Luận văn thạc sĩ Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước: Nghiên cứu cơ sở khoa học vận hành tối ưu các công trình điều tiết trên các trục tiêu chính hệ thống các trạm bơm tiêu Hà Nam - Nam Định

MO DAU 5< s4 2.4773 E77130E77144 07714077141 E97144 92244 07714892941 222tr 1

2 Mục tiêu nghiên CỨU - 4 5 + 1n TT TH ng HH TH HH HH 13 Phương pháp nghiÊn CỨU 5 3c 3319211391131 191 1111151 11 g1 nh ng ng ry 1

4 NGi dung nghién 0i 1 2

CHƯƠNG I: TONG QUAN wicssssssssssssssssssssssssssssessssssssssssessssssssssssssssssesssssessssssssssssees 31.1 Tổng quan tình hình khu VUC o ceccececcssessessessessessesesecsessessesscssesscssesessessessssseeseasees 3

1.1.2 Đặc điểm địa hình oo eessesccssseecssseeeessneessssceesnsecessnscessnseessanecesnneeessneeeennnesennnesee 3

1.1.4 Đặc điểm đất đai thé nhưỡng 2 2-5 S22EE2EESEEEEEEEEEEEEEEEEErErrrkerreeg 7

1.2 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu tính toán hệ thống sông ở ngoài nước .8

1.3 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu tính toán hệ thống sông ở trong nước I

1.4 Nhận xét CHUNG? - - - - + k2 111119112 TH ng HH HH key 13

CHUONG II: CƠ SỞ DU LIEU VA HIỆN TRẠNG THỦY LỢI 17

2.5 Tài liệu thỦy Văn 6 1 3 9 91T HH HH HT nh TH HH Hệ 24"¡8i 06 24

2.5.2 Tai Ou dia Win oo ồ 26

2.6 Phan KhU iQue 27

2.6.3, Xác định các trực tiêu và phần khu tiêu 30

2.6.4 Phân 6 trong các khu tiêu đã được xác định 31

2.65, Xác định quan hệ FZ theo 6, theo khu và toàn hệ thông 3

CHUONG 3: PHAN TÍCH, TÍNH TOÁN VÀ ĐÈ XUẤT CƠ SỞ KHOA HỌCVAN HANH TOI UU HÓA HE THONG 35

3.1 Cơ sở lý thuyết 35

3.141 Phương pháp nghiên cứu 35

3.1.2 Mé hình thiy lục VRSAP 353.3 Mô hình tiêu ting nội đồng 363.3.1 Mục dich tinh toán mô hình 363.3.2 Clu trúc của mô hình 36333.Di toán 393.4 Kiểm định mô hình tiêu ứng 413.4.1 Kết qua tin toán từ mô hình 41

3.4.2 Diễn biến diện tích đất ngập tại mỗi phân khu tiêu “3.43 Tổng hợp kết quả tính để chọn phương án 56

Kết luận 60

TÀI LIEU THAM KHẢO reo

ĐANH MỤC BẢNG BIÊU

Bảng 1.1 Phân bổ cao độ mộng dit khu vực Nam Hà

Bảng 1.2 Đặc trưng khí hậu trung bình trạm Nam Định,

Bảng 2.1 Các thông số thết kế của 6 tam bơm động lựcBảng 22 Công trình đầu mỗi của các lưu vực tiêu

Bảng 23 Công trình đầu mỗi của các phân khu tưới

kênhBảng 2.4 Hệ thống kênh trục tiêu chính và các công tint

Bảng 2.3 Tỷ lệ lưu lượng của các trạm bơm so với thiết kế

Bảng 26 Lượng mưa bình quân thing của

một số tram khí tượng trong vùng (mm)

Bảng 2.7 Lượng mưa ngày lớn nhất của một số tram khí tượng trong vùng (mm).

Bảng 29 Phân bổ cao độ mộng đất khu vực 6 TBĐL.

Bảng 2.10 Bang phân bổ diện ích theo cao độ toàn vùng 6 tram bơm(ha)

Bảng 2.11 Kết

Bảng 2.12 Kết quả phân 6 tiêu hệ thẳng 6 trạm bơmBảng 3.1 Ci

quả phân khu tiêu hệ thống 6 tram bom

hi tiêu đặc trưng của các trục tiêu chính.

Bảng 3.2 Số mặt cắt địa hình của mạng sông, kênh iêu chính.

Bảng 3.3 Chiều kỹ thuật của các công tình điều tiếtBing 3.4 Bảng các ổ hợp đồng mở cổng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình I.1 Bản đổ khu tiêu Nam Hà

Hình 3.1 Mô hình lượng mưa ding trong tỉnh toán

Hình 3.1 Hiệu chỉnh mô hình mực nước tại Như Trác và tại Cầu.

Hình 3.2 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 12 của khu tiêu Như Trúc

Hình 3.3 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 18 của khu tiêu Như Tri,Hình 3.4 Biểu đỗ điện tích ng

Hình 3.5 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Như Tre

Hình 3.6 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 4 của khu tiêu Hữu Bị

Hình 3.7 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 64 của khu tiêu Hữu Bip trường hợp 38 của khu tiêu Như Trác.

Hình 3.8 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 34 của khu tiêu Hữu BịHình 3.9 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Hữu Bi.

Hình 3.10 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 2 của khu tiêu Cổc Thanh.

ốc Thành.

u Cốc Thành.Hình 3.11 Biểu đỗ diện tích ngập trường hợp 18 của khu,

Hình 3.12 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 63 của khu

Hình 3.13 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Cốc Thành.

Hình 3.14 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 2 của khu tiêu Vĩnh TrịHình 3.15 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 64 của Khu tiêu Vĩnh TrịHình 3.16 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 35 của khutiêu Vĩnh TrịHình 3.17 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Vĩnh Trị

Hình 3.18 Biểu đỗ diện tích ngập trường hyp 2 của khu tiêu Cổ Đam.Hình 3.19 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 58 của khu tiêu Cổ Dam.

Hình 3.20 Biểu đồ diện tích ngập trường hop 64 của khu tiêu

Hình 3.21 Biểu đồ diện tích ngập khu tiêu Cổ Đam,

Hình 322 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 3 của 5 khu vực tiêu.Dam.

Hình 3.25 Biểu đồ diện tích ngập trường hop 18 của 5 khu vực iêuHình 3.24 Biểu đồ diện tích ngập trường hợp 61 của Š khu vực tiêuHình 3⁄25 Biểu đồ diện tích ngập của 5 khu tiên

Hình 3.26 Biểu đồ các trường hợp cho diện tích ngập nhỏ nhắt

5s5s56565ĩ37s85859

MỞ DAU

1 Sự cần thiết của đề tài

Hà Nam và Nam Định là hai tỉnh thuộc vùng đồng chiêm trùng và về mùamưa là thường xuyên trong tình trạng ngập sing Đ giải uyếttình trạng nữ, hệthống các tram bơm lớn đã được _ xây dựng từ những năm _1970 Tuy nhiên, côngtrình đầu mỗi cũng như hệ thống kênh mương, công trình trên kênh đã trên 40 nămkhai thác, sử dụng, đến nay đã xuống cấp nghiêm trong Các thiết bị máy móc ởcông trình đầu mối hỏng hóc, xuống cấp nên hiệu suất bơm không cao Các công.trình đi tết giãn các phân khu chưa hoạt động hợp lý và hiệu quả Chính vi vậyviệc nghiên cứu các phương án vận hành tôi ưu các công trình điều tiết trên các trụctiêu chính hệ thống các tram bơm tiêu trong khu vực là ht sức cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu.

Nghiên cứu nhằm tim ra các phương án đồng /mở phi hợp các cổng sao cho

diện tích ngập của các khu tiêu là nhỏ nhất tr đó tìm ra được phương án hợp lý nhất

cho điện tích ving tiêu là lớn nhất

3 Phương pháp nghiên cứu(1) Tidp cận tổnghớp

Xem khu vực nghiên cứu là một phần của lưu vực tiêu, trong đó các điều

kiện cấu thành hệ thong gồm: đị hình, địa chất khí hậu, nước, sinh vật, con người,

phương thức quan lý, khai thác „v.v là các thành plin của hệ tương tác có quan

hệ rằng buộc, tác động lẫn nhan

(2) Tidp cân lễ thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tấp thu công nghệ+ Tig

thể giới và trong nước nhất là các kết quả ở vùng nghiền cu.

cận các kết quả nghiên cứu về tinh toán động lực bọc dòng chấy ở rên

+ Sử dụng các công cụ tiên tiễn để triển khai thực hiện dé tải như: Sử dung

sắc phần mềm VRSAP (Vietnam River System and Plan , GS Nguyễn Như Khuê )

được cải biên bởi GVHD vả các phan mềm ứng dựng khác để phục vụ công tác tinh

toán, dự báo mực nước khu vực.

4 Nội dụng nghiên cứu

Thu thập các tài liệu về điều kiện tự nhiên, những thông số kỹ thuật cơ bản

“của khu vực nghiên cứu,

~ Thu thập số iệu cao sinh các cổng then chốt làm việc trong khu tiêu~ Tỉnh toán thủy lực hệ thống sông nội đồng

~ Tinh toán xác định được phạm vi ngập úng: diện tích ngập, mức độ ngập.

