Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả công trình phòng chống thiên tai vùng ven biển tỉnh nam định

LỜI CAM ĐOAN Họ tên học viên: Đinh Quang Hiệp Mã số học viên : 182803011 Lớp: 26Q22 Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Khoa: Kỹ thuật Tài nguyên nước Tôi xin cam đoan: Bản luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu thực cá nhân học viên, hướng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Văn Quận Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên thực luận văn ĐINH QUANG HIỆP i LỜI CẢM Ơ N Sau trình nghiên cứu, đến luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu cơng trình phòng chống thiên tai vùng ven biển tỉnh Nam Định” hoàn thành đáp ứng đầy đủ yêu cầu đặt Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo PGS.TS Ngô Văn Quận tận tình bảo, hướng dẫn tác giả suốt trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Trường Đại học Thuỷ lợi truyền đạt kiến thức trình học tập Nhà trường để tác giả hồn thành luận văn Qua luận văn này, tác giả xin cảm ơn Sở nông nghiệp & PTNT tỉnh Nam Định, Công ty TNHH MTV Khai thác cơng trình thuỷ lợi Xn Thủy, tạo điều kiện giúp đỡ cho tác giả trình học tập thực luận văn Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ học viên trình làm luận văn Đây lần nghiên cứu khoa khọc, với thời gian kiến thức có hạn, chắn khơng tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận nhiều ý kiến góp ý thầy giáo, cán khoa học đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hải Dương,Ngày 25 tháng 01 năm 2022 Tác giả luận văn Đinh Quang Hiệp ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM Ơ N II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VIII MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .4 4.1 Cách tiếp cận: 4.2 Phương pháp nghiên cứu: .4 CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu giới 1.2 Tổng quan nghiên cứu Việt Nam 1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu: 19 1.3.1 Điều kiện tự nhiên: 19 1.3.2 Điều kiện kinh tế xã hội: 21 1.4 Thực trạng tồn công tác phòng chống thiên tai vùng ven biển Nam Định 22 1.4.1 Thực trạng đề điều cơng tác phịng chống thiên tai: .22 1.4.2 Thực trạng tác động thượng nguồn, thiếu hụt nguồn nước xâm nhập mặn vùng ven biển Nam Định .25 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Cơ sở khoa học phương pháp nghiên cứu: 29 2.2 Giới thiệu mơ hình tốn Mike11 29 2.3 Thiết lập mơ hình Mike 11: 33 2.4 Các kịch tính tốn: 37 iii CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 41 3.1 Kết tính tốn mơ phân tích đánh giá 41 3.1.1 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 41 3.1.2 Kết tính tốn kịch bản: 47 3.1.3 Đánh giá tác động thượng nguồn đến hạ lưu .52 3.1.4 Đánh giá tác động thượng nguồn đến xâm nhập mặn vùng ven biển .53 3.2 Đề xuất giải pháp cơng trình phịng chống thiên tai xâm nhập mặn: 54 3.2.1 Nâng cấp cải tạo cơng trình phịng chống thiên tai huyện ven biển: 54 3.2.2 Đề xuất cải tạo, nâng cấp mơ hình sản xuất thích ứng với thiên tai hạn hán xâm nhập mặn .56 3.2.3 Lựa chọn tiêu chí địa điểm xây dựng mơ hình thí điểm vùng ven biển: .56 3.2.4 Phạm vi, trạng khu xây dựng mơ hình thí điểm 58 3.2.5 Bố trí hệ thống cơng trình: 62 3.2.6 Thiết kế mơ hình 63 3.2.7 Thiết kế cống: 71 3.2.8 Thiết kế hệ thống đường giao thông nội bộ: .75 3.2.9 Đánh giá hiệu mơ hình: 76 3.2.10 Tổng mức đầu tư: 76 3.2.11 Tính tốn tiêu kinh tế: 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Hạ tầng ảnh hưởng thiên tai 11 Hình 1-2: Rủi ro thiên tai ảnh hưởng đến người dân khu vực ven biển Việt Nam .13 Hình 1-3: Nguy đối