(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu quy hoạch lũ chi tiết sông trà lý tỉnh thái bình

Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Hướng tiếp cận nghiên cứu được xác định dựa trên tình hình thu thập tài liệu và nghiên cứu trong lưu vực, kết hợp giữa việc kế thừa những thành tựu trước đó và đảm bảo tính sáng tạo trong quá trình nghiên cứu.

Hệ thống tổng hợp bao gồm việc xem xét các thành phần tương tác như địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, khí hậu, nước, sinh vật, con người và điều kiện kinh tế xã hội Đồng thời, cần đánh giá đặc điểm tình hình lũ lụt cũng như các tác hại mà lũ lụt gây ra.

Dựa trên các nghiên cứu trước đây, bài viết áp dụng mô hình một chiều để xác định phương án sử dụng các bãi bồi trong quy hoạch lũ cho sông Trà Lý, tỉnh Thái Bình.

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp mô hình thủy lực mô phỏng quá trình thủy động lực học trên hệ thống sông Trà Lý.

TỔNG QUAN

TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên a Vị trí địa lý Sông Trà Lý có hướng chung là Tây - Đông Bắt đầu từ xã Hồng Minh, huyện Hưng Hà tỉnh Thái Bình, chảy quanh co, uốn khúc qua Quyết Chiến của huyện Đông Hưng, Thành Phố, TP Thái Bình, Đông Mỹ, Đông Huy rồi đến Thái

Sông Hà, Thái Phúc chảy qua huyện Thái Thụy, bắt đầu từ hướng Bắc-Nam đến Thái Thành, Thái Thọ, và kết thúc tại Định Cư, đổ ra Vịnh Bắc Bộ qua cửa Trà Lý Với chiều dài 64 km, đây là một con sông tự nhiên, hiện chỉ chịu tác động từ việc xây dựng đê hai bên bờ và ngăn các sông nhỏ bằng các cống.

+ Bờ hữu sông Trà Lý gồm các huyện Vũ Thư, Thành phố Thái Bình, Kiến Xương, Tiền Hải

Bờ tả sông Trà Lý bao gồm các huyện Hưng Hà, Đông Hưng, TP Thái Bình và Thái Thụy Địa hình khu vực này có đặc điểm dốc thoải từ Tây Bắc xuống Đông Nam, trải dài từ sông Hồng ra biển cửa Ba Lạt Khu vực từ cửa vào sông Trà Lý đến cửa ra sông Trà Lý cũng có địa hình tương tự, với độ dốc giảm dần từ ven sông Luộc ra tới biển, theo hướng chảy của các sông Hoá, sông Diêm Hộ, sông Tiên Hưng, Sa Lung 1 và Sa Lung 2.

Phía Bắc sông Trà Lý, hay còn gọi là bờ tả, có nhiều sông ngang và kênh nội đồng chảy vào Khi lấy nước tưới, người dân thường tận dụng thời điểm thủy triều lên để mở cống trên sông nội đồng, khiến mực nước sông Trà Lý cao hơn mực nước sông trong đồng và tạo dòng chảy ngược từ sông Trà Lý vào các kênh nội đồng Khu vực này được gọi chung là Bắc Thái Bình.

Phía Nam Thái Bình, hay còn gọi là phía hữu sông Trà Lý, có địa hình dốc thoải dần về phía đông nam ra biển, với các sông tự nhiên và kênh đào tạo thành trục tiêu thoát nước và tưới tiêu theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Đây là vùng phù sa châu thổ sông Hồng, được bồi tụ qua hàng triệu năm, nơi người dân đã xây dựng hệ thống đê sông Hồng, sông Luộc, sông Trà Lý và nhiều hệ thống thủy lợi, tạo nên đất đai phì nhiêu Hệ thống đê này đã chia cắt đồng bằng Thái Bình thành nhiều ô riêng biệt, bao gồm cả vùng trũng úng và các cồn cát cao 2-3 mét Giữa sông Trà Lý và sông Hồng, có khoảng 25 dải song song tạo thành vùng đất cồn rộng 30 km, cao hơn mặt ruộng 1-2 m, nơi có các làng mạc sinh sống Qua quá trình khai hoang lấn biển, đất đai đã được mở rộng ra phía Đông và Đông Nam.

Cao trình mặt đất trung bình ở tỉnh Thái Bình dao động từ +1 đến +2.5m ở phía bắc và từ +0.5 đến +1.75m ở phía nam Các tuyến giao thông có cao độ từ +1.75 đến +2.5m Hệ thống sông ngòi trong khu vực có diện tích lưu vực sông Hồng và sông Thái Bình lên tới 169.020 km², trong đó phần thuộc lãnh thổ Việt Nam chiếm 86.720 km², tương đương 51% Riêng lưu vực sông Hồng tính đến Sơn Tây là 143.700 km², sông Thái Bình là 12.680 km², và vùng đồng bằng bao gồm sông Tích và sông Bôi là 12.640 km² Hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình được hình thành từ nhiều lưu vực sông khác nhau.

Sông Thao, một nhánh chính của sông Hồng, bắt nguồn từ dãy Ngụy Sơn, Trung Quốc, với diện tích lưu vực lên tới 51.800 km² và tổng chiều dài 843 km Trong lãnh thổ Việt Nam, sông có diện tích 12.000 km² và chiều dài đạt 332 km đến Việt Trì.

Sông Đà, một chi lưu bên phải, bắt nguồn từ dãy Nguy Sơn, chảy vào Việt Nam theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và song song với sông Thao Sông Đà có diện tích lưu vực 52.900 km² và chiều dài 1.010 km, trong đó phần lãnh thổ Việt Nam chiếm 26.800 km² và dài 570 km.

Sông Lô bắt nguồn từ cao nguyên Vân Quý, Trung Quốc, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và khi đến thị xã Hà Giang thì chuyển hướng Bắc Nam, cuối cùng nhập vào sông Hồng gần Việt Trì Sông Lô có diện tích lưu vực 39.000 km², chiều dài 470 km, trong đó diện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam là 22.600 km² với chiều dài 275 km Sông Lô có một số phụ lưu đáng chú ý như sông Gâm, sông Chảy và sông Phó Đáy.

Sông Thái Bình có diện tích lưu vực 12.680 km², bao gồm các sông Cầu (6.030 km²), sông Thương (3.580 km²) và sông Lục Nam (3.070 km²) Toàn bộ lưu vực sông Thái Bình nằm trên lãnh thổ Việt Nam, thuộc vùng đồi núi thấp Đông Bắc.

Mạng lưới sông hạ du thuộc địa phận vùng nghiên cứu

Sông Hồng chia nước qua sông Thái Bình qua hai nhánh lớn là sông Đuống dài 64 km và sông Luộc dài 72,4 km Ngoài ra, sông Hồng còn phân nước sang sông Đáy qua sông Nam Định dài 31,5 km và chảy thẳng ra biển (Vịnh Bắc Bộ) tại cửa Ba Lạt, cùng với hai nhánh khác là sông Trà Lý dài 64 km và sông Ninh Cơ dài 51,8 km Tại đây, dòng chính và các nhánh đều có đê chống lũ, dẫn đến việc đồng ruộng ít được bồi đắp thêm, trong khi lượng phù sa chủ yếu của sông Hồng đổ ra biển, bồi đắp và kéo dài vùng cửa sông Sông Hoá kết nối sông Luộc tại Chanh Chử với sông Thái Bình ở Thuỵ Tân gần biển.

Sông Luộc, dài 72,4 km, bắt nguồn từ Hạ Lão, huyện Hưng Hà, tỉnh Thái Bình, và đổ vào sông Thái Bình tại làng Quý Cao, huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương Trước đây, sông Luộc từng được gọi là sông Phổ Đà và sông Đa.

Sông Luộc chảy theo hướng Tây – Đông, với độ cao trung bình từ +4 đến +6m ở cửa vào, nhưng giảm xuống còn +1 đến 0m tại Quý Cao, Vĩnh Bảo Lòng sông có độ rộng trung bình từ 300 đến 400m, tuy nhiên, gần đây tình trạng bồi lắng nghiêm trọng đã khiến lòng sông chỉ còn lại một lạch chính hẹp và nông, gây khó khăn cho tàu bè trong mùa kiệt Nếu không được cải tạo liên tục, sông Luộc sẽ có nguy cơ bị bồi lấp dần, tương tự như sông Thái Bình, nơi đang bị bồi lắng mạnh ở nhiều đoạn, đặc biệt là đoạn Quý Cao Hướng chảy của sông Thái Bình cũng đang chuyển dần sang sông Văn Úc thông qua các sông ngang như sông Gùa, sông Mía và sông Mới, dẫn đến nguy cơ lắng đọng và suy giảm tại đoạn cửa sông Thái Bình gần biển.

