Luận văn: Nghiên cứu giải pháp tiêu thoát nước bền vững cho huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn giải pháp tiêu thoát nước cho huyện Yên Phong, Bắc Ninh, nhằm phát triển bền vững kinh tế - xã hội địa phương.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Diệp
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Việt Hòa
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn giải pháp tiêu thoát nước cho huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh để phát triển bền vững kinh tế - xã hội của huyện
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Bình

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. Nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài
• 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 1.1.2. Nghiên cứu trong nước
• 1.2. Tổng quan về vùng nghiên cứu
• 1.2.1. Điều kiện tự nhiên của huyện Yên Phong
• 1.2.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn
• 1.2.3. Tình hình mưa úng
• 1.2.4. Tình hình dân sinh, kinh tế và định hướng phát triển kinh tế - xã hội của khu vực huyện Yên Phong
• 1.2.5. Hiện trạng thủy lợi, nhiệm vụ quy hoạch cải tạo và hoàn chỉnh hệ thống tiêu cho huyện Yên Phong
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA GIẢI PHÁP TIÊU THOÁT NƯỚC CHO HUYỆN YÊN PHONG
• 2.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn
• 2.1.1. Đặc điểm tự nhiên ảnh hưởng đến giải pháp tiêu thoát nước cho huyện
• 2.1.2. Đặc điểm về khu nhận nước tiêu
• 2.1.3. Xác định nhu cầu tiêu và tính toán cân bằng nước
• 2.1.4. Phân tích đánh giá hiện trạng hệ thống công trình tiêu của vùng
• 2.2. Đề xuất giải pháp tiêu thoát nước cho huyện Yên Phong
• 2.2.1. Phân tích đề xuất giải pháp tiêu
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU THOÁT NƯỚC CHO HUYỆN YÊN PHONG
• 3.1. Giải pháp công trình
• 3.1.1. Phương pháp lựa chọn giải pháp tiêu
• 3.1.2. Sử dụng Mike 11 để lựa chọn giải pháp tiêu
• 3.1.3. Phân tích lựa chọn giải pháp tiêu
• 3.1.4. Kiểm tra phương án lựa chọn
• 3.2. Giải pháp phi công trình
• 3.2.1. Giải pháp về tổ chức quản lý khai thác hiệu quả công trình thủy lợi
• 3.2.2. Giải pháp về áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào xây dựng và quản lý khai thác công trình thủy
• 3.2.3. Tăng cường đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho quản lý và vận hành khai thác công trình
• 3.2.4. Giải pháp về tăng cường công tác kiểm tra, thanh tra
• 3.2.5. Tăng cường sự tham gia của cộng đồng
• 3.2.6. Tổ chức thực hiện
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và vùng nghiên cứu

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về tiêu thoát nước và huyện Yên Phong, Bắc Ninh. Nghiên cứu bao gồm các vấn đề liên quan đến hệ thống thoát nước, quản lý nước, và phát triển bền vững. Các nghiên cứu trong và ngoài nước được phân tích để làm rõ các thách thức và giải pháp hiện có. Đặc biệt, huyện Yên Phong được xem xét dưới góc độ điều kiện tự nhiên, khí tượng, thủy văn, và tình hình kinh tế - xã hội.

1.1 Nghiên cứu trong và ngoài nước

Nghiên cứu ngoài nước tập trung vào các giải pháp tiêu thoát nước ở các quốc gia phát triển, nơi mà công nghệ thoát nước và quản lý nước đã được áp dụng hiệu quả. Trong khi đó, nghiên cứu trong nước nhấn mạnh vào các vấn đề ngập úng và hệ thống thoát nước ở Việt Nam, đặc biệt là ở huyện Yên Phong. Các nghiên cứu này làm nổi bật sự cần thiết của việc cải thiện hệ thống thoát nước để đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững.

1.2 Tổng quan về vùng nghiên cứu

Huyện Yên Phong được phân tích chi tiết về điều kiện tự nhiên, bao gồm đặc điểm khí tượng, thủy văn, và tình hình ngập úng. Các yếu tố kinh tế - xã hội cũng được xem xét để hiểu rõ hơn về nhu cầu tiêu thoát nước và quản lý nước trong khu vực. Điều này làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế của huyện.

II. Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn

Chương này tập trung vào việc phân tích cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp tiêu thoát nước cho huyện Yên Phong. Các yếu tố tự nhiên, khu vực nhận nước, và nhu cầu tiêu nước được đánh giá chi tiết. Nghiên cứu cũng đề cập đến hiện trạng hệ thống thoát nước và các vấn đề cần cải thiện.

2.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn

Các yếu tố tự nhiên như địa hình, khí hậu, và thủy văn được phân tích để xác định ảnh hưởng đến tiêu thoát nước. Nghiên cứu cũng xem xét các khu vực nhận nước và nhu cầu tiêu nước để đảm bảo cân bằng nước. Điều này giúp xác định các giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế của huyện Yên Phong.

2.2 Đề xuất giải pháp tiêu thoát nước

Dựa trên phân tích hiện trạng, các giải pháp tiêu thoát nước được đề xuất bao gồm cả giải pháp công trình và phi công trình. Các giải pháp công trình tập trung vào việc cải thiện hệ thống thoát nước, trong khi các giải pháp phi công trình nhấn mạnh vào quản lý nước và phát triển bền vững.

III. Phân tích và lựa chọn giải pháp tiêu thoát nước

Chương này trình bày quá trình phân tích và lựa chọn các giải pháp tiêu thoát nước phù hợp nhất cho huyện Yên Phong. Các giải pháp công trình và phi công trình được đánh giá dựa trên hiệu quả và tính khả thi. Nghiên cứu sử dụng các mô hình tính toán hiện đại như Mike 11 để đưa ra các quyết định chính xác.

3.1 Giải pháp công trình

Các giải pháp công trình bao gồm việc nâng cấp và xây dựng mới các công trình thoát nước. Nghiên cứu sử dụng Mike 11 để mô phỏng và lựa chọn các phương án tối ưu. Các kết quả tính toán được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.

3.2 Giải pháp phi công trình

Các giải pháp phi công trình tập trung vào việc cải thiện quản lý nước và phát triển bền vững. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp như tăng cường đào tạo nguồn nhân lực, áp dụng kỹ thuật thoát nước tiên tiến, và tăng cường sự tham gia của cộng đồng. Những giải pháp này nhằm đảm bảo tính bền vững lâu dài cho huyện Yên Phong.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh sở hữu tổng diện tích tự nhiên 9.686 ha, trong đó khu vực trong đê cần các giải pháp tiêu thoát nước chiếm tới 8.893 ha, tương đương 91,8% diện tích toàn huyện. Với vị trí cửa ngõ tiếp giáp sông Cầu và sông Cà Lồ, địa hình vùng nghiên cứu dốc từ Tây Bắc (+4,0 m đến +7,0 m) xuống Đông Nam (+2,0 m đến +3,5 m), tạo thành nhiều vùng lòng chảo trũng thấp khó tiêu thoát tự chảy. Thực trạng ngập úng giai đoạn 2006–2009 ghi nhận diện tích ngập úng trung bình hàng năm lên tới 1.495 ha, chiếm 16,6% tổng diện tích cần tiêu và 26,2% đất canh tác nông nghiệp. Điển hình trong đợt mưa lịch sử năm 2008, toàn huyện có 2.348 ha bị úng ngập, trong đó diện tích ngập trắng hoàn toàn là 1.750 ha.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ sự xung đột giữa tốc độ công nghiệp hóa nhanh chóng (với 4 khu và cụm công nghiệp tập trung quy mô hơn 2.000 ha) và năng lực chuyển tải hạn chế của hệ thống thủy lợi hiện hữu. Mục tiêu cụ thể của luận văn là đánh giá toàn diện hiện trạng úng ngập, xác định cơ sở khoa học về khí tượng thủy văn, và ứng dụng công cụ mô hình hóa hiện đại để đề xuất giải pháp tiêu thoát nước đồng bộ cho giai đoạn 2015–2025.

Nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược đối với quy hoạch hạ tầng kỹ thuật vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở để nâng cao hệ số tiêu thiết kế từ 4,35 l/s.ha lên 11,25 l/s.ha đến năm 2025, bảo vệ an toàn đời sống cho 157.000 người dân cùng hạ tầng sản xuất công nghiệp trị giá hàng trăm nghìn tỷ đồng trên địa bàn huyện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết cân bằng nước mặt ruộng và nguyên lý thủy lực dòng chảy không ổn định một chiều trong mạng lưới sông kênh hở. Phương trình cân bằng nước được thiết lập theo Tiêu chuẩn 14 TCN 60-80 của Bộ Thủy lợi, phản ánh quan hệ giữa lượng mưa thiết kế, hệ số dòng chảy mặt đệm, lượng tiêu hao do ngấm, bốc hơi và khả năng trữ nước của mặt ruộng:

$$P_i \sum \alpha_k C_k - (q_{oi} \sum \alpha_k + h_{oi}) = \pm \Delta H$$

Mô hình thủy động lực học MIKE 11 (do Viện Thủy động học Đan Mạch DHI phát triển) được tích hợp để giải hệ phương trình Saint-Venant vi phân phi tuyến tính mô tả dòng chảy một chiều. Các khái niệm then chốt bao gồm:

• Hệ số tiêu thiết kế ($q$): Lưu lượng nước cần tiêu trên một đơn vị diện tích (l/s.ha) ứng với tần suất mưa tính toán.
• Tần suất mưa thiết kế ($P = 10%$): Chu kỳ lặp lại 10 năm một lần theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 285-2002 áp dụng cho khu vực công nghiệp và nông nghiệp thâm canh cao.
• Thời gian chịu ngập cho phép: Ngưỡng ngập nước không làm suy giảm quá 10% năng suất cây trồng (đối với lúa vụ mùa, thời gian ngập 1/2 thân cây tối đa 7 ngày).
• Hệ số dòng chảy ($C$): Trị số đặc trưng cho khả năng sinh dòng chảy mặt của từng loại lớp phủ, dao động từ $0,60$ (đất khác) đến $0,90$ (đất chuyên dùng, đô thị).

Phương pháp nghiên cứu

Dữ liệu đầu vào của nghiên cứu được thu thập từ chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn liên tục 50 năm (1960–2010) tại trạm khí tượng Bắc Ninh và trạm đo mưa Yên Phong. Lượng mưa ngày lớn nhất từng ghi nhận tại Yên Phong đạt 283,2 mm (năm 1984), lượng mưa thiết kế 5 ngày lớn nhất tần suất 10% là 285 mm.

Cỡ mẫu khảo sát bao gồm toàn bộ 48 trạm bơm tiêu hiện hữu (11 trạm do Xí nghiệp Khai thác Thủy nông quản lý, 37 trạm do Hợp tác xã quản lý) với tổng số 149 máy bơm, tổng công suất thiết kế 190.880 m³/h, cùng hơn 120 km kênh trục cấp I, II và nội đồng. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật điều tra tổng thể kết hợp phân tầng không gian lưu vực theo 3 tiểu vùng tiêu tự nhiên: Vọng Nguyệt (1.948 ha), Phấn Động (2.155 ha) và Vạn An (5.164 ha).

Lý do lựa chọn mô hình MIKE 11 kết hợp bản đồ GIS tỷ lệ 1/25.000 bắt nguồn từ tính chất thủy lực phức tạp của mạng lưới sông Bắc Đuống. Vùng nghiên cứu chịu tác động mạnh bởi mực nước lũ sông Cầu (đỉnh lũ tại Đáp Cầu đạt +7,84 m) và sông Ngũ Huyện Khê (ngưỡng đóng bơm tiêu tại +6,80 m), đòi hỏi mô phỏng tương tác động lực giữa các bể hút trạm bơm và hệ thống kênh dẫn. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm và hiệu chỉnh mô hình với trận lũ tháng 8/2008, xây dựng kịch bản quy hoạch cho các mốc năm 2020 và 2025.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, hệ thống công trình tiêu đầu mối hiện tại chỉ đáp ứng được 80% diện tích cần tiêu của toàn huyện (tiêu thực tế 7.120 ha trên tổng số 8.893 ha). Khoảng 2/3 số khu tiêu động lực rơi vào tình trạng thiếu hụt công suất bơm nghiêm trọng. Điển hình tại khu tiêu Vạn An, nếu không tính đến năng lực hỗ trợ từ trạm bơm tiêu vợi Đặng Xá (16 máy x 4.000 m³/h), hệ số tiêu thực tế chỉ đạt 2,46 l/s.ha, thấp hơn 58,3% so với định mức thiết kế quy hoạch 5,90 l/s.ha.

