MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đồng bằng sông Hồng là vùng kinh tế, chính trị, văn hoá và xã hội quan trọng của đất nước. Trong vùng có nhiều thành phố và công trình quan trọng trong đó có thủ đô Hà Nội - trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị của đất nước, là nơi tập trung dân cư đông đúc. Vì vậy việc quản lý khai thác nguồn nước phục vụ sản xuất, phát triển kinh tế xã hội có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong sự phát triển chung của cả nước.
Hệ thống sông Hồng là hợp lưu của 3 con sông: Thao, Đà và Lô hợp thành. Ở hạ lưu, sông Hồng có các phân lưu: Đáy, Đuống, Luộc, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ. Trong đó, sông Đuống (dài 64 km), sông Luộc (dài 74 km) chuyển nước từ sông Hồng sang sông Thái Bình; sông Trà Lý (dài 64 km), phân lưu tả ngạn sông Hồng đồ ra biển, sông Đào Nam Dinh (dai 31,5 km) đưa nước sông Hồng sang sông Day, sông Ninh Cơ (dài 51,8 km) chảy ra biên. Trong những năm gần đây,hiện tượng xói sâu và mở rộng mặt cắt ướt lòng dẫn trên sông Hồng, sông Lô, sông Đuống diễn biến ngày càng phức tạp.
Theo tài liệu khảo sát địa hình và tổng hợp số liệu đo đạc mặt cắt sông qua các năm do Viện Quy hoạch thủy lợi thực hiện năm 2011, cao độ lòng sông Lô, sông Hong va sông Duong déu bi x6i sâu. Trên sông Lô, đáy sông bi hạ thấp từ 6-8m so với dia hình năm 2000, thậm chí có vị trí bị hạ thấp đến 9-12m, trên sông Đuống cao độ đáy sông hạ thấp từ 4-6m, còn trên sông Hồng tại vị trí Sơn Tây đáy sông hạ thấp đến 5m. Mặt cắt ngang sông ở phần nước thấp cũng bị mở rộng do vậy, diện tích mặt cắt ướt tăng cao. DIEN BIEN MAT CAT NGANG TAI TRAM THUY VAN THUONG CAT THEO CAC NAM Cao độ (m) 14.0 — 2006 © CÔ C CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC C5 CC CC C5 CC NTO WON TOWAON THOWOON THO WAON TH WAON TW WON FT Ato Tt œä œ N NNN A m mã MOU MOU OM Te x TCU TTC TCU MH NHN NN 0 0 OO 2005 Khoảng cách (m) —— 1990 Hình 2: Diễn biến mặt cắt ngang sông Hong tại tram Thượng Cat qua từng thoi kỳ Theo báo cáo “Đánh giá phân tích thực trạng, nguyên nhân và tác động của sự suy giảm mực nước thời kỳ mùa Kiệt hạ du Sông Hong” của GS.TS Hà Văn Khỗi trong buổi toa đàm: Hiện trang suy giảm nước về mùa khô và các giải pháp đảm bảo an ninh nguồn nước hạ du Sông Hồng do Hội đập lớn Việt Nam và Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam tổ chức.TS Hà Văn Khối đã nêu ra một số nguyên nhân chính dẫn tới tình trạng hạ thấp mực nước trên sông Hồng về mùa kiệt: + Do tac động của bô lắng bùn cát tại các h chứa trên sông Hong; + Do khai thác cát quá mức trên sông Lô, sông Hong và sông Đuống; + Sự thay đổi tỷ lệ lượng nước phân sang sông Duong.
Căn cứ vào số liệu đo đạc thực tế tại trạm Hà Nội trên sông Hồng và trạm Thượng Cát trên sông Duong từ năm 1957 đến năm 2011, tiến hành so sánh tỷ lệ giữa trạm Thượng Cát với tổng của trạm Hà Nội và Thượng Cát, dòng chảy mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 4 giai đoạn trước năm 2000 tỷ lệ phân lưu là 25%, đến năm 2010 tỷ lệ phân lưu lên đến 40%-45%. Sự thay đổi này sẽ làm suy giảm đáng kể mực nước mùa kiệt từ sau cửa vào sông Đuống đến Hưng Yên, gây ra tình trạng khó khăn trong việc lấy nước phục vụ sản xuất nông nghiệp trong đó có công trình lay nước Xuân Quan. Diễn biến tỉ lệ phân lưu dòng chảy mùa cạn sông Hồng qua sông Duong ans pl(Thư%ỉâệu)n aSs WY¬m©n 10 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Nam Hình 3: Dién biến tỷ lệ phân lưu dòng chảy sông Hồng qua sông Duong Trước tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng đang ngày càng cấp thiết, de dọa đến ah ninh nguồn nước, Việt Nam được dự báo là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Các dòng sông chính trong đó có sông Hồng đang bị mặn tan công, nước mặn đã lấn sâu dọc theo sông Hồng lên phía thượng lưu, có những thời điểm lên đến vài chục km.
