Đang tải... (xem toàn văn)
nghiên cứu đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị
Lời cảm ơn Để có những kết quả ngày hôm nay, tác giả xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Thọ Sáo đã tận tình hướng dẫn. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã đào tạo giúp đỡ cho tác giả học tập và hoàn thành luận văn. Đặc biệt với tất cả tình cảm của mình, tác giả xin cảm ơn đối với TS. Lê Trọng Đào, TS. Trần Ngọc Anh và CN. Đặng Đình Khá cùng các cộng sự đã tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn gia đình, đồng nghiệ p, bạn bè đã chia sẻ, giúp đỡ trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn. Trong khuôn khổ luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả mong nhận được các ý kiến đóng góp từ phía độc giả và các bạn đồng nghiệp. Hà Nội, ngày 9 tháng 01 năm 2011 Đào Văn Giang i MỤC LỤC Trang Trang bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục các bảng iii Danh mục các hình vẽ iv Mở đầu 1 Chương 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3 1.1. Một số đặc điểm về điều kiện tự nhiên 3 1.2. Điều kiện kinh tế xã hội. 17 1.3. Hiện trạng hệ thống công trình 22 1.4. Các nghiên cứu liên quan 24 Chương 2 TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC VÀ CƠ SỞ CỦA MÔ HÌNH MIKE 25 2.1. Giới thiệu chung 25 2.2. Tổng quan các mô hình tính toán thủy động lực 26 2.3. Cơ sở lý thuyết mô hình Mike 21/3 FM 35 Chương 3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA TỔ HỢP CÔNG TRÌNH LÊN TRƯỜNG THỦY ĐỘNG LỰC VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN CỬA TÙNG, TỈNH QUẢNG TRỊ 42 3.1. Cơ sở dữ liệu 42 3.2. Thiết lập miền tính và điều kiện biên 45 3.3. Hiểu chỉnh và kiểm định mô hình 49 3.4. Mô phỏng theo các tổ hợp công trình 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 82 ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng lưu vực của sông Bến Hải và sông Sa Lung 9 Bảng 1.2: Mưa bình quân năm 12 Bảng 1.3: Nhiệt độ bình quân tháng tại các trạm 12 Bảng 1.4 : Ðộ ẩm không khí tương đối trung bình (%) 13 Bảng 1.5: Bốc hơi bình quân tháng 13 Bảng 1.6: Số giờ nắng theo tháng trung bình năm 14 Bảng 1.7 : Các đơn vị cấp huyện, thị xã và diện tích, dân số 17 Bảng 3.1: Gió và sóng tại trạm Cồn Cỏ 42 Bảng 3.2: Thố ng kê số liệu thời gian và địa điểm đo sóng, dòng chảy và mực mước tại khu vực nghiên cứu tháng 8 năm 2009 44 Bảng 3.3: Thống kê số liệu thời gian và địa điểm đo sóng, dòng chảy và mực mước tại khu vực nghiên cứu tháng 4 năm 2010 45 Bảng 3.4: Kết quả bộ thông số của mô hình thủy lực MIKE21 50 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu 3 Hình 1.2: Sơ đồ bố trí công trình khu vực nghiên cứu 4 Hình 1.3: Sơ đồ mạng lưới sông suối tỉnh Quảng Trị 10 Hình 1.4: Cầu Tùng Luật 22 Hình 1.5: Kè Cửa Tùng 23 Hình 3.1: Hoa sóng tại trạm Cửa Tùng và Cồn Cỏ 44 Hình 3.2: Bình đồ đáy biển khu vực khảo sát 45 Hình 3.3: Địa hình khu vực tính toán 46 Hình 3.4: Miền tính toán 47 Hình 3.5: Lưới phần tử hữu hạn dùng trong mô hình MIKE 21FM 48 Hình 3.6. So sánh vận tốc thực đo và tính toán tại K2 49 Hình 3.7. So sánh v ận tốc thực đo và tính toán tại K1 49 Hình 3.8. So sánh mực nước thực đo và tính toán tại K2 50 Hình 3.9. So sánh mực