CHƯƠNG I: TONG QUAN

1.1 Tổng quan tình hình khu vực

LAL Vị tí địa lý

Hệ thống thủy nông Nam Hà là hệ thống liên tỉnh, bao gồm tỉnh Hà Nam ởphía Bắc và tỉnh Nam Định ở phía Nam, nằm trải đài từ 20°36"1S* đến 203645"vĩ độ Bắc, bề ngang kéo dài từ 105đến 106°13° kinh độ Đông Địa giới hành

chính được giới hạn bởi:

~ Phía Bắc và Đông Bắc là sông Hồng, giáp với tinh Thái Bình,

- Phía Tây và Tây Bắc là sông Day, giáp với huyện Duy Tiên, Kim Bang.

- Phía Đông và Đông Nam là sông Đào, gp vi huyện Nam Trực, Nehia Hưng:

- Phía Nam và Tây Nam là sông Bio và sông Diy, gip với tỉnh Ninh Binh vàhuyện Nghĩa Hưng

1.1.2 Đặc điểm địa hình.

Lưu vực có tổng diện tích tự nhiên 85.326 ha, với địa ình phức tp, cao thấpxen kế, nhiều khu lồng chảo Khu vực gồm các đơn vị hành chính: các huyện LýNhân, Thanh Liêm, Bình Lục, Vụ Bản, Ý Yên, My Lộc, thành phổ Phủ Lý và thànhphố Nam Định

Ruộng đất phần lớn có cao độ 40,75 - +1,5m; một số vùng cao ở Bắc LýNhân, ven sông Đào, sông Châu; một số vùng đất tring cốt +0,7 - +0,8m ở Bình.Lục, Ý Yên, Vụ Bản; một số nơi có đổi núi như ở Vụ Bản, Thanh Liêm, Ý Yên.

“Tinh hình phân bổ cao độ nuộng đắt được thể hiện trong Bảng 1.1

Bảng LÍ —- Phân bố cao độ mộng đất Khu vực Nam HàCao độ (m) | Digm ich (ha) | Tý IG) | % cong din

<05 3HA/5 | 36 A6505:05 | TW25 | BƠ | N205:10 | 2D | 59 | An10-125 | 1650687 | 1934 | 6899T3515 | S865 | ID | 7N15-175 | 608678 | 7 DAO

175-20 | 40068 | 480 502

20:30 | 688M2 | 7a 33.40>a0 | 73125 | 29 9652Đăng | 40635 O48 36,50

Aohồ | 273486 | 3.20 | T0000

"Với đặc điểm địa hình khu vực cao thắp xen kẽ, nhiều nơi lòng chảo, đặc biệtvới diện tích đất màu và phi canh tác 31,639 ha (chiếm 37%) nên việc đầu tư giải

quyết tiêu ing cho khu vục còn gập nhiều khó khăn và tốn kém,

1.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

C6 thể nói đặc điểm khí hậu của vùng mang tính chất chung của ving đồng

bằng Bắc Bộ, trong năm chia ra hai mùa mưa và khô rõ rệt.

thiệt độ trung bình nhiều năm 23,5°C, thấp nhất tuyệt đối là 5°C và cao

nhất tuyệt đối là 40°C Tháng nóng nhất là tháng VII (29,2°C), tháng lạnh nhất là

tháng 1(16,3°C),

+ Độ âm các thing trung binh đều lớn hơn 80%, độ dim trung binh nhiều năm

tại Nam Binh 86%, cao nhấ là tháng HL (91%) và thấp nhất là tháng VI (82%),- Tốc độ gió trung nhiều năm tại Nam Định là 2,3 mvs, tốc độ gió trungbình tháng không có sự thay đổi nhi giữa các thing, trong đổ lớn nhất vào cáctháng X (2,5 m/s), nhỏ nhất vào tháng III (2,0 m/s) Tốc độ gió lớn nhất từng do

được tai Nam Định là 48 m/s, rong mùa mưa lä tốc độ giá lớn nhất thường xây

ào các tháng VII, IX và X.

- Lượng bốc hơi trung binh nhiễu năm đo bằng ống piche là 800 - &40 mm,‘Tai Nam Định là 810 mm, trong đó tháng lớn nhất đạt 103 mm (báng VED) và nhỏ.

nhất là 38 mm (tháng III)

- Lượng mưa trung bình nhiễu năm từ 1500 - 1800 mm, mia mưa thưởng từ

tháng V đến tháng X, tháng mưa lớn nhất là thang VIII, lượng mưa 3 tháng lớn nhất(VIL, VIII, LX) chiếm hơn 60% tổng lượng mưa cả năm Tai Nam Định lượng mưa.trung bình nhiều năm đạt 1740 mm, tháng mưa nhiều nhất là tháng IX (320 mm), vàmưa ít nhất vào tháng II (78 mm)

Nguyên nhân gây mưa lớn của khu vực thường do bão, áp thấp nhiệt đối, dảihội tụ nhiệt đồi Các trận mưa lớn lch sử trong khu vực là tháng VIIUI971, thing14/1985 Hai năm này do mưa lớn đã gây lũ lụt ắt nghiêm trọng rên lưu vực sông

Day và vùng hạ lưu dẫn đến ngập ứng trên diện rộn, một số nơi bị vỡ đềMột số thông số khí hậu bình quân của trạm Nam Định như rong Bảng L2

Bảng L2 Đặc trưng khí hậu trung bình trạm Nam Định.

6

1.1.4 Đặc điểm đất dai thé nhưỡng

‘Dit đai toàn vùng dai bộ phận có ngun già phù sa Trong số 85.326 ha đắt

tự nhiên của vùng chỉ có trên 400 ha đất có nguồn gốc từ phiến thạch, đó là vùng.đổi núi của huyện Thanh Liêm, Vụ Bản Ý Yên

= Ving đồng bằng tring đắt chua nghèo kin với độ pHL: 4,1 - 5.0; pH,O từ 46đến 5.5 tức là từ chua đến vữa: him lượng PO; thấp (<0,05%) Tuy nhiên có cấpnước thủy lợi thì vũng đất này có thể thích hợp cho nhiễu loại cây trồng như cây

lương thực, cây màu, cây công nghiệp và các loại cây ăn quả khác.

Vũng đồi bản sơn địa pia Tây chủ yếu a đất nâu vàng trên phù sa cổ, dt đòvàng trên dé phiến sét, đt nu đỏ và man đỏ vàng, đất nâu đỏ trên đá với Nhìn

chung thành phin N, P và tỷ lệ mùn thấp, độ chua cao Hiện rạng đất ở day cũngphù hợp với sự phát triển của nhiễu loại cây trồng như ch Ic, lúa, ngô, sin và mộtsố cây ăn quá như vải, chuối.

Dis ác động nhiễu năm của điều kiện tr hiền, con người, đất phủ sa đã bịbiến đổi nhiều: Ở những nơi cao bj rửa trôi, đất trở nên bạc màu, khô cần; ngược lạiở những nơi trừng thi quanh năm cỗ nước thi bị ey hồn, tích đọng nhiều chấtnhư sắt, nhôm, ms tan nh hung lớn đến cây trồng (vùng Thanh Liêm, Vụ Bản,Y¥ Yên) Do bị ngập ứng thường xuyên nên qui trình phân giải chất hữu cơ trongđiều kiện yếm khí ắt chim chap và sinh ra các chất làm làm hãm cây trồng như.HyS, CH., SO» Các chất này kết hợp với sắt, nhôm trong đất tạo thành các danfirit bám vào rễ cây, gây khó khan cho việc hút các chit dinh dưỡng của cây và gâynên hiện tượng thối rễ ở cây.

“Từ khi 6 trạm bơm điện lớn được xây dung, những vùng tring đã thoát khỏi

cảnh ứng ngập triển miên Nhưng một vin để phát sinh là những ving trước đây

ngập nus › đất mang tính chất phèn tiềm tang, pf55, thi sau kh tiêu nước, đấtphèn tiềm tàng tở thành phèn hiện thực Nguyên nhân do đất được phoi ai, các

dạng firit bị Oxy hóa tạo thành các sunfat sắt, nhôm, tạo thành các axit tự do, dat trở.nên rất chua , pH <4 Điễn hình là khu vục Ý Yên, Vụ Bản, Bình Lục Do vậy việcnhư giai đoạn tiếp theo khôngtiêu triệt để sẽ giảm hiệu quả thực tế rất nhiều ni

thực hiện được việc tưới đầy đủ nhằm thau chua, ém phèn của đất Đây là đặc điểm.

riêng biệt về kết hợp liên hoàn giữa tưới và tiêu của lưu vực.

“Có thể nói, đất dai trong khu vực là đất phù sa sông Hồng, có độ phì tự nhiên

nh cao thấp xen kể, đa dạng về loại dit, Trong dit đang diễn ra 2

màu mỡ Địa

«qu tình tho

- Quá tinh gley hóa diễn ra ngay ở lớp đất mat thuộc các loại đất dia hình

thấp, tạo ra nhiễu chat độc hại kìm hãm quá trình sinh trưởng và phát triển của cây

- Quá trình kết von xây ra ở các loại đất địa hình cao, ảnh hưởng đến kết cầu

cân trở quá trình canh tác.

