(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ sông phan – cà lồ

O V ỆN V O Ọ OT O T TƢ N T Ủ N U V NV NV M N Ổ TR N U O N T Ị N U ỆT M N N ÊN ỨU Ơ SỞ O Ọ V Ề XUẤT Ả P ÁP T ÊU ÚN , T OÁT LŨ SÔN P N LỒ huyên ngành: Thủy văn học M s : 62440224 TÓM TẮT LU N ÁN T N SĨ Ị LÝ Hµ néi - 2014 download by : skknchat@gmail.com ơng trình hồn thành tại: VIỆN KHOA HỌ TƢ NG THỦ V N V N ỔI KHÍ H U Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Lã Thanh Hà oàng Minh Tuyển PGS TS Phản biện 1: PGS TS Ngô Lê Long Trƣờng ại học Thủy lợi Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Thanh Sơn Trƣờng ại học Phản biện 3: TS Nguyễn Trung tâm hoa học Tự nhiên iên Dũng hí tƣợng Thủy văn qu c gia Luận án đƣợc bảo vệ hội đồng chấm luận án cấp Viện họp Viện hoa học Vào hồi hí tƣợng Thủy văn iến đổi khí hậu: giờ, ngày tháng năm ó thể tìm hiểu luận án thƣ viện: - Thƣ viện Qu c gia Việt Nam - Thƣ viện Viện hoa học hí tƣợng Thuỷ văn iến đổi khí hậu download by : skknchat@gmail.com MỞ ẦU L lựa chọn đề tài Sông Phan – Cà Lồ (PCL) sông nhánh sông Cầu chảy qua địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc TP Hà Nội, theo nhà thủy văn, thủy lợi sơng đặc thù hệ thống sơng ngịi Việt Nam vì: 1) N mang dấu ấn lịch sử sông phân chậm lũ nước ta; 2) Là sơng có độ uốn khúc lớn nhất; 3) Tuy sông không lớn chảy qua dạng địa hình miền núi, trung du đồng bằng; 4) Lưu vực sơng có tốc độ thị hóa vào loại mạnh mẽ nước ta; 5) Là khu vực tưới, tiêu phức tạp Vào năm đầu kỷ 20 (năm 1918-1919) để bảo vệ Thành phố Hà Nội khỏi trận lũ lớn hệ thống sông Hồng, sông Phan – Cà Lồ dùng làm nơi phân chậm lũ Nhưng hiệu phân chậm lũ khơng cao mà cịn gây ngập lụt nên sau cửa phân lũ bịt kín nên sơng Cà Lồ khơng cịn nối với sông Hồng Sông Phan - Cà Lồ trở thành lưu vực sơng có dạng khép kín với cửa đ vào sông Cầu Những năm gần đây, thiên tai bão lũ xảy với tần số cường độ ngày tăng dẫn đến tình hình úng ngập khu vực n i riêng tồn lưu vực sơng Phan – Cà Lồ ngày nhiều Bên cạnh đ , lưu vực sông Phan - Cà Lồ nằm vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ Do vậy, để đảm bảo phát triển kinh tế - xã hội theo định hướng bền vững lưu vực, vấn đề tiêu úng, thoát lũ t ng thể lưu vực sông trở nên cấp bách hết Trước bối cảnh đ , đề tài luận án “Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu úng, lũ sơng Phan- Cà Lồ” lựa chọn nhằm tiếp cận giải vấn đề tiêu úng, thoát lũ t ng thể lâu dài lưu vực sông Phan- Cà Lồ Mục tiêu phƣơng pháp nghiên cứu luận án Mục tiêu nghiên cứu luận án là: - Xác lập sở khoa học thực tiễn nhằm làm rõ tính đặc thù lưu vực sơng Phan - Cà Lồ để phân tích ngun nhân hình thành diễn biến ngập úng; - ề xuất giải pháp tiêu úng lũ sơng Phan - Cà Lồ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền vững lưu download by : skknchat@gmail.com vực sông n p pn n u iều tra khảo sát thực địa; phân tích thống kê; mơ h nh h a thủy văn thủy lực kết hợp với công cụ S; chuyên gia tham vấn cộng đồng; phân tích hệ thống i tƣợng phạm vi nghiên cứu luận án ối tượng nghiên cứu luận án tiêu úng lũ lưu vực sơng Phan - Cà Lồ ứng với điều kiện cụ thể theo phương án khác Phạm vi nghiên cứu khơng gian tồn lưu vực sơng Phan - Cà Lồ với t ng diện tích lưu vực 1229 km2 Những đóng góp luận án 1) Làm rõ tính đặc thù lưu vực sơng Phan - Cà Lồ tác động người ảnh hưởng đến trình hình thành – diễn biến ngập úng lưu vực tạo sở khoa học để lựa chọn đề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ phù hợp; 2) ề xuất quy trình vận hành tiêu úng lũ khả thi điểm kiểm sốt nhằm vận hành hệ thống cơng tr nh tiêu úng thoát lũ lưu vực, từ đ làm sở cho cơng tác quy hoạch phịng chống lũ t ng thể hệ thống sông Phan - Cà Lồ ấu tr c luận án Ngoài phần mở đầu kết luận, luận án bố cục thành Chương: hương 1: T ng quan nghiên cứu tiêu úng, thoát lũ giới nước hương 2: Phân tích nguyên nhân úng ngập đánh giá khả tiêu úng thoát lũ sông Phan – Lồ hương 3: ác lập sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp tiêu úng, lũ sơng Phan – Lồ hương 4: ề xuất giải pháp