nước thực đo và tính toán tại K1 50 Hình 3.10: Trường sóng Đông trong kịch bản 1 54 Hình 3.11: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 1 54 Hình 3.12: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 1 55 Hình 3.13: Trường dòng chảy trong sóng Đông Bắc theo kịch bản 1 55 Hình 3.14: Trường sóng Đông Nam trong kịch bản 1 56 Hình 3.15: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 1 56 Hình 3.16: Trường sóng Đông trong k ịch bản 2 58 Hình 3.17: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 2 59 Hình 3.18: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 2 59 Hình 3.19: Trường dòng chảy trong sóng Đông Bắc theo kịch bản 2 60 Hình 3.20: Trường sóng Đông Nam trong kịch bản 2 60 Hình 3.21: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 2 61 iv Hình 3.22: Trường sóng Đông trong kịch bản 3 63 Hình 3.23: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 3 64 Hình 3.24: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 3 64 Hình 3.25: Trường dòng chảy trong Đông Bắc theo kịch bản 3 65 Hình 3.26: Trường sóng Đông nam trong kịch bản 3 65 Hình 3.27: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 3 66 Hình 3.28: Trường sóng Đông trong kịch bản 4 67 Hình 3.29: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 4 68 Hình 3.30: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 4 68 Hình 3.31: Trường dòng chảy trong Đ ông Bắc theo kịch bản 4 69 Hình 3.32: Trường sóng Đông nam trong kịch bản 4 69 Hình 3.33: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 4 70 Hình 3.34: Trường sóng Đông trong kịch bản 5 72 Hình 3.35: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 5 72 Hình 3.36: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 5 73 Hình 3.37: Trường dòng chảy trong Đông Bắc theo kịch bản 5 73 Hình 3.38: Trường sóng Đông nam trong kịch bản 5 74 Hình 3.39: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 5 74 v MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Dải ven biển cửa sông Trung Bộ kéo dài trên 1000 km, là nơi tập trung dân cư và nhiều khu kinh tế ven biển quan trọng khác. Trong những năm gần đây, tình hình biến động hình thái dải ven biển tại khu vực trên đang diễn ra theo chiều hướng bất lợi như lũ lớn, cửa sông di động, bồi lắng và xói lở, gây ra những thiệt hại nặng nề. Đặc bi ệt vào mùa cạn, các cửa sông bị bồi lấp làm ách tắc giao thông thủy, ngăn cản tàu thuyền ra vào, gây ảnh hưởng không tốt tới các hoạt động đánh bắt hải sản. Ngoài ra, sự bồi lấp cửa sông cản trở việc thoát lũ, làm gián đoạn các hoạt động kinh tế, thiệt hại mùa màng, nuôi trồng thủy sản, đánh bắt cá. Tại những khu vực bị xói lở, dân cư phải di dờ i đến nơi khác để sinh sống. Vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng tỉnh Quảng Trị gần đây có sự thay đổi mạnh mẽ về hình thái. Một trong những yếu tố tác động đến sự thay đổi đó là những công trình xây dựng ở khu vực này có ảnh hưởng đến các yếu tố thủy động lực như dòng chảy và lượng bùn cát từ thượng nguồn sông, cũng như sóng, dòng ven, dòng triều. Từ đó gây ra quá trình vận chuyển bùn cát dọc bờ và ngang bờ, cũng như nạo vét lòng sông, vì vậy ảnh hưởng quyết định tới hình thái vùng cửa sông ven biển. Chế độ thủy