Nhìn chung, đất vùng này giàu tiém năng, độ phì nhiêu khá, giàu hữu cơ, N,

diay, phù hợp nhiều loại cây tring Tuy vậy, khi hệ thống 6

trạm bơm điện lớn được quy hoạch lại, cn xem xét các vin đềla dạng hóa nông.

nghiệp, bồ trí cơ cấu cây trồng (lúa, màu, cây ăn quả, iy công nghiệp ), về thời vụ

(lúa 1 vụ, 2 vụ, các vụ mau ), cùng vật nuôi hợp lý (cá nước ngọt, thủy sin ) trong

Khu vue với những điều kiện thủy lợi mối

1.2 Tổng quan vỀ các kết quả nghiên cứu tính toán hệ thống sông ở ngoài nước.Hiện tại để tính toán cháy lũ kiệt, xâm nhập mặn, trạng thái ô nhiễm hi

trên các hệ thống kênh sông của Việt Nam các kỹ sư và cán bộ kỹ thuật thường,dang một số ph

mmặt học thuật các mô hình tinh toán đồng chiy và chất lượng nước rongin mimáy tính của nước ngoài và trong nước.

sông đều xuất phát từ hệ phương trình Saint ~ vennant một chiều (ở các dang khácnhau) và phương tinh lan tran chất một chỉTuy nhiên sơ đồ và thuật toán giảitb, từ đó độcác hệ phương trình này lại khác nhau ty thuộc te gi ca từng mô

chính xác của kết quả cũng như thời gian tính trên máy có khác nhau.

Dưới day thông kê một số mô hình đồng chay và chit lượng nước thông dungtrên thể giới đã được giới thiệu trong nhiều tài liệu tham khảo:

Mô hình MIKEII: là mô hình thuộc họ mô hình MIKE, có tính thương mạitrên thể giới, là mô hình do Viện Thủy lực Ban Mạch xây dựng, Đây thuộc lớp mo

hình thủy lực và chất lượng nước loại một chiều và 2 chiều có độ tin cậy rit cao,thích ứng với các bài toán thực tế khác nhau Mõ hình này đã được áp dụng rất phổ.biển trên thể giới để tính toán, dự báo lã, chất lượng nước và xâm nhập mặn

"Để tính dòng chảy trong sông kênh MIKE 11 sử dụng hệ phương trình Saint —

vennant một chiều, hệ phương trình sai phân được và bằng phươngpháp lặp, vì vậy tốc độ tính châm và cần có kinh nghiệm xử lý khi tạo điều kiện banđầu, Trong MIKE 11 đã xét các công trình công đập phỏ biến, tuy nhiên đôi khi gặp.

trường hợp không én định khi phải vận hành công trình

Nhìn chung những ưu nhược điểm của bộ MIKE 11 như sau:

- Ưuđiểm

+ Là phần mém thương mại nên phần giao diện rắt mạnh, hữu hiệu

công cụ GIS rit mạnh kế cả tạo Database (mặc dù phải cần

thêm các phẫn mém GIS như ArcView hay AreGIS, )

+ Các tiện ích đầy đủ, dé cho người sử dụng.

+ Thuận tiện cho việc giải quyết các bài toán vừa và nhỏ.

~_ Nhược điểm

+ Không biết được phin lõi (phẩn thuật toán, tổ chức chương trình ) nên

người sử dụng không thể cải biên, cập nhập mà phải qua nơi bán, khi đó phải trả

thêm tiễn và mắt thời gian chờ đợi )

++ Khi phải tính toán cho bi toán lớn như ding bằng sông Cứu Long trongmột thời gian dài (mô phỏng cả một năm cho lũ và cạn) MIKE 11 đồi hỏi nhiều thời

gian tinh trên mấy không không thuận tiện cho gisi đoạn chạy hiệu chỉnh vì phải

chay rất nhiều lần mời hiệu chính được một tham số nên tốn thỏi gian chạy trênmáy hơn nữa để tạo điều kiện ban đầu đòi hỏi nhiều kính nghiệm và thường phải

xuất phát từ bước thời gian nhỏ

+ Độ chính xác của kết quả tính, đặc biệt cho các bài toán lan truyền chất

(mặn BOD, DO ) nhiễu khi không đảm bảo do bản chất thuật toán được sử dung(khuếch tén số dẫn đến nồng độ âm hoặc nồng độ sát biên lớn hơn biên khi không

số nguồn tong miễn)

+ vì phẫn mềm thương mại nên gi thành rất đất, mỗi icense, dang khóacứng, chi dùng được cho một máy tính, hoặc cũng có phiên bản chạy nối kết máytính trên mang nhưng giá thn cho hơn nhiều

+ Nhiễu nghiên cứu trong nước đã sử dụng mô hình MIKE 11 để làm công cụ

tính toán thủy lực và chất lượng nước Nhưng sau khi hthành dự án không

chuyển giao công nghệ được vì các cơ quan hưởng lợi từ dự án không có bản quyén

sử dụng MIKE 11 và dy an cũng thường không có đủ kinh phí để mua phan mềm.chuyển giao

Mô hình ISIS: do các nhà thủy lực Anh xây dựng, giống như bộ MIKE 11,phần mềm ISIS cũng sử dụng hệ phương trinh Saint ~ vennant một chiều cho dang

chy và phương tình lan truyễn chit một chigu cho mặn Khác với MIKE l1 rongISIS sử dụng sơ đồ sai phân Preissmann cho dòng chảy và lan tuyển mặn

Vì là phẫn mềm thương mại, ISIS cũng cỏ phần giao diện khá dep và tiện

m và khó khẩn khi giải quyết bài oán

trên phạm vi rộng, nhiễu liên kết như đồng bằng sông Cửu Long.

Mô hình EFDC (Em

dụng, tuy nhiên cũng bọc lộ một số yếu đi

'onmental Fluid Dynamic Code): Mô hình được cơquan Bảo vệ Mítrường Mỹ (US EPA) phát tiên từ năm 1980, Là mô hình tổng

hợp ding đ tính toán thủy lực kết hợp với inh toán lan truyền chất L2.3chiễu, Mô

hình có khả năng dự báo các quá tinh đồng chảy, quả trình sinh, địa hóa và lantruyền mặn

Mô hình SOBEK: phần mềm này do Delf, Hà Lan phát triển gdm phần dòngchảy tính toán ô nhiễm 1.2 chiều, đã nỗi kết với công cụ GIS Các yếu tổ ô nhiễmurge mô phỏng bằng phương tình lan truyền chất một chiều có k tới quá trìnhbiến đổi sinh hóa của các chất 6 nhiễm được giải bằng phương pháp sai phân Mặc

ếch tần số.

bị ảnh hưởng bởi hiện tượng Kh

Mô hình Qual2-E: phần mềm này do cơ quan Bảo về môi trường Mỹ (US

EPA) phát triển và đã áp dụng rộng rãi ở Mỹ và một số nước Châu Âu Qualcũng sử dung hệ phương trình Saint ~ vennant và lan truyền chit một chiều và giải

bằng phương pháp ai phân và có thé sử đụng cho nhiều yếu 6 6 nhiễm (BOD, DO,

tảo, Nitơ, phốt pho ) Nhược điểm của Qual2-E là chỉ áp dụng cho mạng sông đơn.

giản có dạng hình cây (không áp dụng cho mạng sông dang mạch vòng); thi diệnkênh sông phải đều dạng hình thang, hay hình chữ nhật và không chịu ảnh hưởng

cửa thủy tiểu

Mô hình Duflow: Đây là phần mềm dược phát triển bởi Viện Thủy lực củaHa Lan, Phin mém này được thiết kế để sie dụng cho nhiễu mục tiêu (nh ti, lũ,sử dụng nước, ) Duflow cũng giải quyết các bài toán lan tuyỄn chất trong kênhxông có các công trình Duflow có giao diện đồ họa tiện dụng Vi đây là phần mềm.

thiết kế chủ yếu cho giảng day và đào tạo, cho nên khi sử dụng cho các bài toán lớn.cẳn có cải biên.

1.3 Tổng quan vỀ các kết quả nghiên cứu tính toán hệ thống sông ở trong nước.Do các yêu cầu thực iỄn quy hoạch và sử đụng ti nguyên nước, nhiễu chuyên

gia trong nước phải tự xây dựng các bộ phần mềm, để khi cằn thiết có thé tự sửa đồiyêu cầu tính

và cập nhập thuật toán, mã nguồn (code) để có thé đáp ứng được c¿

toán cụ th Các bộ phần mềm do các cần bộ trong nước được nhắc tên và áp dụng

nhiều cho các dự án trong nước gằm:

Phần mềm VRSAP: đây là bộ phần mềm được xem là đầu tiên cho tinh toánthủy lực mạng kênh sông, do cổ GS Nguyễn Như Khuê phát triển sau đợi thực tập ở

Hà Lan vào năm 1978 Từ khi ra đời chương trình này đã được các kỳ su rong

nước sử dụng rộng rãi và thành công cho nhiều dự án quy hoạch tải nguyên nướctrên đồng bằng sông Hồng và đồng bing sông Cửu Long Trong quá tinh áp dung,chương trình VRSAP đã được hoàn thiện dẫn từ chạy trên môi trường DOS chuyển

sang môi trường WINDOWS, Về cơ bản chương trình VRSAP da đáp ứng được các

cầu tính toán, tuy nhiên do nhu cầu phát trị„ kích cỡ của các bài toán quy

hoạch cũng tăng dẫn, không chỉ ở mức độ đồng bằng của Việt Nam mà ở mức độ

châu thổ (chẳng hạn cả ở Việt Nam và Cimpuchia) và phải mô tả với tồi gian dài,

ối các kich bản phức tạp về vận hành các hệ thống cổng đập.