Kể từ khi hệ thống đê được hoàn chỉnh cùng với các cống dọc theo đê, một số cửa sông chỉ còn thông nước khi cống được mở để lấy nước hoặc trong quá trình tiêu nước.

Sông Trà Lý, một phân lưu của sông Hồng, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển tải lượng nước lớn và ngọt hóa vùng ven biển tỉnh Thái Bình Sông giúp tiêu thoát lũ từ sông Hồng ra biển, giảm áp lực cho đoạn đê cuối sông Với chiều dài 64 km, sông Trà Lý chảy theo hướng Tây – Đông, bắt đầu từ xã Hồng Minh, huyện Hưng Hà, và đi qua nhiều địa điểm như Quyết Chiến, Đồng Phú, TP Thái Bình, Đông Mỹ, Đông Huy, trước khi đột ngột đổi hướng Bắc – Nam và đổ ra Vịnh Bắc Bộ tại cửa Trà Lý Dù đã có sự can thiệp của con người với việc đắp đê hai bên bờ và xây cống ngăn các sông nhỏ, sông Trà Lý vẫn giữ được nét tự nhiên của mình.

HIỆN TRẠNG KINH TẾ XÃ HỘI VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1.2.1 Hiện trạng kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình a Dân số Tỉnh Thái Bình được chia thành 8 đơn vị hành chính bao gồm 7 huyện và thành phố Thái Bình Trong tỉnh Thái Bình có 268 xã, phường, thị trấn và Thành phố Thái Bình là trung tâm chính trị, văn hoá, kinh tế của cả tỉnh Theo thống kê, tính đến năm 2009 dân số Thái Bình là 1.784.504 người

Mật độ dân cư trong khu vực không đồng đều, với mức cao nhất ở thành phố đạt 4.212 người/km² và thấp nhất tại huyện Tiền Hải chỉ 922 người/km² Trung bình, toàn tỉnh có mật độ dân cư là 1.154 người/km².

Bảng 15 Hiện trạng dân số 2009 của tỉnh Thái Bình

TT Huyện, quận Diện tích

(km 2 ) Dân số (người) Mật độ

TT Huyện, quận Diện tích

(km 2 ) Dân số (người) Mật độ

Thái Bình là một trong những tỉnh có tỷ lệ đô thị hóa thấp nhất tại Việt Nam Theo số liệu từ Cục Thống kê tỉnh Thái Bình, cơ cấu dân số giữa khu vực thành thị và nông thôn đang cho thấy sự chênh lệch đáng kể.

Từ năm 2005 đến 2009, tỷ lệ dân số và kinh tế của các khu vực đã có những thay đổi đáng kể, cụ thể là năm 2008, khi Thị trấn Hưng Nhân và An Bài được nâng cấp lên đô thị loại 5, cùng với xã Hoàng Diệu trở thành phường Hoàng Diệu thuộc Thành phố Những biến động này phản ánh sự phát triển kinh tế và đô thị hóa trong khu vực.

Tổng sản phẩm trên địa bàn (GDP, theo giá 1994) năm 2009 tăng 12,3% so với năm 2008, và năm 2010 ước tăng 14% so với năm 2009 Tốc độ tăng trưởng giai đoạn 2006 - 2010 dự kiến đạt 12,04%/năm, cao hơn mức bình quân giai đoạn 2001 - 2005 (7,24%), nhưng thấp hơn 0,5% so với mục tiêu Quy hoạch năm 2006 Trong đó, khu vực nông lâm thủy sản đạt bình quân 4,3%/năm, công nghiệp xây dựng đạt 23,9%/năm, và khu vực dịch vụ tăng 12,8%/năm Giai đoạn 2006-2010, ngành công nghiệp - xây dựng đóng góp 6,29%, ngành dịch vụ 3,94%, và ngành nông nghiệp 1,81% vào tăng trưởng kinh tế.

Bảng 16 Đóng góp của các ngành kinh tế vào tăng trưởng chung

Tốc độ tăng trưởng(%) Đóng góp vào GDP

Bình quân GDP trên đầu người (giá hiện hành), năm 2005 là 6,09 triệu đồng

Từ năm 2005, GDP bình quân đầu người tại Thái Bình đã tăng từ 386 USD lên 15,8 triệu đồng (850 USD) vào năm 2010, gấp 2,7 lần so với năm 2005 và đạt 72% so với mức bình quân chung của cả nước, vượt qua mục tiêu Đại hội Đảng bộ tỉnh Thái Bình lần thứ XVII.

*Hiện trạng và phương hướng phát triển các ngành kinh tế chính

Tính đến năm 2009, tổng diện tích tự nhiên của khu vực đạt 156.740,49 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp chiếm 68,99% với 108.137,77 ha, đất phi nông nghiệp chiếm 29,41% với 46.105,23 ha, và diện tích đất chưa sử dụng chỉ chiếm 1,6% tương đương 2.497,49 ha.

Mặc dù chịu ảnh hưởng của thiên tai, dịch bệnh và khủng hoảng kinh tế, sản xuất nông nghiệp vẫn đạt được những thắng lợi toàn diện với tốc độ tăng trưởng ổn định Nhiều lĩnh vực không chỉ đạt mà còn vượt mục tiêu quy hoạch, góp phần quan trọng vào việc đảm bảo an ninh lương thực trong tỉnh và quốc gia.

Giá trị sản xuất toàn ngành năm 2010 (theo giá cố định năm 1994) đạt 65.295 tỷ đồng

Bảng 17 Kết quả sản xuất phát triển ngành nông, lâm, thủy sản giai đoạn 2006 -

2010 xuất NLTS (giá cố định)

Tổng giá trị sxuất NLTS (giá thực tế) 7.125,51 11.890,35

Cơ cấu nội bộ ngành nông nghiệp đang chuyển dịch theo hướng tích cực, với tỷ trọng ngành trồng trọt giảm từ 64,56% vào năm 2005 xuống còn 60,51% vào năm 2010 Ngược lại, tỷ trọng chăn nuôi đã tăng từ 32,13% năm 2005 lên 36,44% năm 2010.

Sản xuất thủy sản tại Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ trong cả nuôi trồng, khai thác và chế biến, với giá trị sản xuất đạt 781,2 tỷ đồng vào năm 2010, tăng 72% so với năm 2005 Tốc độ tăng trưởng bình quân giai đoạn 2006-2010 đạt 11,5%/năm, vượt mục tiêu đề ra và cao hơn mức trung bình trước đó Năm 2010, sản lượng thủy sản đạt 110.000 tấn, tăng 31% so với mục tiêu, trong đó sản lượng nuôi trồng đạt 66.456 tấn và sản lượng khai thác đạt 43.544 tấn Đến nay, đã hình thành 16 vùng nuôi trồng thủy sản tập trung với tổng diện tích 923 ha Năng lực khai thác thủy sản được nâng cao với tổng số tàu thuyền đạt 1.572 chiếc, tăng 20,2% so với năm 2006, và tổng công suất đạt 54.635 CV, tăng 39,4% Đội tàu được chuyển đổi để tập trung vào khai thác sản phẩm có giá trị kinh tế, trong khi số lượng tàu khai thác ven bờ giảm dần nhằm bảo vệ nguồn lợi thủy sản và cân bằng sinh thái biển.

- Ngành công nghiệp: Giá trị sản xuất ngành công nghiệp và xây dựng năm

2009 bình quân tăng 21,5%, giảm 4,3% so với mục tiêu quy hoạch là 25,8%, năm

Năm 2010, tỷ lệ tăng trưởng đạt khoảng 26,6%, chưa đạt mục tiêu quy hoạch do ảnh hưởng của khủng hoảng kinh tế toàn cầu và biến động thị trường không thuận lợi Tuy nhiên, các khu vực sản xuất công nghiệp vẫn có sự tăng trưởng tích cực, đặc biệt là khu vực ngoài quốc doanh với mức tăng 26,5% mỗi năm và khu vực có vốn đầu tư nước ngoài tăng 52,8% mỗi năm.

Sau 4 năm thực hiện quy hoạch, sản xuất công nghiệp của tỉnh duy trì tốc độ tăng trưởng cao Tốc độ tăng trưởng công nghiệp và xây dựng bình quân giai đoạn 2006-2010 ước đạt 24,1%/năm, mặc dù thấp hơn so với mục tiêu quy hoạch năm 2006 là 27%, nhưng vẫn cao hơn 6,7%/năm so với giai đoạn 2001-2005.