tiêu úng lũ sơng Phan – Lồ hƣơng TỔN QU N VỀ N TRÊN T ÊN ỨU T ÊU ÚN , T OÁT LŨ Ớ V TRON NƢỚ 1.1 Tình hình nghiên cứu tiêu, thoát lũ giới Những năm gần đây, lũ lụt ngày tăng tần số lẫn cường độ gây thiệt hại nghiêm trọng đến nước giới Lũ lớn điển hình số download by : skknchat@gmail.com quốc gia Trung Quốc, trận lũ 1998 làm 3000 người chết, thiệt hại khoảng 21 tỉ US , lũ lớn sông Lan, trận lụt tháng ương Tử năm 2010 làm 4150 người thiệt mạng; Thái /1995 lưu vực sông Chao Phraya gây ngập 60.000 ha, thiệt hại 11.858 triệu baht, đặc biệt trận lũ lịch sử năm 2011 gây thiệt hại hàng tỉ US ; ăngladesh, trận lụt 1998 làm 738 người chết, t ng thiệt hại 1,0 tỉ USD; Hà Lan, trận lụt lớn năm 1995 gây thiệt hại hàng trăm triệu USD Phòng chống lũ giới tiến tới quản lý t ng hợp c nghĩa bao gồm tất hoạt động lĩnh vực liên quan nhằm giảm thiểu tối đa tác hại lũ Theo quan điểm phòng chống lũ xét từ trước xảy lũ, lũ xảy sau lũ hết Các biện pháp công tr nh, phi công tr nh nhiều nước giới áp dụng Tuỳ theo điều kiện cụ thể vùng cho phát huy tính hiệu lớn Phịng chống lũ để hạn chế thiệt hại tới mức thấp mặt kinh tế, xã hội người Do vậy, dùng giải pháp mà phải kết hợp số giải pháp với ồng thời tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên cụ thể tr nh độ phát triển kinh tế, xã hội khoa học công nghệ quốc gia, lưu vực sông từ đ lựa chọn giải pháp phù hợp 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc Nghiên cứu tiêu thoát lũ nước ta tập trung nghiên cứu nguyên nhân hình thành, diễn biến lũ lụt sơng, ảnh hưởng n đến kinh tế xã hội, giải pháp tiêu thoát lũ nhiều nghiên cứu lũ lụt thực hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình, sơng Cửu Long sơng lớn miền Trung, đ tập trung nghiên cứu nhiều hệ thống sơng Hồng - Thái Bình Nghiên cứu ngập ng lũ lƣu vực sơng Phan- Lồ Các nghiên cứu thực với nỗ lực tìm lời giải việc phòng, chống, khắc phục tác hại ngập úng gây lưu vực chưa c phương án giải mang tính triệt để tồn lưu vực sông Phan – Cà Lồ từ thượng lưu đến hạ lưu khu vực nhập lưu với sông Cầu Nguyên nhân hạn chế do: - hưa c phối hợp đầu tư nghiên cứu địa phương: Tỉnh Vĩnh Phúc đầu tư nghiên cứu phần thượng lưu phần hạ lưu lại Hà Nội thực download by : skknchat@gmail.com Mặt khác, hai huyện S c Sơn ông nh thuộc Hà Nội định hướng phát triển thành khu du lịch sinh thái nên việc giải vấn đề úng ngập chưa quan tâm - Các nghiên cứu trước chưa đề cập tới việc phối hợp vận hành hệ thống cơng trình c lưu vực Các quy hoạch tiêu thoát nước thực dựa lực hoạt động hệ thống công trình tiêu nước đề xuất cải tạo nâng cấp hệ thống tiêu có, cịn mang tính định hướng nhiều - Mặt khác, chế độ dịng chảy sơng phức tạp, ngập úng xảy thường xuyên, quan niệm sông Phan - Cà Lồ sông nhỏ nội tỉnh, không ảnh hưởng nhiều đến lưu vực xung quanh nên việc đầu tư nghiên cứu cho lưu vực sơng cịn hạn chế 14 ƣớng nghiên cứu luận án - Phân tích làm rõ nguyên nhân gây ngập úng lũ lụt lưu vực; - ánh giá trạng ngập úng lưu vực sông, đặc biệt trận lũ lịch sử 2008 thời gian ngập, diện ngập, phạm vi ngập úng, từ đ đưa hướng nghiên cứu giải toán ngập úng cho lưu vực; - Xây dựng lựa chọn phương án tính tốn dựa tốn trạng nguyên nhân gây ngập úng, điều kiện ràng buộc kết hợp với tình hình thực tế thực để giảm thiểu ngập úng lưu vực - Lựa chọn, ứng dụng công cụ mô hình tốn phù hợp việc diễn tốn lũ lưu vực Áp dụng tính tốn theo phương án khác nhau, dựa vào kết tính tốn phân tích đánh giá hiệu phương án, từ đ đề xuất giải pháp tiêu úng cụ thể cho lưu vực sơng - ề xuất quy trình vận hành hệ thống tiêu gồm cơng tr nh đầu mối, hệ thống trạm bơm, cống điều tiết, kênh tiêu thoát nước với trận lũ năm 1978 15 ết luận Chƣơng hương Luận án đánh giá lại t nh h nh lũ lụt nghiên cứu c lưu vực sông Phan - Cà Lồ, kết hợp với biện pháp tiêu thoát ngập úng nước giới nước để từ đ làm sở cho chương lựa chọn giải pháp khoa học phù hợp hiệu tiêu thoát ngập úng lưu vực sông Phan- Cà Lồ download by : skknchat@gmail.com Chƣơng P ÂN T ẢN N 2.1 N U ÊN N ÂN ÚN T ÊU ÚN LỤT V T ỐT LŨ Ủ SƠN ÁN PHAN – Á LỒ iới thiệu lƣu vực sông Phan - Lồ Lưu vực sơng Phan - Cà Lồ có t ng diện tích lưu vực 1229 km2 đ lưu vực sông Phan 348 km2, lưu vực sông Cà Lồ 881 km2 Lưu vực bao gồm phần lớn diện tích tự nhiên tỉnh Vĩnh Phúc (gồm huyện Bình Xuyên, Tam ương, TP Vĩnh ên, Vĩnh Tường, Yên Lạc) với diện tích 733 km2 phần lưu vực thuộc Hà Nội (bao gồm thị xã Mê Linh, huyện ơng nh S c Sơn) với diện tích 496 km2 22 iện trạng cơng trình tiêu nƣớc 1) Về cơng tr nh đầu mối tiêu cho toàn lưu vực theo truyền thống tiêu tự chảy, với trục tiêu sơng Cà Lồ hướng tiêu sông Cầu 2) Về công tr nh tiêu nước nội đồng, lưu vực sơng Phan Cà Lồ, đến xây dựng nhiều công tr nh tiêu thoát nước nội đồng Tuy nhiên, tất đảm nhiệm phần nhiệm vụ tiêu thoát nước vùng canh tác bị ngập úng hàng năm lưu vực sông Phan - Cà Lồ Phân tích nguyên nhân ng, ngập lƣu vực sơng Có nhiều ngun nhân gây úng ngập lưu vực sơng, song n i trội có ngun nhân là: 1) ặc điểm địa h nh, 2) ặc điểm mưa lũ, 3) Lòng dẫn c độ uốn khúc lớn, 4) Ảnh hưởng nước vật sông từ sông Cầu, 5) Khả tiêu úng, thoát lũ trạng Phƣơng pháp giải toán ng ngập Lưu vực sơng Phan – Cà Lồ có diện tích nhỏ, gồm sơng nhánh c địa hình phức tạp, bao gồm địa hình miền núi, trung du, đồng ể giải toán tiêu thoát lũ cần kết hợp mơ hình thuỷ văn, thuỷ lực chiều, chiều Từ mục tiêu đặt lưu vực nghiên cứu, Luận án lựa chọn phần mềm M KE dùng để tính tốn thủy văn, thủy lực xây dựng đồ ngập lụt lưu vực Tính tốn thuỷ văn Áp dụng cơng cụ kỹ thuật GIS lưu vực sông Phan – Cà Lồ chia thành 12 tiểu lưu vực phận Tiến hành hiệu chỉnh kiểm định trạm Phú ường làm sở cho việc tính tốn lưu lượng từ mưa lưu vực khác cụ thể: Năm hiệu chỉnh: 1966, 1968, 1969, 1971, 1972; năm kiểm định: Mùa lũ download by : skknchat@gmail.com năm 1973, 1975 Tính tốn thuỷ lực Dựa tài liệu địa hình, mặt cắt sông mạng lưới sông vùng nghiên cứu tiến hành số hố mạng lưới mơ hình MIKE11 Mạng lưới số hoá với 3960 điểm số hoá, 418 mặt cắt tr nh bày H nh 2.1 - iên trên: Quá tr nh lưu lượng trạm phía thượng nguồn cụ thể sơng Phan An Hạ; sông Cầu Tôn cầu Gốc Gạo, sơng Tranh cầu Lắm Pó, sơng Ba Hanh cầu tỉnh lộ 310, sông Cầu trạm thuỷ văn ia ảy; - Biên nhập lưu: Quá tr nh lưu lượng (Q ~ t) 12 tiểu lưu vực; biên dưới: Quá trình mực nước (H~ t) trạm Phả Lại; biên kiểm tra: Trạm Mạnh Tân Lương Phúc Kết tính tốn hiệu chỉnh (từ 1/V /2006 đến 31/IX/2006) kiểm định mơ hình (từ 1/V /2008 đến 31/IX/2008) hai trạm Mạnh Tân Lương Phúc tốt ường tr nh lũ thực đo tính tốn c đồng với hình dạng trị số đỉnh, đ hệ số tương quan 0.9 sai số trị số đỉnh phạm vi 0.01 đến 0.06, hàm mục tiêu N SH nằm giới hạn cho phép (≥ 0.8) Hình 2.1 Các biên mơ hình thuỷ lực sông Phan – Cà Lồ download by : skknchat@gmail.com Kết toán úng ngập trạng năm 2008 Kết tính tốn ảng 2.1 H nh 2.2 cho thấy, diện tích úng ngập lưu vực sông tập trung độ sâu ngập m (245,394 km 2) Khả tiêu diện tích ngập sau ngày tất cấp độ sâu ngập tr mức cao 20 km2 Kết tính tốn hồn tồn phù hợp với số liệu thống kê t nh hình diễn biến lũ lụt địa bàn tỉnh trận lũ năm 2008 Bảng 2.1 Diện tích ngập theo cấp độ sâu ngập trận lũ cuối tháng X/2008 Tổng diện tích ngập, km2 ấp độ sâu ngập 1.0m 245.394 Hình 2.2 Bản đồ ngập lụt lưu vực sơng PCL trận lũ tháng X/2008 25 ết luận Chƣơng Trong chương 2, Luận án giới thiệu t ng quan lưu vực sơng nghiên cứu Trên sở phân tích t nh h nh lũ lụt lưu vực sông, từ đ phân tích làm rõ nguyên nhân ngập úng lưu vực, đồng thời nguyên nhân gây ngập úng để đề xuất hướng giải cụ thể Luận án download by : skknchat@gmail.com sử dụng cơng cụ mơ hình mơ tình hình ngập úng trận lũ 2008, để kiểm định thơng số tính khả thi mơ hình áp dụng chương sau hƣơng XÁ L P Ơ SỞ Ề XUẤT O Ọ V T Ự T ỄN Ả P ÁP T ÊU ÚN , T ỐT LŨ LƢU VỰ SƠNG PHAN – 31 OV Ệ LỒ sở đề xuất giải pháp tiêu ng, lũ lƣu vực sơng PCL Nguyên tắc chung: 1) em xét lưu vực sông Phan – Cà Lồ hệ thống t ng thể thống nhất; 2) Giải pháp tiêu úng thoát lũ thực đồng thời hỗ trợ cho nhau; 3) cần xem xét mối quan hệ lũ đồng ngồi sơng; 4) Các giải pháp tiêu úng, lũ phải phù hợp với tính chất điển hình lưu vực Phân vùng tiêu thoát lũ cho lƣu vực sông Phan - Lồ a) Phân chia vùng tiêu: Lưu vực sông Phan - Cà Lồ chia vùng tiêu (Hình 3.1) bao gồm: * Vùng I: Ranh giới phía Tây đê tả sơng Ph sơng Hồng, phía áy, phía Nam đê tả ông kênh ến Tre đến ầm Vạc; diện tích 236,3 km2; lịng dẫn nước sơng Phan từ cống điều tiết Thụy ên (SP02) đến sau ầm Vạc (SP30) * Vùng II: Ranh giới phía Tây đê tả sơng Ph áy, kênh ến Tre, phía ơng đường phân lưu vực sơng Cầu Tơn, phía Nam phân lưu sơng Lồ tính đến ngã sơng Cầu Tơn - sơng Tranh diện tích 111,2 km2; lịng dẫn nước kênh Bến Tre qua ầm Vạc vào sông Phan * Vùng : Là lưu vực sông nhánh sườn Tam ảo sông Cà Lồ gồm lưu vực sông Cầu Tôn - sông Tranh, sông a Hanh sơng ồng ị; diện tích 307,4 km2; lịng dẫn sơng nhánh đ vào sơng Cà Lồ * Vùng IV: Ranh giới phía Bắc vùng II III, phía Tây vùng I, phía Nam đê tả sơng Hồng, phía Tây Nam giới hạn đê tả sơng Cà Lồ Cụt tính đến Cầu n Phương, diện tích 77,6 km2; lịng dẫn nước sông Cà Lồ sông Cà Lồ Cụt * Vùng tiêu V: Ranh giới phía Tây giới hạn vùng tiêu III, IV, phía download by : skknchat@gmail.com trì mức cao +9,6 m gây úng ngập huyện Vĩnh Tường phần huyện Yên Lạc, khả tiêu thoát chậm sau ngày diện ngập rút 0,32 km2 Vùng II, t ng lượng nước cần tiêu thoát 3,57 x106 m3 tập trung chủ yếu Thành phố Vĩnh ên Với hệ thống cơng trình có vùng khơng đáp ứng đủ khả tự tiêu thoát tiêu thoát chậm Vùng III, t ng lượng nước cần tiêu thoát 34,36 x106 m3, tập trung chủ yếu khu vực nối sông Cầu Tơn – Ba Hanh thuộc huyện Bình Xun thị xã Phúc Yên Vùng IV, t ng lượng nước cần tiêu thoát 21,74 x106 m3, tập trung phần huyện Yên Lạc khu vực gần sông Cà Lồ (tỉnh Vĩnh Phúc); khu vực có khả tiêu khơng n định Hình 3.2 Bản đồ ngập lụt lưu vực Sông Phan – Cà Lồ, PAHT 3.4.2 Phương án - Cắt dòng sông Cà Lồ đoạn hạ lưu Luận án lựa chọn đề xuất trường hợp (TH) nắn dòng theo thứ tự cắt dòn để nắn thẳng dần khu vực hạ lưu đ vào sông Cầu 11 download by : skknchat@gmail.com TH1: Cắt đoạn cong từ Uỷ ban xã Xuân Thu (thuộc địa phận thôn Xuân ương) đến Kim Lũ Thượng (thuộc địa phận thôn Kim Lũ Thượng, xã Kim Lũ; TH2: Cắt đoạn cong từ Uỷ ban xã Xuân Thu (thuộc địa phận thôn uân ương) đến nh iên Lộc (thuộc địa phận thôn Diên Lộc, xã Tam Giang); TH3: Cắt dòng giống trường hợp cắt dòng b sung cắt đoạn cong nối từ nh iên Lộc đến Xuân Tảo thuộc địa phận thôn Diên Lộc, xã Tam Giang; TH4: Cắt đoạn cong từ Uỷ ban xã Xuân Thu (thuộc địa phận thôn uân ương) đến đ nh iên Lộc đ nh iên Lộc đến Xuân Tảo (địa phận thôn Diên Lộc, xã Kim Lũ) Bảng 3.3 ánh giá tác động trường hợp cắt dòng đến chiều dài sơng diện tích ảnh hưởng lũ Trƣớc ác đặc trƣng so cắt sánh dòng Trƣờng Trƣờng Trƣờng Trƣờng hợp hợp hợp hợp 3046 2857 2551 2357  483  672  978  1172 14,75 11,68 7,69 4,62  11,45  14,52  18,51  21,58 iện tích chịu ảnh hưởng trực tiếp 3529 lũ (ha) Tác động diện tích ảnh hưởng lũ (ha) hiều dài sông (km) 26,2 Tác động chiều dài sơng (km) Bảng 3.4 Diện tích ngập lớn hiệu tiêu thốt, PA1-TH4 Diện tích ngập lụt vùng (km2) ặc trƣng ộ sâu ngập (m) Lượng lũ tiêu thoát I II III IV 1 18,78 4,12 23,21 28,02 46,59 120,7 T ng cộng 30,11 7,23 68,28 47,59 68,92 222,11 0,85 0,05 0,08 0,59 20,58 22,14 4,3 2,7 19,1 106 m3 So với trạng (%) 1,5 0,2 56,2 12 download by : skknchat@gmail.com Các kết tính tốn cho thấy, nh n chung mực nước sông trường hợp hầu hết giảm nhẹ ét hiệu sử dụng đất, trường hợp lựa chọn v mang lại hiệu sử dụng đất trường hợp lại ( ảng 3.3) Dựa kết tính tốn diện tích ngập lớn hiệu tiêu (Bảng 3.4) thấy hạ lưu sông Cà Lồ lượng úng ngập giảm đáng kể, tập trung chủ yếu khu vực hạ lưu dịng sơng Lồ đ vào sông Cầu Tuy nhiên, khu vực thuộc huyện Yên Lạc (vùng IV), hạ lưu sông nhánh (vùng huyện Vĩnh Tường khu vực hữu sông Phan (vùng I), thành phố Vĩnh ), ên úng ngập trải diện rộng 3.4.3 Phương án – Cải tạo lòng dẫn số đoạn sông vùng trung lưu Thực biện pháp nạo vét lịng: Sơng Phan, từ mặt cắt SP08 đến mặt cắt SP35 với t ng chiều dài 48 km, chiều sâu nạo vét bình quân 0,7 m; nạo vét