TỔNG HỘI XÂY DỰNG VIỆT NAM BÁO CÁO Đánh giá kết nghiên cứu nguyên nhân gây cạn kiệt giải pháp nâng cao mực nước hạ du sông Hồng Hà nội tháng 11 năm 2016 I ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện cơng trình lấy nước từ sông Hồng phục vụ phát triển kinh tế xã hội không hoạt động thiết kế, gây cạn kiệt nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội cho vùng đồng Bắc Hình 1: Hình ảnh cạn kiệt sơng Hồng Hình 2: Hình ảnh cạn kiệt sơng Nhuệ 1.1 Hiện trạng cơng trình lấy nước từ sơng Hồng Hiện Các cống trạm bơm ven sông Hồng thiết kế trước theo yêu cầu lưu lượng nước cần thiết vùng Để có lưu lượng phải tìm cột nước H chiều rộng B cống Cột nước H hiệu số cao trình dòng chảy (CTDC) trung bình mùa khơ sơng Hồng cao trình đáy cống (CTĐC), CTĐC cống chọn theo cao trình mặt ruộng Khi có H tính chiều rộng B cần thiết cống Đây số thiết kế hợp lý theo điều kiện địa hình tự nhiên vùng đât điều kiện dòng chảy tự nhiên sơng Hồng Ví dụ: cống Xuân Quan, CTĐC ∆đ/c= -1m, CTDC ∆m/n= 1,85m; Cống Liên mạc, CTĐC ∆đ/c = 1,0m, CTDC ∆m/n= 3,7m; Cống Long Tửu: CTĐC ∆đ/c = 0,0m, CTDC ∆m/n = 2,4m nhiều trạm bơm mực nước sông Hồng thấp đáy bể hút 1.2 Ảnh hưởng cạn kiệt đến phát triển kinh tế xã hội; Bây mùa khô CTDC sông Hồng tụt xuống thấp mực nước thiết kế vào hệ thống thủy lợi lấy nước từ sơng Hồng, chí nhiều lúc nhiều nơi CTDC thấp CTĐC lấy nước bể hút trạm bơm,( cống lấy nước bị treo),gây cạn kiệt ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội: -Gây thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp, -Gây ô nhiểm môi trường sinh thái nghiêm trọng, uy hiếp đời sống nhân dân đồng Bắc bộ.Đặc biệt Hà nội thành phố ven sông Hồng bị ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường sinh thái -Gây ách tắc giao thông thủy sông Hồng -Gây giảm mực nước ngầm vùng đồng bằng, ảnh hưởng lớn đến cấp nước dân sinh đồng II NHỮNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG CHẢY SÔNG HỒNG GS.TS Lê Kim Truyền (Chủ nhiệm đề tài): “Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn điều hành cấp nước mùa cạn cho Đồng sông Hồng” Bộ KHCN Đề tài khoa học cấp Nhà nước 2* GS.TS Hà Văn Khối –: Đề tài "Nghiên cứu sở khoa học cho việc xóa khu chậm lũ sơng Hồng, sơng Đáy sơng Hồng Long" 2008-2009 Hoàng Thái Đại: “Nghiên cứu đề xuất sở khoa học cho sử dụng nước tiết kiệm, có hiệu bền vững hệ thồng sơng Hồng gặp năm hạn hán” Trường đại học Thủy Lợi, Hà Nội 2007 Đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lệ phân lưu hợp lý phân lưu sông Hồng, sông Đuống sông Hồng, sông Luộc” Mã số ĐT-PTNTĐ.2011G/10 PGS.TS Nguyễn Ngọc Quỳnh, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia động lực học sông biển làm chủ nhiệm Đề tài độc lập cấp nhà nước ĐTĐL.2011-G/31: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp thủy lợi kết hợp với nông nghiệp để ứng phó với hạn hán xâm nhập mặn tỉnh ven biển Đồng sông Hồng (ĐBSH)” 6.