Thứ hai, quá trình chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất làm gia tăng đột biến hệ số tiêu yêu cầu. Diện tích đất nông nghiệp giảm từ 6.625 ha xuống còn 4.180 ha vào năm 2020 và giữ mức 4.180 ha đến năm 2025, nhường chỗ cho hơn 5.505 ha đất phi nông nghiệp. Kết quả tính toán cân bằng nước chỉ ra hệ số tiêu bình quân toàn huyện tăng từ 4,35 l/s.ha lên 8,81 l/s.ha (năm 2020) và đạt 11,25 l/s.ha (năm 2025). Đối với các khu công nghiệp tập trung và đô thị mới, hệ số tiêu đòi hỏi mức triệt để 18,50 l/s.ha, và tăng lên 20,20 l/s.ha dưới kịch bản biến đổi khí hậu.

Thứ ba, năng lực thông thủy của hệ thống kênh trục bị suy giảm từ 25% đến 40% do hiện tượng bồi lắng và lấn chiếm lòng dẫn. Khoảng 33 km kênh cấp I và 95 km kênh nội đồng không được nạo vét định kỳ, gây cản trở dòng chảy nghiêm trọng tại các nút giao cắt dân cư và khu vực nuôi trồng thủy sản (như tuyến kênh Đồng Me).

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn cốt của tình trạng úng ngập Yên Phong là sự kết hợp giữa bất lợi tự nhiên và áp lực nhân sinh. Mực nước ngoài sông Cầu vào mùa lũ thường xuyên vượt mức báo động 3 (ngày 23/7/2004 đạt đỉnh lũ +6,37 m, cao hơn báo động 3 là 0,75 m), làm triệt tiêu hoàn toàn khả năng tiêu tự chảy qua cống Vọng Nguyệt và Đặng Xá. Khi mực nước sông Ngũ Huyện Khê dâng cao từ +7,00 m đến +7,10 m, các trạm bơm ven sông buộc phải dừng hoạt động để bảo vệ đê điều, biến toàn bộ vùng nội đồng thành hồ chứa nước bất đắc dĩ.

So sánh với các nghiên cứu tiêu thoát nước tại lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy (Hà Nội, Hà Nam), Yên Phong có đặc thù là vùng chuyển tiếp công nghiệp hóa với mật độ dân số cao (1.400 người/km²), khiến dung tích trữ chậm tự nhiên bị thu hẹp nhanh hơn.

Dữ liệu thủy lực trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa qua bảng cân bằng công suất trạm bơm và biểu đồ đường quá trình mực nước $H(t)$ mô phỏng từ MIKE 11 tại các nút tiêu đầu mối như Đặng Xá, Cổ Loa, Vực Dê và Đông Hữu Chấp. Biểu đồ mô phỏng cho thấy khi áp dụng phương án quy hoạch công trình mới, mực nước đỉnh lũ nội đồng tại các nút tiêu trọng điểm giảm từ 0,35 m đến 0,82 m so với kịch bản hiện trạng, đảm bảo toàn bộ diện tích lúa và khu công nghiệp không bị ngập vượt ngưỡng cho phép.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng thủy lực, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp công trình và phi công trình trọng tâm:

1. Cải tạo, nâng cấp và xây mới các trạm bơm tiêu đầu mối: Đầu tư xây dựng bổ sung trạm bơm Vọng Nguyệt 2 công suất 12 x 3.040 m³/h, nâng cấp trạm bơm Phấn Động (44.000 m³/h) và mở rộng cụm trạm bơm Vạn An. Đưa tổng lưu lượng tiêu động lực toàn huyện vượt mức 250.000 m³/h, đảm bảo hệ số tiêu đạt 11,25 l/s.ha. Lộ trình thực hiện từ năm 2018 đến 2023, do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Ninh chủ trì.
2. Nạo vét, mở rộng và kiên cố hóa hệ thống kênh trục: Tiến hành giải tỏa vi phạm, nạo vét toàn diện 33 km kênh cấp I và 95 km kênh trục nội đồng, mở rộng mặt cắt kênh Đồng Me và trục dẫn sông Ngũ Huyện Khê nhằm nâng khả năng tải nước thêm 35%. Thời gian triển khai định kỳ hàng năm giai đoạn 2020–2025, giao UBND huyện Yên Phong và các Hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp thực hiện.
3. Quy hoạch không gian trữ nước và hồ điều hòa đô thị - công nghiệp: Bắt buộc bố trí tối thiểu 4% diện tích mặt thoáng (hồ điều hòa có khả năng điều tiết mực nước từ 0,0 m đến 1,5 m) trong các khu công nghiệp Yên Phong I, Yên Phong II và đô thị thị trấn Chờ. Giải pháp này giúp cắt 30% lưu lượng đỉnh lũ cục bộ. Thời gian thực hiện 2020–2024, do Ban Quản lý các Khu công nghiệp Bắc Ninh phối hợp các chủ đầu tư hạ tầng triển khai.
4. Hiện đại hóa quy trình vận hành và quan trắc tự động: Thiết lập hệ thống giám sát mực nước tự động SCADA kết nối mô hình thủy lực thời gian thực tại 48 trạm bơm tiêu, rút ngắn thời gian phản ứng vận hành đóng mở cống dưới 15 phút. Nâng cao năng lực cán bộ quản lý thủy nông và tăng cường sự tham gia của cộng đồng trong bảo vệ công trình, thực hiện trong giai đoạn 2021–2025 do Công ty TNHH MTV Khai thác Công trình Thủy lợi Bắc Đuống điều hành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng cao cho các nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý nhà nước và lập quy hoạch thủy lợi: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Thủy lợi Bắc Ninh, Viện Quy hoạch Thủy lợi sử dụng tài liệu làm căn cứ điều chỉnh quy hoạch tiêu úng hệ thống Bắc Đuống và thẩm định các dự án đầu tư hạ tầng kỹ thuật.
• Doanh nghiệp quản lý, khai thác công trình thủy lợi: Công ty TNHH MTV Khai thác Công trình Thủy lợi Bắc Đuống và Xí nghiệp Thủy nông Yên Phong ứng dụng thông số tính toán để tối ưu hóa quy trình vận hành 48 trạm bơm tiêu và các cống điều tiết theo diễn biến mưa thực tế.
• Chủ đầu tư hạ tầng khu công nghiệp và đô thị: Các đơn vị phát triển KCN Yên Phong, KCN Viglacera và các khu đô thị mới tham khảo thông số hệ số tiêu thiết kế (18,50 l/s.ha) để tính toán cao độ san nền và quy mô mạng lưới thoát nước mưa nội khu.
• Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Thủy văn - Tài nguyên nước: Trường Đại học Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam sử dụng nghiên cứu như một case study điển hình về việc ứng dụng phần mềm MIKE 11 giải quyết bài toán tiêu thoát nước vùng đồng bằng chịu tác động kép của lũ sông và đô thị hóa.

Câu hỏi thường gặp

Huyện Yên Phong gặp những khó khăn tự nhiên cốt lõi nào trong công tác tiêu thoát nước? Yên Phong có địa hình dạng lòng chảo thấp dần về phía sông Cầu và sông Ngũ Huyện Khê, với hơn 30% diện tích đất canh tác ở cao trình trũng dưới +2,5 m. Vào mùa mưa, mực nước lũ sông Cầu dâng cao trên báo động 3 (đạt +6,37 m đến +7,84 m) làm triệt tiêu khả năng tiêu tự chảy, buộc hệ thống phải tiêu hoàn toàn bằng động lực bơm cưỡng bức trong điều kiện năng lực máy bơm còn thiếu hụt.