Một số trù, nhược điểm của VRSAP (khi chưa nâng cắp):

+ Bip ứng được các yêu cầu tinh toán cho các bài toán lớn của đồng bằng

Sông Cửu Long mặc dù phải tính riêng lũ kiệt

+ Có chương trinh nguồn, có thể hiểu thuật toán và có thể chủ động sử chữa,

thay đổi, mặc dù dé hiểu được surce codes không phải dé dang.

+ Giao diện côn đơn giản và chưa đẹp.

hợp với phần vẽ tác giả đã thêm một số điểm tính trung gian Gần đầy, TS Nhân có

thêm phần tính toán chảy xiét bằng phương pháp sóng động hoc, tuy nhiên trênvùng núi có những đoạn vữa chiy xiết, vừa chảy êm thi phương phip sóng động

học không áp dụng được

Phin mềm MK4: là phần mém của PGS.TS Lê Song Giang, Đại Học BáchKhoa TP Hồ Chi Minh Đây là phẳn mềm mang tinh học thuật nhiễu hơn và chủ yếuding trong giảng dạy Việc áp dụng cho các bài toán thực tế lớn còn hạn chế Phin

giao diện của M4 khá tốt và dang trong giai đoạn phát triển

Phan mềm SAL (hay SALBOD): là phần mềm của G.TS Nguyễn Tắt Đắc.Phin mềm này được xây dựng từ những năm 80 của thể ky 20 (ới các phiên bảnkhác nhau qua quá tinh hoàn thiện) đã được áp dụng cho nhiều dự án lớn trên Đồng1g sông Cửu Long, hệ thống sông Sài Gòn ~ Đồng Nai ~ Thị Vai, kể cả sử dụngcho các dự án quốc tế hủy lực, mặn, ô nhiễm, chua phèn) SAL cũng giải hệ

phương trình Saint ~ vennant một chiều bằng sơ đỗ sai phân Preissmann Tuy nhiên

trong SAL đã ding phương pháp tuyểnlh hóa nên không cần giải lặp Mặt khác,trong SAL, trước tiên ding các công thức truy đuổi để đưa về giải hệ phương trình.

số ấn số chỉ là mực nước ti nốt họp lưu và sử đụng thuật to giải ma trận thưa nên

tốc độ tính toán nhanh Dùng SAL có thể tinh được các yếu tổ đồng chảy (mye

nước, lưu lượng, vận tốc, ) tính được độ mặn và một số yếu tô của chất lượng.nước (6 nhiễm hữu cơ, nước lâm mắt, phin, ) Nhược điểm của SAL là phẫn giaođiện, kết nổi GIS và Databse Phần này dang trong quá trinh xây dựng và hoàn

thiện Phần học thuật của SAL là cơ sở chính trong cải tiến VRSAP cho nilà VRSAP-SAL.

1.4 Nhận xét chung:

Ha Nam và Nam Định là hai tỉnh thuộc đồng bằng chiêm tring, về mùa mưa

Ii thường xuyên trong tình trạng ngập ting Dé giải quyết tình trạng này, hệ thống

các trạm bơm lớn đã được xây dựng từ những năm 1970 Tuy nhiên, công trình đầu

mối cũng như hệ thông kênh mương, công trình trên kênh đã trên 40 năm khai thác,sử dụng, đến nay đã xuống cấp nghiêm trọng Hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà làhệ thông liên tinh, bao gồm tỉnh Hà Nam ở phía bắc và Nam Định ở phía nam (hình

1.1) Địa giới hành chính giới hạn bởi:

~ Bắc và Déng bắc là sông Hồng và giáp tỉnh Thái Bình,

- Tây và Tây bắc là sông Day, giáp với huyện Duy Tiên, Kim Bảng,

- Đông và Đông nam là ông Đào giáp với huyệ Nam Trực và Nghĩa Hưng.- Nam và Tây Nam là sông Đào và sông Day giáp tỉnh Ninh Bình và huyệnNghĩa Hưng.

Hướng dốc chính của địa hình là tir bắc xuống nam, địa hình tương đối bằng

cao (thuộc Thanh

phẳng, chỉ có vùng phía Tay của khu vục hệ thống là cóLiêm) Các sông ngòi chính của hệ thông pm

- Sông Hing là sông bao quanh một phần phía bắc và phía đông ving dự énđây là con sông lớn nhất có nhiệm vụ cắp nước cho hệ thống qua ác trạm bơm Như.

“Trúc, Hữu Bị I và Hữu Bị IL

- Sông Dio Nam Dinh có chiều dài 23 km và diện tích lưu vực 185 km”, Sông

Dao nối sông Hồng với sông Day là sông bao quanh phía nam và đông nam và lànguồn cấp nước cho hạ lưu sông Day và hệ thống thiy nông Bắc Nam Hà vào mùa

khô, tiêu thoát nước thải và nước mưa trong mùa lũ từ các trạm bom tiêu từ hệ

thống Dọc theo sông Đảo có nhiễu cống và rạm bơm lớn như Quần Chuột, Kênh

Cao, Cốc Thành, Vĩnh Trị,

- Sông Đây có tổng điện ích lưu vực 5800 km, chiều dù sông từ Trung Hà‘én của Ba Lạt là 230 km Sông Đây bao quanh bệ thống thủy nông Bắc Nam Hà ở

hệ thông sông Bắc Nam Hà có a

phía tây Doc sông Day thu cổng và trạm.

bơm tưới tiêu kết hợp.

Ngoài các sông lớn bao quanh hệ thống, trong nội đồng còn có sông Châu.Giang nối giữa sông Dây với sông Hồng Trước kia sông Châu Giang ăn thông vớixông Hồng, nhung do bồi tụ nên nay nổ là sông cụt, chỉ còn một hứng nhập lưu vớisông Diy qua cống điều tế tại Phủ Lý Sông Châu Giang là sông tiêu nước rongmila mưa cho vùng với lưu vực 368 km? và dai 27 km Ngoài ra trong mùa khô.

Bình Lục, Lý Nhân và Mỹ LộcCác sông nội dia vùng hệ thông côn có các sông như Mỹ Độ, sông Kinh Thầy, sôngBiên Hòa, sông Chanh, Các

những trực tiêu chính của ác tram bơm lớn được liên hg với nhau bằng các cổng và

sông Châu Giang còn cung cắp nước cho các hy

dng này vừa làm nhiệm vụ tưới đồng thời vừa làdap điều tiết hoặc âu thuyén Các công trình điều tiết giữa các phân khu chưa hoạt

động hợp lý và hiệu quả Chính vì vậy việc nghiên cứu các phương pháp vận hànhtiết trên các trục tiêu chính hệ thống các trạm bơm tiêutối ưu các công trình

trong khu vực là hết sức cin thiế Nghign cứu này nhằm tìm ra các phương ánđồng! mở phối hợp các cổng sao cho điện tích ngập của các khu tiêu là nhỏ nhất irđồ tim ra được phương án hợp lý nhất cho diện tích vùng tiêu là lớn nhất

ĐỂ giải quyết các bùi toán tên tác giả đã sử dụng phần mềm VRSAP(Vietnam River System and Plan, GS Nguyễn Như Khuê) được cải biên bởi TSNguyễn Cao Don và các phần méứng dụng khác để phục vụ công tác tính toán,cdự báo mực nước khu vực.

1.8 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Hà Nam và Nam Định là hai tỉnh thuộc vùng đồng chiêm trũng Lưu vực của

hệ thống được bao bọc bởi các con sông lớn như sông Hồng, sông Day, sông Đào

ngoài ra trong nội đồng còn có Sông Châu Giang và một số sông nhỏ khác và ve

mùa mưa lũ thường xuyên trong tình trạng ngập úng ĐỂ giải quyết tinh trạng nảy „

hệ thống các trạm bơm lớn đã được xây đựng từ những năm _ 70 của Thể kỷ trước.ỗi chính là Như Trác, Hữu Bi (ra

Đam, Vĩnh Trị

Hệ thống này được tiêu bằng động lực qua 6 đầu

sông Hồng), Cốc Thành (ra sông Đảo Nam Định), Nhâm Trài

ra côn cô một số đầu mỗi tram bơm mới được bổ sung để

h, Quy Độ, Yên

Bằng, Yên Quang, Quang Trung, Dinh Xá, Triệu Xá Từ đó đến nay, hệ thong các

(ra sông Bay) Ngoà

nâng cao khả năng tiêu gồm : Quán Chuột, Sông Chanh, Kinh TI

tram bơm này đã gép phần gi i quyết cơ bản nạn ứng ngập tiền miên, góp phần cảithiện đồi sống nhân dân trong vùng

Tuy nhiên, công trình

trên kênh đã trên 40 năm khai thác,

lu mỗi cũng như hệ thống kênh mương, công trình

sm trọng.

