ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CHO ĐOẠN SÔNG HỒNG QUA HÀ NỘI Bắt đầu của đoạn sông Hồng qua Hà Nội được tính ở Thượng Cát và ra khỏi Hà Nội ở Khuyến Lương. Tổng chiều dài của đoạn sông khoảng 40km. Trên đoạn sông Hồng qua thủ đô Hà Nội có cửa phân lưu sông Đuống.
Vai trò của cửa Đuống có tầm quan trọng đặc biệt tới chế độ thủy lực và diễn biến của đoạn sông. Trên đó cũng có các cửa lấy nước lớn là: Thụy Phương – cửa vào được điều tiết của sông Nhuệ, trạm bơm Ấp Bắc, cống Xuân Quan – cửa vào của hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải. Đặc biệt cho tới nay đã có nhiều cầu lớn tồn tại trên đoạn sông là: cầu Long Biên, cầu Thăng Long, cầu Chương Dương, cầu Thanh Trì, cầu Vĩnh Tuy, cầu Nhật Tân,… Có thể nói đoạn sông Hồng qua Hà Nội như mạch máu chảy giữa lòng Thủ Đô. Nó gắn bó hữu cơ cùng với sự phát triển dân sinh kinh tế xã hội của Thủ Đô Hà Nội.
Các yêu cầu về thoát lũ - Theo quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm (quyết định 92/2007/QĐ – TTg và quyết định 198/QĐ - TTg), với các trận lũ tại Sơn Tây có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 300 năm, phải giữ mực nước sông Hồng tại Hà nội không vượt quá cao trình 13,1m. Với các trận lũ tại Sơn Tây có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 500 năm, phải giữ mực nước sông Hồng tại Hà Nội không vượt quá cao trình 13,4m. Như vậy, lòng dẫn sông Hồng phải đảm bảo thoát lũ an toàn cho thủ đô Hà Nội với mực nước lũ thiết kế lớn nhất là 13,4m ứng với trận lũ tại Sơn Tây (Q max = 48500 m3/s) có chu kỳ lặp lại là 500 năm. - Cần duy trì tỷ lệ phân lưu sang sông Đuống trong mùa lũ chiếm khoảng 29% đến 30% lưu lượng Sơn Tây để đảm bảo an toàn cho hệ thống đê sông Đuống.
5 - Quá trình thoát lũ cũng phải đảm bảo lòng sông ổn định, không gây sạt lở bờ sông, sạt lở mái đê, đặc biệt không gây vỡ đê. Các yêu cầu về giao thông vận tải Hiện tại, sông Hồng là một trong những tuyến đường thủy nội địa quan trọng của miền Bắc với mật độ tàu lớn, có khi lên tới khoảng 500 lượt/ngày – đêm trong đó có những tàu tải trọng lớn, đây là huyết mạch đường thủy liên thông với các con sông ở Thái Bình, Nam Định và các vùng phụ cận. Do đó phải duy trì tuyến luồng lạch và thủy vực ổn định, không gây bồi lấp các cảng, cần giảm mực nước dao động giữa mùa khô và mùa mưa, tạo điều kiện thuận lợi cho cho giao thông thủy. Tuy có vai trò quan trọng như vậy, nhưng do chưa được đầu tư và phát triển nên hầu hết các cảng các quy mô còn nhỏ, thiết bị lạc hậu năng lực bốc xếp hàng hóa còn thấp, phương tiện giao thông thủy còn lạc hậu, chưa khai thác hết tiềm năng còn bỏ ngỏ.
Chính vì điều này nên trong quy hoạch giao thông vận tải thủy thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 định hướng một số nội dung quan trọng như cải tạo nạo vét luồng tuyến, nâng cấp xây mới các cảng dọc sông Hồng và các sông khác phục vụ giao thông thủy liên kết với mạng lưới giao thông toàn quốc. Cụ thể theo đồ án quy hoạch này Hà Nội sẽ có 4 cảng đầu mối là cảng Khuyến Lương, cảng Phù Đổng, Cảng Sơn Tây, Cảng Tầm xá. Cùng với 4 bốn cảng đầu mối này quy hoạch cũng đề xuất xây dựng, nâng cấp các cảng địa phương như Chèm, Hồng Vân, Mai Lâm…., làm cảng vệ tinh cho các cảng đầu mối nêu trên. Các cảng khách được xác định theo tuyến vận tải khách phù hợp với quy hoạch đô thị của thành phố và các quận huyện.