động lực là kết quả tượng tác của các điều kiện thủy lực như dòng chảy, sóng, thủy triều, dòng ven biển,… Từ trước đến nay chưa có nghiên cứu cụ thể và hoàn chỉnh về ảnh hưởng củ a các công trình lên trường thủy động lực trong khu vực nghiên cứu. Do đó, việc nghiên cứu đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị là một vấn đề cần được triển khai nghiên cứu để phần nào đóng góp cho công tác quy 1 hoạch và chỉnh trị vùng cửa sông và ven biển, giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra. 2. Mục đích nghiên cứu Áp dụng mô hình Mike 21 để đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Trường thủy động lực khi có tổ hợp công trình - Phạm vi nghiên cứu: Vùng cửa sông ven biển Cử a Tùng, tỉnh Quảng Trị. 4. Phương pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp điều tra, thu thập số liệu, khảo sát bổ sung các số liệu địa hình, thủy văn, dòng chảy, chế độ thủy triều,…; phương pháp phân tích thống kê; mô hình toán. 5. Tên đề tài “Đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển biển Cửa Tùng Quảng Trị” 6. Cấu trúc luận văn Luận văn gồm 3 chương, phần mở đầu và phần kết luận - kiến nghị. Chương 1 - Tổng quan khu vực nghiên cứu. Chương 2 - Tổng quan các mô hình tính toán thủy động lực và cơ sở lý thuyết của mô hình Mike 21. Chương 3 - Áp dụng mô hình Mike 21 để đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị. Để thực hiện đề tài này, tác giả đã thu thập và sử dụng các tài liệu thực tế của lưu vực, kế thừa một số kết quả điều tra, tính toán của dự án “Điều tra, đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị”, tham khảo các kết quả nghiên cứu của các tác giả khác nhằm đưa ra những nhận định thích hợp cho vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng v ề vấn đề trường thủy động lực. 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Một số đặc điểm về điều kiện tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý Quảng Trị là một tỉnh ở Bắc Trung Bộ nằm trong khoảng 106 0 32'- 107 0 24' kinh độ đông, 16 0 18'-17 0 10' vĩ độ bắc, cách Hà Nội 582 km về phía Nam và cách thành phố Hồ Chí Minh 1121 km về phía Bắc. Phía bắc tỉnh Quảng Trị giáp Quảng Bình, phía nam giáp Thừa Thiên Huế, phía tây giáp tỉnh Savanakhet (Lào) và phía đông giáp biển Ðông. Vùng tính toán từ cầu Hiền Lương đến vùng ven biển Cửa Tùng. Toạ độ nằm trong khoảng: Từ 16 0 58’ đến 17 0 07’ Vĩ độ Bắc Từ 107 0 04’ đến 107 0 16’ Kinh độ Đông Quảng Tri Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu 3 Các công trình trong vùng tính toán: cầu Cửa Tùng, kè Cửa Tùng, cảng cá Cửa Tùng. Cầu Tùng Luật K2 K1 Cảng cá Kè Hình 1.2: Sơ đồ bố trí công trình khu vực nghiên cứu 1.1.2. Đặc điểm địa hình [1, 5, 13] Tỉnh Quảng Trị chủ yếu nằm ở phần phía đông của dãy Trường Sơn có đường biên giới chung với Lào dài 206 km thuộc đất liền và có đường bờ biển dài 75 km. Ðịa hình tỉnh đa dạng bao gồm núi, đồi, đồ ng bằng và cồn cát ven biển chạy dọc theo hướng từ tây bắc xuống đông nam. Địa hình bao gồm nhiều loại địa hình nhưng phần lớn lãnh thổ nằm ở phía đông của dãy Trường Sơn, chỉ có một phần của huyện Hướng Hoá nằm ở sườn tây. Nét nổi bật của địa hình Quảng Trị là dốc nghiêng từ tây sang đông. Ở phía tây là