CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU AN TOÀN ĐÊ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1 Hệ thống công trình phòng chống lũ bảo vệ vùng đồng bằng sông Hồng Hệ thống công trình phòng chống lũ bảo vệ cho vùng đồng bằng sông Hồng ngoài các hồ chứa ở thượng nguồn và các công trình chống lũ khác còn có hệ thống đê sông và các cống dưới đê với tổng chiều dài các tuyến đê khoảng 3. Hiện nay, hệ thống hồ chứa thượng lưu đã được xây dựng tương đối hoàn chỉnh, hệ thống đê hạ lưu cũng được đầu tư cải tạo, nâng cấp bằng nhiều nguồn vốn khác nhau nhằm nâng cao an toàn chống lũ, vững vàng bảo vệ cho vùng kinh tế chính trị quan trọng của đất nước trước những trận lũ lớn có thể xảy ra.1 sơ họa hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình cùng một số hồ chứa lớn trên thượng lưu.1 Sơ họa hệ thống hồ chứa thượng lưu và các nhánh sông chính của ĐBSH 1.1 Hệ thống hồ chứa thượng lưu 1.1 Các hồ chứa trên các sông chính của hệ thống sông Hồng Do có vị trí và địa hình thuận lợi nên trên lãnh thổ Việt Nam đã có nhiều hồ chứa được xây dựng. Theo thống kê chưa đầy đủ, trên lưu vực hiện nay có khoảng 53 hồ lớn nhỏ trong trạng thái đã vận hành, đang xây dựng và quy hoạch [2]. Đặc biệt, trên các dòng sông chính có 05 hồ chứa lớn đa mục tiêu đã được xây dựng và vận hành, đó là: 5 - Hồ chứa Thác Bà (trên sông Chảy): cao trình mực nước dâng bình thường (MNDBT) +58 m; cao trình mực nước dâng gia cường (MNDGC) +61,0 m; dung tích phòng lũ cho hạ du 0,45 tỷ m3.
- Hồ chứa Hòa Bình (trên sông Đà): cao trình MNDBT +117 m; cao trình MNDGC +122,0 m; dung tích phòng lũ cho hạ du 2,9 tỷ m3. - Hồ chứa Tuyên Quang (trên sông Gâm): cao trình MNDBT +120,0 m; cao trình MNDGC +122,55 m; dung tích phòng lũ cho hạ du 1,0 tỷ m3. - Hồ chứa Sơn La (trên sông Đà): cao trình MNDBT +215,0 m; cao trình MNDGC +217,83 m; dung tích phòng lũ cho hạ du (kết hợp với hồ Hòa Bình) 7,0 tỷ m3. - Hồ chứa Lai Châu (trên sông Đà): cao trình MNDBT +295,0m; mực nước lớn nhất thiết kế 297,0 m; Các hồ lớn trên dòng chính sông Hồng đều là các hồ chứa đa mục tiêu (chống lũ cho hạ du, phát điện, cấp nước,…).
Tổng dung tích chống lũ cho hạ du của bậc thang sông Đà là 7,0 tỷ m3 và hệ thống sông Lô, Gâm là 1,45 tỷ m3.2 Nhiệm vụ chống lũ của hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Hồng Việc đảm bảo chống lũ cho hạ du phụ thuộc vào vận hành của các hồ chứa thượng nguồn và năng lực của hệ thống đê hạ lưu. Đã có nhiều quy định liên quan của Nhà nước về quy trình vận hành (QTVH) của các hồ chứa cũng như mức đảm bảo an toàn cho hệ thống đê sông Hồng được ban hành ở các giai đoạn khác nhau như ở [3, 4]. Gần đây nhất, ngày 18/02/2016, Chính phủ đã có Quyết định số 257/2016/QĐ-TTg, Phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ và quy hoạch đê điều hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình [5], trong đó quy định về mức đảm bảo an toàn của hệ thống đê sông Hồng và giải pháp điều tiết lũ của các hồ chứa lớn trên lưu vực. Để đảm bảo an toàn cho hệ thống đê hạ lưu, đặc biệt là hệ thống đê sông Hồng bảo vệ thủ đô Hà Nội, Thủ tướng chính phủ đã có Quyết định số 1622/QĐ-TTg ngày 17/9/2015 về việc ban hành QTVH liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng [6] (sau đây gọi tắt là QT1622).