sông Cà Lồ cụt 10 km, chiều sâu nạo vét bình qn m; nạo vét đoạn nối sơng Cầu Tôn -Tranh - Ba Hanh với t ng chiều dài 26,7 km với chiều sâu m Kết tính tốn thủy lực: Mặc dù đoạn dịng sơng Cà Lồ ảnh hưởng từ phía thượng lưu dịng chảy khơi thơng mực nước sơng hầu hết vị trí giảm từ cm đến 15 cm so với phương án cắt dòng Kết tính tốn diện tích ngập theo cấp độ sâu lượng lũ tiêu thoát tr nh bày ảng 3.5 ảng 3.5 Diện tích ngập lớn hiệu tiêu - PA2 Diện tích ngập lụt vùng (km2) ặc trƣng ộ sâu ngập (m) Lượng II III IV 1 16,9 3,56 7,4 T ng cộng 27,71 6,42 39,74 106 (m3) 1,2 0,1 14,3 3,7 28,7 48,1 6,3 3,4 41,7 17,0 78,5 41,5 2,0 1,9 41,5 14,3 22,2 22,4 lũ So với trạng (%) tiêu So với phương án (%) V Tồn I lƣu vực 11,37 43,75 21,25 36,9 86,01 40,15 68,29 182,31 13 download by : skknchat@gmail.com Xét khả tiêu thoát so với phương án trạng th phương án tiêu thoát 41,5 % tăng so với phương án 1: 22,4 % Trong đ vùng tiêu thoát hiệu nhất, vùng phương án ,V khơng tiêu được, phương án tiêu nước 41,7 % so với trạng Vùng V tiêu thoát 78,5 %, lượng tiêu thoát tập trung vào khu vực Mê Linh bơm tiêu sông Hồng trạm bơm Nguyệt ức; vùng lại sau: Vùng I: 6,3 %, vùng II: 3,4 %, vùng IV: 14,3 % 3.4.4 Phương án – Bơm tiêu Nguyệt Đức Trong phương án này, giải pháp tiêu trọng lực áp dụng cho vùng III vùng V theo hướng sông Cầu Phúc Lộc Phương ối với vùng lại tiêu động lực sơng Hồng trạm bơm Nguyệt ức Kết tính tốn diện tích ngập hiệu tiêu tr nh bày ảng 3.6 Bảng 3.6 Kết tính tốn diện tích ngập lớn hiệu tiêu thoát ặc trƣng ộ sâu ngập (m) Lƣợng lũ đƣợc tiêu Diện tích ngập lụt vùng (km2) I II III IV V Toàn lưu vực 1 15,83 2,85 4,38 13,55 9,55 46,16 T ng cộng 25,77 4,91 23,89 19,59 17,58 91,74 106 (m3) 3,52 0,31 22,71 14,49 28,89 69,92 17,9 8,7 66,1 66,6 78,9 60,3 11,6 5,3 24,4 49,7 0,4 18,8 So với trạng (%) So với phương án (%) Kết tính tốn phương án cho thấy việc đưa thêm giải pháp cơng trình tiêu động lực giảm mực nước đỉnh lũ; đặc biệt vùng V nơi tiêu thoát động lực trực tiếp sơng Hồng Ngồi ra, với việc b sung cống điều tiết sông nhánh tăng cường khả tiêu thoát cho vùng Tuy nhiên, mức độ tiêu thoát phương án tiêu thoát 60,3 % so với t ng lượng nước yêu cầu tiêu Thực tế, dựa vào đồ úng ngập kết tính tốn thấy số vùng chịu ảnh hưởng úng ngập 14 download by : skknchat@gmail.com 3.4.5 Phương án – Bổ sung bơm tiêu Ngũ Kiên Trong phương án dựa điều kiện phương án 3, thiết lập lập cống điều tiết sơng Cầu Tơn vị trí 82 để toàn vùng tiêu III tiêu trọng lực sông Cầu; B sung trạm bơm tiêu Ngũ Kiên với lưu lượng 100 m3/s kênh dẫn từ cầu Vũ i đến trạm bơm Ngũ Kiên; Thiết lập bơm tiêu cho vùng Bắc Bình Xuyên tới Nam Viêm với cơng suất 20 m3/s Xét khả tiêu so với phương án trạng th phương án tiêu thoát 83 % (96,18 triệu m3); đ vùng sông nhánh nhập lưu vào sông khu vực hạ lưu Lồ với đặc điểm địa h nh trũng úng ngập thường xuyên với thời gian tr dài ngày, lượng úng ngập tiêu hồn tồn 98,7 % (17,18 triệu m3) tăng 32,7 % so với phương án 3; khu vực hạ lưu sông Lồ giải 89,0 % t ng lượng nước cần tiêu tăng 10 % so với phương án ( ảng 3.7, Hình 3.3) H nh 3.3 Bản đồ ngập lụt lưu vực Sông Phan – Cà Lồ, PA4 15 download by : skknchat@gmail.com Bảng 3.7 Diện tích ngập lớn yêu cầu lượng nước cần tiêu theo PA4 Diện tích ngập lụt vùng (km2) ặc trƣng II III IV V 1 9,78 0,53 0,3 2,31 3,35 16,27 T ng cộng 17,93 1,08 0,85 9,11 6,23 35,2 106 (m3) 9,49 3,01 33,93 17,18 32,58 96,18 So với trạng (%) 48,3 84,2 98,7 79,0 89,0 83,0 30,4 75,5 32,7 12,4 10,1 22,7 ộ sâu ngập (m) Lƣợng lũ đƣợc tiêu Tồn I So với phương án (%) lƣu vực 3.4.6 Nhận xét kết phương án Với mục tiêu tiêu thoát 80 % lượng nước úng ngập lưu vực phương án tiêu úng đề xuất, phương án lựa chọn dựa phép thử khác ác biện pháp tiêu ngập úng thoát lũ phương án trước áp dụng thành điều kiện ban đầu cho phương án sau, đ hiệu tiêu thoát úng ngập phương án sau lớn so với phương án trước Bảng 3.8 So sánh kết tính phương án tiêu thoát lưu vực ặc trưng trạng) Lưu lượng lớn (m3/s) So  m3/s với % Phƣơng án tính tốn Hiện 561,7 PA1 PA2 