ử dụng, đến nay đã xuống cấp ngh

“Các thiết bị máy móc ở công trình đầu mỗi hong hóc, xuống cắp nên hiệu suất bơm

không cao, lưu lượng thiết kế không dat, hau hốt chi dat ở 70 - 75% năng lực thiết

kỂ, Các trục tiêu chín từ năm 1976 đến nay chưa được nạo vt nên bị bi lắng, gâycan trở đến dong chảy Qua khảo sát các tuyển kênh cho thấy, nhìn chung các kênh

tiêu đảm bảo đủ chírộng thiết kế nhưng mat cắt bị bidang và bồi lắp nghiêm.

trong, cao nh đáy kênh iu hig tại thường cao hơn cao trình thiết kế từ 08 = LŨm nhiều noi trên 1,0 m Hiện nay, các công trình đầu mố

= 246,83 m`⁄s, đạt hệ số ti

có tổng năng lực bomnước ra sông với lưu lượng Q

89 Vs.ha Hệ thống

din nước tiêu về đầu mối tram bơm, vi vậy nhiều khi trong đồng vẫn ting mà trạm

trung bình toàn vùng q =ônh trục chính bị bồi lắp rit nhiều nên không dim bảo việc

bơm phải ngừng hot động vi không di nước bơm, làm cho năng lực công tỉnh đầumỗi đã yêu Iai càng yếu Một số lưu vực có hệ thống kênh tiêu quá dài nên việc dẫn

và thio nước về bé hút cũng châm hơn, nhất là những vùng xa lại có địa hình thấpdo vậy việc tiêu ứng cho những vùng này gặp càng nhiều khó khăn hon Các công

trình điều tiết giữa các phân khu chưa hoạt động hợp lý và hiệu quả.

Do những nguyên nhân nêu trên, nên hàng năm tong hệ thống còn ứngnghiêm trọng, làm cho nén sản xuất nông nghiệp chưa thật én định, chưa chủ độngvề canh tác, nhất là chưa dua được nhiễu giống hia ngắn, cây năng suất cao vào

đồng mộng Do đó, vin để sửa chữa, khôi phục và ma rộng đã được thực hiện đảm

"bảo sản xuất va phát triển kinh té- xã hội wong vùng Song, hiện nay công tác quản

lý, điều hành cũng như vận hành hợp lý các công tình di Èu tiết trên các trục tiêu

chính nhằm phát huy du ge hết khả năng công suất của hệ thống, mang lại hiệu quả

kinh tế cao vẫn côn gặp những khó khăn nhất định

“Chính vi vậy việc " Nghiên cứu cơ sở khoa học vận hành tối uw các công trình

điều tiết trên các trục tiêu chính hệ thông các trạm bơm tiêu Hà Nam-Nam Định" đểcác cơ quan quản lý có thé chủ động xây dụng kế hogch vận hinh một cách khoahọc, sử dụng tải nguyên một cách hợp lý và bên vững là rất thiết thực và cần thiết

CHƯƠNG II: CƠ SỞ DU LIEU VÀHIỆN TRẠNG THỦY LỢI

2.1 Nhiệm vụ và quy mô hệ thống.Nhiệm vụ chính của hộ thống gồm

~ Đảm bảo nước tưới và tiêu thoát cho toàn bộ 8 đơn vị hành chính trong vùng

1g trong

hệ thống trong digu kiện thời tết bình thường, Hạn chế điện tích m:

những năm lũ vượt báo động 3

- Tiêu nước cho diện tích phi canh tắc trong mia mưa, kết hop cấp nước phụcvụ sinh hoạt và các nhu cầu khác như giao thông

‘Cu thể hiện nay hệ thống đảm nhiệm tưới vụ chiêm xuân 47.000 ha, vụ mùa46.000 - 46.500 ha, vụ đông 13.000 - 15.000 ha; tiêu nước với diện tích tiêu mặt

bằng 85.326 ha.

2.2 Hiện trang các con sông chính trong hệ thống

Lưu vực của hệ thông Nam Ha được bao bọc 4 phía bai các đoạn sông (Xemhình 1.1)

- Sông Hồng là sông bao quanh một phin phía Bắc và phía Đông ving quyhoạch, diy là con sông lớn nhất có nhiệm vụ cắp nước cho hệ thống qua các trạm

bơm Như Trác, Hữu Bị và Hữu Bị IL

- Sông Dio Nam Dinh có chiều dài 23 km và diện tích lưu vực 185 km’, sôngĐào nỗi sông Hồng với sông Day là sông bao quanh phía Nam và Dong Nam và là

nguồn cắp nước cho hạ lưu sông Day và hệ thống Nam Hà vào mùa khô, tiêu thoát

nước thải và nước mưa trong mùa lũ từ các trạm bơm tiêu Thực tế sông Đào NamĐịnh là phân lưu của sông Hồng tại Phù Long ở phía bắc thành phố Nam Định vàchấy vào sông Diy Doe theo sông Dio có nhiễu cổng và trạm bơm lớn như Quin

“Chuột, Kênh Cao, Cée Thành, Vĩnh Trị

- Sông Diy cổ tổng điện tích lưu vực 5800 km’, chiều dai sông từ Trung Hà

là sông khá lớn nhưng hiện nay dang bị suy thoái do nguồn nước từ sông Hồng bịcửa Ba Lạt là 230 km, Sông Bay bao quanh hệ thống Nam Hà ở phía Tây Đây

tuy nhiền vẫn còn nước từ các nguồn khác bỗ sung như sông Hoàng Long,ngNhi Dge sông Bay thuộc hệ thống Nam Hà có nhiều cống và trạm bơm tưới tiêuket hop.

~ Ngoài các sông lớn bao quanh hệ thống, trong nội đồng còn có sông Châu

Giang nỗi giữa sông Biy và sông Hồng, đây là con sông ngang thuộc địa phận tỉnh

Ha Nam Trước kia sông Châu ăn thông với sông Hồng, nhưng do bồi tụ nên nay nó.

là sông cục, chi còn một hướng nhập lưu với sông Day qua công điều tiết tại Phủ Lý.

Sông Châu li sông tiêu nước trong mia mưa cho vùng với diện tích lưu vực khoảng,

368 km” và dai 27 km Ngoài ra, trong mùa khô, sông Châu còn cung cắp nước cho.

các huyện Bình Lục, Lý Nhân và Mỹ Lộc.

~ Trong nội địa khu vực có một mạng lưới các sông làm nhiệm vụ tưới, đồngthời là những trục tiêu chính của các trạm bom lớn trong hệ thống được nối vớinhau qua các cổng diễu it như An Bài, Cánh Gà, Mỹ Đức

+ Sông Sắt di 37 7 km là tre tiêu chính của hệ Vĩnh Trị.

++ Sông Châu dài 27.3 km là trục tiêu của hệ Hữu Bị.+ Sông Mỹ Đô dải 10,5 km là tr tiêu của hệ Cổ Đam:++ Sông Kinh Thủy di 18 km là tre tiêu của hệ Cổ Đam:+ Sông Biên Hồn dài 12,6 km là trục tiêu của hệ Cổ Dam,++ Sông Chanh di 8 km là trục iêu của hg Cốc Thành,

V8 điều kiện thủy văn, số liệu đo đạc thủy văn ở một s6 trạm trên sông Hồng.sông Day, sông Dao cho thấy:

- Chế độ đồng cháy sông Hồng chi phối lớn đến việc tiêu thoát nước cin hệ

thống ra phía Đông Sông Bay ở phía Tây có chế độ dong chảy phân mùa trongvi nguồn nước từ sông Hồng không còn

+ mùa khô lượng nước sông Diy rễ

nên chế độ nước trong mùa khô phụ thuộc vio các sông nhánh như sông Tích, sông,

‘Thanh Hà, sông Hoàng Long và sông Nhuệ Trong đó các sông Tích (diện tích 1300

km), sông Hoàng Long (1515 km”), sông Nhuệ (1070 km®) đồng góp đáng kể

nguồn nước cho sông Bay.

- Riêng sông Đào ở phía Nam hệ thống la nguồn bổ sung nước chủ yếu từ

xông Hồng cho hạ lưu sông Day vio mia khô, trung bình mỗi năm khoảng 20 tỷ m*

được chuyển từ sông Hồng cho hạ lưu sông Bay Lưu lượng trung bình trong mùa

cạn cia sông Đào là khoảng 250 - 300 ms Vào mùa 1, lưu lượng nước sông Đào

khí lớn, như năm là lịch sử VIIV/I971 lưu lượng lớn nhất của sông Đảo ti tuyểnNam Định lên tới 6700 mỶ/s

~ Một điều đáng lưu ÿ là do tiêu thoát lũ của sông Day từ đoạn trung lưu.

xuống hạ lưu kém, Ii bị bổ sung nước từ sông Hồng qua sông Dao nên khi gặptriều cường thi lũ rút sắt chậm làm ảnh hưởng đến tiêu nước của hệ thống nên gây

ngập ứng di ngày cho các ving tring.

2.3 Hiện trạng các công trình trong hệ thống

Điện tích tưới tiêu toàn hệ thông 85.326 ha với hệ số tưới thiết kể 0.81 chàvà hệ số tiêu 2,9 l/s.ha (có vùng được nâng lên 4,1 Vs.ha).