2005 (17,24%/năm) Cụ thể diễn biến qua các năm như sau: 2006 tăng 22,4%, 2007 tăng 25%, 2008 tăng 24,1%, năm 2009 tăng 21,2%, năm 2010 tăng 26,7%

Ngành lâm nghiệp chỉ chiếm 0,15% trong cơ cấu ngành nông, lâm nghiệp và thuỷ sản, với giá trị sản xuất đạt 10 tỷ đồng vào năm 2010 và giảm 3,4% trong giai đoạn 2006-2010 Để cải thiện tình hình, chương trình trồng 5 triệu ha rừng và phong trào trồng cây phân tán đã được triển khai hiệu quả, với 8.000 ha rừng phòng hộ ven biển và 2.000 ha cây lâm nghiệp nội đồng được trồng đến hết năm 2010 Những nỗ lực này đã góp phần quan trọng trong việc bảo vệ an toàn cho các tuyến đê sông và đê biển, hỗ trợ công tác phòng chống lụt bão.

Xây dựng nông thôn mới đã góp phần nâng cao kết cấu hạ tầng nông thôn theo hướng hiện đại và văn minh, đồng thời bảo vệ bản sắc văn hóa và môi trường Đời sống văn hóa tinh thần của nông dân được cải thiện với 100% số xã có điện, nhà văn hóa, trạm y tế và trường học Tiến trình cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp được đẩy mạnh, nâng cao chất lượng và hiệu quả, đặc biệt trong các khâu làm đất, tưới tiêu, ra hạt và xay xát, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian sản xuất Nhờ đó, vấn đề việc làm được giải quyết, thu nhập tăng lên và tỷ lệ nghèo đói trong nông dân giảm đáng kể.

Phạm vi vùng bảo vệ bao gồm toàn bộ diện tích đất đai và cơ sở hạ tầng, dân cư của 7 huyện và thành phố Thái Bình, với tổng diện tích lên tới 133.693 ha, được chia thành 2 vùng chính.

Vùng 1: Vùng Nam Thái Bình: Gồm toàn bộ huyện Tiền Hải, Kiến Xương,

Vũ Thư và 1 phần thành phố Thái Bình có diện tích 66.697 ha

Vùng 2: Vùng Bắc Thái Bình: Gồm các toàn bộ huyện Hưng Hà, Đông Hưng, Thái Thụy, Quỳnh Phụ và 1 phần thành phố Thái Bình có diện tích 66.995 ha

Bảng 18 Dân số năm 2009 phân theo vùng bảo vệ

Vùng Tên vùng bảo vệ Diện tích tự nhiên (km 2 ) Dân số 2009 (người)

Tổng 1547 1.784.504 d Tình hình mưa lũ gâp ngập úng

Giai đoạn từ trước năm 1996 có một số trận lũ lớn đã xảy ra vào các năm

QUAN ĐIỂM MỤC TIÊU QUY HOẠCH PHÒNG CHỐNG LŨ

Sông Trà Lý, nằm trên địa bàn tỉnh Thái Bình, là một phần quan trọng của hệ thống sông Hồng – Thái Bình, có khả năng thoát lũ giúp giảm thiểu lũ từ hệ thống này, đóng vai trò quyết định trong việc bảo đảm an toàn phòng, chống lũ cho toàn bộ đồng bằng Bắc Bộ Do đó, việc nghiên cứu quy hoạch phòng chống lũ cho sông Trà Lý cần được tích hợp vào quy hoạch tổng thể của hệ thống sông Hồng – Thái Bình Luận văn này sẽ kế thừa các kết quả từ dự án quy hoạch liên quan đến đồng bằng Bắc Bộ.

- Quy hoạch phòng chống lũ hệ thống sông Hồng sông Thái Bình

- Dự án Quy hoạch phòng, chống lũ chi tiết của từng tuyến sông có đê trên địa bàn thành phố Hà Nội đến năm 2020

- Dự án “Quy hoạch tổng thể thủy lợi đồng bằng sông Hồng trong điều kiện biến đổi khí hậu”, Hà Nội 2010

Quy hoạch phòng, chống lũ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng thoát lũ hiệu quả, đồng thời tạo điều kiện cho việc khai thác tổng hợp lưu vực sông một cách bền vững, phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội.

Quy hoạch phòng chống lũ là giải pháp quan trọng để đảm bảo thoát lũ cho hệ thống sông Hồng – Thái Bình, nhằm bảo vệ an toàn cho vùng đồng bằng Bắc Bộ và tỉnh Thái Bình Đồng thời, quy hoạch này cũng góp phần vào việc khai thác hợp lý tài nguyên nước và đất, phục vụ cho sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội.

Các mục tiêu quy hoạch cụ thể:

- Xác định mức đảm bảo phòng, chống lũ cho tuyến sông Trà Lý tỉnh Thái Bình

- Xác định lũ thiết kế của tuyến sông Trà Lý gồm lưu lượng lũ thiết kế và mực nước lũ thiết kế

- Xác định phương án sử dụng các bối bãi trong quá trình thực hiện quy hoạch phòng chống lũ cho tuyến sông Trà Lý

1.3.3 Các chỉ tiêu tính toán thiết kế phòng chống lũ

Ngày 21 tháng 6 năm 2007, thủ tướng chính phủ đã ký quyết đinh số 92/2007/QĐ-TTg, phê duyệt “Quy hoạch phòng chống lũ hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình” với những nội dung chính sau:

+ Giai đoạn 2007- 2010: Bảo đảm chống lũ có chu kỳ 250 năm (tần suất 0,4%) lưu lượng tương ứng tại Sơn Tây 42.600 m 3 /s

+ Giai đoạn 2010- 2015: Bảo đảm chống lũ có chu kỳ 500 năm (tần suất 0,2%) lưu lượng tương ứng tại Sơn Tây 48.500m 3 /s

+ Tiêu chuẩn phòng lũ mực nước đối với hệ thống đê

- Tại Hà Nội: Bảo đảm hệ thống chống được lũ tương ứng với mực nước sông Hồng tại trạm Long Biên là 13,4 m

- Tai Phả Lại: Bảo đảm hệ thống chống được lũ tương ứng với mực nước sông Thái Bình tại trạm Phả Lại là 7,2 m

- Đối với hệ thống đê điều các vùng khác: Bảo đảm hệ thống chống được lũ tương ứng với mực nước sông Hồng tại trạm Long Biên là 13,1 m

1.3.4 Mức đảm bảo phòng chống lũ tuyến sông

Theo tiêu chuẩn phân cấp đê 14TCN 19-85 ban hành 1977 “QPTL A.6-77” và Hướng dẫn phân cấp đê ban hành kèm theo văn bản số 4116 ngày 13 tháng 12 năm

2010 của Bộ Nông nghiệp và PTNT, cần xác định 2 yếu tố: phân cấp đê và chỉ tiêu kỹ thuật đối với từng cấp đê

Dựa vào diện tích khu vực được bảo vệ khỏi ngập lụt và tầm quan trọng chính trị, kinh tế, xã hội của các khu vực này, cùng với lưu lượng lũ thiết kế hoặc lưu lượng lũ lớn nhất đã xảy ra, các sông được phân chia thành các cấp theo bảng.

Bảng 21 Phân cấp đê chính của đê sông

Lưu lượng thiết kế hoặc

Q max đã xảy ra (m 3 /s) Diện tích bảo vệ khỏi bị ngập lũ (ha)

500 Đê chính của đê sông

150.000 đến trên 60.000 I II II III 60.000 đến trên 15.000 II II III IV

15.000 đến trên 4.000 II II IV IV V

Trong trường hợp đặc biệt tuyến đê có thể được nâng lên một cấp:

- Đê bảo vệ thành phố, các khu công nghiệp, các cơ sở quốc phòng quan trọng

Đê được xây dựng nhằm bảo vệ các khu vực có đầu mối giao thông chính, các trục giao thông quốc gia quan trọng và những tuyến đường có vai trò giao thông quốc tế thiết yếu.

Theo quyết định 4116/BNN-TCTL, việc phân cấp đê phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng như số dân được bảo vệ, tầm quan trọng về quốc phòng, an ninh, và kinh tế-xã hội Ngoài ra, đặc điểm lũ và bão của từng vùng, diện tích và phạm vi địa giới hành chính, cùng với độ ngập sâu trung bình của các khu dân cư so với mực nước lũ thiết kế và lưu lượng lũ thiết kế cũng là những yếu tố quyết định trong việc xác định cấp đê, đặc biệt là đối với đê sông.

Bảng 22 Phân cấp đê chính của đê sông

TT Diện tích bảo vệ khỏi ngập lũ (ha)

Số dân được đê bảo vệ (người)

Bảng 23 Lưu lượng lũ thiết kế - cấp đê

Lưu lượng lũ thiết kế (m 3 /s) Cấp đê

Tiêu chuẩn phân cấp đê theo 14TCN 19-85 ban hành năm 1977 (QPTL A.6-

77) và theo hướng dẫn phân cấp đê 4116/BNN-TCTL Hai quy phạm này không khác nhau mấy, tuy nhiên với hướng dẫn phân cấp đê lần này có nhiều tiêu chí để phân cấp đê hơn

Bài báo cáo này dựa trên tiêu chí của hướng dẫn phân cấp đê 4116/BNN, đồng thời xem xét quy phạm 14TCN 19-85 được ban hành năm 1977 (QPTL A.6-77).

Chỉ tiêu kỹ thuật đối với từng cấp đê:

Theo tiêu chuẩn phân cấp đê thì tần suất thiết kế lưu lượng lớn nhất của sông đối với đê chính được quy định theo bảng sau:

Bảng 24 Tần suất thiết kế lưu lượng lớn nhất của sông đối với đê chính

Cấp đê Đặc biệt I II III IV V

Tần suất thiết kế của Qmax(%)

Tần suất trong bảng bao gồm cả các biện pháp công trình phòng chống lũ như hồ chứa nước và phân chậm lũ của hệ thống sông, theo quy hoạch phòng lũ.

Tần suất thiết kế quy định cho từng cấp đê là tần suất tối đa, có thể điều chỉnh nhỏ hơn tùy theo tình hình cụ thể, nhưng không vượt quá tần suất tối đa của cấp đê liền kề Cấp đê đặc biệt được áp dụng với tần suất P=4%, tương ứng với chu kỳ 250 năm.

TÍNH TOÁN LŨ THIẾT KẾ CHO SÔNG TRÀ LÝ

CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11

MIKE 11 do DHI Water và Environment phát triển, là một gói phần mềm kỹ thuật chuyên môn để mô phỏng lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các vật thể nước khác

MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực, một chiều và thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp cho việc tính toán hiệu quả và toàn diện, áp dụng cho quy hoạch và quản lý chất lượng, nguồn nước và các công trình thủy lợi

Mô hình MIKE là một công cụ toàn diện, tích hợp nhiều tính năng và hiệu quả trong việc truy cập thông tin Với giao diện đồ họa sinh động của công nghệ GIS, MIKE có thể được ứng dụng hiệu quả trong thiết kế, quy hoạch và quản lý tổng hợp nguồn nước.

Một số ưu điểm của mô hình MIKE 11:

Mô hình MIKE liên kết chặt chẽ với các mô hình thành phần khác, bao gồm mô hình mưa rào – dòng chảy và mô hình thủy động lực học hai chiều MIKE 21 (Mike flood), giúp tối ưu hóa việc quản lý tài nguyên nước và dự báo lũ lụt hiệu quả hơn.

- Tính toán chuyển tải chất khuếch tán

- Tính vận hành hồ chứa

- Tính toán thủy lực cho bài toán vỡ đập

- Tính toán vận hành công trình

- Tính toán mô phỏng các vùng đất ngập nước

Mô-đun thủy động lực (HD) là phần cốt lõi của hệ thống lập mô hình MIKE 11, đóng vai trò quan trọng trong các mô-đun như Dự báo lũ, Tải khuyếch tán, Chất lượng nước và vận chuyển bùn lắng không có cố kết Mô-đun MIKE 11 HD giải quyết các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục và động lượng, cụ thể là phương trình Saint Venant.

Các ứng dụng liên quan đến mô-đun MIKE 11 HD bao gồm:

 Dự báo lũ và vận hành hồ chứa

 Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ

 Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt

 Thiết kế các hệ thống kênh dẫn

Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa tại các sông và cửa sông là một lĩnh vực quan trọng Hệ thống lập mô hình MIKE 11 nổi bật với cấu trúc mô-đun tổng hợp, cho phép tích hợp nhiều loại mô-đun để mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông một cách hiệu quả.

Ngoài các mô-đun HD đã mô tả ở trên, MIKE bao gồm các mô-đun bổ sung đối với:

 Các mô hình cho nhiều vấn đề về Chất lượng nước

 Vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính)

Vận chuyển bùn cát không có cố kết (không có tính dính) là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực thủy lực MIKE 11 là phần mềm tính toán thủy lực trên mạng lưới sông và kênh, có khả năng áp dụng cho chế độ động sóng động lực hoàn toàn ở cấp độ cao Trong chế độ này, MIKE 11 có khả năng tính toán hiệu quả và chính xác.

- Lưu lượng và mực nước thủy triều vùng cửa sông

Hệ phương trình Saint Venant được áp dụng trong mô hình một chiều không gian để mô tả sự biến đổi của độ cao mặt nước và lưu lượng dòng chảy theo chiều dài sông hoặc kênh và theo thời gian Hệ này bao gồm hai phương trình chính: phương trình liên tục và phương trình động lượng.

- Q: lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt (m 3 /s)

- A: diện tích mặt cắt ướt (m 2 )

- q: lưu lượng ra, nhập dọc theo đơn vị chiều dài (m 3 /s)

- C: hệ số Chezy, được tính theo công thức C = R y n

Thuật toán cho mạng lưới sông kênh và toàn bộ hệ thống trên mạng lưới

Trong Mike 11, phương trình Saint-Venant được giải bằng lược đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn theo phương pháp Bbott – Inoescu Lược đồ này cho phép tính toán các cấp mực nước và lưu lượng dọc theo nhánh sông trong một hệ thống điểm lưới xen kẽ, như minh họa trong hình 2.1.

Mike 11 có khả năng xử lý nhiều nhánh sông và các điểm nhập lưu nơi các nhánh gặp nhau Tại những vị trí này, một nút sẽ được tạo ra để tính toán mực nước Hình dạng của các điểm lưới xung quanh nút, nơi có ba nhánh giao nhau, được thể hiện trong hình 2.2.

Qc.2 hA.n-1 hA.n hc.1 hc.3

Hình 2 Cấu hình các điểm lưới xung quanh điểm mà tại đó ba nhánh gặp nhau

Mô phỏng công trình trên sông/kênh

Trong mô hình Mike 11, một loạt các công trình được mô tả như các điểm điều khiển trong hệ thống, với việc vận hành được tính toán dựa trên các điều kiện dòng chảy khác nhau thông qua các công thức quan hệ Q – h Các công trình có điều khiển này khác biệt so với các công trình không điều khiển ở hai khía cạnh chính.

Công trình có thể được phân loại thành công trình chảy ngầm, công trình chảy mặt, hoặc công trình có cửa hướng tâm Điều này cho thấy công trình có thể được mô tả như một ngưỡng di động hoặc dạng nâng hạ cánh cửa cống.

- Đối với công trình vỡ đập thì nó không thể xác định trước quan hệ đặc trưng dòng chảy tới hạn Q – h của công trình

Các điều kiện ổn định của mô hình

Không thể áp dụng một định luật tổng quát cho việc chọn các tham số x và t (bước thời gian tính toán) cho tất cả các trường hợp Trong Mike 11, giả thiết rằng biến thiên tuyến tính của tất cả các biến số diễn ra giữa mỗi khoảng thời gian và điểm lưới Do đó, tiêu chí cho x và t là chúng phải đủ nhỏ để giải quyết các biến thời gian và không gian một cách tuyến tính Để đảm bảo mô hình có tính ổn định và chính xác, cần hoàn thành các điều kiện nhất định.

- Địa hình và số liệu Địa hình và số liệu phải đồng bộ, tốt nhất là cùng một thời gian đo đạc

Tiêu chuẩn Courant là điều kiện quan trọng giúp lựa chọn khoảng thời gian đồng thời phù hợp với các yêu cầu đặt ra Các giá trị điển hình của C thường được chọn trong khoảng từ 10 đến một mức tối ưu khác, nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong các tính toán.

15, tuy nhiên một số giá trị lớn hơn cũng có thể được dùng

Tốc độ của sự nhiễu loạn (sóng) tại khu vực nước nông dao động từ 10 đến 15 (2.3) gy Tuy nhiên, giả thiết này khó có thể được thỏa mãn trong các sông và lòng dẫn, nơi mà tốc độ sóng thường rất nhỏ.

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHO HỆ THỐNG SÔNG TRÀ LÝ

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu của mô hình thủy lực

Phần mềm MIKE 11, do Viện Thủy Lực Đan Mạch phát triển, được sử dụng để tính toán thủy lực cho tuyến sông Hồng-Thái Bình Đây là mô hình thủy lực một chiều, giúp diễn toán mực nước và lưu lượng tại các nút và ô trong hệ thống sông.

Mô hình MIKE 11 sẽ thực hiện tính toán thủy lực cho toàn bộ khu vực trung du và đồng bằng sông Hồng-Thái Bình Khu vực thượng lưu sông Hồng bao gồm các sông Hồng, trong khi phía thượng lưu sông Thái Bình bao gồm các sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam Vùng đồng bằng sông Hồng-Thái Bình có các sông như Hồng, Đuống, Luộc, Ninh Cơ và Trà Lý.