* Lương Phương Hậu -2010-Đề tài cấp Nhà nước (mã số KC.08.14/06-10): “Nghiên cứu giải pháp khoa học, công nghệ cho hệ thống cơng trình chỉnh trị sơng đoạn trọng điểm vùng đồng Bắc Bộ Nam Bộ” PGS TS Nguyễn Văn Hạnh – Đề tài cấp nhà nước:" Nghiên cứu xác định dòng chảy mơi trường hệ thống sơng Hồng, sơng Thái Bình đề xuất giải pháp trì dòng chảy mơi trường phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững tài nguyên nước" Mã số KS.08.22/0610, 2008- 2010 8* TS Phạm Đình - Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam, năm 2010 Đề tài NCTX, Nghiên cứu biến động lòng dẫn sơng Hồng đề xuất giải pháp ổn định khu vực cưa sông Đáy tái lập" TS Tô Trung Nghĩa-2006-2008 -Đề tài trọng điểm cấp Bộ " Nghiên cứu sở khoa học giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lưu vực sông Hồng 10 TS Bùi Nam Sách-2009-2011(Cấp Bộ) Nghiên cứu đề xuất quy hoạch giải pháp nâng cấp hệ thống thủy lợi vùng ven biển đồng sơng Hồng nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu11 PGS TS Trần Đình Hòa “Nghiên cứu giải pháp cơng trình điều tiết Sồng Hồng mùa kiệt phục vụ chống hạn phát triển kinh tế vùng đồng Bắc Bộ” - Hà Nội 2011,cấp Nhà nước 12 PGSTS Phạm Đình “Nghiên cứu ảnh hưởng việc khai thác cát đến chế độ dòng chảy, diễn biến lòng dẫn đề xuất giải pháp khoa học công nghệ phục vụ công tác quản lý, quy hoạch khai thác cát hợp lý hệ thống sông Hồng sông Thái Bình-2012-2014- Cấp Nhà Nước 13 GS.TS Nguyễn Tuấn Anh làm chủ nhiệm - Cấp Nhà nước -Viện nước tưới tiêu MT “Nghiên cứu giải pháp nâng cấp đại hóa hệ thống thủy lợi phục vụ phát triển nông thôn vùng đồng sông Hồng" 14 GS.TS Nguyễn Danh Liên “Nghiên cứu giải pháp nhằm đảm bảo nước tưới chủ động cho hệ thống trạm bơm hạ du hệ thống sông Hồng – Thái Bình điều kiện mực nước sơng xuống thấp - 2010-2013” – 15 PGSTS Nguyễn Ngọc Quỳnh “Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lệ phân lưu hợp lý phân lưu sông Hồng, sông Đuống sông Hồng, sông Luộc-2011-2014 III NHỮNG Ý KIẾN BÀN VỀ NGUYÊN NHÂN LÀM SUY GIẢM MỰC NƯỚC HẠ DU SÔNG HỒNG Trong số 15 đề tài trên, thực chất có đề tài vào nghiên cứu tượng hạ thấp mực nước sông Hồng mùa khơ giải pháp khắc phục.trong đề tài 11 nêu mộ phần nguyên nhân giải pháp đề tài 12 nêu rõ nguyên nhân Còn đề tài khác nêu quan điểm nguyên nhân cạn kiệt chưa với chất tượng 3.1 Quan điểm hồ chứa lãnh thổ điều tiết giảm lưu lượng chảy vào sông Hồng ( Thể nghiên cứu số 2) Khi bắt đầu nghiên cứu vấn đề cạn kiệt sông Hồng, nhiều ý kiến cho sông Hồng cạn kiệt thiếu lưu lượng từ thượng nguồn chảy Những ý kiến cho điều tiết cơng trình hồ chứa thượng nguồn Trung quốc làm ảnh hưởng đến việc giảm lưu lượng vào sông Hồng ,nhưng theo nguyên nhân chính, 50% lưu lượng chảy vào sơng Hồng tạo lãnh thổ Việt Nam trước chảy hạ du tích hồ chứa lớn Hòa Bình, Sơn la Vì vây việc điều tiết hồ Trung Quốc nguyên nhân gây ccan kiệt hạ du sơng Hồng Còn ngun nhân khó khắc phục Do biến đổi khí hậu Trước có vài ý kiến cho cạn kiệt sơng Hồng biến đổi khí hậu làm lưu lượng sụt giảm Điều khơng hồ Hòa bình cấp đủ lưu lượng thiết kế 680 m3/s giá trị lớn yêu cầu thiết kế trước thi sông Hồng Hà nội vẩn bị cạn kiệt 3.3 Do thảm thực vật suy giảm Một số ý kiến cho cạn kiêt thảm phủ thực vật bị suy giảm mạnh, làm lưu lượng đến khơng đủ gây cạn kiệt Điều khơng đúng, suy giảm thảm phủ thực vật có ảnh hưởng đến lượng nước cung cấp cho hồ chứa, không ảnh hưởng trực tiếp đến việc cung cấp nước cho hạ du, vi nói nước cấp cho hạ du lấy trực tiếp từ hồ chứa 3.4 Do vận hành hồ thượng nguồn không đảm bảo thiết kế Nhiều ý kiến tập trung vào nguyên nhân hồ thủy điện vận hành chưa