Báo cáo nghiên cứu khoa học " Đánh giá ảnh hưởng của phương án chỉnh trị đến khả năng bồi xói của đoạn sông Hồng từ Cầu Long Biên đến Khuyến Lương bằng mô hình mô phỏng biến đổi lòng dẫn hai chiều "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

95
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tình hình xói lở ở rất nhiều nơi trên hệ thống sông Hồng diễn ra theo cả phương thẳng đứng và phương ngang. Như đoạn từ Chèm tới phà Khuyến Lương, sự xói lở theo phương ngang đã gây thiệt hại rất lớn do hai bên bờ sông là nơi tập trung các điểm dân cư và cơ sở kinh tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học " Đánh giá ảnh hưởng của phương án chỉnh trị đến khả năng bồi xói của đoạn sông Hồng từ Cầu Long Biên đến Khuyến Lương bằng mô hình mô phỏng biến đổi lòng dẫn hai chiều "

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 Đánh giá ảnh hưởng của phương án chỉnh trị đến khả năng bồi xói của đoạn sông Hồng từ Cầu Long Biên đến Khuyến Lương bằng mô hình mô phỏng biến đổi lòng dẫn hai chiều Nguyễn Tiền Giang1,*, Hoàng Văn Đại2 1 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam 2 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 62 Nguyễn Chí Thanh, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 29 tháng 4 năm 2011 Tóm tắt. Tình hình xói lở ở rất nhiều nơi trên hệ thống sông Hồng diễn ra theo cả phương thẳng đứng và phương ngang. Như đoạn từ Chèm tới phà Khuyến Lương, sự xói lở theo phương ngang đã gây thiệt hại rất lớn do hai bên bờ sông là nơi tập trung các điểm dân cư và cơ sở kinh tế. Đây cũng là nơi trong tương lai có dự án thành phố hai bên bờ sông Hồng với tổng chiều dài khoảng 40 km. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các phương án chỉnh trị đến quá trình diễn biến lòng dẫn của đoạn sông từ cầu Long Biên đến Khuyến Lương thông qua mô phỏng, phân tích so sánh trường vận tốc, quá trình bồi xói heo phương ngang giữa phương án chỉnh trị và phương án hiện trạng sử dụng mô hình biến đổi lòng dẫn hai chiều TREM. Kết quả mô phỏng phương án chỉnh trị cho thấy chế độ động lực dòng chảy, diễn biến bồi xói là ổn định, có lợi về mặt ổn định lòng sông lâu dài. Mặt khác một số hướng cải tiến mô hình cũng được rút ra từ ứng dụng của mô hình đối với đoạn sông nghiên cứu này. Từ khóa: Mô phỏng, Hà Nội, xói lở, phương án chỉ nh trị, mô hình TREM. 1. Giới thiệu 1 chính trị xã hội. Với địa hình phức tạp, mực nước lũ lên cao và tình hình bồi xói diễn ra rất Xói lở và bồi tụ là các quá trình tất yếu của phức tạp, đoạn sông đã ảnh hưởng không nhỏ dòng chảy tự nhiên. Theo góc độ nhìn nhận tới giao thông thủy cũng như cuộc sống của cư khác nhau mà quá trình này sẽ gây lợi, hại và vì dân ở hai bên bờ. Trong những năm gần đây đã vậy có tác động lớn đối với phát triển kinh tế - có nhiều biện pháp chỉnh trị được đề xuất để tạo xã hội. Nếu nắm bắt được quy luật thì chúng ta một lòng sông thông thoáng tiện lợi cho tàu bè có thể dự báo cũng như có các giải pháp tích đi lại và quan trọng nhất là dễ dàng thoát nước cực phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội. trong mùa mưa lũ, đảm bảo an toàn cho thủ đô. Đoạn sông