Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp cải tạo nâng cấp hệ thống tiêu dậu dương thuộc huyện tam nông và huyện thanh thủy tỉnh phú thọ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cải tạo hệ thống tiêu dậu dương tại huyện Tam Nông, Thanh Thủy, tỉnh Phú Thọ.

• Tác giả: Nguyễn Công Viễn
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tuấn Anh
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống tiêu Dậu Dương thuộc Huyện Tam Nông và Huyện Thanh Thủy Tỉnh Phú Thọ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ HIỆN TRẠNG CỦA HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC
• 1.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa chất thủy văn
• 1.1.2.1. Nước mặt
• 1.1.2.2. Nước dưới đất
• 1.1.2.3. Tính chất cơ lý của đất nền
• 1.1.3. Vật liệu xây dựng
• 1.1.4. Khí tượng, thủy văn
• 1.1.4.1. Lưới trạm thủy văn
• 1.1.4.2. Yếu tố khí tượng
• 1.1.4.3. Mưa
• 1.1.4.4. Mực nước
• 1.2. Điều kiện kinh tế xã hội
• 1.2.1. Dân sinh
• 1.2.2. Tình hình sử dụng đất đai
• 1.2.3. Về sự tăng trưởng
• 1.2.4. Về cơ cấu sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản
• 1.2.4.1. Chuyển dịch cơ cấu lĩnh vực trồng trọt
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG TIÊU DẬU DƯƠNG
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG TIÊU
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu tập trung vào cải tạo hệ thống tiêu dậu dương tại hai huyện Tam Nông và Thanh Thủy, tỉnh Phú Thọ. Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý nước và phát triển nông nghiệp địa phương. Tuy nhiên, hiện trạng hệ thống đang gặp nhiều vấn đề như bồi lắng, ô nhiễm nước, và sự xâm lấn của con người. Việc cải tạo hệ thống tiêu dậu dương là cần thiết để đảm bảo hiệu quả tiêu nước và bảo vệ môi trường.

1.1. Hiện trạng hệ thống tiêu dậu dương

Hệ thống tiêu dậu dương hiện nay đang bị thu hẹp mặt cắt ngang do bồi lắng và sự xâm lấn của con người. Lòng kênh bị bèo tây che phủ, gây ô nhiễm nước và ảnh hưởng đến đời sống dân sinh. Việc không được nạo vét và khơi thông dòng chảy trong nhiều năm đã làm giảm khả năng tiêu nước của hệ thống.

1.2. Tác động đến nông nghiệp và môi trường

Hệ thống tiêu dậu dương không còn đáp ứng được yêu cầu tiêu nước tự chảy, đặc biệt trong mùa lũ và mùa kiệt. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân địa phương. Việc cải tạo hệ thống sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

II. Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp cải tạo hệ thống tiêu dậu dương. Phương pháp nghiên cứu bao gồm khảo sát thực địa, phân tích số liệu, và sử dụng mô hình SWMM để mô phỏng hệ thống. Các giải pháp được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả tiêu nước và đảm bảo phát triển bền vững.

2.1. Phương pháp tiếp cận

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tiếp cận thực tế và hệ thống. Các số liệu về quy hoạch và thiết kế hệ thống được thu thập và phân tích để đánh giá hiện trạng. Phương pháp mô hình hóa SWMM được áp dụng để mô phỏng và kiểm tra các phương án cải tạo.

2.2. Kết quả đạt được

Nghiên cứu đã đánh giá được hiện trạng hệ thống tiêu dậu dương và đề xuất các giải pháp cải tạo cụ thể. Các giải pháp này bao gồm nạo vét lòng kênh, khơi thông dòng chảy, và quản lý nước hiệu quả hơn.

III. Đề xuất giải pháp cải tạo

Các giải pháp cải tạo được đề xuất bao gồm nạo vét lòng kênh, khơi thông dòng chảy, và quản lý nước hiệu quả hơn. Việc đầu tư cơ sở hạ tầng và áp dụng công nghệ mới sẽ giúp cải thiện hiệu quả tiêu nước và bảo vệ môi trường. Các giải pháp này hướng đến phát triển bền vững và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân địa phương.

3.1. Nạo vét và khơi thông dòng chảy

Giải pháp đầu tiên là nạo vét lòng kênh để loại bỏ bùn đất và bèo tây tích tụ. Việc khơi thông dòng chảy sẽ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn, đặc biệt trong mùa lũ và mùa kiệt.

