toán

thi t k cho gi i pháp công trình l a ch n.


-5-

CH
1.1.

NG 1. T NG QUAN KHU V C NGHIÊN C U

C I M

A LÝ T


Hình 1.1: o n sông H ng thu c khu v c nghiên c u


-6-

1.1.2.

a ch t, th nh

1.1.2.1.

ng

c đi m đ a ch t.

Theo Báo cáo kh o sát đ a ch t công trình c a Trung tâm T v n và Chuy n giao
công ngh Th y l i (CWRCT, 2010), đ a t ng chung c a đo n kè nghiên c u t
trên xu ng d

i bao g m các l p đ t d

i đây:

- L p đ t đ p bao g m đ t á sét n ng đ n sét, màu xám nâu, xám vàng là l p đ t

đ p đê h u sông H ng.
- L p 1: Thành ph n đ t á sét nh , màu xám, xám nâu l n nhi u r cây, mùn th c

v t, s n s i. L p 1 là l p đ t b m t b t g p trong các m t c t ngang v i chi u dày
t 0.5 m đ n 2.0 m, trung bình 1.0 m.

- L p 4: Cu i s i l n cát s n, màu xám tr ng, xám vàng, k t c u ch t. Kích

th

c cu i t 2-10cm, tròn c nh v i thành ph n là th ch anh. L p 4 b t g p trong

t t c các m t c t ngang v i chi u dày khoan t 5.0m đ n 10.0m v n ch a qua l p.


-7-

1.1.2.2.

c đi m th nh

ng.

Các lo i đ t chính c a đ ng b ng sông H ng bao g m:
1.
d

t cát, di n tích 16276 ha, chi m 1,1% di n tích t nhiên, đ t nghèo dinh

ng, ch y u tr ng màu.
2.

t m n, di n tích 96608 ha, chi m 6,5%, hi n tr ng m t v lúa, n u có

th y l i ho c c i t o có th tr ng hai v lúa hay nuôi tr ng th y s n.
3.


ng, chua.

t đ vàng, di n tích 125904 ha, chi m 8,5%, ch y u tr ng r ng hay

đang còn là đ t tr ng đ i tr c, có th c i t o đ tr ng cây n qu ho c cây lâu n m.
Ngoài ra, còn m t s lo i đ t khác chi m t tr ng th p nh đ t mùn vàng đ
trên núi, đ t xói mòn tr s i đá.
1.1.3.

c đi m đ a hình
Khu v c nghiên c u có đ c đi m đ a hình d c nghiêng t Tây B c xu ng

ông Nam, cao đ đáy sông di n bi n ph c t p; n u l y n m 2000 làm chu n đ so
sánh, cho th y hi n t

ng xói b i xen k gi a các m t c t. o n t S n Tây đ n Hà

N i, đáy sông có xu th b i cao h n so v i n m 2000.


-8-

1.2.

C I M KHÍ T

1.2.1. M ng l
M ng l


H th ng
sông

c tr ng hình thái m t s sông chính trong h th ng sông H ng
Di n tích l u v c (km2)

Tên các sông
chính
Toàn b
Sông à
Sông Thao
Sông Lô
T ng th ng
du Sông H ng

H th ng
sông H ng

Toàn h
th ng

Sông áy

Trong
n c

N c
ngoài

52500

Ghi chú

440

K t Vi t Trì

241

Sông ào
Nam nh
Sông Ninh C
Sông u ng
Sông Lu c
Sông Trà Lý
Sông H ng

Chi u dài (km)

N u k c h u
ng n sông H ng
thì Flv= 8000 km2

31.5
51.8
67.0
72.4
64.0
143300

60800

1.2.2.1. Tình hình quan tr c trên ph n l u v c thu c Vi t Nam
N m 1890 đã b t đ u đo m a

Hà N i, sau đó n m 1905

Hà Giang, Ph Li n, Lào Cai v.v... n m 1911 đo
1920 m i m r ng l

Nam

Tuyên Quang,

nh, Sa Pha và đ n n m

i tr m đo ra các t nh đ ng b ng và m t s n i quan tr ng

mi n núi. T i n m 1940 t t c các tr m trên l u v c sông H ng c a Vi t Nam ch a
đ y 110 tr m và h u h t các tr m này đ u ng ng ho t đ ng trong th i k 1946 ÷
1954.
Sau n m 1954 l

i tr m đo khí t

ng khí h u đ

c khôi ph c và phát tri n

m nh do yêu c u c a công tác tr th y và khai thác sông H ng. S l

ng tr m t ng

ng thu v n

đánh giá tính đ ng nh t, ng u nhiên tr
tr c m c n
không nh h

các tr m trên l u v c đ

c phân tích

c khi đ a vào s d ng. Nhìn chung v quan

c có n m cao nh t là 127 tr m (n m 1969) v i 73 tr m trong vùng
ng tri u, 54 tr m trong vùng nh h

đi 64 tr m đo m c n
23 tr m). V l u l

c (vùng nh h

ng tri u.

n n m 1985 đã gi m

ng tri u 41 tr m và không nh h

ng tri u

ng s tr m c ng bi n đ ng l n, nh t là vùng nh h


c hoàn nguyên đ y đ ).

- Ch nh biên c ng ch a quan tâm t i đi u ki n cân b ng phân l u gia nh p, s
m t cân b ng và d th

ng ch a đ

c gi i thích.