PA3 PA4 542,2 489 430 310 -19,5 -72,7 -131,7 -251,7 -3% -13% -23% -45% trạng 16 download by : skknchat@gmail.com H nh 3.4 So sánh đường mực nước lớn số vị trí hệ thống sơng Phan – Cà Lồ trạng phương án tính toán ét đặc trưng lưu lượng lớn b sung biện pháp tiêu úng hợp l , dịng chảy sơng lưu thơng nên c xu giảm dần từ phương án trạng đến phương án 4, cụ thể trạng lưu lượng lớn 561.7 m3/s phương án 310 m3/s ( ảng 3.8) iễn biến mực nước lưu lượng số vị trí cho thấy, mực nước phương án giảm nhẹ so với phương án trạng, phương án mực nước hạ thấp so với phương án cịn lại (Hình 3.4) 35 ết luận chƣơng Trên sở phương pháp phân vùng tiêu áp dụng ồng Bắc Bộ, điều kiện xác định ranh giới vùng tiêu địa hình, thủy văn, kinh tế xã hội, cơng trình thủy lợi Lưu vực sông nghiên cứu phân thành vùng tiêu thoát nước Luận án đề xuất phương án tính tốn với phép thử khác nhau, phân tích đánh giá hiệu tiêu thoát ngập úng vùng tiêu, đồng thời tồn lưu vực sơng Phan - Cà Lồ Dựa kết tính tốn diễn biến mực nước, diện tích ngập, thời gian ngập, lượng nước tiêu phương án kết hợp với yêu cầu tiêu ngập úng lưu vực sơng nghiên cứu Trên sở đ , phương án lựa chọn với kết tính tốn t ng lượng nước tiêu thoát đạt 83 %, đáp ứng yêu cầu tiêu 80% lượng ngập úng tồn lưu vực sông Phan - Cà Lồ 17 download by : skknchat@gmail.com Chƣơng Ề XUẤT Ả P ÁP T ÊU ÚN , T ỐT LŨ LƢU VỰ SƠNG PHAN – CÀ LỒ 41 sở sơ đồ đề xuất giải pháp Thực tế lưu vực đáp ứng 62 % diện tích cần tiêu ứng với lượng mưa 250 mm ngày mực nước đỉnh lũ 1978 tương đương với mực nước thiết kế P=10 % Nếu xuất mưa ngày từ 250 - 300 mm diện rộng diện tích bị ngập úng lên tới 35 - 40 nghìn Sơ đồ đề xuất giải pháp tr nh bày H nh 4.1 Nguyên nhân; nhân tố ảnh hưởng đến khả tiêu úng, thoát lũ cầu tiêu úng, thoát lũ lưu vực gặp trận lũ, mưa ngày max- X/1978 Hiện trạng ngập úng ây dựng phương án tiêu úng, thoát lũ ặt mục tiêu : Mưa ngày tiêu hết ngày ề xuất phương thức vận hành phối hợp tiêu thoát lưu vực Luận chứng lựa chọn phương án tiêu thoát H nh 4.1 Sơ đồ đề xuất giải pháp tiêu úng lũ sơng PCL 42 iải pháp tiêu thoát nƣớc cho vùng tồn hệ th ng Các biện pháp cơng tr nh cụ thể cho vùng tiêu thống kê ảng 4.1 Bảng 4.1 T ng hợp giải pháp công tr nh đề xuất Vùng iải pháp công trình tiêu Sơng Phan: Nạo vét 48 km từ (SP08) đến (SP35) chiều sâu nạo vét bình quân 0,7m - Trạm bơm Ngũ Kiên, Vĩnh Tường công suất bơm QB = 100 m3/s Vùng I - ống xả đê lưu lượng cống Qc = 100 m3/s - Kênh xả sau trạm bơm Ngũ Kiên QK = 100 m3/s, dài 3,0 km - Kênh dẫn trước trạm bơm Ngũ Kiên lưu lượng kênh QK = 30 m3/s Kênh dài 5,0 km 18 download by : skknchat@gmail.com Vùng iải pháp cơng trình tiêu oạn nối sơng ầu Tơn -Tranh - Ba Hanh: Cải tạo 28 km từ ( 0) đến ( 83) chiều rộng đáy đạt b nh quân 30 m - Trạm bơm tiêu hỗ trợ cho vùng tiêu Nam Viêm - Lưu lượng thiết kế trạm bơm Q = 20 m3/ s Vùng - ống xả đê sông Lồ Qc = 20 m3/s, quy mô cống xH=6x 2,5 m, chiều dài 20 m II,III - ống điều tiết ngã ba sông ầu Tôn - Tranh lưu lượng cống Qc = 50 m3/s - ống điều tiết sông Phan nh ương -Vĩnh Tường lưu lượng cống Qc = 60 m3/s Sông Lồ cụt: Nạo vét 10 km, chiều sâu nạo vét b nh quân 1,0 m - ống điều tiết ngã ba sông Lồ - Lồ cụt lưu lượng cống Vùng IV Qc = 60 m3/s - Trạm bơm Nguyệt ức, ên Lạc công suất bơm Qb = 100 m3/s - ống xả đê, lưu lượng cống Qc = 100 m3/s - Kênh xã sau trạm bơm Nguyệt ức, QK = 100 m3/s, kênh dài 3,0 km dịng đoạn hạ lưu sơng Lồ thuộc hai huyện ông nh S c Vùng V Sơn với điểm đầu thuộc xã thuộc xã 43 uân Thu huyện ông nh điểm cuối uân Tảo huyện S c Sơn ề xuất nguyên tắc vận hành hệ th ng Trong trường hợp gặp trận lũ ứng với tần suất 10% (giống lũ lịch sử 1978), dựa sở giải pháp tiêu thoát lũ t ng thể vùng lưu vực (mục 4.1) Khi đ , hệ thống tiêu nước (cơng tr nh đầu mối, kênh tiêu, trạm bơm, ) cần c chế phối hợp vận hành để mang lại hiệu cao đồn g thời đáp ứng yêu cầu tiêu thoát 83% lượng úng ngập Luận án đề xuất điểm kiểm soát lũ đại diện cho vùng tiêu 19 download by : skknchat@gmail.com ảng 4.2 Bảng 4.2 ác điểm kiểm sốt theo dõi