+ Trạm bơm điện loại lớn: Hiện có tổng số 6 trạm bơm điện lớn với tổng số.35 tổ máy Các tram bơm lớn đều do Công ty khai thác công tinh thủy lợi Bắc Nam

~ Công trình trong hệ thống

6 tới 894 cổng trới, 573 cổng tiêu, 153 cổng luỗn, xi

phông và cổng dui đê,

+ 432 kênh tưới, 343 kênh tiêu

++ HG thống được chỉa thành 5 vũng tưới và 7 ưu vục tiêu khác nhan.

2.3.1 Công trình đầu mối

‘Tir năm 1964 đến năm 1972, trong ving quy hoạch đã xây dựng 6 trạm bơm

điện lớn với tổng lưu lượng thiết kế 220 ms, tiêu cho 77.448 ba, đạt hệ số tiêu 2.9Usha, Đến năm 1973, do một số vũng đất cao không tiêu tự chảy được nên hệ thống.đượ điều chỉnh và bổ sung một số công tinh cin thiết Từ nấm 1964 đến năm 1972trong hệ thống thủy nông đã xây dựng 6 trạm bơm độc lập với các thông số trong

bảng 2.1

Bảng 2.1 Các thông số thiết kế của 6 trạm bơm động lực

ay | Số máy | Diện tích tiêu | Lưu lượngSTT| Trạmbơm | Loạimáy | Sốmáy ie) tên (ia

1 “Cốc Thành 916-145 7 18.705 56

2 Cổ Đam 016-145 7 21.210 $6

3 Hữu Bị 016-145 4 10.835 32

4 Vinh Trị 9016-14 5 14784 405_| Nhâm Tràng 6116-87 6 5.508 18

~ Hệ Cốc Thành: Q=56mŸ⁄, diện tích được điều chỉnh: 24.817 ha

Xay dựng thêm một số tram bơm tiêu:+ Sông Chanh: 34x4000 mh

+ Quần Chuột: 20x1000 m /n

+Kênh Gia: 20.1000 mÌ/h (chủ yếu tiêu cho thành phd)

- Hệ Vĩnh Trị: Q=40 m°Vs; diện tích tiêu được điều chỉnh: 17.850 ha

XXây dựng thêm một số tram bơm tiêu:

+ Yên Bằng: 13x1000 mÌ/h+ Yên Quang: 20x1000 m̃h

- Hệ Cổ Đam: Q=Sém'sh diện tích tiêu được di“Xây dựng thêm một số tram bom tưới tiêu kết hợp:+ Triệu Xá: 20xI000mÌ/h +3x4000mÏ/h

chỉnh: 18,672 ha

+Năm 1992 xây dựng thêm trạm bơm tiêu Quy Độ: 20x1000mÌ/h, nhận tiêu.cho phần din tích 2.832 ha

+ Năm 1997 xây dụng thêm cho trạm bơm tiêu Binh Xá, Q = 12 m°/s, kết hợp

với am bơm Tiệu Xá tiêu cho 3.633 ha

~ Hệ Nhâm Tràng: Q= 18m‘/s; ign ích tiêu 6.850ha

+ Năm 1993 xây dựng thêm trạm bơm tiêu Kinh Thanh: 12x4000mÌ/h, tiêu

cho phần din ích 2.195 ha

~ Vùng đất cao 6 xã Bắc Lý Nhân và Bình Nghĩa xây dụng thêm tram bơm

Quang Trung 194000 mÌ/h, tiêu cho 1.937 ha.

Ngoài ra rong hệ thống đã xây dựng 179 trạm bom nhỏ nội ding để phục vụ

tưới tiêu cục bộ Tong diện tích tiêu cho toàn vùng là 85.326ha.

Hiện ti nh hình ving ti và lưu vực tiêu của hệ thống như trong các Bảng22và23.

Bảng 22 Công tình đầu mỗi cia các lưu vực tiêu

STT | Lau yc iéu Trạmbơm jJQ(m) | Digmtich tha) | ES ch

1 Nhu Trac Nhu Trac 13,03 [6.800 fst

VinhTij—— |307

3 [Vmhj [¥en Bing |40 | 17850 193Yen Quang |40 — } |

Tao [Nh Trang [1356

` 5 = [3.97— [Quang Trang | Quang Tang [91 11.937 KT)

Tổng 24685 —TB5326

Bảng 23 Công trình đầu mỗi của các phân khu tưới

Điệ tch tới Ï HG sb tdi | Lmulượngthiết

srr Vàng tới kế (ha) (Ws.ha) kế (m/s)

1] @8e Thani 25509 oF aT2 TCS Bam 12659 oa Tis3 Hw Bi x55 oa T078

4 Như Trac 18.824 I 0,71 18,15 — | Nhim Trang 6.037 70st 653

Ngoài ra trong hệ thông đã xây dựng 179 trạm bơm nhỏ nội đồng để phục vụ

tưới tiêu cục bộ Tổng diện tích tiêu nước trong toàn vùng là 85.326 ha,

3.3.2 Hệ thống kênh muong và các công trình trên kênh

- Hệ thống kênh mương trong khu vực đã được xây dụng tương đổi hoàn

chỉnh từ kênh chính đến kênh cấp II, cụ thể được thể hiện trong Bảng 2.4

Bảng24 HE hbng kn et hi a ng tinh nah

Hệ | Sôngtrụe | Chi — Kính

tiêu chính đài (km) Điểm hợp thước

Snr} Stone Song Xn -S Chiat a.

Trác | Xuyên bã cổng Vùa b=32

¬ Xin,mm | se | sa Vi AnBù1 Tete cối

sme | is —¬

cóc | woe | cay | Leche STH ssi | Lace,

Thm | Sch | J3 | cine STH-Schan; | Cink Gh

con 86 STH-T3

Kents | 5 SIM.

SSñ-§ChirgiAnBäi | arg, 288Sse) wa | KD dngSTSMP emass ` "

tại công Cánh Gà lăng

ce BERR | Dss | KHmỳy-KHU.KTho- | clu chee

Dam Thủy 18,0 | Biên Hòa Mỹ Đô - S.Sất Mỹ Độ,

tim, | tos | uNôyVpBe | NgÂm

‘in| KehBk | 4 KHID-EPy— | Nev Nam,

Tuy | KohNam | + Keto KB uy

- Các công tình trên hệ thẳng kênh tiêu chính gém các cổng điều tí

nhiệm vụ điều tiết nước giữa các khu vực, thuận lợi cho việc tiêu hỗ trợgiữa các phân khu tiêu trong hệ hổng

2.4 Dánh giá hiện trạng các công trình đã có.

“Công tình đầu mồi cũng như hệ thống kênh mương, công tinh trên kênh đã

trên 30 năm khai thie, sử dụng, dé nay đã xuống cấp nghiêm trọng Các thiết bị

máy móc ở công trình dầu mỗi hong hóc, xuống cấp nên hiệu sudt bơm không cao,

lưu lượng thết kế không đạt, hầu hết chỉ đạt ở 70 - 75% năng lục thiết kế (XemBảng 2.5) Các trụ tiêu chính từ năm 1976 đến nay chưa được nạo vét nên bị bồiLing, gây cản trở đến dòng chảy Qua khảo sát các tuyển kênh cho thấy, nhìn chung,

các kênh tiêu đảm bảo đủ chỉrong thiết kế nhưng mặt cắt bị biển dạng và bồi lắpnghiêm trong, cao trình đáy kênh tiêu hiện tại thường cao hơn cao trình thiết kế từ0,8 - 1,0m, nhiều noi trên 1,0 m.

thíBảng 2.5 Tỷ lệ lưu lượng của các trạm bơm so v

Lưu lượng | Lưu lượng

STT Trạm bơm | ou h

thiết kế (mÖ%) | thực đo (Zs)

i Cổ Đam 56 BS 76Cốc Thành 56 đâu 7

Tiữu Bị 2 2258 70

Vink Trị 0 307 TïNhâm Tring 18 126 0Như Trac 18 1303 1

Hiện nay, các công trình đầu mỗi có tổng năng lực bơm nước ra sông với lưu

2.5 Tài liệu thủy văn2.5.1 Tài liệu mưa

ai liệu mưa trên khu vực khá đầy đủ, với chuỗi sốu của các trạm đo mưa

quốc gia đu trên 30 năm, thuận lợi cho việc tính toán và phân tích

Khu vực HTTL 6 TBBL Hà Nam - Nam Định là khu vực chị ảnh hưởng sâu

sắc của tắt cả các cơ ch thời tết như không khí lạnh áp hấp nhiệt đi, hội tụ nhiệtđới, gió mùa Đông Bắc, bão dẫnình thành một mùa mưa kéo di từ tháng 5© thing 7/89 Do bị bao bọc 4

xông bao quanh khu vực là lũ trên

đến thing 10, lượng mưa lớn, chủ yéu tập trung

phía bởi đê, nguyên nhân gây lũ lớn trên các

thượng nguồn các sông Đà, sông Thao, sông Lô; còn mưa rơi trên khu vực lànguyên nhân trực tiếp sây ding ngập trong vùng

“Có 2 đặc điểm mưa của vùng nghiên cứu cin nhấn mạnh đó là:

- Lượng mưa thay đổi rõ rột theo thời gian từng tháng, vì vậy phải tính mưa tiều

theo thời gian phù hop với sự sinh trưởng, phát tiễn của cây trồng Lượng mưa lớn

tập tung vào các thing 7.8.9 và lớn nhất trong thing 9 - đó cũng là thai gian gieo

trồng của vụ mùa

= Lượng mưa thay đổi rất lớn giữa các tam do và không đồng thời gian giữa các

trạm đo Với đặc điểm này, không thể dùng một trạm mưa để đại diện chung cho cả

khu vực, và cũng không thé lấy từng trận mưa lớn cùng xuất hiện ở các vị trí để tính.

toán Vi vậy giá trị lượng mưa ở từng vị tí ong khu vực tiêu phải được xác định

theo đường thing trị mưa, được xây đựng tir lượng mưa.