Thái Bình, Nam Định, và Hải Phòng có nhiều sông như Đá Bạch, Cấm, Lạch Tray, Vân Úc, Thái Bình và Hóa Phần mềm MIKE 11 sẽ được áp dụng để tính toán chi tiết cho tuyến sông Trà Lý tại tỉnh Thái Bình.

Hình 3 Sơ đồ tính thuỷ lực cho toàn mạng sông bằng mô hình MIKE 11

2.2.2 Biên tính toán mô hình thủy lực a Biên trên mô hình

Với mạng sông đã được xác định, biên trên của mô hình thủy lực liên quan đến quá trình lưu lượng theo thời gian Q = f(t) tại các vị trí cụ thể.

Tại trạm thuỷ văn Cầu Sơn trên sông Thương, có diện tích lưu vực là 2.330 km²; tại trạm thuỷ văn Chũ trên sông Lục Nam, diện tích lưu vực là 980 km²; và tại trạm thuỷ văn Thái Nguyên trên sông Cầu, diện tích lưu vực là 2.220 km² Quá trình lưu lượng (Q~t) được ghi nhận tại Sơn Tây là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá diễn biến thuỷ văn.

Biên dưới của mô hình thủy lực mô tả quá trình mực nước theo thời gian Z = f(t) tại 9 cửa sông đổ ra biển của lưu vực sông Hồng – Thái Bình Các vị trí biên được xác định tại giao điểm giữa cửa sông và biển, với danh sách các trạm tính đường quá trình mực nước được thống kê trong bảng dưới đây.

Bảng 25 Tọa độ các biên mô hình

TT Cửa sông Kinh độ Vĩ độ

2.2.3 Tài liệu địa hình mạng lưới sông

Tài liệu địa hình lòng dẫn các sông, được thu thập chủ yếu vào năm 2000 trong khuôn khổ chương trình Phòng chống lũ đồng bằng sông Hồng, đã trải qua quá trình kiểm tra và hiệu chỉnh theo hệ cao độ Quốc gia Các mặt cắt ngang được đo từ lòng sông đến chân hạ lưu của hai tuyến đê bên bờ sông hoặc đến cao trình vượt qua mực nước lũ cao nhất trong lịch sử Thông tin chi tiết về tài liệu địa hình mặt cắt ngang các sông trong mạng sông tính toán được trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 26 Địa hình lòng dẫn sông Hồng - Thái Bình

TT Tên sông Năm đo Chiều dài (m) Số mặt cắt

Trận lũ lớn diễn ra từ ngày 9 đến 28 tháng 8 năm 1996 đã được chọn làm đối tượng nghiên cứu Dữ liệu thực đo tại các trạm thủy văn trong lưu vực được cung cấp bởi Tổng cục Khí tượng Thủy văn (xem Bảng 27).

Quá trình lưu lượng ở các biên trên và các khu giữa được tính toán bằng mô hình mưa - dòng chảy

Bảng 27 Các trạm thuỷ văn dùng để mô phỏng và kiểm định mô hình

TT Tên Trạm đo Tên sông Yếu tố đo Vị trí (m)

5 Nam Định Đào Nam Định H 5.133

2.2.5 Tính toán mô phỏng thủy lực hệ thống sông a Tính toán mô phỏng trận lũ tháng 8/1996 Để xác định bộ thông số cho mô hình thuỷ lực như: (Mặt cắt đặc trưng từng đoạn sông, hệ số nhám lòng và bãi sông, các thông số của công trình thuỷ lợi), cần thiết phải mô phỏng và hiệu chỉnh với một năm lũ thực tế Qua phân tích tôi đã lựa chọn trận lũ tháng 8/1996 để mô phỏng chế độ thuỷ lực cho sông Hồng và sông Thái Bình (đây là trận lũ đã được phân tích xem xét kỹ và được lấy làm cơ sở để tính toán Điều này phù hợp với tài liệu địa hình đo đạc mặt cắt sông năm 2000, mặt cắt sông không biến đổi lớn Lũ năm 1996 cũng là năm lũ khá lớn ở thượng du sông Hồng, sông Thái Bình có dạng lũ bất lợi cho công tác phòng chống lũ hạ du, mặt khác trong thời gian có lũ thì phía các cửa sông vùng ven biển Đông do ảnh hưởng của cơn bão số 4 cấp 11, 12 đổ bộ vào đất liền từ Thái Bình đến Nghệ An, gió to và sóng lớn gây nước dâng tới 1,5 ÷ 2 ,0 m Phía cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng, nước dâng do bão vào sâu nội địa tới 20 ÷ 25 km, phía cửa sông thuộc hệ thống sông Thái Bình, nước dâng do bão vào sâu nội địa tới 30 ÷ 40 km Thời đoạn tính toán mô phỏng kéo dài trong 10 ngày xảy ra lũ lớn nhất từ 16/8 đến hết ngày 25/8/1996 b Kết quả hiệu chỉnh

Sau khi hoàn tất quá trình tính toán và hiệu chỉnh các thông số của mô hình thủy lực, kết quả mực nước và lưu lượng tại các trạm thủy văn cho thấy sự phù hợp cao với giá trị thực đo Mực nước lũ lớn nhất được ghi nhận tại các vị trí kiểm tra trên toàn mạng sông như sau:

Bảng 28 Bảng đánh giá sai số hiệu chỉnh

TT Tên trạm Yếu tố Thực đo

Hình 4 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Hà Nô ̣i

Hình 5 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Hưng Yên

Hình 6 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Trực Phương

Hình 7 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Thượng Cát

Hình 8 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Triều Dương

Hình 9 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Thái Bình

Hình 10 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Phải La ̣i

Hình 11 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Phủ Lý

Hình 12 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Gián Khẩu

Hình 13 Kết quả hiê ̣u chỉnh tra ̣m Nam Đi ̣nh c Kết quả kiểm định mô hình với trận lũ năm 2002

Dựa trên bộ thông số được xác định từ mô phỏng trận lũ tháng 8/1996, chúng tôi tiến hành kiểm định mô hình với trận lũ lớn xảy ra năm 2002 Trận lũ năm 2002 được chọn do đây là trận lũ gần đây nhất với quy mô lớn, gây ngập nhiều bối bãi dọc sông Hồng và xuất hiện hiện tượng mạch đùn, mạch sủi tại nhiều đoạn đê Điều này cho thấy trận lũ năm 2002 có độ lớn đáng kể và tác động mạnh đến khu vực xung quanh.

Dưới đây là mực nước lũ lớn nhất và lưu lượng lũ lớn nhất giữa kết quả tính toán và thực đo tại một số trạm đo thủy văn:

Bảng 29 Mực nước lũ lớn nhất thực đo và kết quả tính kiểm định tại các trạm thuỷ văn chính trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình

TT Trạm Sông H max (m) Q max (m 3 /s)

Thực đo Tính toán Sai số Thực đo Tính toán Sai số

Kết quả tính toán từ mô hình cho thấy sai số mực nước tại các trạm không vượt quá 30 cm Đặc biệt, tại các trạm chính như Sơn Tây, Hà Nội, Thượng Cát, Hưng Yên, Triều Dương, Quyết Chiến, Thái Bình và Nam Định, sai số đều nhỏ hơn 15 cm.

Sai số về lưu lượng không lớn, lớn nhất chiếm khoảng 5% so với lưu lượng chảy qua vị trí đó

Các kết quả so sánh chỉ ra rằng bộ thông số mô phỏng lũ năm 1996 đã được kiểm định thành công với trận lũ năm 2002 Bộ thông số nhám này đủ độ tin cậy để áp dụng trong tính toán mô phỏng lũ thiết kế và quy hoạch cho sông Trà Lý.

TÍNH TOÁN LŨ THIẾT KẾ TUYẾN SÔNG TRÀ LÝ

2.3.1 Tính toán biên mạng thủy lực hệ thống sông a Biên trên:

Với mạng sông đã được xác định, biên trên của mô hình thủy lực thể hiện quá trình lưu lượng theo thời gian Q = f(t) tại các vị trí cụ thể.

Tại các trạm thuỷ văn như Cầu Sơn trên sông Thương, Chũ trên sông Lục Nam, và Thái Nguyên trên sông Cầu, việc theo dõi và ghi nhận dữ liệu lưu lượng nước là rất quan trọng Đặc biệt, tại trạm Sơn Tây, lưu lượng nước được ghi nhận lên tới 28.000 m³/s, tương ứng với con lũ có chu kỳ xuất hiện 250 năm (tần suất P = 4%) Những thông tin này giúp đánh giá tình hình thủy văn và quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn.

