I. Tính cấp thiết của đề tài
Đồng bằng sông Hồng là vùng kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội quan trọng của đất nước. Hệ thống sông Hồng bao gồm các phân lưu như sông Đuống, sông Luộc, sông Trà Lý, sông Đào, và sông Ninh Cơ. Trong những năm gần đây, hiện tượng xói sâu và mở rộng mặt cắt ướt lòng dẫn trên sông Hồng, sông Lô, và sông Đuống diễn biến ngày càng phức tạp. Theo báo cáo của GS.TS Hà Văn Khối, nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng hạ thấp mực nước về mùa kiệt bao gồm: tác động của bồ lắng bùn cát tại các hồ chứa, khai thác cát quá mức, và sự thay đổi tỷ lệ phân lưu dòng chảy sang sông Đuống. Điều này gây ra tình trạng khó khăn trong việc lấy nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là tại các công trình như Xuân Quan.
1.1. Nguyên nhân hạ thấp mực nước
Theo GS.TS Hà Văn Khối, các nguyên nhân chính dẫn đến hạ thấp mực nước trên sông Hồng về mùa kiệt bao gồm: bồ lắng bùn cát tại các hồ chứa thượng nguồn, khai thác cát quá mức trên sông Lô, sông Hồng, và sông Đuống, cùng với sự thay đổi tỷ lệ phân lưu dòng chảy sang sông Đuống. Sự thay đổi này đã làm giảm đáng kể mực nước từ sau cửa vào sông Đuống đến Hưng Yên, gây khó khăn cho việc lấy nước phục vụ sản xuất nông nghiệp.
1.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang đe dọa nghiêm trọng đến an ninh nguồc nước tại Việt Nam. Sông Hồng đang bị mặn tấn công, với nước mặn lấn sâu vào thượng lưu, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến việc lấy nước tưới cho nông nghiệp. Tình trạng hạ thấp mực nước và thiếu hụt nguồc nước càng làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn, đặc biệt tại các tỉnh giáp biển như Nam Định, Ninh Bình, và Thái Bình.
II. Giải pháp đập dâng điều tiết dòng chảy
Giải pháp đập dâng được đề xuất nhằm điều tiết dòng chảy giữa sông Hồng và sông Đuống, ứng phó với tình trạng hạ thấp mực nước về mùa kiệt. Các công trình đập dâng được nghiên cứu bao gồm hệ thống xà lan cố định và cửa van điều tiết. Mục tiêu chính của giải pháp này là đảm bảo tỷ lệ phân lưu hợp lý, dâng nước thượng lưu về mùa kiệt, và không ảnh hưởng đến giao thông thủy trên sông Đuống.
2.1. Phương án kè bãi Bắc Cầu
Phương án kè bãi Bắc Cầu được đề xuất để ổn định tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống. Tuyến kè có kết cấu lõi bằng đất đắp đầm chặt, được bảo vệ bằng lớp đá lát trong khung bê tông. Tuy nhiên, hiệu quả điều tiết tỷ lệ phân lưu không cao, chỉ giảm được 1,0% (mùa lũ) và 1,7% (mùa kiệt).
2.2. Phương án lấp hố xói
Phương án lấp hố xói tại cửa vào sông Đuống được thực hiện để giảm tỷ lệ phân lưu. Hố xói được lấp đến cao trình -5,0m bằng bao tải cát và gia cố bằng thảm đá. Kết quả tính toán cho thấy, tỷ lệ phân lưu giảm từ 3,4% - 3,8% (mùa lũ) và lên đến 6% (mùa kiệt), tiệm cận với tỷ lệ phân lưu hợp lý.
III. Tính toán ổn định công trình
Tính toán ổn định cho công trình đập dâng được thực hiện dựa trên các thông số thiết kế, điều kiện địa chất, và tổ hợp tải trọng. Kết quả tính toán cho thấy, công trình đập dâng đảm bảo ổn định về thấm và chịu tải, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và an toàn trong quá trình vận hành.
3.1. Thông số thiết kế
Các thông số thiết kế bao gồm cao trình đỉnh đập, chiều rộng đập, và kết cấu cửa van. Điều kiện địa chất được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo ổn định nền và chống thấm cho công trình.
3.2. Tổ hợp tải trọng
Tổ hợp tải trọng được tính toán bao gồm tải trọng thủy tĩnh, tải trọng sóng, và tải trọng do dòng chảy. Kết quả tính toán cho thấy, công trình đảm bảo ổn định dưới tác động của các tải trọng này.