Hồng chảy qua thành phố Hà Ở bài báo trước [1], tác giả đã trình bày kết quả Nội (cũ) chỉ dài 40 km nhưng lại là đoạn sông nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các phương có ý nghĩa rất quan trọng cả về mặt kinh tế lẫn án chỉnh trị đến đoạn sông nghiên cứu sử dụng mô hình mô phỏng động lực 1 chiều mô phỏng _______ * thủy lực toàn bộ hệ thống sông Hồng – Thái Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-35578435. E-mail: giangnt@vnu.edu.vn 44
45 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 Bình. Phương án tạo hai bậc thềm sông có cao ở đây: t: thời gian; x,y: toạ độ theo trình 10 và 11.5m được đề xuất với hiệu quả phương ngang; g: gia tốc trọng trường (9.81 thoát lũ như hiện tại. Tuy nhiên, việc đánh giá m/s2); h: độ sâu; zS: mực nước; S: mật độ ảnh hưởng của phương án chỉnh trị này đến quá (trọng lượng riêng); M,N: thành phần vectơ trình bồi xói bờ (trong phạm vi hẹp) chưa được thông lượng dòng chảy; u,v: thành phần tốc độ nghiên cứu và trình bày. trung bình thủy trực hướng x,y; bx, by: thành Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu u' 2 , u' v', v' 2 : phần ứng suất tiếp đáy; ảnh hưởng của phương án chỉnh trị đến quá thành phần tenxơ ứng suất Râynon trung bình trình diễn biến lòng dẫn thông qua phân tích so sánh trường vận tốc, quá trình bồi xói theo thuỷ trực; phương ngang giữa phương án chỉnh trị và u 2 u' 2 2Dh K phương án hiện trạng. Các kết quả phân tích thu x 3 được từ việc sử dụng mô hình mô phỏng diễn u v biến lòng dẫn TREM (Two-dimentional u ' v' Dh Riverbed Evolution Model), là một mô hình đã x x đựợc áp dụng ở một số đoạn sông khác trên hệ u 2 thống sông Hồng [2-4]. v' 2 2 Dh K y 3 Dh hu 2. Mô hình TREM Với: Dh: độ nhớt xoáy ; Mô hình TREM – mô hình diễn biến lòng K: năng lượng rối thủy trực ; dẫn hai chiều viết trên hệ tọa độ tự do phi trực ; hằng số; giao - được Nguyen Tien Giang và Izumi [2] uđ:lưu tốc ma sát ( u * , : ứng suất tiếp đáy) phát triển dựa trên mô hình dòng chảy hai chiều tương ứng của cố tác giả Nagata, trường Đại học Kyoto, Nhật bản. Cơ sở lý thuyết mô hình Các phương trình trên được chuyển thành đã được trình bày ở các công bố trước [2-4] nên hệ toạ độ phi tuyến không trực giao [2-4]. ở đây chỉ tóm tắt các hệ phương trình chính 2.2. Phương trình vận chuyển bùn cát lơ lửng được sử dụng. Phương trình liên tục của bùn cát lơ lửng 2.1. Hệ phương trình động lực dòng chảy trong tọa độ Đề-các có dạng: Mô hình sử dụng hệ phương trình bao gồm (Q x C ) (Q y C ) (Ch) C C ( ER DR ) 0 (4) 1 phương trình liên tục và hai phương trình h h x y t x y x x y y mômen, biểu diễn trên hệ trục Đề-các có dạng: hMN trong đó: C là nồng độ bùn cát tại mực nước Z; 0 (1) txy Qx, Qy lần lượt là lưu lượng nước theo phương Z M uM vM bx x và y; εx và εy tương ứng lần lượt là hệ số u '2 h gh S u 'v 'h (2) t x y x S x y khuéch tán của bùn cát lơ lửng. Chuyển đổi phương trình (4) sang hệ tọa độ tự do phi trực ZS N uN vN by v '2 h gh u 'v 'h (3) giao được trình bày chi tiết ở [2, 3]. t x y x S y x