3.2. Quản lý nước và bảo vệ môi trường

Các giải pháp quản lý nước bao gồm xây dựng hệ thống tưới tiêu hiện đại và kiểm soát chất lượng nước. Việc bảo vệ môi trường được thực hiện thông qua các biện pháp ngăn chặn ô nhiễm và phục hồi hệ sinh thái.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra sự cần thiết của việc cải tạo hệ thống tiêu dậu dương tại Tam Nông và Thanh Thủy. Các giải pháp được đề xuất không chỉ cải thiện hiệu quả tiêu nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng và áp dụng công nghệ mới là cần thiết để đạt được các mục tiêu này.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân địa phương. Các giải pháp được đề xuất có thể áp dụng rộng rãi tại các khu vực có điều kiện tương tự.

4.2. Kiến nghị

Cần có sự đầu tư từ chính quyền địa phương và các tổ chức liên quan để thực hiện các giải pháp cải tạo. Việc nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường cũng là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống tiêu Dậu Dương giữ vai trò huyết mạch trong việc tiêu thoát nước cho 8.612,96 ha đất tự nhiên thuộc 7 xã và 1 thị trấn của hai huyện Tam Nông và Thanh Thủy, tỉnh Phú Thọ. Trục tiêu chính có chiều dài tự nhiên 5,93 km, bắt đầu từ đầm Dị Nậu và đổ ra sông Hồng qua cống Dậu Dương. Tuy nhiên, qua nhiều thập kỷ vận hành không được duy tu đồng bộ, lòng ngòi bị bồi lắng nghiêm trọng, mặt cắt ngang co hẹp chỉ còn từ 3 đến 8 m và bị bèo tây che phủ dày đặc. Tình trạng người dân đắp cọc làm đăng bắt cá và lấn chiếm hai bên bờ để canh tác nông nghiệp đã làm suy giảm nghiêm trọng khả năng truyền tải thủy lực.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng ngập úng nghiêm trọng diễn ra thường niên trong lưu vực. Điển hình, tổng diện tích ngập úng toàn vùng đã lên tới 710 ha, trong đó diện tích lúa chiêm bị mất trắng là 556 ha, kèm theo 267,1 ha lúa mùa và 169,8 ha hoa màu bị ảnh hưởng nặng nề. Về mùa mưa lũ, khi mực nước sông Hồng dâng cao, hệ thống tiêu hoàn toàn mất khả năng tiêu tự chảy. Ngược lại, vào mùa kiệt, lòng ngòi không đủ năng lực dẫn nước tự chảy từ đầm Dị Nậu để phục vụ tưới tiêu cục bộ.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu toàn diện cơ sở khoa học, đánh giá chính xác hiện trạng tiêu thoát nước của lưu vực 8.612,96 ha thông qua công cụ mô phỏng hiện đại, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình nhằm cải tạo, nâng cấp hệ thống tiêu Dậu Dương. Phạm vi nghiên cứu bao quát không gian địa lý thuộc huyện Tam Nông và Thanh Thủy, sử dụng chuỗi số liệu khí tượng thủy văn 35 năm từ 1970 đến 2004 và định hướng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội giai đoạn đến năm 2020. Kết quả nghiên cứu tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc để giảm thiểu 100% diện tích ngập úng mất trắng, bảo vệ an toàn sinh kế cho hơn 43.000 người dân trong vùng dự án.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của hai nền tảng lý thuyết cốt lõi trong ngành kỹ thuật tài nguyên nước: lý thuyết cân bằng nước mặt ruộng và lý thuyết dòng chảy không ổn định trong hệ thống kênh hở. Theo lý thuyết cân bằng nước mặt ruộng, lượng nước thừa cần tiêu được xác định thông qua phương trình cân bằng giữa lượng mưa rơi xuống, tổn thất ngấm, bốc hơi và độ sâu tiêu thoát cho phép theo khả năng chịu ngập sinh lý của cây trồng. Đồng thời, lý thuyết thủy lực mô hình hóa mạng lưới dòng chảy dựa trên hệ phương trình vi phân Saint-Venant một chiều, cho phép tính toán chính xác mực nước và lưu lượng biến đổi theo không gian và thời gian dọc theo 5,93 km tuyến ngòi tiêu.

