Giải pháp tổng thế cụm công trình đa mục tiêu điều tiết nguồn nước từ sông Hồng qua sông Đuống

Việc nghiên cứu đề xuất các giải pháp công trình đa mục tiêu nhằm giải quyết vấn đề này là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất cấp bách. Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu đề xuất một giải pháp tổng thể vừa nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sông Hồng, điều tiết tỷ lưu qua sông Đuống và đảm bảo duy trì vận tải thủy trên tuyến sông Đuống được thuận lợi.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIẢI PHÁP TỔNG THẾ CỤM CÔNG TRÌNH ĐA MỤC TIÊU ĐIỀU TI ẾT NGUỒN NƯỚC TỪ SƠNG HỒNG QUA SƠNG ĐUỐNG Trần Đình Hồ, Ngơ Thế Hưng, Bùi Cao Cường, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Nguyễn Thị Linh Chi Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải miền Trung Tóm tắt: Biến động lịng dẫn hạ thấp mực nước sông Hồng (nhất đoạn qua Hà Nội), việc gia tăng đột biến tỷ lệ phân lưu từ sông Hồng qua sông Đuống năm gần ảnh hưởng nghiêm trọng đến mặt đời sống người dân vùng hạ du sơng Hồng nói riêng đồng Bắc nói chung Việc nghiên cứu đề xuất giải pháp công trình đa mục tiêu nhằm giải vấn đề nhiệm vụ khó khăn cấp bách Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu đề xuất giải pháp tổng thể vừa nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sông Hồng, điều tiết tỷ lưu qua sơng Đuống đảm bảo trì vận tải thủy tuyến sông Đuống thuận lợi Summary: Volatility and lower the water levels on the Red River (especially the last paragraph of Hanoi), the flow from Hồng River into the Đuống river faster increase in recent years have seriously affected to all aspects of life people living in downstream areas in particular, and the Red river delta in general The study proposed solutions and multi-purpose projects aimed to solve the problem is difficult task but it is urgent This paper presents the research results suggest an overall solution both to ensure water security for the Red River downstream areas, regulate flow rate through the Duong river and waterway transport makes Duong river route is advantage ĐẶT VẤN ĐỀ * Đồng sơng Hồng nói chung vùng hạ du nói riêng vùng kinh tế, trị, văn hố xã hội quan trọng Việt Nam, nơi có mật độ dân số cao Do đó, việc đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sông Hồng, phục vụ sản xuất, phát triển kinh tế xã hội có ý nghĩa quan trọng phát triển chung nước M ặc dù phía thượng nguồn sơng Hồng có nhiều hồ chứa tham gia điều tiết mực nước cho sông Hồng mùa kiệt nhằm chống hạn cho hạ du, thực tế cho thấy, nhiều nguyên nhân khác mà gần Ngày nhận bài: 16/11/2016 Ngày thông qua phản biện: 23/12/2016 Ngày duyệt đăng: 28/12/2016 thập niên qua, tình trạng hạn hán, khó khăn cho việc lấy nước phục vụ sản xuất, xâm nhập mặn hạ du sông Hồng mùa kiệt ngày trở nên trầm trọng Bên cạnh đó, theo kết quan trắc, đo đạc thực tế, việc hạ thấp lịng sơng Đuống q mức (có nơi hạ thấp so với trước 6,35m), dẫn đến tỷ lệ phân lưu (tỷ lưu) từ sông Hồng qua sông Đuống mùa kiệt năm gần tăng đột biến từ khoảng (28 – 32)% trước năm 2000 lên (38 [1] – 40)%, có lúc lên 50% Điều làm giảm dịng chảy kiệt qua sơng Hồng có nguy gây xói lở mạnh cho nhánh sơng Thái Bình[1][4] Sự thay đổi làm suy giảm đáng kể mực nước mùa kiệt từ sau cửa vào sông Đuống đến Hưng n, có cơng trình lấy nước Xn Quan số cơng trình khác TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 36 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ M ặt khác, việc hạ thấp đáy sông tăng tỷ lưu qua sông Đuống mùa kiệt gây ảnh hưởng lớn đến giao thông thủy cho tuyến sông Đuống tuyến sông Hồng Tuyến sông Đuống với lưu lượng tăng lên mùa kiệt tạo nên dòng chảy mạnh ảnh hưởng đến ổn định bờ sông gây bất lợi cho giao thông thủy; tuyến sông Hồng mực nước hạ thấp có lúc giao thơng thủy qua Hà Nội bị tê liệt hoàn toàn (năm 2007 [2] DI ỄN BI ẾN MẶT CẮT NGANG TẠI TRẠM THỦ Y VĂN THƯỢNG C ÁT THEO CÁC NĂM Diễn biến tỉ lệ phâ n lưu dịng chảy mùa cạn sơng Hồng qua sông Đuống Cao độ (m) 14.0 12.0 45 10.0 Tỉ lệ phân lư u (% ) 8.0 6.0 4.0 2.0 2010 0.0 2009 ‐2.0 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 30 32 28 26 24 22 20 18 16 14 80 12 2006 60 ‐8.0 10 2007 ‐6.0 40 2008 20 ‐4.0 Kh oảng cách  ( m) 40 35 30 25 20 15 10 1955 2005 1990 1960 1965 1970 1975 1980 1985 Năm 1990 