Mô hình nghiên cứu mực nước theo thời gian Z = f(t) tại 9 cửa sông đổ ra biển của lưu vực sông Hồng – Thái Bình, với mực nước triều thiết kế 5% trong tháng VIII Kết quả tính toán mực nước triều thiên văn lớn nhất theo các tần suất thiết kế đã được trình bày trong phần tính toán ở mục 1.1.2 trước đó.

Bảng 30 Mực nước triều thiết kế tại các biên cửa sông

STT Cửa sông Hp 5% (cm)

Biên nước dâng ứng với tần suất 20% cũng đã được tính ở mục 1.1.2 với trị số như sau:

Bảng 31 Tần suất chiều cao nước dâng tại vùng đoạn bờ từ Cửa Ông – Cửa Đáy

Mực nước dâng ứng với tần suất 20% đạt 8 cm Kết quả tính toán mực nước triều thiên văn lớn nhất tháng VIII với tần suất 5% tại các cửa sông và nước dâng do bão với tần suất 20% là 1,18m được trình bày chi tiết.

Bảng 32 trình bày mực nước triều thiên văn 5% trong tháng VIII cùng với chiều cao nước dâng P % tại các cửa sông như Cấm, Đá Bạch, Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình, Trà Lý, Ba Lạt, Ninh Cơ và Đáy, với đơn vị đo là cm.

Tỉnh Thái Bình, nằm ở hạ du hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ chế độ thủy lực và mực nước biển, đặc biệt là từ ba cửa sông ra biển Biến đổi khí hậu làm gia tăng tác động của nước biển dâng, trong khi các kịch bản lũ được xây dựng dựa trên các dạng lũ lớn điển hình trong quá khứ, như lũ năm 1969, 1971 và 1996 Trong đó, lũ năm 1996 là đặc biệt quan trọng vì có sự hỗ trợ từ các hồ Hòa Bình và Thác Bà, giúp giảm thiệt hại do lũ gây ra Do đó, trong các tính toán lũ, chỉ lựa chọn dạng lũ bất lợi năm 1996 để phân tích.

- Dạng lũ năm 1996 là dạng lũ bất lợi nhất và lượng lũ do nhánh sông Đà đóng góp nhiều nhất

- Điều kiện địa hình hiện trạng của hệ thống gần với thời gian xảy ra lũ

1996 nhất nên tính toán sẽ ít sai số

Việc tính toán lũ thiết kế cho sông Trà Lý sẽ dựa trên tổ hợp của lũ thiết kế thượng nguồn kết hợp với mực nước tại cửa sông.

1 Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình dạng lũ 8/1996 gặp triều thực năm 1996

2 Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình kết hợp với triều cường tần suất 5%

3 Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình kết hợp với triều cường, nước dâng do bão

Chi tiết các trường hợp tính hợp toán như phần nội dung tính toán dưới đây

2.3.2 Nội dung các trường hợp tính toán lũ thiết kế a Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng - Thái Bình với triều thực năm 1996 (kí hiệu LTK1)

Theo Quyết định 92/2007/QĐ-TTg phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ cho hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, thời gian quy hoạch đã được điều chỉnh đến năm 2020.

Tiêu chuẩn mực nước chống lũ cho hệ thống đê hạ du được xác định là 13,1 m tại trạm thủy văn Long Biên trên sông Hồng và 7,2 m tại trạm thủy văn Phả lại trên sông Thái Bình Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng - Thái Bình được kết hợp với triều cường thiết kế, ký hiệu là LTK2.

Trường hợp tính toán này nhằm xác định mức độ gia tăng mực nước, lưu lượng đối với trường hợp triều cường 5% xảy ra

Triều cường được xác định từ triều thiên văn trong giai đoạn 1960 - 2009 Mực nước triều thiên văn lớn nhất được tính toán với tần suất thiết kế 5% cho thời kỳ cực đại hàng năm và tháng VIII, tháng thường xảy ra nhiều lũ lớn trên hệ thống sông Biên triều cường được xác định dựa trên những tính toán này.

Bảng c Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng - Thái Bình kết hợp triều thiết kế và nước dâng do bão (ký hiệu LTK3) là tổ hợp giữa lũ thượng nguồn và nước dâng tại cửa sông trong thời gian triều cường Trong trường hợp này, điều kiện triều cường 5% kết hợp với nước dâng do bão có tần suất 20% được xem xét để tính toán Biên mực nước triều cho mô hình được trình bày trong tính toán này.

2.3.3 Kết quả tính toán thủy lực mạng sông

Tiến hành tính toán các tổ hợp lũ thượng nguồn và kịch bản triều, nước dâng tại cửa sông cho toàn mạng sông Hồng và sông Thái Bình Sau đó, trích xuất kết quả tính toán mực nước và lưu lượng cho sông Trà Lý nhằm phân tích và lựa chọn lũ thiết kế cho tuyến sông Trà Lý Kết quả lũ thiết kế dọc tuyến sông Trà Lý sẽ được trình bày ở phần dưới đây.

Kết quả tính toán cực trị về mực nước và lưu lượng trên mạng sông của các trường hợp tính toán ở trên được như sau:

Bảng 33 Mực nước lũ lớn nhất của các trường hợp tính toán thiết kế lũ thiết kế

Sông Địa danh Vị trí (m) Phương án

Hồng Hưng Yên 140750 9.07 9.07 9.10 Đuống Thượng Cát 2300 11.93 11.94 11.94

Trà Lý xã Hồng Minh, H Hưng Hà 0 7.41 7.44 7.5

Sông Địa danh Vị trí (m) Phương án

- xã Hồng Minh, H Hưng Hà 2000 6.46 6.49 6.69

- xã Bạch Đằng, H Đông Hưng 4650 6.01 6.05 6.26

- xã Hồng Giang, H Đông Hưng 10600 5.54 5.61 5.88

- xã Hoa Nam, H Đông Hưng 11700 5.50 5.56 5.83

- xã Đông Dương, H Đông Hưng 15500 5.25 5.34 5.69

- xã Đông Hòa, TX Thái Bình 23000 4.70 4.81 5.22

- xã Hoàng Diệu, TX Thái Bình 24500 4.52 4.63 5.07

- xã Đông Mỹ, H Đông Hưng 30600 3.92 4.05 4.57

- xã Đông Hoàng, H Đông Hưng 32300 3.81 3.98 4.53

- xã Đông Huy, H Đông Hưng 35050 3.63 3.83 4.46

- xã Đông Lĩnh, H Đông Hưng 36950 3.51 3.71 4.37

- xã Thái Hà, H Thái Thụy 41450 3.16 3.48 4.17

- xã Thái Phúc, H Thái Thụy 43000 2.91 3.25 4.11

- xã Thái Thành, H Thái Thụy 47600 2.81 3.14 4.06

- xã Thái Thọ, H Thái Thụy 52200 2.55 3.01 3.91

- xã Thái Đô, H Thái Thụy 59300 1.85 2.42 3.67

Bảng 34 Lưu lượng lũ lớn nhất của các trường hợp tính toán lũ thiết kế

Sông Địa danh Vị trí

Phương án LTK1 LTK2 LTK3

- Hưng Yên 140750 19617.2 19585.2 19630.5 Đuống Thượng Cát 2300 7102.4 7098.7 7086.6

Trà Lý xã Hồng Minh, H Hưng Hà 1000 2595.1 2600.1 2620.3

- xã Hồng Giang, H Đông Hưng 9700 2586.8 2601.2 2630.2

- xã Đông Hòa, TX Thái Bình 25375 2581.4 2600.2 2656.6

- xã Đông Mỹ, H Đông Hưng 31450 2592.3 2631.4 2710.5

- xã Đông Hoàng, H Đông Hưng 32900 2435.4 2460.3 2528.5

- xã Thái Hà, H Thái Thụy 42225 2600.5 2650.7 2835.6

Sông Địa danh Vị trí

Phương án LTK1 LTK2 LTK3

- xã Đông Mỹ, H Đông Hưng 57950 2630.2 2795.7 3210.6 b Phân tích các kết quả

Kết quả tính toán cho trận lũ thiết kế năm 1996 cho thấy đây là trận lũ có chu kỳ lặp 500 năm, xảy ra khi có sự kết hợp giữa triều cường, nước dâng do bão và nước dâng do biến đổi khí hậu tại cửa sông Dưới đây là các phân tích chi tiết cho từng trường hợp cụ thể.

Trong phương án LTK1, lưu lượng nước tại trạm Hà Nội đạt khoảng 19,710.2 m³/s, trong khi tại trạm Thượng Cát là 7,102.4 m³/s Tại trạm thủy văn Hưng Yên, lưu lượng phân lưu sông Hồng sang sông Luộc được tính toán là 3,331.1 m³/s, chiếm khoảng 17% tổng lưu lượng tại Hưng Yên Đồng thời, lưu lượng phân từ sông Hồng sang sông Trà Lý đạt khoảng 2,595 m³/s.