Nghiên cứu vận dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT về công trình thủy lợi để xác định cấp công trình (Cấp III đối với lưu vực từ 2.000 đến 10.000 ha) và lựa chọn tần suất mưa thiết kế P = 10%. Các khái niệm khoa học chủ đạo bao gồm:

• Hệ số tiêu quy hoạch: Lượng nước cần rút khỏi một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian (tính bằng l/s.ha) nhằm bảo đảm cây trồng không bị ngập úng quá giới hạn cho phép.
• Mô hình mưa tiêu thiết kế: Trận mưa tiêu chuẩn 5 ngày lớn nhất tương ứng với tần suất thiết kế P = 10%, phản ánh đầy đủ diễn biến đỉnh lũ và chân lũ.
• Hệ số dòng chảy C: Tỷ số giữa lượng dòng chảy sinh ra và lượng mưa rơi xuống mặt lưu vực, phản ánh mức độ thấm và trữ nước của từng loại bề mặt che phủ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào của đề tài bao gồm chuỗi quan trắc lượng mưa ngày liên tục suốt 35 năm (1970–2004) tại trạm khí tượng Ba Vì (cách lưu vực 10 km) và trạm Phú Hộ, kết hợp chuỗi số liệu mực nước thực đo tại trạm thủy văn Phú Thọ trên sông Hồng. Về đặc tính địa kỹ thuật, 7 lớp địa tầng nền móng công trình đầu mối đã được khoan khảo sát và thí nghiệm cơ lý mẫu đất nguyên dạng.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích đối với chuỗi số liệu khí tượng thủy văn. Cỡ mẫu 35 năm bảo đảm độ tin cậy thống kê cao theo tiêu chuẩn ngành thủy văn (yêu cầu chuỗi quan trắc tối thiểu từ 15 đến 20 năm). Trạm Ba Vì được lựa chọn làm trạm đại biểu vì cự ly tiếp cận gần lưu vực và phản ánh trung thực quy luật mưa của vùng chuyển tiếp đồi núi trung du sang đồng bằng.

Về phương pháp phân tích, tác giả sử dụng phương pháp thống kê xác suất thông qua phần mềm chuyên dụng FFC2008 để thiết lập đường tần suất lý luận Pearson Type III bằng phương pháp thích hợp dần. Lý do lựa chọn phương pháp thích hợp dần là khả năng kiểm soát trực quan các điểm đột xuất trong quá trình khớp nối đường tần suất lý luận với tần suất kinh nghiệm, hạn chế sai lệch tham số mẫu. Trên cơ sở đó, lượng mưa thiết kế 5 ngày lớn nhất tần suất 10% được xác định là 455,32 mm. Trận mưa thực đo năm 1983 với tổng lượng mưa 424,1 mm được chọn làm mô hình mưa điển hình để thu phóng theo hệ số K = 1,074. Toàn bộ lưu vực 8.612,96 ha được chia tách thành 9 tiểu vùng độc lập để mô phỏng thủy lực trên mô hình EPA SWMM, giúp tính toán chính xác quá trình lan truyền sóng lũ và năng lực tiêu thoát của toàn hệ thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát thực địa và mô phỏng số trị đã chỉ ra 4 phát hiện kỹ thuật mang tính quyết định:

Thứ nhất, mặt cắt lòng dẫn tự nhiên của ngòi tiêu Dậu Dương bị thu hẹp từ 45% đến 60% so với yêu cầu thoát lũ. Chiều rộng đáy kênh đoạn hạ lưu từ trạm bơm Dị Nậu đến cống Dậu Dương (dài 2,98 km) chỉ còn từ 3 đến 8 m, cốt đáy bị nâng cao lên mức từ +7,80 m đến +11,42 m do bùn cát bồi lắng và rác thải thực vật tích tụ qua nhiều năm.

Thứ hai, tải lượng mưa thiết kế gây áp lực vượt ngưỡng chịu tải của mặt ruộng. Dưới tác động của trận mưa 5 ngày tần suất 10% với tổng lượng mưa 455,32 mm (trong đó ngày thứ tư tập trung lượng mưa cực đại lên đến 238,34 mm), hệ số tiêu cho đất trồng lúa vọt lên mức đỉnh 16,68 l/s.ha. Sự gia tăng đột biến này khiến 710 ha đất sản xuất bị ngập sâu, trong đó 556 ha lúa chiêm bị mất trắng, tương đương 78,3% tổng diện tích bị ngập.

Thứ ba, cơ chế tiêu tự chảy qua cống Dậu Dương bị vô hiệu hóa hoàn toàn khi xuất hiện lũ ngoài sông. Mực nước sông Hồng ứng với tần suất 10% tại vị trí cống tiêu đạt mức +15,91 m, cao hơn cao trình đáy cống xuất phát từ 7,73 m đến 8,11 m. Độ chênh cột nước này tạo hiện tượng nước sông dâng ngược hoặc đóng kín cửa cống, ngăn chặn hoàn toàn khả năng tiêu tự chảy của cả lưu vực.

