GIẢI PHÁP CHỐNG HẠN CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG MÙA KIỆT BẰNG HỆ THỐNG BẬC THANG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT TRÊN SÔNG

GIẢI PHÁP CHỐNG HẠN CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG MÙA KIỆT BẰNG HỆ THỐNG BẬC THANG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT TRÊN SÔNG PGS.TS Trần Đình Hoà, nhóm nghiên cứu - Viện Thủy Công TÓM TẮT Tình trạng cạn kiệt hệ thống sông Hồng mùa khô năm vừa qua ngày trầm trọng diễn biến phức tạp Nhà nước quan tâm đến việc tìm giải pháp khắc phục tình trạng Nhiều đề tài, giải pháp mang tính cấp bách triển khai nạo vét lòng dẫn, cải tạo, lắp đặt thêm các trạm bơm giã chiễn,.v.v… Tuy nhiên, chưa có phương án mang tính triệt để chủ động Trong khuôn khổ báo cáo này, xin trình bày cách tóm lược giải pháp mang tính ổn định lâu dài chủ động ứng phó với tình trạng hạn hán cho hệ thống sông Hồng Nội dung giải pháp xây dựng hệ thống công trình ngăn sông điều tiết mực nước sông Hồng dạng bậc thang nhằm chủ điều tiết mực nước cho hệ thống thủy nông mùa cạn thoát lũ mùa mưa I NHU CẦU VÀ THỰC TRẠNG NGUỒN NƯỚC SÔNG HỒNG VỀ MÙA KIỆT 1.1 Nhu cầu dùng nước Theo tính toán, nhu cầu nước cho kinh tế, xã hội môi trường tỉnh đồng sông Hồng năm 2009 24.639 x 106 m3 nhu cầu nước tưới chiếm tỷ trọng lớn đến 54,4%, nhu cầu khác bao gồm chăn nuôi, thuỷ sản, công nghiệp, sinh hoạt, môi truờng chiếm 45,6% Nhu cầu nước vùng đồng sông Hồng đến năm 2020 khoảng 30.939 106 m3 (trong nhu cầu nước cho tưới lớn chiếm khoảng 52,0%, nhu cầu nước cho thuỷ sản môi trường tăng nhanh, tổng nhu cầu tưói chiếm 48,0%) Nhu cầu nước đến năm 2050 khoảng 36091.106 m3 (trong nhu cầu nước cho tưới giảm xuống chiếm khoảng 45.5% Sự phát triển cách mạnh mẽ kinh tế, xã hội yêu cầu bảo vệ môi trường, nhu cầu nước cho khu vực đồng sông Hồng tăng nhanh năm tới, đặc biệt mùa khô có tranh chấp ngành dùng nước Trong đó, sức ép vấn đề gia tăng dân số, khai thác rừng bừa bãi, chuyển đổi mục đích sử dụng đất không quy hoạch, Trung Quốc gia tăng xây dựng hồ chứa lớn phía thượng nguồn, biến đổi khí hậu toàn cầu làm suy giảm nguồn nước,.v.v… làm rõ nét tình trạng thiếu hụt nguồn nước tương lai 1.2 Thực trạng mực nước kiệt dòng chảy sông Hồng Mặc dù phía thượng nguồn sông Hồng có nhiều hồ chứa tham gia điều tiết mực nước cho sông Hồng mùa kiệt chống hạn cho hạ du Nhưng thực tế, nhiều nguyên nhân khác mà mực nước hệ thống sông Hồng kể từ sau xây dựng công trình thủy điện thượng nguồn ngày bị hạ thấp Xu chung vùng hạ du công trình Thủy điện thượng nguồn bên cạnh giảm sút nguồn nước yêu cầu mực nước sông mùa khô bị ảnh hưởng nghiêm trọng Thực tế, sau có hồ chứa lòng sông bị xói sâu (hiện tượng xói nước trong), mực nước lại xuống thấp Mặt khác, tình trạng khai thác cát cách bừa bãi mức độ cho phép làm trầm trọng thêm vấn đề hạ thấp mực nước sông mùa kiệt Theo kết khảo sát, sông Hồng tượng hạ thấp mực nước so với trước có hồ Hòa Bình xẩy nghiêm trọng, có nơi mực nước hạ xuống tới 2m so với trước Về lâu dài, hệ thống sông Hồng mùa khô có hai vấn đề cần phải tìm cách khắc phục tình trạng giảm nguồn nước tình trạng bị hạ thấp mực nước Tình trạng khô hạn hệ thống sông Hồng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp Vụ đông xuân 2006-2007 tỉnh trung du đồng Bắc có khoảng 142.000-242.000 khó khăn nguồn nước tưới Tại địa phương có công trình