với thiết kế Những ý kiến vào tài liệu cho thấy có lúc nhà máy Thủy điện Hòa bình vào ban đêm xả khoảng 20-50m3/s, chưa 10% lưu lượng cần xả hạ du ghi luận chứng kinh tế kỹ thuật nên gây “đứt” dòng chảy Theo ý kiến này, để khắc phục tượng cạn kiệt, cần vận hành nhà máy thủy điện thiết kế, cung cấp đủ lưu lượng hạ du đủ nước Những ý kiến tập trung xét quan hệ Q=f(h), cấp đủ lưu lượng dòng chảy hạ du có đủ độ sâu h tương ứng Nhưng ý kiến chưa đề cập đến quan hệ Q=f(Z) tức quan hệ lưu lượng Q mực nước yêu cầu Z, có đủ lưu lượng, có đủ độ sâu h, vấn đề chủ yếu trị số mực nước Z hạ du lại bị hạ thấp, nên không lấy nước vào cơng trình Điều cần ý hạ du, ngồi u cầu lưu lượng, cần yêu cầu mực nước phải đủ để lấy vào cơng trình có Trong đề tài nghiên cứu nguyên nhân gây cạn kiệt sơng Hồng có đề tài thẳng vào vấn đề cạn kiệt sông Hồng Đề tài GS TS Trần Đình Hòa chủ yếu vào giải pháp nâng cao mức nước ngun nhân nêu mức độ tổng hợp mực nước lưu lượng thực tế để kết luận hạ thấp mực nước (cạn kiệt) đáy sông bị hạ thấp, chưa xác định vai trò xói nước khai thác cát tự thứ gây phần trăm Chỉ có kết nghiên cứu PGS TS Phạm Đình số 15 tồn diện, đáng tin cậy nói rõ số phần trăm gây hạ thấp đáy sơng xói nước khai thác tự Kết nghiên cứu PGSTS Phạm Đình phù hợp với số liệu đo thực tế trạm đo Hà Nội từ 1956 đến năm 2009 Cụ thể tháng mùa kiệt với lưu lượng lớn 645m3/s, mực nước 0,92m, với lưu lượng 906m3/s mực nước đạt 1,48m, với lưu lượng trước cho mực nước 2,3 -2,6m nghĩa lưu lượng lớn lên nhiều vẩn cạn kiệt Những số thực tế nói lên ngun nhân suy giảm mực nước sơng Hồng thiếu lưu lượng mà cao trình đáy sơng Z bị hạ thấp IV.CƠ SỞ LÝ LUẬN Để phân tích đánh gia nguyên nhân giảm mực nước hạ du sông Hồng ta phải dựa vào lý thuyết thủy lực dòng chảy sơng là: Trong đó: Q= f(H) (1) H= Zmn- Zđ (2) Q (m3/s) lưu lượng dòng chảy -H (m) Độ sâu dòng chảy -Zmn(m): cao trình mực nước sơng -Z đs(m): cao trình đáy sơng Từ (2) ta thấy cao trình dòng chảy (mực nước) sơng tạo thành độ sâu dòng chảy cộng với cao trình đáy sơng theo cơng thức (3) đây: Zmn= H+ Zđs (3) Từ (1) (2) ta viết: Q = Q= f(H)=f(Zmn-Zđs) (4) Từ cơng thức (3) hình ta viết mực nước đáy sông chưa bị hạ thấp là: Zmn1= H1 + Zđs1 (5) Và sau đáy sông bị hạ thấp là: Zmn2=H2+ Zđs2 (6) Từ công thức (4) cho thấy lưu lượng Q có quan hệ chặt chẽ với mực nước Zmn cao trình đáy sơng Zđs Bởi phân tích mực nước Zmn sơng phải xét yếu tố lưu lượng Q yếu tố cao trình đáy sơng.Vì nghiên cứu đề cập đến lưu lượng Q mực nước H phiến diện chưa chất tượng giảm sút mực nước H Hình 3.1 Hình ảnh minh họa đáy sơng bị hạ thấp V NHỮNG SỐ LIỆU THỰC ĐO TRẠM HÀ NỘI VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA PGSTS PHẠM ĐÌNH 5.1 Kết thực đo trạm Hà nội 1956-2009: Từ số liệu thực đo lưu lượng mực nước Hà nội từ năm 1956 đến 2003 chưa có ảnh hưởng cơng trình thượng nguồn, nghĩa mực nước có lưu lượng tự nhiên từ 2004 trở sau hàng năm phải xả lưu lượng lớn từ 2000 đến 3000 m3/s để lấy nước đổ ải Trong liệt tài liệu lấy trị số mực nước nhỏ ứng với lưu lượng tháng 1,2, Số liệu dài, , nên xây dựng đồ thị Q=f(Z) để tiện theo dõi Hình 5.1 Đồ thị quan hệ Q=f(Z) tháng mùa khô Hà nội 5.2 Kết nghiên cứu nguyên nhân gây hạ thấp đáy sơng Hồng PGS.TS Phạm Đình 5.2.1 Giới thiệu Trước