Thứ tư, áp lực dòng chảy mặt tăng mạnh do chuyển dịch cơ cấu sử dụng đất. Tại tiểu vùng 3 (diện tích 2.232,20 ha) và tiểu vùng 7 (diện tích 1.548,15 ha), tỷ lệ đất ở và hạ tầng giao thông chiếm từ 19% đến 27%, tương ứng hệ số dòng chảy C dao động từ 0,65 đến 0,95, làm tăng lưu lượng đỉnh lũ dồn về trục chính thêm hơn 30% so với điều kiện tự nhiên thuần nông.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi gây ngập úng triền miên tại khu vực Dậu Dương là sự kết hợp bất lợi giữa yếu tố địa hình đồi dốc phía Tây (cao trình trên 200 m) dồn nước nhanh xuống vùng trũng ven đê và sự cản trở tiêu thoát ở cửa ra sông Hồng. Hiện tượng bồi lắng lòng dẫn cùng sự phát triển dày đặc của bèo tây và cọc đăng bắt cá đã làm tăng hệ số nhám lòng kênh, kéo giảm vận tốc dòng chảy xuống dưới mức cho phép. Khi so sánh với các nghiên cứu thủy lợi vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ, phương thức tiêu hoàn toàn dựa vào tự chảy trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm gia tăng mực nước lũ sông lớn không còn bảo đảm tính an toàn kỹ thuật.

Để tối ưu hóa việc truyền tải dữ liệu kỹ thuật, các kết quả mô phỏng thủy văn được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường tần suất Pearson Type III và biểu đồ phân phối mưa thiết kế 5 ngày. Biểu đồ đường mặt nước dọc tuyến kênh 5,93 km và bảng ma trận hệ số tiêu thành phần của 9 tiểu vùng cung cấp góc nhìn định lượng rõ ràng, chứng minh rằng biện pháp nạo vét đơn thuần không thể giải quyết triệt để bài toán ngập úng nếu thiếu giải pháp động lực cưỡng bức tại công trình đầu mối.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để tình trạng ngập úng, bảo đảm tiêu thoát an toàn cho 8.612,96 ha lưu vực Dậu Dương, hệ thống giải pháp công trình và phi công trình cần được triển khai đồng bộ:

• Nạo vét, mở rộng và chuẩn hóa hình học 5,93 km tuyến ngòi tiêu Dậu Dương: Tiến hành đào mở rộng bề rộng đáy kênh đạt từ 12 đến 15 m, hạ cốt đáy kênh đồng bộ xuống cao trình thiết kế từ +6,50 m đến +7,50 m, gia cố bờ kết hợp đường giao thông nội đồng. Mục tiêu nâng lưu lượng thoát nước tự chảy qua kênh tăng tối thiểu 45%. Thời gian thực hiện từ năm 2015 đến 2017 do Ủy ban nhân dân huyện Tam Nông làm chủ đầu tư.
• Xây dựng mới trạm bơm tiêu đầu mối Dậu Dương với công suất thiết kế 25 đến 30 m³/s: Lắp đặt cụm máy bơm trục đứng cột nước thấp tại vị trí cống Dậu Dương để tiêu nước cưỡng bức ra sông Hồng khi mực nước ngoài sông vượt quá +15,50 m. Mục tiêu bảo đảm tiêu úng 100% diện tích canh tác trong thời gian không quá 3 ngày. Thời gian triển khai từ năm 2016 đến 2018 do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Thọ chủ trì.
• Cải tạo, nâng cấp khẩu độ các cầu giao thông nội đồng và thanh thải chướng ngại vật lòng dẫn: Nâng khẩu độ thoát nước cho Cầu Mai Lĩnh (hiện rộng 3,5 m) và Cầu Mười (hiện rộng 1,5 m) để bảo đảm khẩu độ thoát lũ tương thích với mặt cắt kênh mới; đồng thời trục vớt 100% bèo tây và dỡ bỏ toàn bộ cọc đăng bắt cá. Thời gian thực hiện định kỳ hàng năm từ năm 2015 do Công ty Khai thác công trình thủy lợi Tam Nông phối hợp các xã quản lý.
• Quy hoạch không gian trữ lũ và quản lý dòng chảy mặt tại 9 tiểu lưu vực: Tăng cường bảo vệ và nạo vét 257,13 ha diện tích mặt nước ao hồ và đầm Dị Nậu nhằm duy trì dung tích trữ lũ điều hòa ban đầu, kiểm soát nghiêm ngặt cốt xây dựng tại 1.512,50 ha đất thổ cư để hạn chế gia tăng hệ số dòng chảy mặt. Thời gian thực hiện giai đoạn 2018–2020 do Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Tam Nông và Thanh Thủy phụ trách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư tư vấn thiết kế và quy hoạch công trình thủy lợi: Ứng dụng trực tiếp quy trình tính toán hệ số tiêu lúa mặt ruộng kết hợp phần mềm FFC2008 và mô hình SWMM vào các dự án cải tạo hệ thống tưới tiêu tương tự tại khu vực trung du Bắc Bộ.
• Cơ quan quản lý nhà nước ngành nông nghiệp và tài nguyên nước: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Thọ, Chi cục Thủy lợi sử dụng các số liệu tính toán thủy văn và quy hoạch phân vùng 9 tiểu lưu vực làm cơ sở pháp lý và kỹ thuật để phê duyệt dự án đầu tư nâng cấp hạ tầng thủy lợi Tam Nông - Thanh Thủy.
• Lãnh đạo và cán bộ địa chính - nông nghiệp cấp huyện, xã: Ủy ban nhân dân huyện Tam Nông, Thanh Thủy cùng các xã dọc tuyến ngòi Dậu Dương ứng dụng số liệu ngập úng để chỉ đạo chuyển đổi cơ cấu cây trồng, bảo vệ hành lang an toàn công trình thủy lợi và bố trí kế hoạch nạo vét định kỳ.
• Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Thủy văn và Kỹ thuật Tài nguyên nước: Khai thác phương pháp luận thu phóng mô hình mưa thiết kế 5 ngày lớn nhất và phương pháp mô phỏng cân bằng nước chi tiết làm tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu khoa học chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