46 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 2.3. Hệ phương trình vận chuyển bùn cát đáy 2.5. Phương pháp giải Sử dụng các phương trình Ikeda cho đường Sau khi chuyển đổi toàn bộ các phương cong sức tải cát cùng với hiệu quả của dòng trình (1-7) sang hệ tọa độ tự do, mô hình được rởi rạc hóa theo phương pháp thể tích hữu hạn chảy xoắn và độ dốc dọc sông. Chúng có dạng: (FVM). Đối với mô đun dòng chảy, áp dụng a1/2 1 1 1 *1 / 2 phương pháp sai phân hiện để giải. Riêng đối s* * q (1 ) (1 ) (1 ) (5) b co co s 2 s s với phương trình liên tục của bùn cát lơ lửng C C C C (5) tác giả sử dụng sơ đồ Crank Niconlson (sơ v *b * a1 / 2 đồ ẩn) với thuật giải khử đuổi để giải ma trận 9 1 * *1 / 2 *1 / 2 qn * * ( co )1 / 2 (6) ( )( ) đường chéo. b co co u*b * n c c * * trong đó: q s , q n là tỷ suất sức tải cát đáy vô b b 3. Thiết lập mô hình cho đoạn sông nghiên cứu hướng theo hướng s và n của hệ toạ độ cong; * là ứng suất tiếp đáy vô hướng; a1/2: hệ số, lấy 3.1. Xây dựng biên bằng 8.5; η: cao trình đáy sông; c: Hệ số sức Mô hình MIKE 11 đã được sử dụng để mô cản Coulomb, lấy bằng 0.7; * : ứng suất tiếp co phỏng dòng các đặc trưng thủy động lực dòng tới hạn vô hướng, có thể tính toán theo phương chảy cho các biên của mô hình TREM (xem pháp bất kỳ, ở đây dùng công thức của Iwagaki [1]). Biên trên là quá trình lưu lượng giờ mô (1958); u * , v * : Tốc độ sát đáy, thành phần theo phỏng bằng mô hình MIKE 11, được trích ra tại b b hướng dòng chảy và vuông góc trong hệ toạ độ mặt cắt ứng với vị trí cầu Long, biên dưới là quá trình mực nước giờ tại mặt cắt ứng với phà phi tuyến (s,n). Chuyển đổi hệ phương trình Khuyến Lương (hình 1). (5,6) sang hệ tọa độ tự do phi trực giao được trình bày chi tiết ở [2, 3]. Q,H giờ từ 13/8 đến 31/8 năm 1996 14 18000 2.4. Phương trình biến đổi đáy 16000 12 14000 10 12000 Phương trình biến đổi đáy chính là phương Q(m3/s) 8 10000 H(m3) trình liên tục viết chung cho cả bùn cát lơ lửng 8000 6 H Khuyến Lương 6000 và bùn cát đáy (phương trình Exner), trong hệ 4 Q Long Biên 4000 2 tọa độ Đề-các có dạng: 2000 0 0 1 73 145 217 289 qy qx Thời gian (giờ) (1 ) ( D E) (7) t x y Hình 1. Đường quá trình lưu lượng, mực nước lấy từ MIKE 11 làm biên cho TREM. trong đó: qx và qy là lưu lượng bùn cát đáy đơn vị theo phương x và y; D và E lần lượt là 3.2. Xây dựng lưới tính toán tốc độ bồi lắng và xói lớp gần đáy; và λ là độ rỗng của lớp bùn cát đáy. Chuyển đổi phương CAF2D/GENGRID v2.2 là phần mềm tạo lưới trình (7) sang hệ tọa độ tự do phi trực giao được cấu trúc 2D được khoa Công nghệ Hóa học – trình bày chi tiết ở [2, 3]. trường Đại học Yeungnam – Hàn Quốc xây dựng và phát triển. Phần mềm có giao diện thân
47 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 thiện, hỗ trợ nhiều phương pháp nội suy lưới đúng định dạng của phần mềm GENGRID khác nhau, người sử dụng có thể dễ dàng thay (hình 2). đổi các hệ số của các phương pháp. Ngoài ra 3.3. Thiết lập file địa hình phần mềm cũng hỗ trợ tạo lưới đa khối giúp mô phỏng địa hình thực tế chính xác hơn. Tùy vào Trong nghiên cứu này, số liệu đo đạc địa từng trường hợp cụ thể, có thể sử dụng các công hình được cung cấp bởi đề tài KC 08.14/06-10 dưới dạng AutoCAD với cao trình được số hoá cụ vẽ có sẵn trong phần mềm GENGRID hoặc