đề cập đến đáy sông Hồng bị hạ thấp người ta thường nghĩ đến tượng xói nước trong, vấn đề nhiều tác giả tính tốn dự báo từ xây dựng hồ thủy điện Hòa bình Sau GSTS Vũ Tất Uyên cảnh báo vấn đề thác cát nguyên nhân gây hạ thấp đáy sơng Hồng Mới có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng cùa việc khai thác đến hạ thấp đáy sông Hồng, nên đa số ý kiến cho có hai yếu tố làm cho đáy sơng bị hạ thấp: +Do tượng xói nước lan truyền làm đáy sông bị hạ thấp Khi thiêt kế hồ thủy điện thượng nguồn người ta dự báo độ xói sâu lan truyền theo thời gian dọc sơng Hồng đến tận cửa biển, xói ổn định đáy sơng bị hạ thấp 2m Đây quy luật chung tượng xói nước hạ du sông bùn cát lắng đọng lại hồ thượng nguồn, nên buộc dòng chảy phải có q trình xói lòng dẫn để cân chuyển động + Do nạn khai thác cát tự dọc sông Hồng làm hạ thấp đáy sông nhanh chóng Trước vấn đề nêu cảm tính có đề tài nghiên cứu ảnh hưởng khai thác cát đến hạ thấp lòng sơng cho nạn khai thác cát tự nguyên nhân quan trọng làm hạ thấp đáy sông Hồng Mới kết nghiên cứu PGS TS Phạm Đình ( Phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia- Viên KHTL Việt Nam) đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng khai thác cát đến độ hạ thấp đáy sông Hồng” cho biết định lượng độ hạ thấp đáy sơng Hồng xói nước khai thác cát đoạn sơng Sau tác giả xin trình bày kết nghiên cứu PGSTS Phạm Đình nguyên nhân hạ thấp đáy sơng Hồng tượng xói nước khai thác cát (KTC) để độc giả rõ Trước năm 2000, thay đổi mực nước mùa kiệt sông Hồng ảnh hưởng đến hoạt động cơng trình sơng chưa rõ ràng Các cơng trình nghiên cứu thời gian trọng đến ảnh hưởng tượng xói nước trong, hay gọi xói phổ biến lòng dẫn hạ du, tác động hồ thượng nguồn,đến vấn đề chỉnh trị sơng - bảo vệ phòng chống sạt lở bờ sông, bồi lấp cửa lấy nước, luồng lạch giao thông thủy Sau năm 2000, mực nước sông Hồng liên tiếp hạ thấp, với cấp lưu lượng mùa khô, mực nước năm sau hạ thấp năm trước Đến năm 2009 mực nước thấp trạm thủy văn Hà Nội 0,7 mét, tiếp đến ngày 21/2/2010 mực nước thấp đạt kỷ lục 0,10m [3].Sự hạ thấp mực nước mùa kiệt sông Hồng, ảnh hưởng nhiều đến việc lấy nước tưới công trình ven sơng đến mơi trường sinh thái đô thị làng quê Cùng với tượng này, hoạt động KTC mạnh mẽ diễn hàng ngày sông Hồng thu hút quan tâm nhà khoa học dư luận báo chí PGSTS Phạm Đình cộng tập trung nghiên cứu mức độ ảnh hưởng KTC lòng sơng đến hạ thấp mực nước mùa kiệt sông Hồng, sông Đuống từ năm 2000 đến Đồng thời phân tích nguyên nhân làm biến đổi mực nước mùa kiệt sông Hồng, sông Đuống điều kiện thượng nguồn có thêm hồ chứa Sơn La, Tuyên Quang, biến động lớp phủ thực vật biến đổi khí hậu, Mặc dù yếu tố tác động đến dòng sơng nói chung phức tạp, khó tính tốn rạch ròi yếu tố riêng biệt, nguồn nước sông Hồng lấy từ cá hồ thủy điện trực tiếp chịu yếu tố thay đổi Để phân tích rõ ảnh hưởng KTC nguyên nhân dẫn đến hạ thấp đáy sông,dẫn đến hạ thấp mực nước tác giả đề tài chọn thời kỳ KTC mạnh mẽ để nghiên cứu Giai đoại (2000÷2008), giai đoạn có nhiều đợt sơi động thị trường bất động sản (2001÷2002) (2007÷2008), giai đoạn nhu cầu vật liệu xây dựng nhà, tôn khu đô thị mới, mở thêm nhiều hệ thống giao thơng đường bộ.Vì giai đoại (2000÷2008) thời kỳ KTC mạnh mẽ nhất, sau có chững lại Để phân