Điểm nghẽn cốt lõi khiến hệ thống tiêu Dậu Dương mất khả năng tiêu tự chảy vào mùa mưa lũ là gì? Nguyên nhân chính là lòng ngòi bị bồi lắng, thu hẹp còn 3 đến 8 m cùng với việc mực nước lũ sông Hồng dâng cao lên đến +15,91 m ứng với tần suất 10%. Mực nước này vượt xa cao trình đáy ngòi (+7,80 m), tạo cột nước chênh áp lớn khiến cửa cống tiêu tự chảy bị đóng kín hoàn toàn.

Vì sao luận văn lựa chọn mô hình mưa 5 ngày lớn nhất tần suất 10% để tính toán thiết kế? Theo quy chuẩn QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT, lưu vực 8.612,96 ha thuộc công trình cấp III đòi hỏi tần suất thiết kế 10%. Dữ liệu 35 năm tại trạm Ba Vì cho thấy dạng mưa 5 ngày chiếm trên 80% tổng lượng mưa trận lớn, thể hiện đầy đủ đỉnh và chân lũ, phản ánh sát thực tế ngập úng cục bộ.

Mô hình SWMM đóng vai trò gì trong việc giải quyết bài toán tiêu nước tại lưu vực Dậu Dương? Mô hình SWMM cho phép mô phỏng động lực học dòng chảy 1 chiều trên toàn tuyến ngòi 5,93 km và 9 tiểu lưu vực. Phần mềm giúp kiểm tra chính xác khả năng tiêu thoát của từng phương án nạo vét lòng dẫn, đánh giá năng lực làm việc của trạm bơm đầu mối trước khi triển khai thi công thực tế.

Tại sao việc xây dựng trạm bơm tiêu cơ giới là bắt buộc thay vì chỉ nạo vét khơi thông lòng kênh? Nạo vét lòng kênh chỉ giúp tăng năng lực dẫn nước nội đồng nhưng không thể giải quyết bài toán tiêu thoát khi mực nước sông Hồng dâng cao hơn mực nước trong đồng. Xây dựng trạm bơm cơ giới công suất 25 đến 30 m³/s là giải pháp duy nhất giúp tiêu cưỡng bức, chủ động chống ngập úng triệt để.

Quá trình đô thị hóa ảnh hưởng như thế nào đến chế độ tiêu nước của hệ thống Dậu Dương? Đô thị hóa làm gia tăng diện tích mặt phủ không thấm (1.512,50 ha đất thổ cư, giao thông), đẩy hệ số dòng chảy C lên từ 0,65 đến 0,95. Điều này làm rút ngắn thời gian tập trung nước và gia tăng đột biến lưu lượng đỉnh lũ dồn về trục ngòi Dậu Dương so với bề mặt canh tác nông nghiệp.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích sâu sắc bức tranh hiện trạng thủy lực của hệ thống tiêu Dậu Dương, xác định rõ nguyên nhân gây ngập úng 710 ha đất sản xuất là do lòng ngòi 5,93 km bị co hẹp nghiêm trọng và mực nước sông Hồng dâng cao làm tê liệt tiêu tự chảy.
• Đã ứng dụng thành công chuỗi dữ liệu thủy văn 35 năm trạm Ba Vì để tính toán lượng mưa thiết kế 5 ngày max tần suất 10% đạt 455,32 mm thông qua phần mềm FFC2008 theo phân phối Pearson Type III.
• Đã lượng hóa chính xác hệ số tiêu mặt ruộng cho đất lúa (đạt đỉnh 16,68 l/s.ha) và các loại đất chuyên màu, thổ cư, ao hồ trên 9 tiểu lưu vực của toàn bộ vùng dự án 8.612,96 ha.
• Đã xây dựng cơ sở khoa học vững chắc để đề xuất giải pháp công trình kết hợp: nạo vét mở rộng đáy ngòi lên 12 đến 15 m và xây mới trạm bơm tiêu động lực công suất 25 đến 30 m³/s.
• Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch phát triển nông nghiệp bền vững và bảo đảm an sinh xã hội cho 43.000 nhân khẩu thuộc hai huyện Tam Nông và Thanh Thủy.