thuỷ lợi lớn có khoảng 123.000ha không đủ nước tưới Giải pháp chống hạn tích cực nạo vét kênh mương làm thuỷ lợi nội đồng Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn hàng năm phải bổ sung hàng chục (có năm lên đến hàng trăm) tỷ đồng để giúp người dân chống hạn Các ngành chức phối hợp tính toán, điều tiết xả nước hồ thượng nghuồn với lưu lượng khoảng 1200m3/s (có lúc lên đến 2000m3/s) để bổ sung nguồn nước tăng mực nước hạ du hệ thống sông Hồng-Thái Bình nhằm giữ mực nước ổn định Hình 1: Quá trình mực nước thực tế mực nước thiết kế cống Xuân Quan (năm 2008) trường hợp có hồ Hòa Bình + Thác Bà +Tuyên Quang + Sơn La tham gia điều tiết Sự cạn kiệt nguồn nước sông Hồng ảnh hưởng lớn đến vấn đề giao thông thủy Những năm gần đây, mực nước sông Hồng giảm rõ rệt sông Hồng nhiều đoạn hoàn toàn trơ đáy, khiến cho giao thông thủy hoàn toàn bị tê liệt Hình 2: Bãi cát cầu Long Biên Chương Dương Như vậy, tranh thiếu hụt nguồn nước đồng sông Hồng rõ ràng Đồng sông Hồng vùng kinh tế, trị, văn hoá xã hội quan trọng đất nước có thủ đô Hà Nội, nơi có mật độ dân số cao nước ta Vì vậy, việc quản lý khai thác nguồn nước sông Hồng phục vụ sản xuất, phát triển kinh tế xã hội có ý nghĩa quan trọng phát triển chung nước Như vậy, song song với việc nghiên cứu dòng chảy lũ cho hệ thống sông Hồng, vấn đề nghiên cứu dòng chảy kiệt giải pháp khoa học công nghệ tương ứng đến lúc cần phải trọng, đầu tư cách mức Việc nghiên cứu công nghệ xây dựng công trình điều tiết ngăn sông Hồng để giữ nguồn nước ngọt, đảm bảo an toàn giao thông thuỷ đồng thời có tác dụng ngăn chặn khả xâm nhập mặn, nhờ không thêm nước để đẩy mặn đặc biệt đảm bảo khả tiêu thoát lũ mùa mưa nhằm phục vụ cho phát triển kinh tế đồng sông Hồng vấn đề khoa học phức tạp cấp bách II PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP: 2.1 Đặt vấn đề Sông Hồng bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam – Trung Quốc chảy theo hướng tây bắc – đông nam vào địa phận Việt Nam vùng biên giới gần thị xã Lào Cai Phần thượng nguồn sông có tên sông Nguyên, phần trung du sông Thao, phần đồng sông Hồng Đến Việt Trì hai nhánh lớn sông Đà sông Lô gia nhập, từ đây, sông Hồng vào tam giác châu biển Sau chảy qua Sơn Tây sông Hồng có phân lưu: Sông Đáy, sông Đuống, sông Luộc, sông Trà Lý, sông Đào sông Ninh Cơ Sông Đuống sông Luộc nối liền sông Thái Bình với sông Hồng Các sông phân lưu từ sông Hồng sang sông Thái Bình bao gồm: Sông Đuống dài 62 km; Sông Luộc dài 70,683 km; Sông Hoá dài 38,751km Vùng đồng sông Hồng vùng kinh tế trọng điểm Miền Bắc nước ta, Nhà nước xây dựng nhiều hệ thống công trình thuỷ lợi lớn phục vụ sản xuất nông nghiệp hệ thống sông Nhuệ, Bắc Hưng Hải, Đan Hoài,.v.v khả lấy nước công trình phụ thuộc lớn vào mực nước sông Bên cạnh tạo nguồn nước phục vụ cho sản xuất Nông nghiệp, thủy lợi, công trình điều tiết có nhiệm vụ tạo cảnh quan du lịch, cải thiện môi trường sinh thái Hệ thống sông Hồng dài, độ dốc tương đối lớn, để giải vấn đề tạo nguồn nước phục phụ sản xuất phát triển kinh tế xã hội phải trọng đến tính hợp lý, hài hoà hiệu cho hệ thống Đây vấn đề cần ưu tiên nghiên cứu đề xuất giải pháp lựa chọn vị trí tuyến bố trí công trình Sông Hồng với đặc điểm tự nhiên chứa đựng nhiều yếu tố thuận lợi bất lợi xây dựng công trình Để đạt kết mong muốn, giải pháp công nghệ xây dựng công trình điều tiết phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khắt khe nhiều so với xây dựng công trình ngăn sông tuý khác 2.2 Mục tiêu xây dựng vấn đề kỹ thuật đặt cho công trình điều tiết Mục tiêu công trình ngăn sông điều tiết dâng mực nước thượng lưu đập cao trình ổn định nhằm tạo điều kiện thuận lợi chủ động cho hệ thống thủy lợi đủ nước tự chảy(với kênh dẫn nước) cột nước thiết kế (đối với trạm bơm) suốt mùa khô Giải toàn nhu cầu dùng nước, giao thông thủy, bảo vệ cảnh quan môi trường, phát triển du lịch, đáp ứng tốt nhu cầu khác quy hoạch chung vùng đô thị khu vực hai bên bờ sông Bên cạnh việc đảm bảo mục tiêu đề ra, công trình điều tiết phải đáp ứng yêu cầu khác như: - Công trình dâng nước không ảnh hưởng đến khả thoát lũ sông Hồng mùa lũ - Đảm bảo trì dòng chảy môi trường cho vùng hạ du sau xây dựng công trình - Tăng lực vận tải thủy sông, đảm bảo giao thông thủy Sông Hồng liên tục đại, không hạn chế thuyền bè qua lại năm - Tạo cảnh quan môi trường phát triển du lịch cho thành phố Hà Nội vùng phụ cận Như vậy, Hệ thống sông Hồng dài, độ dốc tương đối lớn, để giải vấn đề tạo nguồn nước phục phụ sản xuất phát triển kinh tế xã hội cách hợp lý, hài hoà hiệu cho hệ thống buộc phải xây dựng nhiều công trình dạng “bậc thang” từ thượng lưu hạ lưu sông Việc phân vùng lựa chọn vị trí tuyến xây dựng công trình điều tiết sông phải phù hợp với quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội, đồng thời phải đáp ứng tốt mục tiêu tính toán thủy lực đặt 2.3 Phân vùng điều tiết bậc thang vùng: Để sơ xác định vị trí bậc thang vùng điều tiết, tiến hành nghiên cứu đường mực nước toàn hệ thống sông Hồng, độ dốc thủy lực dòng chảy, chiều cao cột nước vị trí tuyến, diện tích phục vụ vùng…Các điều kiện địa hình, địa chất, tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội xem xét làm sở khoa học cho việc phân vùng chọn tuyến công trình Qua tổng hợp số liệu phân tích sơ chia vùng bố trí công trình Trong vùng chia làm bậc thang công trình xuôi từ thượng lưu hạ lưu 2.3.1 Vùng 1: Các bậc thang phía thượng lưu (ở vùng sông Thao): Trên vùng bố trí bậc thang công trình gồm: Mậu A, Bảo Hà Phố Lu Các công trình bố trí vùng chủ yếu phục vụ cho giao thông thủy mùa khô, đồng thời tạo cảnh quan môi trường phục vụ cấp nước tưới, nước sinh hoạt kết hợp làm thủy điện cột nước thấp phạm vi điều kiện cho phép 2.3.2 Vùng 2: Các công trình sông Đuống: Dự kiến vùng bố trí công trình cống hạ lưu Long Tửu, cống Kiều Lương Các công trình vùng nhiệm vụ dâng mực nước phục vụ cho việc lấy nước tưới tiêu, công trình có nhiệm vụ trì mực nước đảm bảo cho việc phát triển giao thông thủy thông suốt sông Đuống (Từ sông Hồng sông Thái Bình) Hình 3: Các bậc thang vùng sông Thao Hình 4: Vị trí Kiều Lương (Sông Đuống) 2.3.3 Vùng 3: Các công trình sông Hồng đoạn qua Hà Nội: Đây vùng quan trọng tính chất phức tạp công trình mục tiêu, nhiệm vụ đặt cho dân sinh, phát triển kinh tế xã hội Thủ đô Trên vùng dự kiến xây dựng công trình vùng hạ lưu kênh lấy nước vào cống Xuân Quan Công trình thiết phải xây dựng đồng thời với công trình bậc thang vùng tuyến sông Đuống Hình 5: Vị trí bậc thang sông Hồng đoạn qua Hà Nội Công trình điều tiết sông Hồng đoạn qua Hà Nội có nhiệm vụ dâng mực nước phục vụ cho nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp, giao thông thủy, môi trường sinh hoạt cho thủ đô Hà Nội vùng lân cận Ngoài vị trí tuyến công trình