tích ảnh hưởng KTC đến độ hạ thấp cao độ đáy sông, hạ thấp mực nước mùa kiệt cần so sánh hai thời kỳ trước sau giai đoạn này: - Thời kỳ 1993÷1997: thời kỳ trước KTC mạnh; - Thời kỳ 2009÷2012: thời kỳ sau KTC mạnh Về phương pháp phân tích, đề tài sử dụng số liệu thủy văn đồng thời gian với giá trị lưu lượng Q, mực nước H, độ sâu trung bình dòng chảy htb, diện tích mặt cắt ngang, độ rộng mặt nước trạm thủy văn Sơn Tây, Hà Nội Sông Hồng, Thượng Cát sông Đuống, khép kín đoạn sơng Hồng từ trạm thuỷ văn Sơn Tây đến trạm thuỷ văn Hà Nội bao gồm đoạn sông Đuống đến trạm thủy văn Thượng Cát 5.2.2 Hiện tượng hạ thấp mực nước mùa kiệt sông Hồng Các số liệu sau PGS TS Phạm Đình thu thập đề tài nghiên cứu mình, nói rõ ngun nhân giảm mực nươc sơng Hồng đáy sông bị hạ thấp (các ký hiệu bảng hình vẽ giữ nguyên PSTS Phạm Đình) Hình 3.3 Sơ đồ vị trí vùng tuyến cơng trình điều tiết (Cổ Lễ Nam Định) 7.3.4 Cơng trình điều tiết cửa Ba lạt ( Trên sơng Hồng) Vị trí tuyến cơng trình nằm cách cửa Biển Ba Lạt khoảng 5km phía thượng lưu, có nhiệm vụ phục vụ việc lấy nước cho hệ thống thủy nông huyện Giao Thủy, Xuân Trường, Trực Ninh tỉnh Nam Định huyện Tiền Hải, Kiến Xương, Vũ Thư thành Phố Thái Bình, đồng thời làm nhiệm vụ quan trọng ngăn mặn, ngày đe dọa xâm nhập vùng đồng châu thổ Khi chọn tuyến cơng trình vị trí cần kết hợp với hệ thống đường đê biển, theo quy hoạch phát triển chung vùng để tạo vành đai kín khắc phục tượng biến đổi khí hậu, nước biển dâng 25 Hình 3.4 Sơ đồ vị trí vùng tuyến cơng trình điều tiết Ba Lạt 7.3.5 Cơng trình điều tiết (1) cống Long Tửu ( sơng Đuống) Tuyến cơng trình dự kiến bố trí vị trí cách cống Long Tửu khoảng 350m phía hạ lưu phù hợp Vị trí cách cơng trình cầu Đơng Trù phía thượng lưu đập khoảng 2,3km Hình 3.5 Sơ đồ vị trí tuyến cơng trình điều tiết 1dưới cống Long Tửu (trên sơng Đuống) 7.3.6 Cơng trình điều tiết (2) Kiều Lương- Bắc Ninh ( sơng Đuống) Vị trí tuyến cơng trình dự kiến nằm cách ngã ba sơng Đuống, sông Cầu, sông Thương khoảng 6km, cách cống Long Tửu khoảng 54km 26 Hình 3.6 Sơ đồ vị trí vùng tuyến cơng trình điều tiết Kiều Lương (trên sơng Đuống) 7.4 Đánh giá đập điều tiết cố định đập điều tiết thời vụ 7.4.1 Những yêu cầu đập điều tiết nước sông Hồng Sông Hồng có vai trò quan trọng đồng Bắc bộ, nên cơng trình điều tiết có u cầu đặc biệt: - Cơng trình điều tiết nước tuyệt đối không ảnh hưởng đến khả lũ vụ sơng Hồng vấn đề an ninh Quốc Gia - Cơng trình đảm bảo dâng đủ mực nước cho thượng lưu xả đủ lưu lượng xuống hạ lưu theo yêu cầu, để khơi phục dòng chảy sơng Hồng trước chưa có hồ chứa thượng nguồn - Làm âu thun để đảm bảo giao thơng thủy - Cơng trình có độ tin cậy cao vận hành phù hợp với cảnh quan môi trường khu vực - Cơng trình điều tiết sơng Hồng sơng Đuống phải làm đồng thời, không làm đồng thời nước dồn bên làm sai lệch lớn tỷ lệ phân lưu tự nhiên 7.4.2 đặc điểm cơng trình - Loại cơng trình thủy lợi có chiều dài lớn, - Độ chênh lệch cột nước nhỏ không q 2m, - Chiều cao cơng trình khơng q 10m, 27 - Khơng u cầu kín nước cửa van, cho rò khơng ảnh hưởng đến xói 7.4.3 Dạng cơng trình đề cập 7.4.3.1 Đập điều tiết cố định-công nghệ đập trụ đỡ A Giới thiệu đập trụ đỡ: Hiện công nghệ đập trụ đỡ ứng dụng để xây dựng cơng trình ngăn sơng lớn nước ta , có vài cơng trình ứng dụng cơng nghệ cống truyền thống cải tiến theo ý tưởng đập trụ đỡ.: Đặc điểm đập trụ đỡ khơng có đáy chung, trụ chịu lực riêng biệt xây dựng lòng sông, trụ ổn định hệ cọc cọc khoan nhồi,cọc ống thép đóng xiên v.v Chống thấm cừ thép đóng suốt mặt cắt ngang sơng, đập chìm sơng sâu thi cơng dòng chảy, chống xói thảm đá hay bê tông thả nước.