Ảnh hưởng của mặn làm cho nguồn nước bi ô nhiễm, độ mặn vượt quá mức cho phép không đảm bảo cho việc lấy nước tưới cho nông nghiệp, đặc biệt là các tỉnh giáp biển như Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình.Cùng với việc hạ thấp mực nước và thiếu hụt nguồn nước trên sông Hồng càng làm gia tăng khả năng xâm nhập mặn hiện tại và dự báo càng trầm trọng trong tương lai. Có thé thay rang, vấn dé hạ thấp mực nước sông Hồng về mùa kiệt, đặc biệt trong điều kiện biến đồi khí hậu, khan hiếm nguồn nước hiện nay đã và đang là một vấn đề quan trọng, đặt ra một thách thức lớn, ảnh hưởng tới hầu hết các lĩnh vực của đời song, kinh tê xã hội đôi với toàn bộ ha du sông Hong. Đề tài:“Nghiên cứu giải pháp công trình đập dâng điều tiết phân lưu dòng chảy sông Hồng - sông Duong, nhằm ứng phó tình trang hạ thấp mực nước trên sông Hồng về mùa kiệt.” là cấp thiết trược thực trạng hạ thấp mực nước sông Hồng về mùa kiệt. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp đập dâng nước điều tiết phân lưu dòng chảy sông Hồng - sông Đuống, Phân tích tính toán ổn định nền công đập dâng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : Đối tương nghiên cứu: Giải pháp đập dâng điều tiết tỷ lệ phân lưu dòng chảy sông Hồng — sông Đuống. Giới hạn khuôn khô nghiên cứu của luận văn: - Nghiên cứu tông quan các loại hình kết cau đập dâng trong nước và trên thé giới; - Phân tích, đề xuất giải pháp kết cau đập dâng; - Tính toán 6n định nền đập dang; 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: - Cách tiép cận: Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu công trình ngăn sông, lan biển trên thế giới cũng như trong nước đã có kết hợp tìm hiéu, thu thập, và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ thé phù hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta. - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng. + Phương pháp chuyên gia. + Phương pháp phân tích, tổng hợp. Kết quả đạt được của luận văn: Tổng quan về các hình loại đập dâng nước; * Đề xuất một số giải pháp kết cầu đập dâng có thé áp dụng.
Y Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu đập dâng phù hợp với điều kiện điều tiết tỷ lệ phân lưu của sông Hồng — sông Đuống. Y Tinh toán 6n định nền đập dâng phương án chọn. TONG QUAN CÁC VAN DE NGHIÊN COU LA. Tổng quan cácg pháp p lưu dang chảy sông Hồng = sông Đuồng đã nghiên cứu.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các giải pháp digu tiết phân lưu đồng chảy sông Hồng— sông Đuống trong đó có: ĐỀ ti khoa học công nghệ cấp Nhà nước: « Nghiên cứu đề suất giải pháp én định tỷ lw hợp ý tại các phản liu sông Hing ~ sông Dudngva sông Hồng, sông Luộc » của PGS.TS Nguyễn ngọc Quỳnh, phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học sông biển ~ Viện khoa bọc thủy lợi Việt 1. Các két quả nghiên cứu đã có: Đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước của PGS.Nguyễn ngọc Quỳnh: « Nghiên cứu đề xuất giải pháp dn định tỷ hm họp lý tại các phân mi sông Hing ~ sông Dudng và sông Hang, song Luộc" của phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học song biển ~ Viện Khoa học thủy lợi Việt nam; đề tài đã nghiên cứu, phân ích và để xuất tj lệ phân lưu hợp lý của sông Hing ~ sông Đung từ đó đưa ra giải pháp công trình để đảm bảo yêu cầu phân lưu. ĐỀ tải đã nghiên cứu đã tính toán tỷ lệ phân lưu của sông Hồng và sông Dudng cho 2 giải pháp công trình bằng mô hình tính toán và mô hình vật lý thu được kết quả như sau: 11. Giải pháp kè phân lưu ở đầu bai Bắc Câu Giải pháp kè phân lưu ở đầu bãi Bắc Cầu là một trong những giải pháp được đề xuất đŠ ính toán cia đt.
Giải pháp bổ tí công tình kề phân lưu (dang mm cá) ở đầu bãi Bắc Cầu để ổn định, chẳng x6i lờ đầu bãi và góp phần điễn chỉnh, bn định tỷ lệ phân lưu vào sông Duồng Tuyển kè có kết cầu lõi bing đất dip dim chặt và được bảo vệ bằng lớp đá lát trong khung bê tông, bên dưới có bổ trí ting lọc ngược và gia cổ bằng cọc bê tông cốt thép Tuyển kè mũ hướng về phía uỗng của sông Đuống dé cất bớt đồng chảy đỗ vào sông Đuồng. — Phương dn kè bai Bắc Cầu toán với 3 phương án chiều đài tuyến kè khác nhau (50m, 150m, 250m) nhưng mà hiệu quả điều tiết tỷ lệ phân lưu không cao chỉ giảm được 1,0% (mùa lũ) và 1. Tỷ lệ phân lưu tăng khi chiều dài tuyến kè tng, nhưng việc tăng chiều đài tuyển ke sẽ dẫn đến co hẹp cửa vào của sông Đuống va kè sẽ nằm vào vị trí hồ xổi (giải pháp công trinh phúc tạp và tốn kém). Sau khi phân tích tác giả lựa chọn phương án chiều đài tuyến kè L=250m.
CCH-YẾTMắT hồn Kẽmhấy tr iÍIlCIEBlAUUMIi. Cait doe tuyén ke bài 1. Giải pháp lắp hỗ xói đoạn cửa vào sông Đưồng, Giải pháp lắp hồ xói đoạn cửa vào sông uống: Lắp các hỗ xói ở đoạn sông Duồng từ cửa vào đến cầu Đông Tri, giải pháp này làm giảm phạm vi diện tích mat cất ngang dong chảy trên đoạn cửa vào sông Duồng theo phương đứng, hạn chế tỷ lệ phân lưu. Phương án lấp hồ xói cửa vào sông Dudng Tei vị trí cửa vào của sông Đuống, địa hi lông sông tự nhiề vị x6i sâu dẫn tới nh trang dòng chảy tập trung sang sông Đuống làm mắt cân bằng tỷ lệ phân lưu dòng chảy trên sông Hồng — sông Đuống.