lưu vực sơng PCL Vùng Vị trí/ địa điểm ống Vũ i, xã Tề Lỗ, huyện ên Lạc vùng thượng sông Phan nhập nhập lưu vào sông Lồ Vĩnh ên Vạc Tam Hợp, huyện KS1 Kiểm soát H vùng , giám sát Hlũ trước Hội Hợp, thành phố ầu Tranh (cũ), xã hiệu Kiểm soát H vùng , giám sát Hlũ ống Lạc , phường Ký Mục tiêu/Nhiệm vụ Kiểm soát H vùng ầm KS2 , giám sát Hlũ nh vùng sông ầu Tôn, sông Tranh KS3 Xuyên ống Thịnh Kỷ, xã Tiền hâu, huyện Mê Kiểm soát H vùng V, giám sát Hlũ sông Lồ ụt KS4 Linh ầu uân Phương, xã Kiểm soát H vùng V, giám sát Hlũ Nam Viêm, huyện Mê sơng Lồ vị trí ranh giới hành KS51 Vĩnh Phúc Hà Nội Linh ầu ia Tân, H S c Kiểm soát H vùng V Sơn, Hà Nội 44 KS52 ề xuất chế ph i hợp vận hành hệ th ng tiêu thoát Thời điểm cảnh báo Thời gian cảnh báo trước bắt đầu vận hành bơm tiêu xác định quan sát thấy mực nước điểm kiểm soát bắt đầu vượt qua vạch mốc “điểm khống chế” vận hành với cường suất mực nước dao động +10 cm/h Nguyên tắc chung bắt đầu tiến hành bơm: ăn vào lưu lượng đến vùng tiêu, mực nước điểm kiểm soát gần vạch “mức khống chế” phải chuẩn bị mở máy bơm Ngũ Kiên, thấy điểm kiểm soát 1,2,3 tiếp tục lên vượt qua mức khống chế bắt đầu vận hành trạm bơm Ngũ Kiên (ở chế độ t máy) Ở lấy mực nước áo động III điểm kiểm soát lũ 1,2,3 để kiểm soát việc bơm xả nước + Trạm bơm Ngũ Kiên bơm với mục tiêu hạ thấp mực nước dao động 20 download by : skknchat@gmail.com quanh mực nước khống chế điểm kiểm soát 1, 2, +7.82 m, +7.24 m, +7.16 m; trạm bơm Nguyệt ức bơm kết hợp việc đ ng mở cống điều tiết vùng tiêu với mục tiêu hạ thấp mực nước dao động quanh mực nước khống chế điểm kiểm soát +6.94 m Các tiêu vận hành hệ thống công tr nh xác định theo trận lũ 1978 với mơ hình phân bố mưa tháng X năm 1978, dựa diễn biến mực nước - lưu lượng hệ thống sông, điểm kiểm sốt, từ đ dị t m biểu đồ bơm vận hành công tr nh điều tiết hợp lý Sơ đồ vận hành hệ thống tiêu thoát luận án tr nh bày H nh 4.2 H nh 4.2 iểu đồ tiêu vận hành tiêu thoát nước lưu vực sông PCL ận hành hệ thống cơng tr nh (Hình 4.3) Khi mực nước khống chế điểm kiểm sốt 1,2,3 có dấu tăng lên, mực nước khống chế điểm kiểm soát 4,5 dao động ± 25 cm mức +8.25 m, +8.16 m, tiến hành bơm hết số t máy trạm Ngũ Kiên với công suất 100 m3/s chuẩn bị mở máy trạm bơm Nguyệt ức Trong mực nước điểm kiểm soát 4, vượt qua mức +8.25 m, +8.16 m tiếp tục vượt qua mức +8.5 m +8.4 m đầu tiến hành bơm Nguyệt ức với t máy công suất 100 m3/s Tại thời điểm điểm kiểm soát 4,5 đưa mức +8.38 m +8.16 m, điểm kiểm soát 1, 2, mực nước mức +8.07 m, +7.49 m, +7.41 m Khi đ bắt đầu giảm công suất trạm bơm Ngũ Kiên 50 m3/s, trạm Nguyệt ức bơm tiếp tục tr công suất 100 m3/s 21 download by : skknchat@gmail.com đầu bơm KS1 +7,82m KS4 +8,25m KS2 +7,24m KS51 +8,16m KS3 +7,16m START ơm Ngũ Kiên, 100 m3/s Next 6h, KS4 +8,5m KS51 +8,41m No Yes Tiến hành bơm ơm Ngũ Kiên 100 m3/s; ơm Nguyệt 50 m3/s Nam Viêm 20 m3/s ức KS1 +8,07m KS4 +8,38m KS2 +7,49m KS51 +8,16m KS3 +7,41m No Yes ơm Ngũ Kiên 50 m3/s; ơm Nguyệt 100 m3/s Nam Viêm 20 m3/s ức KS1 +7,82 m; KS4 +8,31 m KS2 +7,24 m; KS51 +8,22 m; KS3 +7,16 m No Yes Dừng bơm Dừng ơm Ngũ Kiên ơm Nguyệt ức 50 m3/s Nam Viêm 20 m3/s KS4 +8,25 m KS5 +8,16 m No Yes Dừng ơm Nguyệt ức, Nam Viêm END H nh 4.3 Sơ đồ vận hành tiêu úng lũ lưu vực sơng PCL 22 download by : skknchat@gmail.com Trạm Ngũ Kiên dừng bơm mực nước điểm kiểm soát 1, 2, +7.82 m, +7.24 m, +7.16 m Trạm Nguyệt ức hạ công suất bơm 50 m3/s điểm kiểm soát 1, 2, +7.82 m, +7.24 m, +7.16 m; điểm kiểm soát 4,5 dao động quanh mức +8.31 m, +8.22 m dừng bơm điểm kiểm soát 4,5 mức +8.25 m, +8.16 m.Giới hạn bơm vị trí bảo đảm kinh tế kỹ thuật Thời gian bơm tiêu ngày lớn không 18 tiếng/trạm bơm, tối đa không tiếng/trạm (trong trường hợp công suất trạm lớn nhất) Nguyên tắc vận hành hệ thống công tr nh dựa sở bảo đảm tính kinh tế kỹ thuật phù hợp với tình hình thực tiễn điều hành quản l lưu vực 45 ết luận hƣơng Trên sở phương án tiêu úng thoát lũ lựa chọn chương 3, luận án đề xuất giải pháp tiêu úng, lũ cho lưu vực sơng Phan - Cà Lồ cho vùng tiêu trận