trên một lớp riêng biệt dưới dạng văn bản. Bình sử dụng các phần mềm phụ trợ khác để xác đồ được Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đo định miền tính toán đạc năm 2000, tỷ lệ 1:5000. Việc xử lý được thực hiện dưới sự trợ giúp của phần mềm MapInfo và ArcView. Chương trình “Elevation Interpolation” (viết bằng ngôn ngữ Fortran) đã được xây dựng để nội suy cao trình các điểm lưới từ số liệu địa hình. Dữ liệu đầu vào phục vụ nội suy gồm: a) Số liệu địa hình thực đo được trình bày theo định dạng: dòng thứ nhất là số điểm cao trình; từ dòng thứ 2 là tọa độ và cao trình các điểm thực đo; File lưới tính toán đã được tạo ra bởi phần mềm GENGRID với dòng đầu tiên quy định số điểm lưới theo 2 phương. Các dòng từ thứ 2 trở đi là tọa độ các điểm lưới. Kết quả của chương trình Elevation Hình 2. Giao diện phần mềm tạo lưới cấu trúc Interpolation là file cao độ tại các điểm lưới GENGRID. tính toán cho khu vực nghiên cứu theo định dạng: 2 cột đầu là tọa độ, cột thứ 3 là cao trình Ở đây, việc số hóa miền tính toán được thực các điểm lưới. Hình 3 là kết quả file địa hình hiện bằng phần mềm AutoCAD. Mục đích của thể hiện dưới dạng ảnh. việc số hoá là xác định một cách chính xác nhất miền nghiên cứu sau đó trích xuất kết quả ra Hình 3. Kết quả file địa hình thể hiện dưới dạng ảnh của đoạn sông.
Frame 0 0 1 1 9 Apr 2 0 1 0 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN,ame 00 1c T1 9nhiên 01 0 Fr Khoa họ ự Apr 2 và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 48 0 0 -5000 -5000 -10000 -10000 Z(m) Z(m) 16.00 16.00 12.44 12.44 8.89 8.89 5.33 5.33 1.78 1.78 -1.78 -1.78 -15000 -15000 -5.33 -5.33 -8.89 -8.89 -12.44 -12.44 -16.00 -16.00 515000 00 10000 5000 10000 Hình 4. Trường vận tốc tại thời điểm 1 giờ ngày 14/8/1996 (trái) và 11 giờ ngày 21/8/1996 tại khu vực nghiên cứu (phải).
49 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 xuất hiện đỉnh lũ (ngày 22/8), lưu lượng tính 3.4. Hiểu chỉnh mô đun dòng chảy cho trận lũ toán và thực đo có sự chênh lệch khoảng tháng 8 năm 1996 1000m3/s, sai số này một phần do sai số từ mô Với số liệu biên lưu lượng, mực nước và số phỏng bằng mô hình 1 chiều. liệu địa hình được xử lí như trong mục 3.2, tiến Đồng thời để đánh giá mức độ chính xác hành mô phỏng 13 ngày, bước thời gian tính là của mô hình, số liệu tốc độ theo thủy trực tại 0.1giây thì thời gian mô phỏng trên máy tính là trạm Hà Nội được thu thập (9 obs). Tốc độ tính 78 giờ. Kết quả tính mô phỏng bao gồm trường toán được thể hiện dưới dạng một dải có biên tốc độ tại các thời điểm khác nhau, sơ họa ở độ bằng tốc độ tính toán cộng/trừ 20%, trong hình 4. Kết quả so sánh mực nước, lưu lượng hình 6 là so sánh tốc độ tính toán và thực đo tính toán và thực đo được thể hiện trong hình 5. theo phương ngang tại trạm Thủy văn Hà Nội Qua đó cho thấy, đường quá trình mực nước, vào các ngày 13 và 14 tháng 8 năm 1996. lưu lượng tính toán và thực có sự phù hợp tốt trong toàn bộ đợt lũ mô phỏng. Vào thời điểm Hình 5. So sánh mực nước (trái) và lưu lượng (phải) tính toán và thực đo tại trạm TV Hà Nội. Hình 6. So sánh kết quả tính toán và thực đo tốc độ tại các thủy trực.