vùng núi cao rồi hạ xuống vùng đồ i và núi thấp với tổng diện tích khoảng 81% diện tích toàn lãnh thổ, tiếp theo vùng đồi và núi thấp là vùng đồng bằng chiếm 11,5% diện tích và phía đông là vùng cồn cát ven biển. Địa hình của lưu vực sông Bến Hải có thể chia làm hai phần rõ rệt : 4 - Lưu vực sông Bến Hải bắt nguồn từ dãy Trường sơn đổ về sông Bến Hải. Địa hình lưu vực khá phức tạp, sông trong lưu vực này có độ dốc lớn từ 15 0 / 00 đến 80 0 / 00 , độ dốc sườn núi khoảng 300 0 / 00 . - Lưu vực vùng đồng bằng hạ lưu sông Bến Hải: Nhìn chung địa hình đồng bằng khá đơn giản, cao độ tương đối bằng phẳng và thay đổi từ +0,5 đến +3,5m, xen kẽ các đồng ruộng và các khu nuôi trồng thủy sản là các cụm dân cư ở cao độ trên +3,0 đến +5,0m. 1.1.3. Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng [6,13] * Vùng đồng bằng ven biển: vùng đồng bằng của tỉnh Quả ng Trị không rộng, chủ yếu tập trung ở hạ lưu các sông Bến Hải, Thạch Hãn, Ô Lâu. Có 14 loại đất ở vùng này nhưng chỉ có 5 loại đất phù sa là đất tốt song hàm lượng dinh dưỡng không giàu như các loại đất phù sa ở đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ. Ðây là nơi tập trung dân cư và là nơi tập trung chủ yếu của các trung tâm kinh tế của tỉnh, bao gồm các xã nằm phía Đông quốc lộ 1A kéo dài từ V ĩnh Linh đến Hải Lăng. Vỏ phong hoá chủ yếu phát triển trên đất đá bazan (Vĩnh Linh) vùng trầm tích biển và phù sa sông, gồm các tiểu vùng: - Tiểu vùng bazan Vĩnh Linh, vùng này thích hợp cho trồng cây hồ tiêu. - Tiểu vùng cồn cát, bãi cát phân bố dọc bờ biển, địa hình đụn cát có dạng lượn sóng, độ dốc nghiêng ra biển. Các đụn cát có độ cao từ 1m đến vài chục mét. Dạng trầm tích biển được hình thành từ kỷ Q IV . Cát trắng chiếm ưu thế, tầng dưới cùng bước đầu có tích tụ sắt, chuyển sang màu nâu hơi đỏ. Lớp vỏ phong hoá khá dày, thành phần cơ giới trên 97% là cát. Đất nghèo các nguyên tố vi lượng. - Tiểu vùng đất nhiễm mặn cửa Tùng được tạo thành dưới tác động của thuỷ triều phân bố ở địa hình thấp, bậc thềm phù sa ven sông hoặc mực nước ngầm nông. Diện tích đất này chiếm ít, có thể s ử dụng để trồng lúa nhưng cần có các biện pháp thau chua rửa mặn. 5 [...]... chuyn trm tớch; - Mụ un HEC-RAS dựng tớnh toỏn dũng chy mt chiu trong sụng v trong kờnh h Mụ hỡnh M2D: M2D l mụ hỡnh hon lu vựng ven b v thy triu, c phỏt trin trong khuụn kh chng trỡnh nghiờn cu vnh ven b CIRP (Coastal Inlets Research Program) do Phũng Thớ nghim ng lc v Ven b CHL (Coastal and 27 Hydraulics Laboratory) ca Trung tõm Nghiờn cu v Phỏt trin k thut ca quõn i M ERDC (U.S Army Engineer Research... hỡnh liờn quan n mụi trng nc ca DHI, bao gm: - MIKE 11 - mụ hỡnh 1 chiu cho sụng v kờnh; - MIKE 21 - mụ hỡnh 2 chiu cho ca sụng, vựng nc ven b v bin; - MIKE 3 - mụ hỡnh 3 chiu cho bin sõu, vựng ca sụng v vựng nc ven b; - LITPACK - mụ hỡnh cho cỏc quỏ trỡnh vựng ven bin v ng hc ng b; - MIKE SHE - mụ hỡnh cho nc ngm v ti nguyờn nc Mụ hỡnh MIKE 11: Mụ hỡnh MIKE 11 l mt phn mm k thut chuyờn dng do Vin... bói tm Ca Tựng, hin i hoỏ khu sn xut ngh cỏ ven bin Trc õy, KN l mt eo bin kớn giú, c mt cn cỏt ln nm phớa ngoi che chn súng bin Khi thc hin d ỏn, hn 200.000 m3 cỏt cn ny b mỳc i vo san lp eo bin to thnh mt bói cỏt