kết hợp làm cầu giao thông qua sông Hồng góp phần phát triển mạng lưới giao thông đường nối liền thủ đô với trung tâm kinh tế khác khu vực 2.3.4 Vùng 4:các công trình sông Hồng phía hạ lưu: Trên vùng này, dự kiến xây dựng công trình bậc thang vị trí: Cống Yên Lệnh (Hưng Yên), cống Cổ Lễ (Nam Định), cống Ba Lạt (Nam Định) Các công trình vùng nhiệm vụ dâng mực nước sông Hồng phục vụ cho phát triển nông nghiệp, giao thông thủy, có nhiệm vụ quan trọng ngăn mặn, góp phần đối phó với tình trạng nước biển dâng đe dọa nghiêm trọng tới vùng cửa biển Hình 6: Các bậc sông Hồng phía hạ lưu 2.4 Đề xuất giải pháp xây dựng công trình điều tiết Giải pháp đập phao di động tháo lắp hàng năm i/ Nguyên lý kết cấu Công trình điều tiết mực nước sông Hồng mùa kiệt theo phương án đập phao di động tháo lắp hàng năm sử dụng hai dạng phao Một hệ thống phao cố định tạo hai hệ thông phao di động tháo lắp hàng năm để điều tiết mực nước Các Phao có cấu tạo thép bê tông, có khả tự bơm nước khỏi phao chìm xuống ổn định bơm nước vào phao Hệ thống nhiều phao đánh chìm ngang sông Hồng dâng đầu nước lên 1-2m, hàng năm đến mùa lũ làm phao di chuyển vào vị trí tập kết chờ lắp đặt cho năm sau Tất phương tiện giao thông thủy lại công trình làm việc đưa qua âu thuyền Các xà lan điều tiết gia công chế tạo sẵn ụ tàu, công trình thi công nước nằm cố định vị trí công trình Hình 7: Nguyên lý tổng thể công trình Ii/ Quy trình vận hành a Về mùa kiệt: Quy trình thi công lắp đặt công trình mùa dâng nước: - Trước lắp đặt công trình cần có biện pháp làm phần liên kết vị trí công trình cách dùng bơm cao áp kết hợp với thợ lặn kiểm tra - Làm đơn nguyên xà lan điều tiết di chuyển chúng đến vị trí - Căn chỉnh, hạ chìm lắp chốt định vị xà lan với công trình - Đóng cửa van vận hành công trình dâng nước sông Hồng b Về mùa lũ: + Khi mùa lũ về, tiến hành mở cửa van, tháo chốt khóa phao + Hút nước, làm di chuyển chúng bãi tập kết định vị Giải pháp hệ thống cửa van Phao điều tiết trụ pin phao cố định Kết cấu đập ngăn sông hệ thống đập xà lan cố định trụ pin gồm phận là: hệ thống cửa van clape phao trục điều tiết đặt đập xà lan (nền) chịu lực phía Xà lan khác với xà lan giải pháp đập xà lan di động tháo lắp xà lan ngàm chặt vào đất hệ thống cọc đóng sẵn vào đất phía đáy công trình Các đập xà lan chịu lực phía kết cấu BTCT đặc rỗng phụ thuộc vào kết cấu công trình tổng thể phương án thi công Đập xà lan có kết cấu phao rỗng Sau thi công liên kết với hệ thống cọc chịu lực, tiến hành bơm vật liệu điền đầy khoang để lại hầm đập xà lan hành lang phục vụ cho công tác kiểm tra, quan trắc bố trí thiết bị phụ trợ vận hành đóng mở cửa van Cửa van điều tiết có kết cấu dạng phao rỗng vận hành theo nguyên lý phao hệ thống bơm nước đặt ngầm đường hầm chạy dọc theo suốt chiều dài công trình Chiều rộng đơn nguyên cửa van clape phao từ 40:-60m, đơn nguyên có bố trí gờ kín nước Hệ thống cối trục liên kết với cửa van gắn trực tiếp xà lan chịu lực Giải pháp đập điều tiết cố định đóng mở hệ thống cửa van lớn Hình 8: Đơn nguyên phao điều tiết Kết cấu chịu lực phương án trụ riêng biệt giống trụ cầu giao thông (trụ đỡ) liên kết truyền tải trọng xuống thông qua hệ cọc Chống thấm công trình theo nguyên lý đường viền đứng hàng cừ đóng ngang sông đến cao trình thiết kế Trên hàng cừ dầm đỡ van gác lên hai bệ trụ Khẩu độ cống mở rộng để lưu tốc dòng chảy sau cống nhỏ lưu