Chương 1- Tổng quan Chương 2- Đánh giá khả năng tiêu úng của hệ thống tiêu Bắc Nam Hà trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng Chương 3- Xây dựng cơ sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp nhằm nâng cao năng lực và hiệu quả của hệ thống tiêu BNH trong điều kiện BĐKH NBD. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan hệ thống tiêu Bắc Nam Hà Hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà là một trong số 22 vùng thủy lợi của Đồng Bằng Bắc Bộ, hệ thống có nhiệm vụ tưới cho 59.000ha đất nông nghiệp; tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho khoảng 1,2 triệu dân, các khu công nghiệp và các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp trong vùng; Tiêu nước, chống ngập úng cho khoảng 85.326ha diện tích phía trong đê, hỗ trợ tiêu cho diện tích trong bối ngoài đê khoảng 15. Trước khi xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện lớn, đây là vùng bị úng ngập nghiêm trọng, tình trạng úng ngập thường xuyên diễn ra trong mùa mưa, chỉ với trận mưa 150mm đã gây nên ngập lụt toàn vùng trong thời gian dài.
Trong thập niên 60, 70 của thế kỷ 20 nhà nước đã đầu tư xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện lớn: Như Trác, Hữu Bị, Cốc Thành, Cổ Đam, Vĩnh Trị, Nhâm Tràng với tổng lượng bơm tiêu ra ngoài khu vực 220 m3/s, hệ số tiêu bình quân toàn vùng đạt 2,9 l/s/ha. Sau khi hoàn thành xây dựng hệ thống 6 trạm bơm lớn, bước đầu đã giải quyết được tình trạng ngập úng thường xuyên trong khu vực và nâng diện tích cấy lúa vụ mùa lên đáng kể. Trải qua hơn 50 năm khai thác, vận hành, sau nhiều lần quy hoạch, đầu tư xây dựng bổ sung, một số trạm bơm đã được xây dựng để nâng cao năng lực tiêu của hệ thống như: Nhân Hòa, Vĩnh Trị 2, Sông Chanh, Quang Trung…đã nâng hệ số tiêu của hệ thống lên 4,67l/s/ha với tổng lưu lượng bơm ra ngoài khu vực đạt 350,49m3/s. Trong thời gian qua cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, hệ thống đã có nhiều biến động lớn: cơ cấu kinh tế, cây trồng vật nuôi có những thay đổi đáng kể; tốc độ công nghiệp, đô thị hoá nhanh cùng với tác động tiêu cực của BĐKH NBD đã làm cho nhu cầu tiêu nước của hệ thống tăng rất nhanh.
Bên cạnh đó hệ thống công trình thuỷ lợi sử dụng lâu năm đã xuống cấp, không còn đảm bảo năng lực thiết kế; hệ thống kênh trục dẫn nước bị bồi lắng; công trình bị lấn chiếm làm hạn chế đáng kể năng lực tiêu của hệ thống dẫn đến sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực tiêu và nhu cầu tiêu của hệ thống, nên tình trạng ngập úng trong khu vực xảy ra thường xuyên và ngày càng khốc liệt. 4 Với những lý do trên, tác giả đã lựa chọn hệ thống tiêu Bắc Nam Hà để nghiên cứu trong luận án này. Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình Bắc Nam Hà là vùng đồng chiêm trũng của Đồng bằng Bắc Bộ, nằm trải dài từ 20o36’15” đến 20o36’45” vĩ độ bắc, bề ngang kéo dài từ 105o5’ đến 106o13’ kinh độ đông và được bao bọc bởi 4 sông lớn: Hình 1. Sơ họa địa giới hành chính Hệ thống Bắc Nam Hà [1] - Phía Bắc giáp sông Châu, sông Hồng; - Phía Nam giáp sông Đáy, sông Đào; 5 - Phía Đông giáp sông Hồng, sông Nam Định (Sông Đào); - Phía Tây giáp sông Đáy.