Mực nước tại sông Trà Lý đạt 5.79 m tại trạm Quyết Chiến, 4.31 m tại trạm Thái Bình, và giảm về 1.90 m tại trạm Định Cư

Phương án này chỉ thay đổi so với phương án LTK1 về biên thủy triều, trong đó con triều cường 5% được dùng làm con triều thiết kế

Triều cường đã làm tăng mực nước tại Quyết Chiến thêm 4 cm đạt 5.83 m, tăng 15 cm tại Thái Bình đạt 4.46 m, và tăng 58 cm tại Định Cư đạt 2.48 m

Lưu lượng và mực nước tại khu vực thượng lưu không có sự thay đổi đáng kể, trong khi biến động chủ yếu xảy ra ở các sông hạ lưu Lưu lượng lớn nhất trên sông Trà Lý chỉ tăng nhẹ, đạt 2523 m³/s tại Quyết Chiến và 2580 m³/s tại Thái Bình.

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THOÁT LŨ CHO TUYẾN SÔNG TRÀ LÝ

TIÊU CHÍ TÍNH TOÁN HÀNH LANG THOÁT LŨ

3.1.1 Tiêu chí kỹ thuật a Tiêu chuẩn về mực nước

Mực nước lũ trong khu vực thiết lập hành lang thoát lũ phải được kiểm soát để không tăng hoặc chỉ tăng không đáng kể so với mức nước lũ trước khi có hành lang Đây là tiêu chuẩn quan trọng đầu tiên cần đảm bảo để việc thiết lập hành lang thoát lũ được chấp nhận.

Việc thiết lập hành lang thoát lũ (HLTL) không làm tăng mực nước lũ thiết kế, hoặc cho phép tăng mực nước lũ với giá trị xác định do cơ quan quản lý chuyên ngành quy định Giá trị tăng mực nước lũ này phụ thuộc vào từng lưu vực sông, hiện trạng dân sinh, hạ tầng hiện có, và các yêu cầu phát triển trong tương lai Tiêu chuẩn về chế độ dòng chảy cũng cần được xem xét trong quá trình này.

Hành lang thoát lũ được thiết lập không làm thay đổi hoặc cải thiện các yếu tố vận tốc dòng chảy, bao gồm trị số, phân bố và trục động lực, so với điều kiện dòng chảy của con sông trước khi có HLTL.

3.1.2 Tiêu chí về kinh tế xã hội

Hành lang thoát lũ cần được thiết lập phù hợp với tình hình hiện tại và kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của khu vực ven sông, đặc biệt là các dự án hạ tầng liên quan đến dòng sông.

Những đoạn có bãi sông rộng, khả năng thoát lũ của bãi kém có thể tận dụng quỹ đất của bãi để phát triển đô thị, công nghiệp

3.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC DÒNG CHẢY LŨ SỬ DỤNG CÁC BỐI BÃI ỨNG VỚI LŨ THIẾT KẾ Để phân tích và lựa chọn được hành lang thoát lũ tuyến sông thì cần thiết có được những thông tin về trường động lực dòng chảy phân bố trên toàn tuyến sông từ đó ta lựa chọn được những vùng để đưa vào hoặc đưa ra khỏi hành lang thoát lũ Đối với những vùng có dòng chảy lớn, có khả năng thoát lũ tốt thì cần phải đưa vào hành lang thoát lũ Ngược lại, những vùng trữ nước, nơi có dòng chảy nhỏ, khả năng thoát lũ kém thì xem xét đưa ra khỏi hành lang thoát lũ để tạo quỹ đất phục vụ phát triển kinh tế xã hội, những vùng tạo thế sông không thuận gây cản trở thoát lũ thì cần có những giải pháp giải tỏa để tạo tuyến thoát lũ đảm bảo kỹ thuật, những vùng gây ách tắc thoát lũ thì cần nạo vét mở rộng để tuyến thoát lũ thông thoáng…Để thể hiện được các trường vận tốc trên các bối ta nên sử dụng các mô hình hai chiều như MIKE 21… Bên cạnh đó, nếu như ta không có được những thông tin về trường động lực, ta còn có thể tính toán thủy lực dòng chảy lũ thiết kế tại các vị trí bối, chỉ ra được mực nước tại các bối khi có lũ, từ đó có thể đưa ra các phương án sử dụng các bối này sao cho hợp lý Để thực hiện điều này, ta nên sử dụng các mô hình một chiều như MIKE 11,… Trong luận văn này, em đã chọn sử dụng mô hình MIKE 11 để tính toán thủy lực dòng chảy lũ thiết kế sông Trà lý để từ đó đưa ra các phương án sử dụng các bối

3.2.1 Phương pháp tính toán thủy lực dòng chảy lũ thiết kế sông Trà Lý Để tiến hành quy hoạch lũ chi tiết cho sông Trà Lý thì việc sử dụng các bối để đưa vào hay đưa ra tuyến hành lang thoát lũ là rất quan trọng Ở đây ta kết hợp các tiêu chí để tiến hành quy hoạch tuyến hành lang thoát lũ cho sông Trà Lý Để thực hiện điều này, việc đầu tiên ta phải làm là tính được mực nước tại các bối khi đưa vào hoặc ra khỏi hành lang thoát lũ khi có lũ xảy ra Từ đó kết hợp với các tiêu chí đưa ra các phương án sử dụng các bối để đảm bảo việc thoát lũ cho sông Để tính được mực nước tại các bối ứng với trận lũ thiết kế ta tiến hành co hẹp mặt cắt tại vị trí các bối Khi có được mực nước tại vị trí các bối, kết hợp với các tiêu chí trên, ta đưa ra các phương án sử dụng các bối nhằm đảm bảo an toàn cho tuyến thoát lũ Để tính toán được mực nước dâng tại các bối ta sử dụng mô hình Mike 11 chạy cho toàn bộ hệ thống Đối với hệ thống sông Trà Lý ta sử dụng bộ mặt cắt mới bao gồm bộ mặt cắt cũ kết hợp với một số mặt cắt mới tại vị trí các bối

Hình 14 Mặt cắt tại bối thực đo

Hình 15 Mặt cắt tại bối sau khi co hẹp

3.2.2 Vị trí các bối dọc sông Trà Lý

*Bối tả sông Trà Lý

- Thuộc huyện Hưng Hà, tuyến đê tả Trà Lý

- Số hộ: 0 với nhân khẩu 0 người

Bối Tịnh Thủy tọa lạc bên tả ngạn sông Trà Lý, gần ngã ba nơi sông Hồng phân lưu vào sông Trà Lý Đoạn sông chảy qua khu vực bối bãi có hình dáng cong và chiều rộng tương đối hẹp.

Bối Thái Thọ 2 Bối Thái Thọ:

- Thuộc huyện Thái Thụy, tuyến đê tả Trà Lý

Bối Thái Thọ nằm ở vị trí gần cửa sông, đoạn sông qua bối tương đối thẳng, lòng sông rộng

*Bối hữu sông Trà Lý

- Thuộc huyện Vũ Thư, tuyến đê hữu Trà

Bối Hồng Lý tọa lạc tại ngã ba nơi sông Hồng chảy vào sông Trà Lý Khu vực này chịu ảnh hưởng chủ yếu từ lũ lụt của sông Hồng, trong khi tác động từ lũ của sông Trà Lý tương đối nhỏ hơn.

- Thuộc thành phố Thái Bình, tuyến hữu Trà Lý

Bối Vũ Đông nằm ở vị trí đoạn sông cong gấp, lòng sông hẹp

Bối Trà Giang tọa lạc ở phía hữu sông Trà Lý, tại vị trí đoạn sông cong, với chiều rộng tương đối hẹp qua khu bối bãi.

Bối Hồng Thái, nằm kề bên bối Trà Giang, là đoạn sông cong thuận với chiều rộng tương đối hẹp, tạo nên cảnh quan đặc sắc cho khu vực bối bãi.

Dựa vào vị trí của các bối, chúng ta sẽ tiến hành thu hẹp mặt cắt tại những điểm này để phục vụ cho việc tính toán hành lang thoát lũ hiệu quả.

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN PHỤC VỤ QUY HOẠCH TUYẾN THOÁT LŨ CHO SÔNG TRÀ LÝ

Phạm vi sông Trà Lý bao gồm khoảng 5 tuyến đê bối với hoạt động sản xuất và dân sinh Việc chuyển đổi các khu vực bối thành khu vực dân sinh và sản xuất an toàn có thể ảnh hưởng đến hành lang thoát lũ của sông Trà Lý Dưới đây là danh sách tình hình sử dụng bối bãi.