Ngoài các cảng khách hiện hữu ở bến Chương Dương sẽ bố trí một số cảng khách khác dọc theo tuyến vận tải khách kết hợp du lịch sông Hồng, sông Đuống, sông Đáy, sông Tô Lịch… Như vậy, theo quy hoạch này nhu cầu giao thông thủy trong tương lai trên mạng lưới lưu vực sông Hồng là rất lớn, đặc biệt là đoạn qua Hà Nội nên yêu cầu về ổn định tuyến luồng lạch đặt ra cho nó cũng càng cao hơn. Các yêu cầu về xây dựng thành phố và các yêu cầu khác 1. Xây dựng đô thị Trên cơ sở có hành lang thoát lũ quy hoạch phạm vi cho phép xây dựng công trình phục vụ cho việc phát triển và mở rộng thành phố, đồng thời từng bước di dời dân cư nằm trong phạm vi hành lang thoát lũ ra khỏi khu vực này; Xây dựng mới đồng thời với việc phát triển và bảo vệ tăng khả năng khai thác các điểm vui chơi giải trí, du lịch. Đồng thời với việc phát triển đô thị phải đảm bảo không gây ô nhiễm các con sông, tạo cảnh quan môi trường sinh thái xanh – sạch – đẹp.
Ổn định đối với các cửa lấy nước lớn - Bờ trái: Trạm bơm ấp Bắc, cửa Đuống, cống Xuân Quan. - Bờ phải: Trạm bơm Đan Hoài, cống Liên Mạc. Bảo vệ an toàn cho các trụ, mố cầu qua sông - Hiện có: Cầu Thăng Long, cầu Long Biên, cầu Chương Dương, cầu Vĩnh Tuy, cầu Thanh Trì, cầu Yên Lệnh, cầu Nhật Tân. - Sẽ xây dựng thêm 4 cầu nữa: Cầu Phú Gia, cầu Tứ Liên, cầu Thượng Cát.
VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1. Các giai đoạn khoa học – công nghệ - Ngay từ khi dời thủ đô về Thăng Long (thế kỷ XI) đã phải đấu tranh chống với lũ sông Hồng, đời Lý Nhân Tông đã cho đắp đê phường Cơ Xá bảo vệ thủ đô Thăng Long. Triều trần (thế kỷ XIII) cho đắp đê sông Hồng từ thượng nguồn ra đến biển. - Dưới thời Pháp thuộc, cùng với việc xây dựng cầu Long Biên, các công trình chỉnh trị bảo vệ cầu đã được xây dựng.
Người Pháp cũng tiến hành xây dựng cảng Hàng Mắm, lúc đó nằm ở hạ lưu cầu Long Biên, đầu phố Hàng Mắm bây giờ. - Từ 1971 ÷ 1980 là thời kỳ tiến hành giải phóng các vật cản trong lòng sông. 7 - Từ 1981 ÷ 1990 là thời kỳ tiến hành các dự án chống bồi lấp cảng Hà Nội và bảo vệ bờ sông. - Từ 1991 đến nay là thời kỳ tiến hành củng cố, kiên cố hóa hệ thống đê phòng lũ, cứng hóa bờ sông.
Các đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước và các dự án khoa học – công nghệ - Chương trình tiến bộ khoa học kỹ thuật cấp nhà nước 06.01 – Nghiên cứu công trình bảo vệ bờ chống xói, do GS. Vũ Tất Uyên làm chủ nhiệm [ 43] ; + 06.03 – Nghiên cứu dự báo lan truyền xói sâu Sông Đà và sông Hồng khi hồ Hòa Bình và Tạ Bú hoạt động, do PGS. Hoàng Hữu Văn làm chủ nhiệm [ 45] ; + 06.04 – Nghiên cứu công trình chỉnh trị đoạn sông Hồng để chống bồi lấp cảng Hà Nội, do TS. Nguyễn Ngọc Cẩn làm chủ nhiệm [ 2].