Tổng diện tích tự nhiên của hệ thống 91.326 ha đất trong đê của 8 huyện, thị ở các tỉnh Nam Định, Hà Nam. Các huyện thị của tỉnh Nam Định gồm: Thành phố Nam Định, huyện Mỹ Lộc, Vụ Bản, Ý Yên; các huyện, thị của tỉnh Hà Nam gồm: Thành phố Phủ Lý, huyện Thanh Liêm, Bình Lục, Lý Nhân. Đặc điểm địa hình của hệ thống khá phức tạp, cao thấp xen kẽ, nhiều khu vực lòng chảo; hướng dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Ruộng đất phần lớn ở cao độ (+0,75 ÷ +1,5)m; các khu vực cao thuộc Bắc Lý Nhân, ven sông Đào, sông Châu; các khu vực trũng, thấp có cao độ từ (+0,7 ÷ +0,8)m phân bố tại Vụ Bản, Bình Lục, Ý Yên.
Tình hình phân bố cao độ ruộng đất thể hiện trong bảng sau Bảng 1. Phân bố cao độ ruộng đất khu vực Bắc Nam Hà [2] Cao độ (m) Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Cộng dồn (%) <0,5 3.491,25 2,9 96,34 Đồi núi 406,25 0,47 96,81 Ao hồ 2.374,86 3,2 100 Với đặc điểm địa hình có nhiều khu vực lòng chảo, phân bố cao độ ruộng đất cao, thấp không đồng đều, lại bị bao bọc bốn bề là sông nên giải pháp tiêu úng cho khu vực rất phức tạp, khó khăn chỉ có duy nhất giải pháp tiêu bằng động lực. Đặc điểm mưa, mạng lưới sông ngòi và chế độ thủy văn 1. Đặc điểm mưa Bao quanh hệ thống Bắc Nam Hà có 24 trạm đo mưa quốc gia và khu vực có số liệu quan trắc liên tục và khá dài (đều trên 40 năm), trong đó có 4 trạm đo mưa quốc gia nằm ngay sát khu vực và nằm về 4 phía của khu vực Bắc Nam Hà, các trạm này có số liệu khá dài và có thời gian quan trắc liên tục, đủ điều kiện để nghiên cứu và phân tích mưa cho khu vực, gồm các Trạm: Nam Định, Ninh Bình, Phủ Lý và Hưng Yên.
Mưa trong khu vực có một số đặc điểm sau: - Trận mưa lớn nhất năm có thể xuất hiện vào tất cả các tháng trong mùa mưa; các trận mưa lớn thường tập trung nhiều vào các tháng 7, 8, 9. - Lượng mưa có sự thay đổi rất lớn giữa 4 trạm đo mưa bao quanh hệ thống BNH; nhiều trận mưa lớn ở các khu vực trên hệ thống không cùng thời gian xuất hiện. Do vậy, không thể dùng một trạm đo để tính toán đại diện cho cả hệ thống, mà cần phải có phương pháp tính phù hợp để xác định sát thực giá trị mưa trên từng tiểu lưu vực trong quá trình tính toán. - Đối với các trận mưa dài ngày, đỉnh mưa xuất hiện hầu như không có quy luật.
Đặc điểm sông ngòi và chế độ thủy văn Bao quanh Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà có các sông: Sông Hồng chảy qua phía Đông, Bắc với chiều dài 36 km; Sông Đào chảy qua phía Nam nối liền sông Hồng và sông Đáy, chiều dài 30 km; sông Đáy chảy qua phía Tây, Nam với chiều dài 65 km; sông Châu chảy trên phía Bắc, thông với sông Đáy qua cống Phủ Lý. Những con sông này ngoài nhiệm vụ cấp nước tưới, còn là nơi nhận nước tiêu cho khu vực. - Sông Hồng: Là con sông có hàm lượng phù sa lớn, cung cấp nguồn nước tưới cho lưu vực và cũng là nơi nhận nước tiêu cho hệ thống BNH; sông có chiều rộng trung bình khoảng (500 - 600)m; lũ trên sông Hồng bắt đầu từ tháng VI đến hết tháng X, lũ chính vụ thường từ 15/VII đến 15/VIII. Về mùa lũ nước sông thường dâng cao hơn mực nước trong đồng từ (6 – 7)m làm ảnh hưởng lớn đến việc tiêu úng.