50 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 cực đại, trước khi đỉnh lũ lên (12800 m3/s) tại 4 Kết quả tính toán phân bố tốc độ theo ví trị xói trọng điểm. Phân tích kết quả trường phương ngang tại trạm thủy văn Hà Nội cho vận tốc trong điều kiện địa hình hiện trạng thấy phân bố tốc độ có sự phù hợp cả về độ lớn (PA0) cho thấy: vận tốc cực đại lớn nhất đạt tới và xu thế. Trong tất cả các ngày có số liệu thực 2.0 m/s tại vị trí bờ hữu gần trạm bơm Hồng đo tốc độ theo phương ngang, mô hình mô Vân. Tại vị trí này, dòng chủ lưu áp sát đê, độ phỏng tốc độ ven các bờ có xu thế thiên thấp, sâu thực tế lớn nhất đạt tới -22.3 m. Khu vực có điều này có thể giải thích một phần là do việc nguy cơ xói mạnh có phạm vi từ Km37.5 đến cập nhật địa hình và hệ số nhám ven bờ. Km39. Tuy nhiên do đoạn này gần biên dưới của miền tính nên ở phương án hiện trạng, lưu 4. Đánh giá ảnh hưởng của các phương án tốc không được ổn định (hình 11). Đoạn xói lở chỉnh trị đến khả năng bồi xói trọng điểm thứ 2 có lưu tốc sát bờ lớn là đoạn ở sau đỉnh cong thuộc bờ hữu sông Hồng, gần Ở bài báo [1], kết quả đánh giá kết quả chùa Kim Cương. Lưu tốc ở khu vực này cũng thoat lũ của 3 phương án (1 hiện trạng và 2 đạt tới 1.5 m/s, độ sâu cực đại gần bờ thực tế phương án chỉnh trị) cho thấy chỉ có phương án lên tới -21.7m. Đoạn có vận tốc lớn thứ ba là chỉnh trị 1 là có lợi về mặt thoát lũ. Do vậy đoạn bờ tả gần bến Bát Tràng (mặt cắt 74). Ở trong bài báo này sẽ sử dụng mô hình TREM để đây dòng chủ lưu cũng gần bờ tả, lưu tốc tính ở so sánh ảnh hưởng của phương án chỉnh trị 1 phương án hiện trạng là trên 1.5 m/s. Khu vực với phương án 0 (hiện trạng) về mặt bồi xói thứ 4 là tại mặt cắt 46, gần bến Thanh Trì (hình thông qua so sánh trường lưu tốc và trường bồi 8). Tại đây dòng chủ lưu áp sát bờ hữu, lưu tốc xói. Phương án 0 và 1 được tóm tắt ở hình 7. lên tới 2.2 m/s. Nhìn chung với kết quả mô phỏng trường vận tốc trong điều kiện hiện trạng cho thấy có sự bất lợi trong ổn định tuyến đê thuộc khu vực ngay sau đỉnh số 1, 2, 3 và 4 do vận tốc sát bờ lớn. Trong điều kiện chỉnh trị (PA1), kết quả mô phỏng trường vận tốc cho thấy lưu tốc cực đại đã giảm, nhưng không đồng đều. Giảm nhiều nhất tại mặt cắt 46 với độ giảm là 0,7 m/s. Trên các hình 8 đến 11 cho thấy đồ phân bố lưu tốc tương đối đối xứng với vận tốc lớn nhất thường nằm ở giữa lòng chính ở hầu hết tất cả các mặt cắt. Trường dòng chảy trong phương án Hình 7. Mặt bằng chỉnh trị (Đáy sông: mầu xẫm, này chủ yếu tập trung vào khu vực chủ lưu, Thềm sông bậc 1: mầu nhạt, thềm sông bậc 2: mầu hướng tốc độ dòng chảy tại các khu vực đỉnh ghi nhạt, và bao ngoài là đê trung ương) [1]. cong được hướng ra khu vực giữa lòng do vậy 4.1. So sánh trường vận tốc sẽ hạn chế nguy cơ xói bờ. Qua phân tích cho thấy phương án chỉnh trị đã làm cho trục động Các hình từ 8 đến 11 thể hiện mặt cắt và lưu lực đi theo đường cong thuận, giảm vận tốc tối tốc theo phương ngang của hai phương án cũ đa gần bờ. (PA 0) và phương án mới (PA 1) với vận tốc