Do vậy trong công tc điều khiển tính tiêu, cần phân định các trạm ma gắn với các6 tiêu nội đồng Mỗi một tram mưa đại diện cho từng khu vực bộ phận sẽ trực tiếp

tham gia vào mô hình tính toán cân bằng nước toàn vùng,

lý || 66 | 87, ons | eas ti | us| e4 3772 | 2769 wir | a5 | sm

như Hình 2.1Mô hình lượng mưa sử dụng trong tinh t

3 5 7 9 WB 15 17 1921 33 25 27 29Ngày

Hình 2.1 Mô hình lượng mua ding trong tính toán

2.5.2 Tài liệu địa hình

Khu vực có tổng diện tích tự nhiên 85.326 ha với địa hình phức tạp, cao thấpxen kế, nhiễu khu lòng chảo Khu ve bao gdm: các huyện Lý Nhân, Thanh Liêm,Binh Lục, Vụ Bản Ý Yên, thị xã Phủ Lý và thành phố Nam Dinh

Cao độ ruộng dit phần lớn ở cốt 40.75 - +l,5; một số vùng cao ở Bắc LýNhân, ven sông Đào, sông Châu; một số vùng đất ting +0,7 -40,8m ở Bình Lục, ÝYên, Vụ Bản; một số nơi có đồi núi như ở Vụ Bản, Thanh Liêm, Ý Yên Tình hìnhphân bé cao độ ruộng đất thé hiện trong Bảng 2.9:

Bảng 2.9 Phân bổ cao độ ruộng đắt khu vực 6 TBĐL.

Cao độ mm) Điện tích (ha) TR % cộng don

31875 37 371285775 mm 2212715 261 44916506,87 194) sa356178 99 742

6046.78 703 | gas4098.62 4.76 86.01

638412 7.45 9344

2491.25 29 96.34Đổi nd 40625 047 96.81

‘Aoho 2734.86 32 100

‘Vai đặc điểm địa hình khu vực cao (hấp xen kế nhiễu nơi lồng chảo, đặc biệtvới diện tích đất màu và phi canh tác 31,639 ha (chiếm 37%) nên việc đầu tư giải

quyết tu ứng cho khu vue còn gặp nhiều khó khăn, tốn kém Kết quả do đạc F~Z

toàn vùng được thể hiện trong bảng 2.10:

"Bảng 2.10 Bảng phân bổ diện tích theo cao độ toàn vùng 6 tram bom(ha)

Ting | FOIE | TOS, | TH, | TR [38018 BS Tế,vine | 6 | ae D3 | A [TT | 3

2.6 Phân khu tiêu,

2.6.1 Mục tiên phân khu, phân ð tiêu

Một tong 3 yếu tổ quan trong của mô hình nội đồng là các 8 dồng mộng“rên các ô này điễn ra quả trình mưa, quá trình bình thành đòng chây và diễn biến"ngập ứng Việc phân định ranh giới các tiêu là việc làm cần thiết, nhằm bước đầuphân cấp cao độ - những ô ở địa hình cao, trung bình, thấp, trũng một cách định.tính Trong quá tình tính toán và kiểm định sẽ xác định được phần điện tích ngập

ứng thuộc 6 nào, khu nào trong hệ thống, thuộc đơn vị hành chính nào (xã, huyện):mức độ ngập là bao nhiêu, Có thé có những ô ở địa hình cao lại bị ngập nhiễu honlà những 6 ở địa hình thấp hơn, do ở xa đầu mỗi hơn, hoặc do không có trạm bơmcấp 2 tiêu cục bộ v.v

2.6.2 Những cơ sở và nguyên tắc để phân khu, phân 6

Việc phân khu, phân 6 tiêu được dựa tn những cơ sở và nguyên

2.6.2.1 Những cơ sở chí y

- Dựa trên hiện trạng hệ thống tiêu đã được xây dựng.

~ Dựa trên văn bản duyệt quy hoạch bổ sung của Bộ Thuy lợi (cũ) số 842

'CV/Thuỷ lợi ngày 11 tháng 5 năm 1994,

~ Dựa trên việc khảo sát và vận hành của hệ thống tiêu từ 25 năm nay.

= Dựa trên các công tình bổ sung đã và đang được dhumg và một số

48 suất nghiên cứu bổ sung.

- Dựa trên các tà liệu cơ bản thu thập được của hệ thông.

2.62.2 Nguyên tắc dé phân khu và phân 0 tiêna Tom tắt một số đặc điểm chính của hệ thống

= Hệ thống thuỷ nông 6 trạm bơm điện lớn Hà Nam - Nam Định được tiêu

bằng động lực, qua 6 đầu mi chính là Như Trác, Hữu Bị (ra sông Hồng): Cốc

“Thành (ra ông Đào - Nam Dinh); Nhâm Tràng, Cỏ Dam, Vĩnh Trị (ra sông Bay).

Ngoài ra còn có một số đầu mỗi trạm bơm mới được bổ sung để nâng cao hệ số tiêu,bao gồm: trạm bơm Quần Chuột Sông Chanh, Kinh Thanh, Quy Độ, Yên Bằng

Yen Quang, Quang Trung, Dinh Xá, Triệu Xá.

~ Hệ thing với ác đầu mốt nêu trê là một hệ thng liên hoàn, khó thể

hỗ trợ lẫn nhau; hoặc có th tách ri thành từng khu tiêu độc lập bằng các công trìnhđiều tiết trên các trục tiêu chính

~ Thực chit, với các công trình đầu mồi đã xây dựng, trong ni

là tiêu tự chảy ra các kênh trục Tuy nhiên, có một số khu vực cục bộ cần có tram

bơm cấp 2 (do địa bình quá tring) để bơm ra kênh trục (Hiện nay những trạm bơm

nội đồng được xây dựng rit nhiều, chưa thé xác định được sự đúng đắn, hiệu quả và

yêu cầu tồn tại của chúng),

- Kênh trục tiêu dài, nhiều ách tắc, hệ thitiêu nội đồng không hoàn chỉnh,

trạm bơm nội đồng phát tiễn không theo quy hoạch và cũng chưa được quản lý, vìkhó khăn cho công tae điều hành tiêu.

b Nguyên tắc chủ yếu để phân khu, phân 6 tiều.* Nguyên tắc phân khu

~ Dựa trên thực ế đã diễu hành iêu của hệ thống qua 25 năm hoạt động

-Đựn n hệ thống các kênh trục tưới, tiêu, công trình điều tiết đã được xây

dmg và hoạt động qua một thời gian dài

Đựa trên bình đồ 1/10 000 toàn bộ hệ thing được xây dựng năm 1963

- Dựa trên quá tinh nghiên cứu quy hoạch của Bộ Thuỷ lợi (c) thông qua

năm 1994 và những đề xuất nghiên cứu bổ sung.

- Tuân thủ đặc điểm cin hệ thông à văn tiêu liên hoàn, văn tiêu tách rời, viasố những khu vực độc lập không đưa vào mạng điều khiển chung.

- Kết hợp hải hoà theo lưu vực tiêu và địa bàn kinh tế - xã hội.* Nguyên tắc phân ô tiêu

- Từ các khu tiêu sến hành phân các ô tiêu theo bờ trái và bờ phải của các

trục tiêu chính để sắc định các nit id,

~ Giới han các ô phải phù hợp với thực tế, đồng thời cũng thích hợp với các

kênh trực tưới tiêu cấp dưới đã có.

= Có chủ ý thích đăng tới khả năng vận hình tách nhập khu tiêu này với khuở khu khác).