lũ 1978 ác giải pháp cụ thể gồm biện pháp phi cơng trình cơng trình, cụ thể sau: - Với biện pháp cơng trình: Luận án đưa thơng số kỹ thuật cơng trình cải tạo (cắt dịng nạo vét), cơng trình nâng cấp (cống điều tiết), cơng trình xây (trạm bơm tiêu Ngũ Kiên Nguyệt ức); - Với biện pháp phi cơng trình: + ề xuất hệ thống đặt điểm kiểm soát đại diện vùng tiêu lưu vực phục vụ quan trắc đo đạc, giám sát diễn biến mực nước, đồng thời hỗ trợ công tác quản lý, vận hành tiêu úng thoát lũ lưu vực sông Phan- Cà Lồ trận lũ năm 1978; + Trên sở yêu cầu tiêu thoát nước đặt ra, kết hợp với phương án lựa chọn Luận án đề xuất thử nghiệm chế phối hợp vận hành tiêu thoát: Theo dõi diễn biến mực nước điểm kiểm soát từ đ lựa chọn phương thức vận hành hệ thống công tr nh chế phối hợp vận hành đề xuất bao gồm: ác định cụ thể thời điểm cảnh báo, thời điểm bắt đầu tiến hành bơm, giới hạn bơm, phối hợp vận hành hệ thống công tr nh vùng tiêu tồn lưu vực sơng Phan - Cà Lồ tiêu úng thoát lũ 23 download by : skknchat@gmail.com T LU N V NN Ị Những nội dung luận án đ thực 1) T ng quan tình hình tiêu úng, lũ; nguyên nhân gây úng ngập giải pháp tiêu úng thoát lũ giới nước; đồng thời phân tích nguyên nhân úng ngập lưu vực, nghiên cứu thực 2) ề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ lưu vực sơng Phan - Cà Lồ có hiệu khả thi Luận án đề xuất trạm bơm Ngũ Kiên cống điều tiết, kênh tiêu thoát, với lượng nước úng ngập giải 83% trận lũ năm 1978 3) ề xuất thử nghiệm quy trình vận hành tiêu úng lũ theo giải pháp đề xuất với trường hợp lũ lịch sử 1978 làm sở cho cơng tác quy hoạch phịng chống lũ t ng thể hệ thống sông Phan- Cà Lồ 4) ề xuất hệ thống điểm kiểm soát để cảnh báo dự báo lũ mực nước dâng cao, làm sở quan trọng phối hợp vận hành tiêu úng thoát lũ lưu vực ƣớng phát triển kiến nghị a Hướng phát triển: - Nghiên cứu b sung chi tiết đánh giá hiệu kinh tế xã hội môi trường; - Chính quyền địa phương c liên quan cần bàn bạc với cộng đồng dân cư để đến đồng thuận cao phương án cắt dòng, di dời dân, xây dựng b sung cơng trình tiêu; Hoạch định hành lang bảo vệ cơng trình, nguồn nước đảm bảo an dân sinh kinh tế hai bên bờ sông, đồng thời để phục vụ cơng tác tiêu úng lũ hiệu b Kiến nghị: sung mạng lưới quan trắc khí tượng thuỷ văn, bố trí trạm đo mưa vùng III, IV V; khôi phục lại trạm thuỷ văn đo Phú ường Bố trí kinh phí thường xuyên để vận hành mạng quan trắc tài nguyên nước vị trí trạm đo nêu vị trí kiểm sốt đề xuất để tạo lập thơng tin, số liệu phục vụ thông báo, cảnh báo điều hành tác nghiệp vận hành tiêu úng thoát lũ lưu vực sông Phan – Cà Lồ 24 download by : skknchat@gmail.com N TRÌNH Ã Ĩ L N QU N N Ố ẾN LUẬN N [1] Hoàng Thị Nguyệt Minh, Một số vấn đề ần trao đổ ện trạn t u ún t o t lũ l u vự sôn an – Cà Lồ, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 585, tháng 9/2009, trang 34 – 39 [2] Hoàng Thị Nguyệt Minh, Mơ p ỏn qu trìn m a – dịn ảy tr n l u vự sơn an – Cà Lồ, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 587, tháng 11/2009, trang 28 – 35 [3] Hoàng Thị Nguyệt Minh, ân vùn t u t o t n l u vự sơn an – Cà Lồ, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 623, tháng 11/2012, trang 22 – 26 [4] Hồng Thị Nguyệt Minh, Áp dụn mơ ìn tín to n dịn ảy t ị o thành phố Vĩn Y n, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 625, tháng 01/2013, trang 21 – 25 download by : skknchat@gmail.com ... , đề tài luận án ? ?Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu úng, lũ sơng Phan- Cà Lồ? ?? lựa chọn nhằm tiếp cận giải vấn đề tiêu úng, thoát lũ t ng thể lâu dài lưu vực sông Phan- Cà Lồ Mục tiêu. .. sở phương án tiêu úng thoát lũ lựa chọn chương 3, luận án đề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ cho lưu vực sông Phan - Cà Lồ cho vùng tiêu trận lũ 1978 ác giải pháp cụ thể gồm biện pháp phi cơng... quan nghiên cứu tiêu úng, thoát lũ giới nước hương 2: Phân tích nguyên nhân úng ngập đánh giá khả tiêu úng lũ sơng Phan – Lồ hương 3: ác lập sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp tiêu úng, lũ