7 - Sông Đáy: Chảy ở phía Tây và phía Nam lưu vực, sông Đáy trước đây là một phân lưu của sông Hồng, đến năm 1937 sau khi xây dựng đập Đáy nước lũ sông Hồng không thường xuyên vào sông Đáy nữa, sông Đáy trở thành sông nội địa. Các mực nước tháng trên sông Hồng, sông Đáy, sông Đào [1] Tháng (cm) Trạm Mực nƣớc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Max 263 250 206 231 542 604 728 734 717 636 548 536 Hưng Yên TB 128 113 105 120 168 310 462 493 415 319 236 164 (S.Hồng) Min 62 46 39 35 22 40 99 147 147 172 85 69 Max 194 178 184 169 300 381 469 577 429 405 355 229 Nam Định TB 86 76 71 80 106 184 273 294 251 200 151 108 (S. Đào) Min -14 -19 -25 -31 -29 -9 60 147 97 91 59 24 Max 141 135 130 148 194 251 350 308 369 322 303 162 Ninh Bình TB 60 54 50 58 76 119 163 180 178 146 111 75 (S.Đáy) Min -18 -18 -38 -28 -21 -20 20 78 58 50 17 -4 - Sông Đào: Bắt nguồn từ sông Hồng ở phía Bắc phà Tân Đệ (Thái Bình) chảy qua Thành phố Nam Định, gặp sông Đáy ở Thanh Khê, hợp thủy lại tạo thành sông Đại Giang đổ ra biển. Sông có chiều dài khoảng 50km, chiều rộng trung bình (500- 600)m.
Đây là con sông quan trọng đưa nguồn nước từ sông Hồng bổ sung cho hạ du lưu vực sông Đáy cả mùa kiệt và mùa lũ. Ngoài những sông tiêu trực tiếp liên quan đến khu vực nêu trên, còn có những sông gián tiếp ảnh hưởng đến hệ thống như: sông Đuống, sông Luộc, sông Trà lý. Hàng năm, về mùa lũ, nước trên thượng nguồn dồn về khu vực đã được phân sang các sông Đuống, sông Luộc và sông Trà Lý, song vẫn còn trên 50% lượng nước lũ phía thượng nguồn dồn về khu vực. Do vậy, Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà là khu vực chịu ảnh hưởng 8 trực tiếp, mạnh mẽ của việc điều tiết các hồ chứa trên thượng nguồn sông Hồng, nên việc tiêu úng cho hệ thống gặp phải rất nhiều khó khăn.
Trong hệ thống còn có một mạng lưới sông tiêu nội địa được nối với nhau qua các cống điều tiết An Bài, Cánh Gà, Mỹ Đức., gồm các sông: - Sông Sắt dài 37,7 km là trục tiêu chính của hệ Vĩnh Trị; - Sông Châu dài 27,3 km là trục tiêu của hệ Hữu Bị; - Sông Mỹ Đô dài 10,5 km là trục tiêu của hệ Cổ Đam; - Sông Kinh Thủy dài 18,0 km là trục tiêu của hệ Cổ Đam; - Sông Biên Hòa dài 12,6 km là trục tiêu của hệ Cổ Đam; - Sông Chanh dài 8,8 km là trục tiêu của hệ Cốc Thành. Mức báo động tại một số vị trí trên sông [1] Mức báo động (m) Thiết kế (m) Vị trí Sông Hmax Hmin I II III (bể xả) (bể hút) Như Trác Sông Hồng 4,6 5,4 6,2 +6,3 0,2 Hữu Bị Sông Hồng 3,8 4,8 5,8 +5,2 0,3 Cổ Đam Sông Đáy 2,1 2,9 3,6 +4,9 -0,6 Vĩnh Trị Sông Đáy 1,9 2,6 3,4 +4,1 -0,6 Cốc Thành Sông Đào Nam Định 3,0 3,6 4,2 +4,6 -0,6 1. Thủy triều Vùng nghiên cứu bị ảnh hưởng thủy triều Vịnh Bắc Bộ, chế độ nhật triều, một ngày có một đỉnh và một chân triều, thời gian triều lên khoảng 11 giờ và triều xuống khoảng 13 giờ, biên độ triều trung bình từ (1,6 -1,7)m, lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11m. Ảnh hưởng của triều mạnh nhất vào các tháng mùa kiệt, giảm đi trong các tháng lũ lớn.
Sóng triều truyền sâu vào nội địa 150 km về mùa cạn và (50 - 100) km về mùa lũ.