+ Xác định tõ các Ô tiêu phải bơm của từng khu trong hàng loạt tiêu tự chây

của khu đó.

tiêu khác, 6 tiêu khu này với 6 tiêu khác (hoặc ô

2.6.3 Xác định các trục tiêu va phân khu tiêu

2.6.3.1 Xác định các trục tiêu của các đầu mi chính

ay là một khu vực tiêu bằng động lực được xây dựng vừa có khả năng tiêu

liên hoàn vicó khả năng tiêu độc lập, lại được liên tục bổ sung năng lực tiêu, nhất

là ong những năm gin diy Qua ngira các đỗ án, ti liệu sơ bản, qua quá

trình khảo sắt thực tế, và trao đổi với Công ty Quản lý Khai thác 1, kết quả đã xác

đình được các trụ tiêu chính của các khu tiêu và mỗi quan hệ giữa các trụ tiêu đồnhư sau

= Trạm bơm Như rác: trục chính là kênh Long Xuyên và kênh Như Trác,

cược liên hệ với trụ tiêu Hữu Bị qua cổng Vita (cuối kênh Long Xuyên nỗi vào

sông Chân)

~ Trạm bơm Hữu Bị: trục tiêu chín là sông Châu, được liên hệ với Như Trácqua cống Via, liên hệ với Cốc Thành qua cổng 3⁄2, liên hệ với Vĩnh Trị qua cổngAn Bài

- Tram bom Cốc Thành: ác tre iêu chính là sông Tiên Hương, sông Chanh,

kênh Chính Tay, T3 và T5 Được liên hệVĩnh Trị qua cổng Cánh Gà

~ Trạm bơm Vĩnh Tr trục tiêu chính là sông Sắt, lên hệ với Cốc Thành quaNhu Trác qua cổng 3/2 liên hệ với

cổng Cánh Ga, với Hữu Bị qua cổng An Bài và liên hệ với Cổ Dam qua cổng Mỹ Đô.

sông Biên Hoà, Kinh Thuỷ, My

Đô Được liên hệ với Vĩnh Tri qua công Mỹ Độ, liên hệ với Triệu Xá, Dinh Xả qua

- Trạm bơm Cổ Đam: các trục tiêu chính là

sống Ghéo, với Nhâm Tring qua cổng Liy

trạm bơm Nhâm Trảng: trục tiêu chính là kênh Nhâm Tràng, liên hệ với Cổ

Dam qua cổng Liy.

- Trạm bơm Đỉnh Xá, Triệu Xá: có kênh tiêu chính là Kinh Thuỷ và Triệu Xá,

liên hệ với Cổ Đam qua cống Ghéo.

- Các tạm bơm: Quy Độ, Yên Bằng, Yên Quang Quán Chuột Quang Trung,

và kể cả 2 trạm bơm Định Xá và Triệu Xá được xác định là những trạm bơm hoạt

động độc lip, không đưa vào mạng điều khiển chung của 6 tạm bơm lớn Mặt khá

khu tiêu Nhâm Tràng - Kinh Thanh hiện tại bầu như chưa có mối liên hệ với S khu

còn lại (Như Trác, Hữu Bị, Cốc Thành, Vĩnh Trị, Cổ Đam), cũng được điều hành

tách rời trong qtrình tính toánsn nay Sau này, trong khi xây dựng mang và hệ

điều hành vẫn có thể tiếp tục mở rộng sự điều khiển trong toàn hệ thống 6 trạm bơm.

2.6.3.2 Phân khu tiêu

“Trên cơ sở những nguyênđã nêu, các sông trục tiđã xác định, các công

tình đi tiết đã được xây dựng, hộ tng thuỷ nông ram bơm điệ lớn Hà Nam

-Nam Định được phân làm 2 loại khu tiêu

= Những khu tiêu độc lập (không đưa vào mang điều khiển chung) dé la những.

trạm bơm Quang Trung, Yên Bằng, Yên Quang, Quán Chuột, Dinh Xá, Triệu Xá,CQu D9, Nhâm Tring và Kinh Thanh

- Những khu tiêu lập thành hg thống liên hoàn (được thống nhit rong mạng

điều khiến) gồm: Như Tei, HOu Bị, Cốc Thành, Vĩnh Thị, Cổ Dam

Đặc trưng về vị trí và phạm vi của các tram độc lập cũng như iên hoàn được

thể hiện trên bản đồ Tuy ni

Quỹ Độ, Binh Xa, Triệu Xá và Quán Chuột công có nhiễu diều kiện nếu được cải„ trong các trạm độc lập Nhâm Tràng - Kinh Thanh,

thiện, có thể nối vào mạng liên hoàn của hệ điều khiển chung.

2.64 Phân 6 trong các khu tiêu đã được xác định* Nguyên tắc:

- Việc phân 6 chỉ tién hành trong các khu tiêu liên hoàn.

- Dựa trên các trục tiêu đã được xúc định, tiền hành phân 6 tiêu vào các trục

tiêu chính,

= Do kênh tiêu cấp 2 rất nhiều nên phương châm là kết hợp một số kênh thích

hợp tạo thành 6 tiêu,

tiêu được phân theo hai bờ của các kênh trục tiêu của từng khu tiêu.

- Khi 6 tiêu được xác định thi các nút tiêu vào các trụ tiêu chính được xác định.

Nhu và „ qua xác định trục tiêu, phân khu tiêu, phân 6 tiêu chúng tôi xây

dựng được sơ đồ mạng tiêu, với các công trình điều khiến then chốt trên mạng, với

sắc số lệu địa hình, thuỷ văn (mục nước) và lượng mưa đặc trưng đã có đủ điềukiện xây dựng phần mềm điều khiến tại các điểm then chốt trên các trục tiêu chính.* Kết quả phân khu và phân ôiêu: rong bằng 2.11 và2.12

Bảng 2.11 Kết quả phân khu tiêu hệ thống 6 trạm bơm

TT Khu tiêu Dien teh Ghi chú

5 | Yên Bằng-Yên Quang 1.900 | liệu diện tích tách theo thiết kế6 | Nhâm Tràng -KinhThanh | 6850 | C6 thé được nối mạng

Hiện trang

Sau khi có Hữu Bj Il, 4 6 sẽ được tách vẻ

Hữu BịHiện trạng

Đã kể 4 6 của Như Trác

Do có nhiều trục tiêu và 2 đầu

trục Chính Tây, TS, T3, Tiên Hương,

Sông Chanh phân ô tạo mạng của Cốc

'Thành) Không kể vùng TB Quán ChuộtHiện trang

Đã kể cả 2 6 tiêu của TB Yên Quang,Yên Bằng

Cöiiễn hệ với Nhâm Trảng qua cổng Ly

Những khu tiêu độc lập sẽ được tiếp tục.phân ô và ghép chung vào mạng khi

công trình điều tiết

trên kênh trục hoàn thiện

2.6.5 Xác định quan hệ F ~ Z theo ô, theo khu và toàn hệ thống2.6.5.1 Cơ sở để xúc định

- Dựa trên kết quả phân khu và 6 tiêu.

- Dựa trên bình đỗ 1/10.000 được đo năm 1964.

- Dựa trên hiện trang công trình thuỷ lợi nội đồng.

~ Phương châm trong nội đồng hầu hốt các Ôiêu tự chây ra kênh tre (tri các

quá tring) kh các cụm đầu mỗi đạt năng lực yêu cầu

2.6.5.2 Phương pháp xác định

~ Phân khu và ô tiêu trên bình đỗ 1/10.000,

- Dũng máy đo điện tích đo diện tích theo các mức cao độ (cách nhau 0,Šm domột diện tích); dưới cao độ 0,5m và trên cao độ 3m sẽ không do.

= Đo tổng thể toàn khu và từng 6 rồi tiến hành chỉnh biên cho phù hợp với

nhiệm vụ và thực tế

- Lập bảng kết quả do đạc cho từng 6, toàn khu, liên khu và toàn vùng,

kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu công nghệ

+ Tiếp cận các kết quả nghiên cứu về tính toán động lực học đòng chảy ở trên.

thé giới và rong nước nhất là các kết quả ở vàng nghiên cứu

+ Sử dụng các công cụ tiên tiến để triển khai thực hiện đ tài như: Sử dụng.các phần mềm VRSAP (Vietnam River System and Plan, GS Nguyễn Như Khuê).đượ cải biên bởi TS Nguyễn Cao Don và các phần mềm ứng dụng khác để phục vụ

sông tae tinh toán, dự báo mực nước khu vực

3.1.2 Mô hình thủy lực VRSAP

Dòng chảy trong sông nhiên nhiên được biểu thị bằng hệ phương trình

Saint-'Vemant, gồm 2 phương trình: liên tục và phương trình động lực Hệ phương trìnhsau khí bỏ qua những số hạng thứ yếu có dang

x: Chiéu dai đoạn sôr3g tính toán (m)

t Thời gian tính toán (giờ)

«: Diện tích mặt cắt ướt (mỶ).#: Gia tốc trong trường (mg?)

K: Hệ số mô dun lưu lượng dong chảy; K=C:R!”R: Bán kính thủy lực mặt cắt ướt (m)

Mô hình tiêu ting nội đồng được xây dựng bao gồm các bộ phận

~ Mô hình mô phỏng hoạt động của các trạm bơm đầu mi

~ Mô hình mô phỏng hoạt động diều tit của các 6 ruộng.

~ Mô hình mô phỏng hoạt động của các công trình trên kênh, chủ yếu là các

sống điều tết then chốt

~ Mô phỏng chuyển động của nước trên trục tiêu chính.

Sau kh tính toán mô hình nội đồng sẽ đưa ra được hệ số

tiêu và toàn hệ thống: xác định được phạm vi ngập ứng: diện tích ngập, mức độ

3432 Cấu trú của mô bình

-Sơ đồ mạng kênh tu và hệ thống 6 êu nội đồng tình bày töên hình L1

“Trong đô gồm các yếu tổ:

+ Số mặt cất chia đoạn: 153 mặt cất

+ 155 đoạn sông, kênh tiêu chính

+ 64 6 ruộng tiêu tự chảy cùng một số trạm bơm cấp 2 bơm tiêu trong nội bộ ôđược sơ d hoá

+ 11 cổng điều tiết then chốt, bao gồm các công: Dp, Vùa, An Bai, CGI, 3/2,La Chợ Cầu Ghéo, $17, Mỹ Đô, Cánh Ga và cống Lay.