Về lộ trình tiếp theo, các cơ quan chức năng cần nhanh chóng triển khai bước lập báo cáo nghiên cứu khả thi dự án nạo vét ngòi Dậu Dương giai đoạn 2015–2017 và xúc tiến bố trí nguồn vốn đầu tư xây dựng trạm bơm tiêu giai đoạn 2016–2018. Chính quyền địa phương và các đơn vị quản lý khai thác công trình thủy lợi cần khẩn trương áp dụng ngay các giải pháp kỹ thuật trong luận văn để hiện đại hóa hạ tầng nông nghiệp, chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu và thúc đẩy kinh tế khu vực phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ HIỆN TRẠNG CỦA HỆ THỐNG TIÊU NƯỚC 1. Điều kiện tự nhiên 1. Vị trí địa lý Hệ thống tiêu Dậu Dương nằm bên bờ hữu sông Hồng, là địa phận giáp ranh giữa hai huyện Tam Nông và Thanh Thủy.1: Bản đồ vị trí hệ thống tiêu Dậu Dương Tổng diện tích tự nhiên của lưu vực tiêu là 8.612,96 ha, gồm diện tích của 7 xã và 1 thị trấn là: Cổ Tiết, Thị trấn Hưng Hóa, Hương Nộn, Thọ Văn, Dị Nậu, Dậu Dương, Thượng Nông (Huyện Tam Nông), Đào Xá (Huyện Thanh Thủy). Vùng dự Nguyễn Công Viễn Luận văn Thạc sĩ 5 án nằm dọc tuyến đê hữu sông Hồng dài trên 11km, là vùng trũng nhất của khu vực, về phía Tây đồi núi càng dày và độ cao tăng dần, có đỉnh ở độ cao trên 200m; phía Bắc giới hạn bởi đường 32C và xã Văn Lương; phía Nam giới hạn bởi tỉnh lộ 316 và các xã Thanh Đông, Xuân Lộc, Tân Phương.

Đặc điểm địa chất thủy văn a. Nước mặt Nguồn cấp của hệ thống tiêu là nguồn nước tự nhiên và sinh hoạt chảy ra từ các huyện Thanh Thủy, Thanh Sơn, Tam Nông. Nước được tập trung ở đầm Dị Nậu huyện Tam Nông, sau đó theo hệ thống tiêu Dậu Dương tự chảy ra sông Hồng. Quan sát bằng mặt thường thấy nước ngòi tiêu Dậu Dương có màu vàng nhạt, trắng đục.

Nước dưới đất Nước dưới đất tại khu vực hệ thống tiêu Dậu Dương tồn tại chủ yếu trong các trầm tích Đệ tứ bở rời. Nước có vị ngọt, trong không mầu, không mùi, không vị, có thể dung cho sinh hoạt và xây dựng. Tính chất cơ lý của đất nền Để xác định tính chất cơ lý, tính thấm của đất nền tại khu vực dự kiến xây dựng trạm bơm, chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu đất nguyên dạng trong các lỗ khoan tại khu vực trạm bơm để thí nghiệm trong phòng. Kết quả tổng hợp chỉnh lý cho giá trị trung bình như sau: Lớp 1: Nằm ở phần trên cùng trong mặt cắt.

Lớp đất đắp: Chủ yếu là đất sét pha lẫn xạn màu nâu vàng, đốm nâu đỏ. Kết cấu kém chặt, trạng thái không đồng nhất. Chiều dày lớp trung bình khoảng 2. Lớp này chúng tôi không lấy 1 mẫu thí nghiệm.

Lớp 2: Lớp 2 phân bố chuyển trực tiếp dưới lớp 1, thành phần là đất sét pha nặng màu xám nâu, xám hồng, trạng thái dẻo mềm. Bề dày đã khoan của lớp này khoảng 6. Nguyễn Công Viễn Luận văn Thạc sĩ 6 Lớp 3: Lớp 3 phân bố chuyển trực tiếp dưới lớp 2, thành phần là đất sét màu xám nâu, xám vàng, đốm đen. Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng sen kẹp lẫn nhau.