- Đề tài cấp nhà nước 34A.03 “Nghiên cứu các tuyến luồng phục vụ vận tải pha sông biển để nạo vét chỉnh trị trên các tuyến luồng ấy – đặc biệt là tuyến Lạch Giang – Hà Nội” do GS. Lương Phương Hậu (1986) chủ trì [ 7 ]. - Các đề tài khoa học độc lập cấp nhà nước KC – ĐL 94 – 15 (1994 – 1996) nghiên cứu về: + Xác lập hành lang thoát lũ đoạn hạ du sông Hồng từ Sơn Tây đến Hưng Yên do GS. Vũ Tất Uyên chủ trì [ 44] ; + Xác lập tuyến chỉnh trị đoạn hạ du sông Hồng từ Sơn Tây đến cửa Luộc do GS.
Vũ Tất Uyên và PGS. Nguyễn Văn Toán chủ trì [5] ; + Quá trình xói bồi, diến biến lòng dẫn hạ du dưới tác động điều tiết của hồ Hòa Bình do PGS. Nguyễn Văn Toán chủ trì [35] ; 8 + Ảnh hưởng của việc điều tiết hồ Hòa Bình đến việc phát điện, lấy nước tưới, tiêu, giao thông thủy và các yêu cầu dùng nước khác…do PGS. Trần Đình Hợi và TS.
Trần Quốc Thưởng chủ trì [5]. - Dự án “Đánh giá thực trạng lòng dẫn sông Hồng – sông Thái Bình ảnh hưởng tới suy giảm khả năng thoát lũ và đề xuất phương án chỉnh trị tại những trọng điểm” (Viện Khoa học Thủy lợi, 2001) [ 4]. - Đề tài cấp nhà nước KC08.14/06-10 “Nghiên cứu các giải pháp Khoa học – Công nghệ cho hệ thống công trình chỉnh trị trên các đoạn sông trọng điểm vùng ĐBBB và ĐBNB do GS. TS Lương Phương Hậu chủ trì.
NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CƠ BẢN 1. Về quá trình lòng dẫn Trên thế giới có nhiều tác giả nghiên cứu về phân loại quá trình lòng dẫn như: Roxinxki K. đã nghiên cứu trên 183 đoạn của 35 sông ở Liên Xô, có chiều dài tổng cộng là 4.523 km đã đi đến hai cách phân loại [5] : 1. Dựa vào tỷ số B 0 /B và I 0 /I (trong đó B 0 , I 0 là chiều rộng và độ dốc đáy lũng sông, I là độ dốc mặt nước khi chưa ngập bãi và B là chiều rộng lòng sông).
Dùng chỉ tiêu tổng hợp A = I 0 B 0 /IB. Theo tiêu chuẩn phân loại quá trình lòng dẫn của Snitsenko B. Vũ Tất Uyên [ 42] – Viện khoa học Thủy lợi đã phân đoạn sông Hồng từ Việt Trì – Hà Nội thành 4 đoạn, ba loại: 1) Đoạn sông phân nhánh kiểu lòng sông là đoạn từ Trung Hà tới Phú Châu. 2) Đoạn sông cong hạn chế là đoạn từ Phú Châu tới Vân Cốc.
3) Đoạn sông cong nửa chừng là đoạn từ Vân Cốc tới cầu Long Biên. 4) Đoạn sông cong hạn chế cầu Long Biên – Xuân Quan. Về tính ổn định và quan hệ hình thái Tính chất không biến đổi của hình dạng, kích thước, vị trí trung bình thời gian và không gian của lòng dẫn cơ sở gọi là tính ổn định của lòng sông. (1879) là người đầu tiên đưa ra chỉ tiêu ổn định theo chiều dọc sông.
Tác giả cho rằng mức ổn định này được quyết định bởi tỷ số giữa sức cản của cát chống lại sự chuyển động của áp lực thủy động theo chiều dòng nước tác dụng lên cát lòng sông. Hệ số ổn định theo chiều dọc sông của Loxtin B.1) I Trong đó: d: Đường kính bùn cát lơ lửng (mm); I: Độ dốc mặt nước (m/km). căn cứ vào tài liệu đo đạc nhiều năm ở sông vùng Trung Á đã đưa ra hệ số ổn định theo chiều rộng sông [12] [19] [ 20] : BI 0,2 ϕB = (1.