Theo đó, hệ thống hồ chứa thượng lưu phải phân chia các thành phần dung tích và mực nước tương ứng (xem Bảng 1.1) để vận hành tích nước, điều 6 tiết lũ nhằm đảm bảo an toàn hệ thống đê hạ lưu với các mực nước đã khống chế, đồng thời cũng phải đảm bảo an toàn cho các công trình đầu mối của hồ chứa. Ở các thời kỳ lũ sớm, lũ chính vụ và lũ muộn, sự phối hợp điều tiết cắt lũ của liên hồ chứa luôn phải đảm bảo mực nước lớn nhất tại Hà Nội không vượt quá cao trình +13,10 m với lũ chu kỳ lặp lại 300 năm và +13,40 m tương ứng với lũ chu kỳ 500 năm tại Sơn Tây.1 Dung tích phòng lũ và mực nước khống chế ở Hà Nội của các hồ [6] Mức nước khống chế Dung tích dành cắt lũ theo mực nước khống chế tại Hà Nội (tỷ m 3) tại Hà Nội Hồ Sơn La Hồ Hòa Bình Tổng cộng 1,00 (mực nước hồ từ 1,13 (mực nước hồ từ ZHN ≤ 11,5m 2,13 197,3m÷203m) 101m÷107m) 3,00 (mực nước hồ từ 1,87 (mực nước hồ từ ZHN > (13,1÷13,4)m 4,87 203m÷217,2m) 107m÷117m) 1.2 Hệ thống đê điều hạ lưu 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển [7] Quá trình hình thành và xây dựng hệ thống đê điều Bắc Bộ gắn liền với lịch sử dựng nước, giữ nước của dân tộc ta và được chia thành các giai đoạn như sau [7]: (1) Thời kỳ phong kiến Các triều đại phong kiến Việt Nam ở các giai đoạn và thời kỳ khác nhau luôn phải đối phó đồng thời với giặc ngoại xâm và lũ lụt. Vấn đề trị thủy luôn được chính quyền phong kiến quan tâm1, hàng năm thường huy động sức dân, ngân khố và cử ra các quan lại phụ trách công tác đắp và tu bổ đê. Những con đê có quy mô lớn bắt đầu được hình thành dưới triều nhà Lý (năm 1077), trong đó có đê sông Như Nguyệt (sông Cầu) dài khoảng 30 km.
Năm Mậu Tý (1108), con đê đầu tiên của sông Hồng được đắp ở phường Cơ Xá (từ Nghi Tàm đến Thanh Trì) để bảo vệ kinh thành Thăng Long. Đến triều nhà Trần, năm 1248 mực nước sông Hồng lên cao gây vỡ đê, vua Trần Thái Tông đã ra lệnh cho các tỉnh ở hai bên sông Hồng từ thượng nguồn ra tới biển phải đắp đê chống lũ. Từ đó, việc đắp đê càng được chú trọng. Ngoài các tuyến đê sông lớn như sông Hồng, các tuyến đê sông khác như sông Đuống, sông Đà,.
vẫn tiếp tục được xây dựng và nâng cấp để chống các trận lũ lớn hàng năm. Các triều đại sau này mặc dù có 1 Thủy - Hỏa - Đạo - Tặc luôn là bốn nguy cơ thường trực trong xã hội phong kiến và lũ lụt được xếp hàng đầu 7 nhiều biến động nhưng công cuộc đắp đê chống lũ vẫn luôn được duy trì và đã có hàng nghìn kilômet đê mới được xây dựng. (2) Thời kỳ Pháp thuộc Năm 1873, thực dân Pháp đánh chiếm Hà Nội. Dưới chế độ cai trị của người Pháp, nạn vỡ đê liên tiếp xảy ra, nhất là dọc tuyến đê sông Hồng.
Chính quyền bảo hộ cũng đã tổ chức đắp đê sông quy mô từ năm 1908 đến năm 1913 để chống được lũ ở Hà Nội đến +10,50 m. Tại Hà Nội, năm 1926 đã xây dựng công trình phân lũ đập Đáy I. Thực tế việc đầu tư của người Pháp cho lĩnh vực đê điều ít có hiệu quả. Ở Hà Nội, từ năm 1905 đến 1945 đã xảy ra vỡ đê trong 10 năm và có 25 đoạn đê bị vỡ.2 minh họa cho các giai đoạn đắp nâng cao và mở rộng mặt cắt ngang đê Hà Nội từ năm 1915 đến năm 1945.2 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1915 đến 1945 Từ Hình 1.2 có thể thấy: trước năm 1915, đê còn thấp nên chỉ chống được những trận lũ nhỏ.