tốc xói cho phép lòng dẫn, cần gia cố cấu tạo thảm đá Cấu tạo công trình gồm: Trụ pin, dầm đỡ van cừ chống thấm Một đường hầm bố trí chạy ngầm qua thân công trình từ bên sông sang bên song để phục vụ cho trình quản lý vận hành a Phương án cửa Clape trục dưới: Cửa van Clape trục đóng mở hệ thống xi lanh điều khiển gắn đỉnh trụ pin công trình Khẩu độ cửa van rộng từ 40-:-60m tùy thuộc vào khả đáp ứng thiết bị điều khiển phù hợp với độ dầm cầu kết hợp làm cầu giao thông qua sông Hình 9: Phương án cửa Clape trục b Phương án cửa van phẳng: Các cửa van phẳng nâng hạ hệ thống điều khiển đặt đỉnh tháp trụ pin công trình Lúc bình thường, cửa van đóng lại để ngăn giữ nước theo yêu cầu thiết kế Về mùa lũ, toàn hệ thống cửa van kéo lên chốt giữ lại hệ thống khóa Cao trình đáy cửa van phẳng phải cao so với cao trình đỉnh lũ thiết kế để đảm bảo không ảnh hưởng đến khả tiêu thoát lũ Hình 10: Phương án cửa van phẳng Giải pháp đập tháo lắp di động hàng năm kết cấu thép liên hợp Giải pháp bao gồm chủ yếu việc xây dựng công trình đập ngăn sông tháo lắp di động hàng năm kết cấu thép liên hợp, nước sông Hồng ngăn tức thời hệ thống đơn nguyên giàn thép không gian mặt chắn nước cọc ván thép thép Các đơn nguyên chế tạo sẵn xưởng sản xuất, di chuyển lắp ghép tạo thành công trình cần ngăn nước Toàn đơn nguyên ghép với tạo thành kết cấu vòm không gian ngược dòng chảy đảm bảo khả ngăn nước sông Hồng bậc thang định trước Hình 11: Tổng thể phương án đập vòm thép liên hợp (Âu thuyền bố trí giữa) Các đơn nguyên giàn thép có chiều dài từ 10-:-15m lắp ghép vị trí công trình theo nguyên lý kết cấu vòm không gian Hệ thống giàn gia cường vừa tự chịu lực đồng thời liên kết với biên sau dàn thép vòm đập dâng hệ thống dây căng, có phận điều chỉnh ứng suất biến dạng nhằm đảm bảo cho hệ thống cọc ván thép làm việc ổn định linh hoạt Giải pháp Đập cao su Trên mặt cắt ngang công trình sông Hồng bố trí khoang đập cao su, khoang rộng 195m Cao trình đỉnh đập túi đập cao su căng hoàn toàn cửa thép vị trí cao +3.00 Trụ pin có cao trình đỉnh trụ +4.00; chiều dài đáy bệ trụ 32m, bề rộng đáy bề trụ 7m Dưới trụ pin gia cường cọc khoan nhồi chịu lực D150cm Giải pháp hệ thống cửa van trục ngang điều tiết phao cố định i/ Cấu tạo: + Phần đáy công trình: đập xà lan chịu lực có kết cấu BTCT đặc rỗng phụ thuộc vào kết cấu công trình tổng thể phương án thi công Với đập xà lan có kết cấu phao rỗng sau thi công liên kết với hệ thống cọc chịu lực, tiến hành bơm vật liệu điền đầy khoang để lại hầm đập xà lan hành lang phục vụ cho công tác kiểm tra, quan trắc bố trí thiết bị phụ trợ vận hành đóng mở cửa van Trên xà lan có bố trí hệ thống mố trụ mố bắt cối cửa van, chiều cao mố từ 80cm đến 100cm, chiều dày từ 40-:-60cm phụ thuộc vào kích thước trọng lượng cửa van + Cửa van điều tiết: có dạng cửa phẳng trục ngang, chiều rộng cửa từ 15-:-30m Cửa van điều khiển hệ thống xi lanh thủy lực gắn phía xà lan đáy hỗ trợ hệ thống tay neo tự gập Các tay neo tự gập có tác dụng giữ thay cho hệ thống xi lanh thủy lực suốt trình công trình dâng giữ nước mùa khô Ii/ Nguyên lý làm việc Hình 12: Bố trí tổng thể đơn nguyên + Về mùa khô: Toàn hệ thống cửa van dựng lên để ngăn nước nhờ hệ thống xi lanh thủy lực đẩy phía + Về mùa lũ: Hệ thống cửa van hạ xuống nằm ngang, tựa lên mố trụ pin Hệ thống xi lanh điều khiển thu che lấp mố trụ, đảm bảo an toàn tránh vật va