Tại sao nghiên cứu lựa chọn mô hình MIKE 11 để tính toán thủy lực cho hệ thống? Mô hình MIKE 11 giải quyết chính xác bài toán thủy lực dòng không ổn định một chiều trên mạng lưới sông kênh phức tạp có nhiều công trình điều tiết và chịu ảnh hưởng truyền triều/nước dâng từ sông Cầu. Công cụ này cho phép mô phỏng chính xác các kịch bản tương tác giữa 48 trạm bơm tiêu và 120 km kênh trục, giúp tối ưu hóa việc lựa chọn quy mô công trình đầu mối.

Hệ số tiêu thiết kế của huyện Yên Phong đến năm 2025 được xác định là bao nhiêu? Theo kết quả tính toán cân bằng nước với tần suất mưa $P=10%$, hệ số tiêu bình quân toàn huyện đến năm 2025 là 11,25 l/s.ha (tăng mạnh so với mức 4,35 l/s.ha trước đây). Trong đó, hệ số tiêu cho khu vực công nghiệp và đô thị là 18,50 l/s.ha, đất nông nghiệp là 6,28 l/s.ha, và dưới kịch bản biến đổi khí hậu hệ số tiêu bình quân lên tới 11,96 l/s.ha.

Huyện Yên Phong được phân chia thành những khu tiêu nào? Toàn huyện được phân chia thành 3 tiểu vùng tiêu chính dựa trên địa hình và hướng thoát nước: Khu tiêu Vọng Nguyệt (1.948 ha) tiêu ra sông Cầu qua trạm bơm Vọng Nguyệt 2; Khu tiêu Phấn Động (2.155 ha) tiêu ra sông Cầu qua cụm trạm bơm Phấn Động, Thọ Đức, Phù Cầm; và Khu tiêu Vạn An (5.164 ha) tiêu ra sông Ngũ Huyện Khê và sông Cầu.

Tác động của quá trình đô thị hóa và phát triển công nghiệp đến tiêu thoát nước Yên Phong như thế nào? Đô thị hóa làm giảm diện tích đất nông nghiệp từ 6.625 ha xuống 4.180 ha, thu hẹp dung tích trữ nước tự nhiên của ao hồ và mặt ruộng. Mặt đệm bê tông hóa làm tăng hệ số dòng chảy mặt lên 0,80–0,90, rút ngắn thời gian tập trung lũ và đòi hỏi hệ số tiêu khu công nghiệp cao gấp 3 lần đất nông nghiệp, gây áp lực xả lũ cực lớn lên hệ thống kênh trục.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập đầy đủ cơ sở khoa học và thực tiễn cho bài toán tiêu thoát nước trên 8.893 ha diện tích trong đê của huyện Yên Phong trước áp lực công nghiệp hóa.
• Đánh giá chi tiết hiện trạng 48 trạm bơm tiêu (tổng công suất 190.880 m³/h) chỉ đáp ứng 80% diện tích thiết kế, chỉ ra điểm nghẽn thiếu hụt 58,3% lưu lượng bơm tại khu tiêu Vạn An.
• Ứng dụng thành công mô hình MIKE 11 để tính toán và nâng hệ số tiêu thiết kế quy hoạch lên 11,25 l/s.ha đến năm 2025 (và 18,50 l/s.ha cho đất công nghiệp).
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình toàn diện, bao gồm nâng cấp trạm bơm, nạo vét 128 km kênh mương, xây dựng hồ điều hòa 4% diện tích KCN và ứng dụng SCADA.
• Đóng góp luận cứ khoa học chuẩn xác phục vụ mục tiêu đưa huyện Yên Phong trở thành đô thị công nghiệp phát triển bền vững trước năm 2025.