mặt với rủi ro lũ lụt ngành kinh tế mũi nhọn ven biển Việt Nam .15 Hình 1-4: Đánh giá hệ thống đê biển Việt Nam 16 Hình 1-5 : Vị trí địa lý tỉnh Nam Định 19 Hình 2-1 Các điểm nút tính tốn cho đặc trưng mực nước lưu lượng mơ hình thủy lực chiều .30 Hình 2-2 Sơ đồ kết nối điểm nhập lưu phân lưu mơ hình thủy lực chiều 31 Hình 2-3 : Sơ đồ mạng sơng tính tốn 34 Hình 3-1: Độ mặn tính tốn thực đo cách vị trí D1 sơng Hồng 43 Hình 3- 2: Độ mặn tính tốn thực đo cách vị trí MC2 sơng Hồng .44 Hình 3- 3: Độ mặn tính tốn thực đo cách vị trí D2 sơng Hồng 44 Hình 3- 4: Độ mặn tính tốn thực đo cách vị trí D2 sơng Hóa 44 Hình 3- 5: Độ mặn tính tốn thực đo cách vị trí MC2 sơng Hóa .45 Hình 3- 6: Độ mặn tính tốn thực đo cách vị trí MC2 sơng Trà Lý 45 Hình 3-8: Độ mặn tính tốn thực đo cách cửa Ninh Cơ 10 km (cách trạm Phú Lễ km) .46 Hình 3- 9: Độ mặn tính toán thực đo cách cửa Trà Lý 10 km (cách trạm Đông Quý km) 47 Hình 3-10: Diễn biến xâm nhập mặn dọc sông Hồng ứng với cấp lưu lượng Sơn Tây .49 Hình 3-11: Diễn biến xâm nhập mặn dọc sông Ninh Cơ ứng với cấp lưu lượng Sơn Tây .50 Hình 3-12: Diễn biến xâm nhập mặn dọc sông Đáy ứng với cấp lưu lượng Sơn Tây .50 Hình 3-13: Diễn biến xâm nhập mặn dọc sông Trà Lý ứng với cấp lưu lượng Sơn Tây .51 Hình 3-14: Diễn biến xâm nhập mặn dọc sơng Thái Bình ứng với cấp lưu lượng Sơn Tây .51 Hình 3-15: Diễn biến mặn sông Ninh Cơ tháng 1/2008 53 Hình 3-16: Diễn biến mặn sơng Trà Lý tháng 1/2008 53 v Hình 3-17: Khu vực xây dựng mơ hình .59 Hình 3-18: Bờ bao bảo vệ khu nuôi thủy sản trạng .60 Hình 3-19: Phương án 01 60 Hình 3-20: Phương án 02 61 Hình 3-21: Hệ thống đê bao cơng trình phục vụ ni thủy sản .63 Hình 3-22: Sơ đồ mặt cắt đê cho phép nước tràn qua (bảo vệ ba mặt) .64 Hình 3-23: Mặt cắt thiết kế tuyến đê bao 65 Hình 3-24:Bố trí hạng mục kênh, cống 66 Hình 3- 25: Mặt cắt kênh cấp N1 N2 69 Hình 3-26: Mặt cắt kênh tiêu T1a T1b 70 Hình 3-27: Mặt cắt kênh cấp T2a kênh tiêu T2b 71 Hình 3-28: Bố trí hệ thống đường giao thơng .75 Hình 3-29:Mặt cắt thiết kế đường bê tông nội B1 B2 .76 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Độ mặn cống Bình Hải cống Quỹ Nhất sơng Đáy 27 Bảng 2-2: Các trạm thủy văn dùng để hiệu chỉnh kiểm định thông số mô hình MIKE11 .35 Bảng 3-1: Kết hiệu chỉnh mơ hình mùa kiệt với 1/1/2001 đến 31/3/2001 41 Bảng 3-2: Kết kiểm định mô hình số trạm mùa kiệt từ 1/12/2002 đến 31/4/2003 .42 Bảng 3-3: Vị trí trạm đo phục vụ hiệu chỉnh mơ hình 43 Bảng 3-4: Các kịch tính tốn ứng với lưu lượng trạm Sơn Tây nguồn nước từ hồ chứa thượng nguồn điều tiết 48 Bảng 3-5: Kết tính tốn mực nước, lưu lượng vị trí mùa kiệt 48 Bảng 3-6: Phân tích ưu – nhược điểm phương án: .61 Bảng 3-7: Bảng tổng mức đầu tư 76 ` vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TT Kí hiệu PCLB NTM KTCTTL Giải thích Phịng chống lụt bão Khai thác cơng trình thủy lợi TNHH KTCTTL Trách nhiệm hữu hạn khai thác cơng trình thủy lợi PCTT Phịng chống thiên tai CT PCTT Cơng trình phịng chống thiên tai KH & CN Khoa học Công nghệ KHCN XD 11 UBND 12 PA 13 ĐBSCL Đồng sông Cửu Long 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Khoa học công nghệ Xây dựng Ủy ban nhân dân Phương án viii MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Là quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề thiên tai, khu vực ven biển Việt Nam đứng trước rủi ro lớn Bão, nước dâng bão, lũ sông, sạt lở bờ biển, hạn hán, xâm nhập mặn loại hình thiên tai quen thuộc với người dân ven biển Tuy nhiên, bất chấp rủi ro thiên tai, khu vực ven biển đà phát triển, cung cấp sinh kế cho dân số khu vực đô thị nông thôn