- S li u tính toán tài nguyên ph n Trung Qu c còn r t thi u, các s li u đi u
ti t h , các h l y n

c... không th đ y đ nên k t qu ch là t

ng đ i. Trong quá

trình s d ng c ng c n có nh ng h s x lý phù h p.
1.2.3.

c đi m khí h u
Khí h u trong h th ng sông H ng-Thái Bình

ph n lãnh th Vi t Nam là

khí h u nhi t đ i gió mùa v i mùa đông l nh, khô, ít m a và mùa hè nóng m m a
nhi u, ch u tác đ ng c a c ch gió mùa đông nam Á v i hai mùa gió: gió mùa mùa
ông và gió mùa mùa H , nh ng do ch u tác đ ng c a đ a hình nên các y u t khí
h u bi n đ i m nh m theo không gian và th i gian.Trong ph n này, ch nêu m t s
đ c tr ng c b n c a khí h u trên toàn l u v c:
1.2.3.1. N ng.

VI

VII

VIII IX

X

XI

Hà N i

73,7

47,3

47,2

90,3

183,1 171,7 194,6 174, 175, 162,5 136,8

XII

N m

123,8

1581



III

Hà N i

16,4 17,2 20

IV

V

VI

VII

VIII IX

23,9 27,4 28,9 29,2 28,6

X

XI

XII

TB

27,5 24,9 21,5 18,2 23,6

m.

V

VI

VII

VIII IX

X

XI

XII

TB

S n Tây

86,0 88,0 88,0 88,0 86,0 86,0 86,0 88,0

87,0 85,0 83,0 83,0 86,2

Hà N i

82,0 86,0 88,0 88,0 84,0 84,0 85,0 87,0

86,0 82,0 81,0 81,0 84,5


- 12 -


B c
Quang

H i
D ng

Hà
N i

Thái
Bình

0,8

1,1

1,1

1,8

1,4

1,6

2,5

2,2

2,1

XI

XII

N m

Hà N i

62,0

53,2

58,9

69,0

102,3

99,0

105,4

96,1

93,0

89,9

75,0


Theo th i gian, m a c ng bi n đ i theo mùa gi ng nh các y u t khí t

ng

khác. Ch đ m a hoàn toàn ph thu c vào ch đ gió mùa và phân theo mùa khá
rõ r t. Mùa m a g n nh trùng v i gió mùa Tây Nam, chuy n h
th

ng ông Nam và

ng kéo dài t tháng V-X (kho ng 6 tháng), nh ng n m đ c bi t là nh ng n m


- 13 -

m a đ n s m ho c k t thúc mu n. L
85% l

ng m a trong mùa m a chi m kho ng 75-

ng m a n m. Còn l i là m a trong mùa khô. Mùa đông th

phùn và m

t, mùa hè th

B ng 1. 7: L

ng có m a


XI

233 147 69

XII N m
19

1649

c đi m th y v n

1.2.4.

1.2.4.1. Dòng ch y n m
Dòng ch y trên l u v c sông nghiên c u đ
dào. T ng l
v il ul

ng bình quân nhi u n m qua S n Tây kho ng 118 t m3 t

ng 3743 m3/s, n u tính c sông Thái Bình, sông

thì t ng l
61,1%) l

c hình thành t m a và khá d i
ng ng

áy và vùng đ ng b ng


ph n l u v c

Trung Qu c là 1200 mm/n m thì l u v c thu c Vi t Nam lên t i

1900 mm/n m; trên sông Thao ph n Trung Qu c còn th p h n là 1100 mm/n m và
thu c lãnh th Vi t Nam c ng đ t 1900 mm/n m).
Nhìn chung, l

ng n

c trung bình hàng n m trên l u v c bi n đ i khá l n

và tu thu c t ng sông. N m nhi u n
2,2 l n
n

sông H ng; 3 đ n 4,6 l n

c nh t so v i n m ít n

c nh t g p 1,7 đ n

sông Thái Bình. Trên các sông nh , bi n đ ng

c trung bình n m nhi u h n, đ c bi t là các nhánh nh c a sông Thái Bình.


- 14 -

B ng 1. 8: Bi n đ ng l

max/min
1,7

Ngu n: Vi n quy ho ch Thu l i.

Sông

B ng 1.9:

c tr ng dòng ch y n m trung bình nhi u n m tính đ n tr m
S n Tây trên sông H ng

Tính đ n
tr m

Flv
(km2)

%Flv

H ng
S n Tây
143600 100
Ngu n: Vi n quy ho ch Thu l i.

Qo
Mo
(m3/s) (l/skm2)
3742



c thì t l đó ch còn 1,6 ÷ 2,0 l n

ng l u sông Thái Bình.

- H s bi n đ i Cv c a dòng ch y n m t ng khi di n tích l u v c gi m và
khi l

ng n

c trung bình n m trên l u v c gi m. H s Cv

các l u v c sông l n:

0,16 ÷ 0,23 các l u v c trung bình và các l u v c nh : 0,30 ÷ 0,50. (B ng 1.10)
B ng 1.10: H s bi n đ ng Cv t i tr m S n Tây trên sông H ng
Tr m

Sông

S n Tây

H ng

TB

Max N m

Q (m3/s)
Min