Đập trụ đỡ thi công sông, làm khơ hố móng cống truyền thống.Về cửa van, ứng dụng kiểu cửa van phẳng, van cung, cửa van clape…Nếu có kết hợp làm cầu giao thơng ứng dụng cơng nghệ đập trụ đỡ để xây dựng cơng trình điều tiết mực nước sông Hồng, ứng dụng công nghệ cống truyền thống Dưới xin giới thiệu vài hình ảnh đập trụ đỡ Hình 4-1 Hình ảnh kết cấu đập trụ đỡ 28 Hình 4-2: Hình ảnh mặt bố trí tổng thể cống điều tiết Hình 4-3 Hình ảnh cắt ngang đập trụ đỡ Hình 4-4 Hình ảnh diện thượng lưu số khoang đập trụ đỡ 29 B Ứng dụng đập trụ đỡ làm cơng trình điều tiêt Sau nêu ví dụ thiết kế đập điều tiết Xuân quan theo công nghệ đập trụ đỡ -14.50 -10.00 -10.00 -16.50 -11.50 -11.50 -11.50 -16.50 -11.50 -11.50 -18.50 -38.70 -54.0 -54.0 -54.0 -54.0 Hình 4-4 Cắt dọc đập điều tiết Hình 4-5 Mặt p iu tit 2950 Rọ đá th?p bọc PVC 4x2x0.5m Rọ đá th?p bọc PVC 4x2x0.5m Thảm đá dày 100cm thả theo mái tự nhiên Thảm đá dày 100cm thả theo mái tự nhiên Thảm đá dày 100cm, thả theo mái tự nhiên Vải đ?a kỹ thuật TS70 i=1:4 i=1:4 Cäc èng li t©m DUL D=80cm, L=30m Hình 4-6: Cắt ngang đập điều tiết 7.4.3.2 Đập hộp đáy thép , cửa van clape phao 30 A Loại cố định + Cấu tạo: Đập gồm nhiều đơn nguyên nối tiếp nhau, đơn ngun hình hộp chữ nhật có kích thước dài, rộng cao xác định theo điều kiện ổn định đập.Có thể cho cửa van nằm thân đập mở nằm mặt đập tùy điều kiện cụ thể Khi làm đập cố định nên cho đáy hộp nằm sâu để ngưỡng đập ngang với đáy sông tăng ổn định Đập nghiên cứu ứng dụng venis -italya làm nhiệm vụ ngăn triều hình thành đập xà lan thép chứa cửa van clape phao thép nâng lên 18m để ngăn triều, phương pháp hút nước để dâng cao cửa van bơm nước vào để hạ chìm cửa van Hình 4.7 : Hình ảnh đập đáy hộp thép cửa van clape phao n Hình 4.8 : Hình ảnh đập ngăn triều venis (italya) + Vận hành: cách vận hành phổ biến bơm nước vào bụng cửa van để hạ cửa bơm nước để nâng cửa 31 Ở cơng trình điều tiết nước sơng Hồng ứng dụng loại đập này, khoang rộng 20m đến 30m có chiều dài theo dòng chảy khoảng 20m tính tốn theo ổn định trượt lật thấm + Chế tạo lắp đặt vận hành: Chế tao nơi khác di chuyển đến để đánh đắm vào hố móng chuẩn bị sẵn, cao trình đỉnh cửa van ngang với cao trình đáy sơng Các khoang liền kề liên kết với Điều tiết mực nước điều khiển cửa van clape phao, điều khiển cửa van lắp cửa van clape phao.Cũng làm cửa van clape điều khiển xi lanh thủy lực phia Đập đáy hộp thép có ưu điểm gia cơng chế tạo nhanh dễ di chuyển dễ hạ chìm Nhược điểm độ bền vững môi trường B.Loại thời vụ (di động) +Về kết cấu: đập đáy hộp điều tiết thời vụ gần tương tự đập đáy hộp cố định, khác chỗ đơn nguyên đặt đáy sông xử lý, nên đập đáy hộp đỉnh cửa van cao đáy sông khoảng 3,5m Đáy đập đặt đáy sơng xử lý Cách vận hành đầu mùa khô phải di dời đơn nguyên đập đáy hộp vị trí đập, bơm nước vào cho đập chìm xuống, điều tiết mực nước đập đáy hộp cố định Cuối mùa khô lại bơm nước ra, cho đập