Sau trận lũ gây vỡ đê năm 1915, đê được đắp tôn cao và mở rộng dần, đến năm 1945 đê Hà Nội có thể chống được lũ với cao trình mực nước lớn nhất là +12,00 m. (3) Sau cách mạng tháng 8 năm 1945 đến nay Giai đoạn 1945 đến 1954: Trong 09 năm kháng chiến chống Pháp, Nhà nước ta luôn chú trọng công tác phòng chống lũ lụt. Trước tiên là phải khắc phục hậu quả của các trận vỡ đê năm 1945, tiếp tục củng cố dần các tuyến đê xung yếu [7]. Giai đoạn này, ghi nhận việc củng cố mở rộng các tuyến đê thuộc địa bàn các huyện: Thanh Trì; Từ Liêm; Gia Lâm.
Tuy nhiên hệ thống đê sông Hồng thời điểm này được đánh giá chỉ chống được lũ với mực nước tại Hà Nội là +12,00 m. 8 Giai đoạn 1954 đến 1965: Sau khi tiếp quản thủ đô tháng 10/1954, Nhà nước xã hội chủ nghĩa tiếp tục công cuộc cải tạo, nâng cấp hệ thống đê điều vùng đồng bằng Bắc Bộ. Ngoài các tuyến đê chính thì nhiều tuyến đê bối, đê bao được xây dựng. Sau năm 1961, hệ thống đê điều thành phố Hà Nội tăng lên khoảng 110 km, trong đó có 16 đoạn kè quan trọng và 16 cống các loại trên đê được đầu tư.
Tuy nhiên, sau nhiều năm lũ nhỏ thì đến năm 1964 có lũ lớn (+11,70m) vượt báo động III, đê Hà Nội bộc lộ nhiều khuyết tật, nhiều đoạn bị đùn sủi đe dọa đến an toàn đê, điển hình là các đoạn thuộc Đổng Viên (Gia Lâm), Nhật Tân, Phú Thượng, Nghi Tàm (Từ Liêm), đê Bùng (Thanh Trì),… Công tác ứng cứu, xử lý được thực hiện ngay trong mùa lũ, khi lũ rút các đoạn đê này tiếp tục được quan tâm củng cố [7]. Giai đoạn 1965 đến 1974: Mặc dù trong điều kiện khó khăn của chiến tranh nhưng giai đoạn này, đã có nhiều tuyến đê được củng cố, nâng cấp, mở rộng. Tuy nhiên, đã xảy ra các trận lũ lớn ở các năm 1968; 1969 (+13,20 m); 1970 (+12,05 m) và lũ lịch sử năm 1971 (hoàn nguyên: +14,13 m) [7, 8]. Tháng 7/1971, mưa thượng nguồn diễn ra liên tục khoảng một tháng, lũ trên báo động III trở lên kéo dài 13 ngày đêm.
Nhiều đoạn đê bị ngâm nước lâu ngày đã có hiện tượng bùng nhùng, đùn sủi diễn ra ở nhiều nơi, nhiều đoạn có nguy cơ bị nước lũ tràn đỉnh, hiện tượng trượt mái hạ lưu đã diễn ra ở nhiều vị trí và đã phải cấp tốc vá đê. Khi lũ bắt đầu rút xuống được khoảng 40 cm thì đoạn đê Cống Thôn (Gia Lâm) bị vỡ, sau vài ngày đoạn vỡ mở rộng tới 800 m đã gây ra hậu quả rất nghiêm trọng [8]. Việc khắc phục hậu quả của trận lũ lịch sử năm 1971 là vô cùng gian nan và tốn kém. Thành phố Hà Nội cho tôn cao đắp rộng biến những đoạn trước đây có con trạch thành đê rộng 6 m như đoạn đê Từ Liêm; đoạn Thanh Trì, Đông Anh, Gia Lâm cũng được tích cực tu bổ, củng cố, mở rộng.