Bảng 35 Danh mục các bối đã có hoạt động sản xuất và dân cư sinh sống

T Tên bối, bãi Xã Huyện Cao trình

1 Vũ Đông Vũ Đông Thành phố 4 22.04 trồng hoa màu + dân cư

2 Hồng Lý Hồng Lý Vũ Thư 3 581 trồng hoa màu + dân cư

3 Trà Giang Trà Giang Kiến

Xương 3 254.7 trồng hoa màu + dân cư

4 Hồng Thái Hồng Thái Kiến

Chí Hòa Hưng Hà 4 231.3 trồng hoa màu

Mỹ Lộc Thái Thụy 4 62.91 trồng hoa màu

3.3.1 Các phương án tuyến thoát lũ

Tuyến thoát lũ sẽ được lựa chọn dựa trên các tính toán thủy lực và hiện trạng sử dụng đất bãi sông Theo thống kê, trong 6 bối nằm hai bên bờ sông Trà Lý, có 2 bối có dân cư sinh sống, do đó, quá trình tính toán sẽ xem xét các trường hợp cụ thể liên quan đến sự hiện diện của dân cư.

Hành lang thoát lũ đầu tiên (TTL1) được xác định là khu vực chỉ sử dụng lòng sông và toàn bộ bối sông có dân cư sinh sống Các bối bãi có hoạt động sản xuất sẽ được di dời ra ngoài hành lang thoát lũ này.

Hành lang thoát lũ thứ hai (ký hiệu: TTL2) bao gồm lòng sông và các khu vực sản xuất Các bối bãi có dân cư sinh sống sẽ được di dời ra ngoài hành lang thoát lũ này.

Hành lang thoát lũ TTL3 không được phép sử dụng cho các bối, bãi có dân cư sinh sống và hoạt động sản xuất.

Dưới đây là kết quả tính toán các phương án tuyến thoát lũ

3.3.2 Kết quả tính toán thủy lực tuyến thoát lũ

Kết quả tính toán các phương án được trình bày trên bảng sau:

Bảng 36 Kết quả tính toán mực nước lũ lớn nhất tại các vị trí

Sông Địa danh Vị trí (m) Lũ thiết kế Phương án quy hoạch Cao trình đê

LTK3 TTL1 TTL2 TTL3 Tả Hữu

- Hưng Yên 140750 9.1 9.12 9.12 9.11 Đuống Thượng Cát 2300 11.94 11.95 11.96 11.94

Sông Địa danh Vị trí (m) Lũ thiết kế Phương án quy hoạch Cao trình đê

LTK3 TTL1 TTL2 TTL3 Tả Hữu

Căn cứ vào kết quả tính toán của các phương án tuyến thoát lũ có một số nhận xét như sau:

- Tất cả các phương án đều cho mực nước thấp hơn cao trình đê hiện tại nên vẫn đảm bảo tính an toàn cho cao trình đê hiện tại

- Cả 3 phương án đều cho mực nước trên tuyến sông Trà Lý cao hơn so với mực nước lũ thiết kế

+Phương án TTL1, tại vị trí các bối phục vụ sản xuất, mực nước tăng đột ngột và lớn nhất là 17cm

+Phương án TTL2, tại vị trí các bối có dân cư sinh sông, mực nước tăng đột biến và lớn nhất là 23cm

+Phương án TTL3 là phương án gây mực nước tăng lớn nhất so với hai phương án còn lại Mực nước tăng cục bộ và lớn nhất là 37cm

- Trong hai phương án TTL1 và TTL2 ta thấy mực nước của hai phương án này so với mực nước lũ thiết kế tăng là gần như nhau

Phương án TTL3, với mực nước dâng cao hơn so với phương án TTL1, sẽ ảnh hưởng lớn đến hoạt động của cư dân, gây khó khăn trong việc quy hoạch hành lang thoát lũ.

- Đối với phương án TTL2 và TTL3 thì phương án TTL3 cho mực nước cao hơn gây ảnh hưởng nhiều đến các hoạt động sản xuất của các bối

SO SÁNH CAO TRÌNH ĐÊ HIỆN TẠI VÀ MỰC NƯỚC LŨ LỚN NHẤT CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

P hương án lũ thiết kế L TK 3 P hương án quy hoạc h TTL 1 P hương án quy hoạc h TTL 2

P hương án quy hoạc h TTL 3 Đê hữu s ông Trà L ý Đê hữu s ông Trà L ý

Hình 22: So sánh cao trình đê hiện tại và mực nước lũ lớn nhất các phương án thiết kế

Phương án TTL3 dẫn đến mực nước cao nhất, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động kinh tế và sản xuất tại các bối bãi Mực nước tăng cao cũng gây khó khăn trong quy hoạch thoát lũ cho tuyến sông Trong khi đó, phương án TTL1 và TTL2 giữ mực nước tăng trong giới hạn cho phép (không vượt quá 30cm) mà không gây ra sự tăng đột biến tại các vị trí bối Dựa trên tiêu chí tính toán hành lang thoát lũ, phương án TTL2 được lựa chọn vì không ảnh hưởng đến cư dân và cơ sở hạ tầng hiện có Để thực hiện quy hoạch lũ chi tiết cho sông Trà Lý, các bối bãi phục vụ sản xuất sẽ được đưa vào hành lang thoát lũ, trong khi các bối bãi có dân cư sinh sống cần được loại bỏ khỏi hành lang này.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Với đề tài “Quy hoạch lũ chi tiết sông Trà Lý tỉnh Thái Bình”, luận văn đã đạt được một số kết quả chính như sau:

Tổng hợp và phân tích các yếu tố địa lý tự nhiên cũng như kinh tế xã hội của lưu vực sông Trà Lý, tỉnh Thái Bình, là cần thiết để đưa ra các phương án quy hoạch lũ hiệu quả Kết hợp với các chỉ tiêu quy hoạch lũ, chúng ta có thể đề xuất các phương án xây dựng hành lang thoát lũ nhằm giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra.

- Tuyến thoát lũ bao gồm phần lòng sông và các bối có dân cư sinh sống Các bối phục vụ sản xuất được đưa ra ngoài tuyến (TTL1)

- Tuyến thoát lũ bao gồm phần lòng sông và các bối phục vụ sản xuất Các bối có dân cư sinh sống được đưa ra ngoài tuyến (TTL2)

- Tuyến thoát lũ chỉ có sử dụng phần lòng sông Các bối có dân cư sinh sống và phục vụ sản xuất được đưa ra ngoài tuyến (TTL3)

2 Luận văn đã tính toán và lựa chọn được mức đảm bảo phòng chống lũ cho tuyến sông Trà Lý tỉnh Thái Bình là P=0,4% ứng với chu kỳ là 250 năm

3 Áp dụng thành công mô hình Mike 11 để tính toán mực nước và lưu lượng lũ thiết kế cho sông Trà Lý Cụ thể mực nước lũ thiết kế lớn nhất cho sông Trà Lý là 7.5m, tương ứng với nó là lưu lượng lũ thiết kế lớn nhất là 2835 m 3 /s

4 Luận văn đã chỉ ra được phương án xây dựng tuyến thoát lũ hợp lý nhất là tuyến thoát lũ chỉ sử dụng phần lòng sông và các bối sản xuất, các bối có dân cư sinh sống sẽ được đưa ra ngoài tuyến để từ đó tiếp tục công việc thực hiện quy hoạch lũ chi tiết cho sông Trà Lý tỉnh Thái Bình

Luận văn hiện tại chỉ áp dụng mô hình Mike 11 với tiêu chí mực nước để quy hoạch chi tiết cho tuyến sông Trà Lý Tuy nhiên, mô hình này chỉ cho phép xác định việc sử dụng hay không sử dụng các bối bãi mà chưa làm rõ cách thức sử dụng cụ thể Để cải thiện, cần áp dụng mô hình hai chiều như Mike 21 kết hợp với các mô hình khác nhằm tính toán trường vận tốc tại các bối bãi Qua đó, có thể xác định rõ đoạn nào có thể đưa vào hành lang thoát lũ và đoạn nào không thể.

Tác giả mong rằng trong tương lai, sẽ có nhiều nhà nghiên cứu khác tiến hành nghiên cứu sâu sắc và chi tiết hơn về "Quy hoạch lũ cho các tuyến sông có đê".

Tiêu đề	Nghiên Cứu Quy Hoạch Lũ Chi Tiết Sông Trà Lý Tỉnh Thái Bình
Tác giả	Trần Đức Tâm
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thanh Hùng
Trường học	Đại học Quốc gia Hà Nội
Chuyên ngành	Thủy Văn Học
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	1,46 MB