lên di dời chỗ cất giữ + Về vật liệu: Loại đập đáy hộp nên làm thép để dễ di chuyển lắp đặt tháo dỡ, thích hợp quy hoạch vị trí đập chưa ổn định + Về vận hành: đầu lũ phải di dời đập, giải phóng lòng sơng khơng ảnh hưởng tới tháo lũ, hết lũ lắp đặt lại để điều tiết, + Ư nhược điểm: Ưu điểm khơng phải đào hố móng đáy sơng, có dịp bảo dưỡng sau tháng ngâm nước để khắc phục tính bền vững mơi trường.Nhược điểm phải di dời lắp đặt hàng năm phiền phức 32 Hình 4-9 Sơ đồ đập đáy hộp điều tiết thời vụ 33 7.4.3.3 Đập hộp đáy bê tông cốt thép, cố định + Cấu tạo - Thân đập: theo nguyên lý đập đáy hộp ta làm bê tông cốt thép với cửa van clape phao thép Mỗi khoang rộng 20 đến 30m chiều dài theo dòng chảy xác định theo tính tốn ổ định - Thi cơng lắp đặt: đóng hai hàng cọc ván thép thượng hạ lưu, hai hàng có biện pháp sau: vét đất yếu, đổ cát làm ứng suất đập hộp đáy lên nhỏ, sau vét lớp bùn yếu, đóng cọc bê tơng ngập sâu 50cm, chiều dài cọc theo tính tốn đặt đập lên nên đất Sau hai hàng cừ rải thảm đá dài 20m vừa chống xói vừa tăng ổn định hàng cừ - Cửa van vận hành: đơn nguyên lắp cửa van clape phao thép, vận hành bơm nước vào khỏi bụng cửa van; Hoặc lắp cửa van clape vận hành xi lanh thủy lực - Nhưng cần lưu ý: đặc điểm chung quanh năm cửa van cơng trình nằm sâu nước nên phải ý giải pháp kiểm tra bồì lấp: cửa van ,trên hầm chứa van, nên phải có thiết bị kiểm tra phun xói, chống bồi lấp theo định kỳ Nếu có việc bồi lấp xẩy dễ giải bơm xói đặt sẵn đập Hơn vấn đề không đáng lo ngại cơng trình điều tiết đặt nơi dòng sơng ổn định -Ưu nhược điểm: Kiểu đập đáy hộp bê tông cốt thép phù hợp với cơng trình điều tiết nước cho sơng lớn có u cầu tháo lũ khắt khe sơng Hồng, nước chảy qua đập thống, khơng có trụ pin cản dòng loại tính bền vững cao, giá rẻ Nhược điểm gia công chế tạo, di dời lắp đặt khó khăn chưa có kinh nghiệm thi cơng 34 Hình 4.10 Đập đáy hơp bê tơng cốt thép cố định 35 Hính 4-11 Mặt đập đáy hộp Bê tơng cốt thép cố định Hình 4- 12 Các trạng thái làm việc đập đáy hộp bê tông cốt thép cố định 7.4.3.4 Đập cửa van phao cánh cửa cố định A Cấu tạo Ta dùng cửa van cánh cửa hộp phao (gọi cửa van phao cánh cửa) để làm đập ngăn sông gọi đập cửa van phao cánh cửa, ứng dụng thích hợp cho trường hợp chiều cao đập nhỏ chiều dài lớn Đập cửa van phao cánh cửa có hai dạng: chữ chữ nhân.Dạng chữ cánh cửa van nối với hai bờ bãi sông mùa khô Đối với sông rộng sông Hồng, chiều rộng sông mùa khô 400m, chọn dạng chữ chiều rộng cửa van lớn bất lợi cho chế tạo, thi công vận hành Vậy để giảm chiều rộng cửa van, nên chọn sơ đồ cửa van chữ nhân, cửa van rộng khoảng 250m Tùy theo điều kiện tổ hợp mực nước đất nền, chiều ngang( theo hướng dòng chảy), cửa van tới 12m chiều cao tới 10m, đầu cửa van neo vào trụ bê tơng cốt thép, đầu tựa vào đầu cửa van đối xứng, đáy cửa van tựa vào gờ cọc ván thép, gờ cọc ván thép cao đáy sơng khoảng 0,5m, phía sau cọc ván thép thảm đá để chống xói tăng ổn định cọc B.Vật liệu: 36 Nên làm thép để thuận lợi cho vìệc chế tạo, lắp đặt vận hành C Cách vận hành: Mùa khô cửa van nằm vị trí dâng nước, cuối mùa khơ bơm hút nước ra, cửa van lên kéo vị trí song song với dòng chảy bơm nước vào để hạ chìm, hết lũ bơm nước quay cửa van vị trí chắn dòng, bơm nước vào hạ chìm Điều tiết mực nước