51 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 bậc hai của bình phương vận tốc theo hai hướng). Mặt cắt được đánh số từ 1 đến 161 từ thượng về hạ lưu tương ứng với 161 x 41 nút của lưới tính toán 2 chiều. Hình 8. Đáy sông và phân bố vận tốc theo phương ngang tại mặt cắt 46. Hình 11. Đáy sông và phân bố vận tốc theo phương ngang tại mặt cắt 146. 4.2. Mô phỏng trường bồi xói cho phương án chỉnh trị Để tiến hành đánh giá ảnh hưởng của phương án chỉnh trị 1 đến khả năng bồi xói cần Hình 9. Đáy sông và phân bố vận tốc theo có lưu lượng bùn cát tại biên thượng lưu. phương ngang tại mặt cắt 74. Chúng tôi đã tiến hành mô phỏng mạng sông Hồng từ Hoà Bình, Yên Bái, Vụ Quang về đến Hưng Yên bằng mô hình MIKE 11 (mô đun AD Mặt cắt 111 (Khu vực xói gần chùa Kim Cương) 20 2,5 và NCST). Kết quả cho ta được quan hệ giữa 15 2 lưu lượng bùn cát và lưu lượng nước tại cầu 10 5 1,5 Long Biên [5]. Đưa trực tiếp lưu lượng tạo lòng Cao trình đáy (m) 0 Đáy cũ Vận tốc (m/s) và biên bùn cát thu được vào biên trên (Long Đáy mới 1 -5 Vận tốc cũ Biên), biên mực nước vào biên dưới mô hình -10 Vận tốc mới 0,5 -15 TREM và tiến hành mô phỏng. -20 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 Khoảng cách từ bờ hữu (m) Hình 10. Đáy sông và phân bố vận tốc theo phương ngang tại mặt cắt 111. Lưu ý là cao độ thể hiện trên các mặt cắt ngang đã được trung bình hóa bởi mô hình tuân theo phương pháp thể tích hữu hạn. Lưu tốc thể Hình 12. Bình đồ bồi xói 2 chiều theo các hiện trên các hình vẽ là lưu tốc tổng cộng (căn phương án 1 với lưu lượng tạo lòng sau 120 giờ mô phỏng.
52 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 Với điều kiện sử dụng lưu lượng tạo lòng để không cho phép tính toán với các đoạn sông có mô phỏng là 7650m3/s (đối với PA 1). Mô hình nhập lưu và phân lưu. Hai là mô hình đang sử đã chạy ổn định với bước thời gian mô phỏng dụng sơ đồ ẩn để giải phương trình liên tục của bùn cát là 0.5 giây. Kết quả sau 126 giờ mô bùn cá lơ lửng. Thời gian lặp để tìm nghiệm hội phỏng (trong đó có 6 h đầu chỉ tính thủy lực để tụ là rất lớn và trong rất nhiều lần chạy, nghiệm mô hình ổn định) cho một số nhận xét sau (hình không hội tụ. Do vậy, bài báo đề xuất cải thiện 12): a) Hiện tượng bồi xói xuất hiện xen kẽ với mô hình để giải quyết hai vấn đề này cho các tốc độ bồi xói nhỏ. Nếu bỏ đi 10 mặt cắt đầu nghiên cứu tiếp theo. tiên của miền tính để loại ảnh hưởng của điều kiện biên thì tốc độ bồi lớn nhất là khoảng 0.1 Lời cảm ơn m/ngày, tốc độ xói lớn nhất 0.05m/ngày từ mặt cắt 100 đến 110. b) Trong điều kiện chỉnh trị Nội dung bài báo này là một phần kết quả của hiện tượng xói chỉ xuất hiện tại một số vị trí và ở mức độ không lớn. Đồng thời các khu vực xói đề tài KC 08.14/06-10 do Bộ Khoa học và không áp sát bờ, điều này khẳng định phương Công nghệ tài trợ. Các tác giả xin trân trọng án chỉnh trị đã phát huy hiệu quả trong việc cảm ơn sự giúp đỡ về tài chính từ đề tài để thực giảm thiểu nguy cơ xói tại các đỉnh cong. hiện nghiên cứu. 5. Thảo luận Tài liệu tham khảo Trong bài báo trước [1], phương án chỉnh trị [1] Nguyễn Tiền Giang, Ngô Thanh Nga, Đánh giá 1 đã được khẳng định về hiệu quả thoát lũ cho ảnh hưởng của các phương án chỉnh trị đến khả năng thoát lũ của đoạn sông Hồng chảy qua Hà khu vực Hà Nội. Ở bài báo này, các tác giả đã Nội cũ bằng mô hình mô phỏng, Tạp chí Khoa sử dụng mô hình TREM để đánh giá ảnh hưởng học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên của phương án chỉnh trị đó đối với khả năng bồi và Công nghệ 26, Số 3S (2010) 322. xói của đoạn sông từ cầu Long Biên đến [2] N.T. Giang, N.Izumi, Application of an Integrated Khuyến Lương. Mô hình đã được hiệu chỉnh Morphological Model to Red River Network and với số liệu thực đo tại trạm Hà Nội của trận lũ Son Tay Curved Bend, Vietnam, (Ed. S. Ikeda), pp. 295-304. The proceedings of tháng 8 năm 1996 đối với các yếu tố lưu lượng, International congress on River and Coastal mực nước, lưu tốc hướng ngang tại các thời Morphology (RCEM), September 2001. Hokaido, điểm khác nhau. Kết quả cho thấy có sự phù Japan. hợp tốt giữa giá trị mô phỏng và thực đo. So [3] Nguyen Huu Khai, Nguyen Tien Giang, Tran Ngoc Anh. Research using 2-D model to evaluate sánh kết quả mô phỏng trường vận tốc của hai the changes of riverbed VNU Journal of Science phương án (hiện trạng và phương án 1) cho thấy 19 (2003) 47. phương án 1 có tác dụng ổn định trục động lực [4] Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Tiền Giang, Nghiên dòng chảy. Kết quả mô phỏng bồi xói của cứu ứng dụng mô hình 2 chiều tính toán biến dạng phương án 1 cho thấy nguy cơ xói lở ở các đỉnh lòng dẫn, Tạp chí KTTV 8 (2003) 8. cong lớn không còn, tốc độ bồi xói là nhỏ. Ứng [5] Trần Đức Thịnh, Khai thác mô đun vận chuyển bùn cát trong bộ mô hình MIKE 11 và chạy thử dụng mô hình TREM cho khu vực nghiên cứu nghiệm cho hệ thống sông Hồng (đến trạm Hà cho thấy có hai điểm mà mô hình cần cải tiến Nội). KLTN. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. để hòan thiện hơn. Một là, mô hình hiện trạng Hà Nội 2009.
53 N.T. Giang, H.V. Đại / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 44-53 Impact assessment of river training alternative on bed deformation of Red river segment from Long Bien to Khuyen Luong using a two-dimentional bed evolution model Nguyen Tien Giang1, Hoang Van Đai2 1 Hanoi University of Science, VNU, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam 2 The Vietnam Institute of Meteorology, Hydrology and Environment 62 Nguyen Chi Thanh, Hanoi, Vietnam Bed deformation occrur in various segments of the Red river system in both horizontal and vertical directions. In the river segment from Chem to Khuyen Luong, bank erosion threatens the living of the people along the two river banks. This is area where the furure project namely city in two river banks may be implemented, with the length of 40 km. This paper presents results of the impact assessment of a river training alternative on bed deformation in the Long Bien – Khuyen Luong river segment using the Two-dimentional Riverbed Evolution Model (TREM). Simulation results indicate the stability in hydrodynamic and sediment regimes, a benifit in bed deformation in long ter m of this training alternative. On the other hand, two recommendations on the model improvement are made through the application of the model to this specific study river segment. Keywords: Simulation, Hanoi, bed deformation, river traning, TREM model.