bng phng Mt KN tu thuyn v hu cn ngh cỏ cú din tớch gn 10.000 m2 c ra i, nm phớa trờn, bờn phi bói tm 23 1.4 Cỏc nghiờn cu liờn quan Vựng ca sụng ven bin Ca Tựng gn nh cha cú nhng nghiờn cu... trung tõm ngh cỏ ca tnh 1.1.5.3 c trng khớ tng [1, 5, 9] Ch ma: Nhỡn chung Qung Tr cú tng lng ma nm t t 2.300 2.700 mm bao gm cỏc vựng: trung du, gũ i v vựng ng bng ven bin, vi lng ma nm t di 2.300 mm cỏc vựng thung lng, nỳi thp v vựng cỏt ven bin, hi o Lng ma cỏc thỏng trong nm thng phõn b khụng u, phn ln tp trung vo cỏc thỏng IX, X, XI v thỏng XII Lng ma bỡnh quõn hng nm tng i ln Xo = 2.579,8 mm 11... che ph ca thm rng t nhiờn hin nay ch cũn khong 30% cỏc vựng i nỳi t ven cỏc khe sui, rng nguyờn thu b hu dit do cỏc lý do ch yu l: 1) Tp quỏn canh tỏc du canh du c ca ng bo dõn tc min nỳi; 2) Cht c lm tri lỏ trong chin tranh hu dit; 3) Nn khai thỏc g ba bói Thu sn: Tnh Qung Tr cú b bin di 75 km v vựng bin cú c tớnh chung ca khu h ven bin Min Trung vi thnh phn loi khỏ phong phỳ Tng tr lng hi sn vựng... chuyn bựn cỏt khụng kt dớnh Mụ un MIKE 11 HD gii cỏc phng trỡnh tng hp theo phng ng m bo tớnh liờn tc v ng lng (phng trỡnh Saint Venant) C s lý thuyt mụ un thy lc mụ hỡnh Mike 11 Mụ hỡnh MIKE 11 HD l mụ hỡnh tớnh toỏn mng sụng da trờn vic gii h phng trỡnh mt chiu Saint Venant, vi cỏc gi thit c bn sau õy: - Cht lng (nc) l khụng nộn c v ng nht (xem nh khụng cú s khỏc bit v trng lng riờng ca nc) - dc... th nhn thy tim nng phỏt trin thu sn ca tnh núi chung cũn rt ln, song mc khai thỏc cũn hn ch phỏt huy tim nng cn u t thớch ỏng v c ch, chớnh sỏch khuyn ng cng nh vn cp nc phc v cho nuụi trng thu sn ven b Cụng nghip: Cụng nghip trong vựng cũn cha phỏt trin C cu cụng nghip ch yu l vt liu xõy dng v ch bin nụng lõm sn Trong vựng cú 2 nh mỏy sn xut xi mng lũ ng ụng H 1 v ụng H 2, nhng hin nay ch cũn 19... ph thụng trung hc vựng nỳi, tỡnh trng b hc cũn ph bin T l mự ch hoc tỏi mự ch cũn cao Cỏc ngnh khỏc: - Ngnh giao thụng H thng giao thụng õy tng i phỏt trin, tuy nhiờn vn cú s khỏc bit gia vựng ng bng ven bin v min nỳi Vựng nghiờn cu cú 3 tuyn quc l chớnh i qua: tuyn ng 1A t ranh gii Qung Bỡnh - Qung Tr n Tha Thiờn Hu, tuyn ng 9 t th xó ụng H i Lo v ca Vit (ng 9 n ca khu Lao Bo di 82 km) Tuyn ng 14... An n Tha Thiờn Hu Cui mựa, giú ụng Bc mnh hn lờn, ộp cỏc xoỏy thun nhit i di chuyn dn v cc Nam Trung B Quy lut ny din ra thng xuyờn, hng nm Thi k xoỏy thun nhit i b vo Bc Trung B thng gõy ra bóo vựng ven bin Hng i ca bóo trong vựng Bỡnh Tr Thiờn nh sau: Bóo theo hng chớnh Tõy chim khong 30% Bóo theo hng Tõy - Tõy Bc chim khong 45% Bóo theo hng Nam chim khong 24% Bóo theo cỏc hng khỏc chim khong 1%... tm 23 1.4 Cỏc nghiờn cu liờn quan Vựng ca sụng ven bin Ca Tựng gn nh cha cú nhng nghiờn cu c th v nh hng ca cỏc cụng trỡnh lờn trng thy ng lc trong vựng Di õy l mt vi nghiờn cu liờn quan n vựng ca sụng ven bin Ca Tựng: - nh hng ca cụng trỡnh thy li Sa Lựng n xõm nhp mt h lu sụng Bn Hi Nguyn Ngc Tun, Nguyn Th Hựng i hc Nng - iu tra, ỏnh giỏ xõm thc bói tm Ca Tựng, tnh Qung Tr Nguyn Th Sỏo, Trn Ngc Anh . để đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 21 để đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị. Để thực hiện đề tài này, tác giả