Bề dày đã khoan của lớp này khoảng 7. Lớp 4: Lớp 4 phân bố chuyển trực tiếp dưới lớp 3, thành phần là đất sét màu xám hồng, đốm xám vàng. Trạng thái dẻo mềm. Bề dày đã khoan của lớp này khoảng 2.

Lớp 5: Lớp 5 phân bố chuyển trực tiếp dưới lớp 4, sét màu xám nâu, xám xanh, nâu tím. Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. Bề dày đã khoan của lớp này trung bình khoảng hơn 9. Lớp 6: Lớp 6 phân bố chuyển trực tiếp dưới lớp 4, sét màu xám nâu, xám đen lẫn hữu cơ.

Trạng thái dẻo chảy. Bề dày đã khoan của lớp này trung bình khoảng hơn 3. Lớp TK: Lớp TK là thấu kính bùn sét màu xám nâu, chỉ bắt gặp tại hố khoan LK3. Bề dày đã khoan của thấu kính bùn sét này trung bình khoảng hơn 2.

Lớp 7: Lớp 7 phân bố chuyển trực tiếp dưới thấu kính bùn sét, là lớp sét pha lẫn dăm sạn màu nâu vàng, xám xanh, xám đen đốm trắng. Trạng thái từ dẻo cứng đến nửa cứng. Bề dày đã khoan của lớp này trung bình khoảng hơn 5. Vật liệu xây dựng Khu vực dự án nằm tiếp giáp với sông Hồng và cách sông Đà 4,5km, qua khảo sát sơ bộ, chúng tôi thấy có khá nhiều bãi bồi cát sỏi.

Tại một số nơi đang được nhân dân, doanh nghiệp địa phương khai thác, quan sát thấy cát ở đây khá sạch, đa phần là cát hạt nhỏ đến trung. Với vị trí địa lý như trên thì trữ lượng là không đáng ngại để đáp ứng nhu cầu về vật liệu cát sỏi cho công trình. Khí tượng, thủy văn a. Lưới trạm thủy văn Nguyễn Công Viễn Luận văn Thạc sĩ 7 Lưu vực vùng dự án nằm ở vùng trung du ven sông Hồng nên số lượng trạm khí tượng phân bố tương đối dày, thời gian hoạt động dài, số liệu đáng tin cậy.

Do đặc điểm của trung du bắt đầu của sự chuyển tiếp khí hậu đồng bằng và vùng núi cao nên tính đại biểu của trạm khí tượng với bán kính tương đối lớn. Bên cạnh đó trên sông Hồng có 1 trạm thủy văn ở thượng và hạ lưu sông. Số liệu sử dụng cho dự án với các trạm, yếu tố và thời gian trình bày ở Bảng 1. Danh sách các trạm khí tượng thủy văn, thời gian quan trắc và các yếu tố quan trắc ở khu vực dự án Yếu tố khí tượng Thủy Văn Thời kỳ Trạm T U V Zp H quan trắc 0 X (mm) C % (m/s) (mm) (cm) Phú Hộ 1994 - 2008 x x x x x Phú Thọ x b.

Yếu tố khí tượng - Đặc điểm khí hậu: Lưu vực vùng dự án nằm ở vùng trung du đồi núi thấp, là vùng chuyển tiếp từ đồng bằng Bắc bộ với vùng núi cao, bởi đặc điểm địa hình và tính chất của vùng nhiệt đới gió mùa. Do tác động của hai hệ thống gió mùa nên về mùa đông thường chịu ảnh hưởng hoạt động của gió mùa Đông Bắc xuất phát từ áp cao Xiberi gây ra thời tiết lạnh và khô. Nhưng mùa hè chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây nam từ xích đạo hoặc Nam bán cầu hoặc vùng Tây Á thường vượt qua biển nên nóng ẩm gây mưa nhiều. Vùng dự án giống như vùng đồng bằng hay vùng núi cao đều biến trình nhiệt phân biệt rõ rệt theo hai mùa, hoặc đều có biến trình nhiệt ngày chênh lệch khá lớn.

Tình hình mùa đông thường lạnh và khô, còn mùa hè nóng ẩm mưa nhiều. Đồng thời vùng lưu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nên thường gây ra mưa lũ rất lớn. Vì lưu vực không thuộc trung tâm mưa lớn nhưng đột ngột có năm 1980 xuất hiện 1 ngày mưa lớn nhất là 701,2mm. Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm chỉ là 1680,6mm, nhưng tổng lượng mưa mùa mưa chiếm tới Nguyễn Công Viễn Luận văn Thạc sĩ 8 81% tổng lượng mưa năm.