đập làm ảnh hưởng đến phần xi lanh điều khiển Dòng chảy lưu thông phần phần cửa van Giải pháp đập van Phao cố định dạng cánh cửa i/ Cấu tạo Công trình cấu tạo hệ thống cửa van phao vận hành chỗ Các cửa van có kết cấu dạng phao rỗng bê tông cốt thép thép liên liên với trụ pin công trình hai bên hệ thống cối trục lề theo phương thẳng đứng Hình 13: Giải pháp đập van phao cố định dạng cánh cửa Phần đáy công trình làm kiên cố có hệ thống gờ vừa có tác dụng tựa lực cho cửa van phao đóng, vừa có tác dụng kín nước cửa van làm việc Tùy thuộc vào việc có kết hợp bố trí cầu giao thông qua sông hay không mà chia độ thông nước thành hay đơn nguyên Phao Cửa van phao có kết cấu thép bê tông cốt thép tùy thuộc vào việc tính toán ổn định, độ bền giá thành hoàn thiện công trình Cửa van hoạt động dựa nguyên lý phao nước Các cửa van phao liên kết với trụ pin chịu lực công trình hệ thống neo mềm Trụ pin có kết cấu bê tông cốt thép đổ chỗ, đáy trụ pin hệ cọc chịu lực (có thể cọc khoan nhồi cọc đóng BTCT) Các trụ pin trụ cầu giao thông trường hợp công trình có yêu cầu giao thông Ii/ Nguyên lý làm việc + Lúc bình thường: Các cửa van bơm đầy nước, hạ chìm nằm ép sát vào hai bên bờ mang cống đảm bảo an toàn cho việc thoát lũ + Về mùa khô: cần dâng nước, cửa van phao cánh cửa tiến hành hút nước ra, làm lên quay quanh hệ thống cối trục gắn trụ vị trí làm việc cửa van chữ nhân Giải pháp kết cấu Âu thuyền Bố trí kết cấu âu thuyền phân tích đề xuất dạng kết cấu: Dạng có cửa van dạng cửa van - Dạng âu thuyền cửa âu: kéo dài buồng âu đến mức tạo độ dốc dòng chảy hợp lý đủ cho thuyền bè qua lại h¹ l­u th­îng l­u Hình 14: Dạng âu thuyền cửa van - Dạng có cửa van, tính toán theo tiêu chuẩn giao thông thủy thông thường TÊm l¸t gia cè mang cèng TÊm l¸t gia cè mang cèng TÊm l¸t gia cè mang cèng Hình 15: Dạng âu thuyền có cửa van Với việc phân tích vùng điều tiết lựa chọn vị trí tuyến công trình sông Hồng cách hợp lý đem lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội kỹ thuật sau: III TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG TRƯỚC VÀ SAU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT: Sau nghiên cứu đề xuất giải pháp, nhóm nghiên cứu dùng phần mềm tính toán thủy lực MIKE 11 kiểm tra, đánh giá ảnh hưởng công trình điều tiết đến dòng chảy sông mùa lũ mùa kiệt  Về mùa lũ đánh giá khả thoát lũ tiến hành xây dựng công trình điều tiết  Về mùa kiệt đánh giá khả nâng cao mực nước thiết kế cửa lấy nước, độ hạ thấp mực nước phía sau đập, diễn biến dòng chảy môi trường phía hạ lưu Việc tính toán, kiểm tra thực cho trường hợp bất lợi xây dựng số công trình điều tiết mực nước hệ thống công trình điều tiết sông sau cống Xuân Quan công trình sau cống Long Tửu Kết tính toán cho thấy, mùa lũ với độ thoát nước giữ nguyên theo trạng bề rộng sông tự nhiên, mực nước vị trí xây dựng công trình theo phương án bất lợi dềnh lên xấp xỉ 10cm Độ dềnh lên này, không ảnh hưởng nhiều đến khả thoát lũ qua công trình trường hợp cần thiết giảm cách mở rộng thêm độ thoát nước công trình Còn mùa khô, mực nước dâng cao chủ động mực nước thiết kế, đảm bảo khả cấp nước cho tất hệ thống thủy lợi suốt mùa khô Hình 16: Đường mức nước lớn sông Hồng đoạn từ Sơn Tây đến trước cống Liên Mạc mùa lũ Hình 17: Quá trình mực nước cống Xuân Quan có công trình điều tiết năm 2008 IV ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI: Với việc phân tích vùng điều tiết lựa chọn vị trí tuyến công trình sông Hồng cách hợp lý đem lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội kỹ thuật sau: - Mực nước đầu vào cống hệ thống tưới cao ổn định nhiều so với mực nứơc thiết kế, đáp ứng hoàn toàn việc lấy nước theo thiết kế mà chủ động tăng diện tích canh tác Lấy ví dụ, cống Xuân Quan, nguồn nước cấp qua cống hoàn toàn chủ động nên tăng lên gần gấp đôi so với chưa có công trình (những năm vừa qua, thực tế mùa khô lưu lượng qua cống đạt khoảng 60% so với nhu cầu so với thiết kế) - Tạo “Hồ chứa” cho vùng bậc thang; tạo cảnh quan môi trường, tạo điều kiện cải tạo môi trường, v v đáp ứng mục tiêu, nhiệm vụ đề - Đảm bảo giao thông thủy sông Hồng liên tục toàn tuyến - Cải thiện môi trường khí hậu, phát triển du lịch sinh thái dọc sông Hồng góp phần tăng nguồn lợi ích thủy sản, đảm bảo trì dòng chảy môi trường - Giảm thiểu tình trạng phải xả nước bắt buộc để cung cấp nước phục vụ cho nông nghiệp nhà máy thủy điện thượng nguồn - Tăng nguồn nước mặt cho Sông Hồng bổ trợ nguồn nước ngầm cho nhà máy cung cấp nước V KẾT LUẬN Sự thiếu hụt nguồn nước khả cấp nước phục vụ dân sinh, phát triển kinh tế xã hội vùng ĐBSH mùa khô rõ rệt, đòi hỏi phải có nhiều giải pháp: có giải pháp cấp bách trước mắt, có giải pháp ngắn hạn dài hạn để khắc phục tình trạng Giải pháp xây dựng công trình điều tiết sông theo phương án đề xuất mang tính chiến lược, lâu dài Các công trình điều tiết phải bố trí cách có hệ thống từ hạ lưu thượng lưu nhằm đảm bảo khai thác hiệu nguồn nước tránh gây xung đột lợi ích vùng sản xuất Tuy nhiên, điều kiện kinh tế đất nước khó khăn, việc đồng thời xây dựng công trình khó thực hiện, trường hợp cần có tính toán quy mô công trình đặc biệt quy trình vận hành công trình hợp lý để khắc phục điểm xung đột quan trọng quản lý khai thác tổng hợp nguồn nước Việc chọn kết cấu công trình điều tiết phải không ảnh hưởng đến dòng chảy lũ, có tính khả thi xây dựng quản lý vận hành, để đạt hiệu kinh tế xã hội cao Tài liệu tham khảo Trần Đình Hoà nnk, Báo cáo tổng hợp kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu giải pháp công trình điều tiết hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế đồng Bắc Bộ”, Hà Nội 3/2011 Trần Đình Hoà nnk, Báo cáo Tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng triều”, Hà Nội 12/2008 Đề tài độc lập cấp nhà nước: Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn điều hành cấp nước mùa kiệt cho đồng sông Hồng Đại học Thủy lợi 2008 DHI, MIKE 11 User Manual, 2003 DHI, MIKE 11 Reference Manual, 2003 [...]... cứu giải pháp công trình điều tiết trên hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế đồng bằng Bắc Bộ”, Hà Nội 3/2011 Trần Đình Hoà và nnk, Báo cáo Tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng triều”, Hà Nội 12/2008 Đề tài độc lập cấp nhà nước: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn điều hành cấp nước mùa kiệt cho đồng bằng. .. sau: III TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG TRƯỚC VÀ SAU KHI XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT: Sau khi nghiên cứu đề xuất giải pháp, nhóm nghiên cứu đã dùng phần mềm tính toán thủy lực MIKE 11 kiểm tra, đánh giá ảnh hưởng của công trình điều tiết đến dòng chảy trên sông trong mùa lũ và mùa kiệt  Về mùa lũ đánh giá khả năng thoát lũ khi tiến hành xây dựng công trình