nhiều cách: đặt cửa van clape phao đập, cửa van clape điều khiển xi lanh, đặt cửa van đĩa thân đập Hình 4-13 Sơ đồ mặt đập cửa van phao cánh cửa ®Ëp cưa van phao cánh cửa cửa van đĩa ống điều tiết nước cọc ván thép thảm đá Hỡnh 4-14 S mt cắt ngang đập cửa van phao cánh cửa, điều tiết van đĩa 7.4.4 Đánh giá giải pháp đập điều tiết cố định đập điều tiết thời vụ 7.4.4.1 Đập điều tiết cố định A Trường hợp kết hợp cầu giao thơng 37 - Ở nơi có u cầu xây dựng cầu giao thơng ứng dụng đập trụ đỡ để xây dựng đập điều tiết mực nước có ưu điếm sau: mở rộng khoang tới 60-80m; làm cống sơng, khơng phải đẫn dòng thi cơng, khơng mắt đất xây dựng cơng trình - Một số đề tài có nêu lắp đặt cửa van phẳng ( cửa van kéo đứng) cho đập điều tiết, đơn giản, vận hành xẩy chảy đáy nên dễ gây xói hạ lưu gây rung cửa van, tốt lắp cửa van clape trục B Trường hợp không kết hợp với cầu giao thông - Ở nơi không nên ứng dụng công nghệ đập trụ đỡ để làm cơng trình điều tiết sơng Hồng khơng phù hợp với u cầu đặc điểm loại đập điều tiết Cụ thể đập điều tiết theo công nghệ đập trụ đỡ có nhược điểm: phải chia đập nhiều khoang nên có nhiều trụ gây cản dòng chảy mùa lũ, điều kiện chênh lệch cột nước thấp, chiều cao đập nhỏ nên làm loại đập tận dụng sức chịu tải mặt để chống trượt không nên chọn phương án ổn định chống trượt hệ cọc cọc ngàm vào đập trụ đỡ khó thi cơng, khối lượng lớn giá thành đắt loại đập trình bày sau 7.4.4.2 Đập đáy hộp cửa van clape Đây loại đập có nhiều ưu điểm ứng dụng làm cơng trình điều tiết nước sơng Hồng đáp ứng yêu cầu đề ra: +Khi mở mùa mưa, đáy hộp cửa van nằm ngang cao trình đáy sơng, khơng có trụ pin nên hồn tồn trả lại 100% tiết diện lũ vốn có lòng sơng.+ Kết cấu cơng trình đơn giản, dế thi công +Tận dụng sức chịu tải + dòng chảy qua cơng trình chảy mặt, nên khơng gây xói đáy + Vận hành có độ tin cậy cao, bơm nước vào ra, xi lanh thủy lực + Khi cần di chuyển đập đến vị trí phù hợp.+ Bản thân cơng trình không đưa lại vẻ đẹp cho cảnh quan khu vực, mực nước công trinh dâng lên làm cho mơi trường tự nhiên dòng sơng trở lại chưa bị cạn kiệt + giá thành giảm nhiều so với phương án đập trụ đỡ + Có thể kết hợp lắp tua bin phát điện cột nước thấp 1,5-2m cách đặt ống van đĩa nằm cửa van clape 7.4.4.3 Đập cửa van phao cánh cửa dạng chữ nhân Đây loại đập đơn giản, dễ thi công lắp đặt loại đập đáy hộp, vận hành phức tạp đập đáy hộp, phải bơm hút nước cho cửa van lên bơ nước vào để hạ xuống Nhưng có tất tính ưu điểm đập đáy hộp trình bày 7.4.4.4 Đập điều tiết thời vụ 38 Có thể ứng dụng đập hộp đáy thép làm đập thời vụ để cần đặt đập đáy hộp lên mặt xử lý phẳng tựa vào hàng hàng cọc ván thép làm gờ, cao đáy sông khoảng 30cm Đập thời vụ có ưu nhược điểm sau - Ưu điểm: khơng phải thi cơng hố móng đáy sông, giảm vốn đầu tư - Nhược điểm: hàng năm phải tháo lắp đập vất vả 7.4.5 Kết luận Phân tích so sánh kinh tế kỹ thuật đập điều tiết thời vụ đập điều tiết cố định thấy rằng: kết cấu đập hai loại gần nhau, có khác xử lý móng, khơng nên làm đập thời vụ, tiết kiệm đầu tư không mà hàng năm phải lắp đặt tháo dỡ cất giữ phức tạp, lại không chủ động sản xuất phòng chống thiên tai Vậy nên làm cơng trình điều tiết cố định theo kiểu đập đáy hộp đập cửa van phao cánh cửa không kết hợp với cầu giao thông 39