Đóng góp lớn nhất của công trình là bộ thông số thủy lực thực nghiệm chuẩn xác và khung giải pháp quy hoạch tiêu úng tích hợp giữa nông nghiệp và công nghiệp cho đồng bằng sông Hồng. Các bước tiếp theo cần tập trung hoàn thành nâng cấp các trạm bơm đầu mối trọng điểm trước năm 2023 và số hóa mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn nội đồng đến năm 2025. Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp thủy nông cần sớm ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn quản lý để chủ động phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỒNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài 1.1 Nghiên cứu ngoài nước Hàng năm trên thế giới phải gánh chịu những tổn thất nặng nề do thiên tai gây ra như: hạn hán, bão, lũ, ngập lụt. Các nguyên nhân dẫn đến tình trạng ngập lụt hiện nay ngoài nguyên nhân chủ yếu do mưa nhiều với cường độ lớn, bão gió bất thường, nước biển dâng. tình trạng ngập úng trên thế giới còn do nguyên nhân đô thị hóa mạnh, tăng diện tích xây dựng nhà cửa và đường xá. Các thành phố hình thành ven sông, biển phải đối mặt với ngập lụt.

Điển hình như vào năm 1952 dòng sông Thames ở London bị thu hẹp lại gặp bão lớn làm cho phần lớn thành phố bị ngập lụt. Tại Kulalumpua vùng trũng trung tâm thủ đô Malaysia trước những năm 2005 cũng bị ngập nặng khi có bão, lũ. Với sự phát triển công nghiệp và đô thị hóa nhanh chóng trên toàn cầu, thì nhu cầu về thoát nước càng trở nên bức thiết. Hệ thống thoát nước đã có từ 4000 năm trước công nguyên, khi xuất hiện những vùng tập trung đông dân cư như ở các thung lũng sông Nila, Chigara, Ấn Độ, La Mã và Trung Quốc.

Ban đầu con người chỉ biết khơi mương đào giếng. Con người bắt đầu xây dựng hệ thống thoát nước tập trung đầu tiên ở Châu Âu: Paris, Luân Đôn vào thế ký XVIII. Tuy nhiên, do trình độ khoa học kỹ thuật chưa cao, con người chưa nắm được những nguyên tắc vận hành nước, nên những công trình xây dựng chi phí rất nhiều nhân công, vật lực, nhưng hiệu quả lại thấp. Nước Anh với với công trình phòng chống lũ hiện đại có khả năng chống lũ quy hoạch 100 năm nhưng với diễn biến phức tạp của thời tiết, đặc biệt là với sự biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng thì hệ thống này không có khả nãng kiểm soát.

Theo kết quả tính toán dự báo cho biết số hộ có nguy cõ bị lũ lụt ðe dọa, ảnh hýởng tãng từ 2 triệu hộ lên ðến 3,5 triệu hộ với các kịch bản biến đổi khí hậu nếu hệ thống công trình hiện tại không được củng cố. Để đối phó với tình trạng ngập úng, người dân Ấn Độ thường phải làm những hệ thống cột chống rất cao để có chỗ lánh nạn khi mùa mưa lũ đến. Ở Bangladesh nông dân 5 thường làm những ngôi nhà nổi để có thể dâng lên khi mùa lũ đến. Còn ở Nepan người dân xây dựng các tháp canh cảnh báo lũ sớm, đóng góp nhân công và vật liệu để gia cố các bờ kè không cho các hồ băng bị tan vỡ do băng tan.

Do đó cần phải nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết để có thể đánh giá đúng và đầy đủ tác động các hoạt động kinh tế đến tình trạng ngập lụt nói riêng và đến vấn đề quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý, bền vững tài nguyên nước trên thế giới nói chung.2 Nghiên cứu trong nước Việt Nam, đặc biệt là ở vùng đồng bằng Sông Hồng và Sông Cửu Long, với địa hình tương đối bằng phẳng: cao trình mặt ruộng chỉ cao hơn mực nước biển từ 1m đến 5m. Do đó vấn đề tiêu thoát nước rất được quan tâm nghiên cứu. Về mùa mưa bão việc ngập úng, lũ lụt gây thiệt hại vô cùng to lớn cả về người lẫn vật chất. Trước đây, các vùng úng của nước ta nằm rải rác ở khắp nơi từ các thung lũng của miền núi cho đến những vùng trũng của đồng bằng và các vùng ven biên.