Đặc trưng khí tượng ở khu vực dự án được biểu hiện qua số liệu thực đo của trạm Phú Hộ trình bày ở các mục sau. - Nhiệt độ không khí: Khu vực dự án thuộc vùng Việt Bắc có dạng biến trình như đồng bằng, Đông Bắc và Tây Bắc là đều phân thành hai mùa. Mùa hè các tháng nóng thường kéo dài từ tháng 5 đến tháng 8, mùa đông thì nhiệt độ hạ thấp và thấp nhất thường xảy ra từ tháng 12 đến tháng 1 năm sau. Các tháng chuyển tiếp thường vào mùa thu và mùa xuân nên mát mẻ.

Đặc trưng nhiệt độ không khí được tính thống kê từ chuỗi số liệu trạm Phú Hộ trình bày ở Bảng 1.2: Các đặc trưng nhiệt độ không khí của trạm Phú Hộ Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm T tb 16,6 17.3 37,4 41,2 39,7 38,8 37,2 36,4 34,5 33,0 31,6 41,2 T min 5,2 6,3 9,6 13,0 16,9 20,4 22,2 22,4 17,1 13,9 7,9 4,4 4,4 - Độ ẩm: Độ ẩm không khí tương đối trung bình trong tháng trong năm dao động từ 82% đến 88% như vậy là không lớn. Thường ở đầu mùa khô độ ẩm thường rất thấp nhưng về cuối mùa bắt đầu tăng lớn bởi mưa phùn do ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc khi di chuyển qua biển. Khu vực dự án hoặc cả miền Bắc nói chung đều chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa thường xuyên nóng ẩm mưa nhiều. Theo kết quả tính thống kê từ chuỗi thực đo tại trạm Phú Hộ xem ở Bảng 1.3: Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm, trạm Phú Hộ Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm τ tb % 84,7 86,6 88,0 87,0 84,0 84,4 85,5 86,8 84,5 84,0 81,8 83,2 85,0 Τ min % 29,0 30,0 32,0 43,0 34,0 39,0 47,0 49,0 28,0 29,0 29,0 29,0 28,0 - Bốc hơi: Nguyễn Công Viễn Luận văn Thạc sĩ 9 Lượng bốc hơi thường đo bằng ống Piche ở các trạm khí tượng.

Do đặc điểm của chế độ nhiệt ẩm nên lượng bốc hơi trên khu vực biến đổi rõ rệt theo mùa hoặc theo độ cao địa hình. Tại Phú Hộ lượng bốc hơi ở vào loại trung bình, sự phân bố có thay đổi của các tháng bởi ảnh hưởng của nhiệt độ, gió và mưa. Tháng xuất hiện tổng lượng bốc hơi lớn nhất vào tháng 5 là 94,6mm, tháng có lượng mưa bốc hơi nhỏ nhất là 50,7mm xuất hiện ở tháng 2. Từ chuỗi số liệu đo được của trạm Phú Hộ trình bày ở Bảng 1.4: Tổng lượng bốc hơi trung bình nhiều năm tại trạm Phú Hộ (Đơn vị: mm) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Zp 55,3 50,7 56,8 70,9 94,6 89,9 85,3 72,5 76,8 78,6 75,3 64,4 871,2 - Gió: Do ảnh hưởng của địa hình hướng gió thịnh hành chung cho toàn khu vụ dự án theo số liệu của trạm Dậu Dương là hướng Tây bắc hoặc Đông Nam.

Trong năm có hai mùa gió phân biệt, gió mùa đông thường bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau với hướng chủ yếu là gió mùa Đông Bắc mang không khí lạnh và khô, gió mùa hè với chủ yếu là gió tây nam hoặc gió tây xuất hiện từ tháng 5 đến tháng 9. Tốc độ gió lớn nhất tại Phú Hộ đo được là 24m/s xuất hiện vào năm 1994 và 1996. Kết quả thống kê tốc độ gió từ chuỗi thực đo trạm Phú Hộ trình bày ở Bảng 1.5: Tốc độ gió trung bình, lớn nhất và hướng tại trạm Phú Hộ (Đơn vị: m/s) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm V tb 1.39 V max 13 14 14 18 20 24 16 18 13 14 12 24 24 Hướng SE SE,ESE SE NE N NW NW E NW SE SE SW NW,SW Nguyễn Công Viễn Luận văn Thạc sĩ 10 c. Mưa Khu vực dự án hệ thống tiêu Dậu Dương ở vùng trung du ven sông Hồng thuộc phân khu Việt Bắc.