điều tiết  Về mùa kiệt đánh giá khả năng nâng... phát triển kinh tế xã hội vùng ĐBSH về mùa khô là rất rõ rệt, đòi hỏi phải có nhiều giải pháp: có giải pháp cấp bách trước mắt, có giải pháp ngắn hạn và dài hạn để khắc phục tình trạng này Giải pháp xây dựng công trình điều tiết trên sông theo các phương án đề xuất của chúng tôi mang tính chiến lược, lâu dài Các công trình điều tiết phải được bố trí một cách có hệ thống từ hạ lưu về thượng lưu nhằm đảm... kiểm tra được thực hiện cho trường hợp bất lợi nhất khi chỉ mới xây dựng 2 trong số 9 công trình điều tiết mực nước trên hệ thống đó là công trình điều tiết trên sông ở ngay sau cống Xuân Quan và công trình ngay sau cống Long Tửu Kết quả tính toán cho thấy, về mùa lũ với khẩu độ thoát nước giữ nguyên theo hiện trạng bề rộng của sông tự nhiên, mực nước ngay vị trí xây dựng công trình theo phương án bất... dụng giữ và thay thế cho hệ thống xi lanh thủy lực trong suốt quá trình công trình dâng và giữ nước về mùa khô Ii/ Nguyên lý làm việc Hình 12: Bố trí tổng thể một đơn nguyên + Về mùa khô: Toàn bộ hệ thống cửa van được dựng lên để ngăn nước nhờ hệ thống xi lanh thủy lực đẩy phía dưới + Về mùa lũ: Hệ thống cửa van được hạ xuống nằm ngang, tựa lên các mố trụ pin Hệ thống xi lanh điều khiển được thu về... lanh điều khiển Dòng chảy được lưu thông cả ở phần trên và phần dưới của cửa van Giải pháp đập van Phao cố định dạng cánh cửa i/ Cấu tạo Công trình được cấu tạo bởi hệ thống cửa van phao vận hành tại chỗ Các cửa van có kết cấu dạng phao rỗng bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép được liên liên với các trụ pin công trình hai bên bằng hệ thống cối trục bản lề theo phương thẳng đứng Hình 13: Giải pháp. .. thoát lũ qua công trình và trong trường hợp cần thiết có thể giảm về 0 bằng cách mở rộng thêm khẩu độ thoát nước công trình Còn về mùa khô, mực nước luôn dâng cao chủ động ở trên mực nước thiết kế, đảm bảo khả năng cấp nước cho tất cả các hệ thống thủy lợi suốt trong mùa khô Hình 16: Đường mức nước lớn nhất trên sông Hồng đoạn từ Sơn Tây đến trước cống Liên Mạc trong mùa lũ Hình 17: Quá trình mực nước... các vùng sản xuất Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế đất nước còn khó khăn, việc đồng thời xây dựng các công trình là khó thực hiện, trong trường hợp này cần có những tính toán về quy mô công trình và đặc biệt là quy trình vận hành công trình hợp lý để khắc phục những điểm xung đột quan trọng trong quản lý khai thác tổng hợp nguồn nước Việc chọn kết cấu công trình điều tiết phải không ảnh hưởng đến dòng... Hình 17: Quá trình mực nước tại cống Xuân Quan khi có công trình điều tiết năm 2008 IV ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI: Với việc phân tích các vùng điều tiết và lựa chọn các vị trí tuyến công trình trên sông Hồng một cách hợp lý sẽ đem lại nhiều lợi ích về kinh tế xã hội và kỹ thuật chính như sau: - Mực nước tại đầu vào các cống của hệ thống tưới luôn cao và ổn định hơn rất nhiều so với mực.. .Trên các xà lan có bố trí hệ thống mố trụ và mố bắt cối cửa van, chiều cao của các mố này từ 80cm đến 100cm, chiều dày từ 40-:-60cm phụ thuộc vào kích thước và trọng lượng của cửa van + Cửa van điều tiết: có dạng cửa phẳng trục ngang, chiều rộng mỗi cửa từ 15-:-30m Cửa van được điều khiển bằng hệ thống xi lanh thủy lực gắn phía dưới các xà lan đáy và được hỗ trợ bằng hệ thống tay neo