ngày tăng Khu vực ven biển động lực cho phát triển kinh tế - xã hội Việt Nam Tuy nhiên tốc độ thị hóa mạnh, tăng trưởng kinh tế nhanh bối cảnh biến đổi khí hậu đồng nghĩa với việc rủi ro thiên tai gia tăng tương lai Nằm khu vực ven biển Bắc Bộ, vùng ven biển tỉnh Nam Định bao gồm huyện như: Giao Thủy, Hải Hậu Nghĩa Hưng, năm gần nuôi trồng thủy sản vùng ven biển phát triển nhanh mang lại nhiều lợi ích to lớn cho kinh tế địa phương vùng ven biển, vùng quan trọng phát triển kinh tế vùng nói riêng tỉnh Nam Định nói chung Tuy nhiên đặc thù nuôi trồng thủy sản nên khu ni nằm sát biển (nằm ngồi đê biển) thường xuyên bị thiệt hại có tác động sóng, bão, triều cường Mỗi có bão nước dâng hệ thống đê không đủ để giảm thiểu thiệt hại cho khu ni trồng thủy sản phía Mặc dù vùng ven biển khu vực có hệ thống đê sông, đê cửa sông hệ thống đê kè Các tuyến đê sông đê biển số địa bàn huyện đầu tư cứng hóa với số lượng lớn, góp phần gia tăng ổn định cho hệ thống đê điều đồng thời kết hợp giao thông thúc đẩy phát triển kinh tế vùng Tuy nhiên nhiều đoạn thuộc tuyến đê thiếu cao độ gia tăng (0,2m - 1,0m), số đoạn đê chất đất cát đất cát pha, thân đê chứa đựng nhiều ẩn hoạ, số đoạn đê, gần, sát chân đê có nhiều thùng ao, phía sơng khơng cịn bãi; cao trình mặt đê thấp, thiếu so với thiết kế nên bão đổ gặp triều cường gây bất lợi cho tuyến đê tiềm ẩn nguy an toàn đê mực nước lũ dâng cao tác động trực tiếp đến phát triển kinh tế nói chung phát triển kinh tế thủy sản nói riêng Cụ thể sau: Tại huyện Giao Thủy: Đê biển đoạn đê Tây Cồn Tầu (K30+600- K31+161) cao trình mặt đê thấp, thiếu so với thiết kế từ (1,3-1,5)m, bãi từ Cai Đề đến Giao Phong bị hạ thấp, nên bão đổ gặp triều cường gây bất lợi cho tuyến đê Tại huyện Hải Hậu: (i) Đê biển: Bờ biển nằm vùng biển tiến bãi thoải, bãi phía biển bị hạ thấp, dịng chảy áp sát chân đê nên gặp triều cường xuất gió lớn mưa lớn gây sạt lở cho mái đê kè đoạn Xuân Hà, Cồn Tròn, Hải Thịnh Đồng thời tuyến đê biển cịn có số cống cống Số 1, cống Số 4, cống Hạ Trại, cống 1/5 xây dựng từ năm 1950, xuống cấp, không đảm bảo an tồn cho cơng tác PCLB năm 2015 năm (ii) Đê sơng: Đê sơng Sị đầu tư xây dựng thêm tuyến dài 6,5 km, nhiên cống đê khơng đáp ứng u cầu phịng chống lụt bão chưa đầu tư xây ảnh hưởng đến an tồn đê cơng tác phòng chống lụt bão Tại huyện Nghĩa Hưng: Các tuyến đê sông dần cải tạo, nâng cấp nhiên số đoạn đê có cao trình thấp đoạn đê Hữu Ninh Cơ đoạn từ (K26+680 đến K40+580 thuộc địa phận xã Nghĩa Sơn, Nghĩa Lạc, Nghĩa Phong) cần nâng cấp để đảm bảo cao trình chống lũ thiết kế Ở số điểm sát chân đê thùng đào, thùng đấu, ao hồ, bãi hẹp chân đê khơng có bãi đoạn đê kè Chi Tây, kè 16 tiềm ẩn nguy an toàn đê mực nước lũ dâng cao, đề nghị thường xuyên theo dõi diễn biến vị trí đê xung yếu để có biện pháp xử lý kịp thời Các tuyến đê biển: Trừ đoạn đê nâng cấp đoạn đê cịn lại có cao trình mặt đê thấp, thân đê đắp cát bọc đất thịt thường xuyên bị xói mịn sạt lở mái mưa bão, nước biển dâng, cần đầu tư nâng cấp sớm Các cơng trình cống qua đê phần lớn cống qua đê xây dựng từ lâu nối dài nhiều lần theo dự án hoàn thiện mặt cắt đê nên hầu hết khớp nối khơng đảm bảo an tồn Những cống xung yếu Cống Cốc Thành xã Nghĩa Đồng (cống cũ); cống Chi Tây thị trấn Quỹ Nhất; cống Thanh Hương xã Nghĩa Bình; cống Phú Giáo xã Nghĩa Hùng; cống Quần Khu, cống đê Nam Quần Liêu xã Nghĩa Sơn Đặc biệt, bờ bao bảo vệ khu ni tơm có cao trình trạng xuống cấp thấp khơng đảm bảo bảo vệ, nhiều chỗ thấp thường xuyên bị sạt lở Vì cao trình bờ bao thấp nên có bão nước biển dâng cao tràn vào phá hủy ao nuôi người dân (đặc biệt