1995 2000 2005 2010 Hình Diễn biến mặt cắt ngang tỷ lệ phân lưu sông Hồng qua sông Đuống Như vậy, khơng hành động ngay, khơng có giải pháp cơ, lâu dài vấn đề an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sông Hồng đảm bảo Vấn đề xâm nhập mặn, khô hạn đồng sông Cửu Long giai đoạn vừa qua học sâu sắc cho vấn đề MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH TỶ LƯU S ÔNG HỒNG QUA SÔNG ĐUỐNG ĐÃ ĐƯỢC THỰC HIỆN Với tầm quan trọng đặc biệt dòng chảy phân lưu qua sơng Đuống, có nhiều cơng trình nghiên cứu nhiều giải pháp đưa Trong kết nghiên cứu có, đáng ý kết nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ cấp Quốc gia PGS.TS.Nguyễn ngọc Quỳnh làm chủ nhiệm, “Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lưu hợp lý phân lưu sông Hồng – sông Đuống sông Hồng, sông Luộc” Tác giả đề xuất giải pháp cơng trình: Giải pháp kè phân lưu đầu bãi Bắc Cầu Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống Phương án lấp hố xói cửa vào sơng Đuống Phương án kè bãi Bắc Cầu Hình Giải pháp ổn định tỷ lưu hợp lý phân lưu sông Hồng – sông Đuống i/ Giải pháp kè phân lưu đầu bãi Bắc Cầu: Bố trí cơng trình kè phân lưu (dạng mõm cá) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 36 - 2016 KHOA HỌC đầu bãi Bắc Cầu để ổn định, chống xói lở đầu bãi góp phần điều chỉnh, ổn định tỷ lệ phân lưu vào sơng Đuống Tuyến kè có kết cầu lõi đất đắp đầm chặt bảo vệ lớp đá lát khung bê tông, bên có bố trí tầng lọc ngược gia cố cọc bê tông cốt thép Tuyến kè mũi hướng phía luồng sơng Đuống để giảm bớt dịng chảy đổ vào sơng Đuống Đề tài tính tốn với phương án chiều dài tuyến kè khác (50m, 150m, 250m) hiệu điều tiết tỷ lệ phân lưu không cao giảm 1,0% (mùa lũ) 1,7% (mùa kiệt) Tỷ lệ phân lưu giảm chiều dài tuyến kè tăng, việc tăng chiều dài tuyến kè dẫn đến co hẹp cửa vào sông Đuống chân tuyến kè nằm vào vị trí hố xói (giải pháp cơng trình phức tạp tốn kém) Sau phân tích tác giả đề xuất lựa chọn phương án chiều dài tuyến kè hợp lý L=250m[4] ii/ Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống: Lấp hố xói đoạn sơng Đuống từ cửa vào đến cầu Đông Trù, giải pháp làm giảm phạm vi diện tích mặt cắt ngang dịng chảy đoạn cửa vào sông Đuống theo phương đứng, hạn chế tỷ lệ phân lưu Tại vị trí cửa vào sơng Đuống, địa hình lịng sơng tự nhiên bị xói sâu dẫn tới tình trạng dịng chảy tập trung sang sông Đuống làm cân tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng Hồng – sơng Đuống, đề xuất giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống để ứng phó với tình trạng Hố xói lấp đến cao trình -5.00 bao tải cát gia cố thảm đá Đề tài tính tốn với phương án cao trình lấp hố xói khác (-3.0m, -5.0m, -7.0m), kết tính tốn cao trình lấp hố xói (3.0m) hiệu tỷ lệ phân lưu giảm lớn từ 3,4% - 3,8% (mùa lũ) lên đến 6% (mùa kiệt), tiệm cận với tỷ lệ phân lưu hợp lý Để vừa giảm tỷ lệ phân lưu, vừa đảm bảo chiều sâu ngưỡng vận tải thủy tuyến CƠNG NGHỆ Việt Trì - Quảng Ninh qua cửa sơng Đuống, sau phân tích tác giả lựa chọn phương án lấp hố xói đến cao trình -5.0m phù hợp [4] Như đề xuất chung cho hai phương án là: làm kè vị trí bãi bãi Bắc Cầu với chiều dài L=250m lấp hố xói cửa vào sơng Đuống đến cao độ (-5.0m) Tuy nhiên, nghiên cứu đề xuất đáp ứng mục tiêu điều chỉnh ổn định tỷ lưu dịng chảy Sơng Hồng – Sông Đuống mà chưa điều tiết mực nước cách chủ động Để đáp ứng kết hợp đa mục tiêu dâng nước, điều tiết tỷ lưu, đảm bảo giao thông thủy v.v…cần thiết phải nghiên cứu giải pháp cơng trình dịng Trong số vị trí kiến nghị xây dựng cơng trình nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sơng Hồng có cơng trình điều tiết mực nước vị trí sau cống Long Tửu sông Đuống Trong khuôn khổ báo này, chúng tơi trình bày kết nghiên cứu bố trí tổng thể cụm cơng trình điều tiết âu thuyền vùng phân lưu sông Hồng sông Đuống ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỔNG THỂ CƠNG TRÌNH [3] 3.1 Những vấn đề phức tạp xây dựng cơng trình điều tiết sơng Đuống: Theo kết khảo sát tính tốn thủy lực, để tối ưu việc điều tiết mực nước đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sông Hồng vị trí tuyến cơng trình chọn nằm sơng Đuống, cách cửa cống Long Tửu thuộc hệ thống thủy nơng Bắc Đuống khoảng 350m phía hạ lưu Việc xây dựng cơng trình vị trí phải đạt yêu cầu, mục tiêu sau: - Dâng mực nước đảm bảo yêu cầu lấy nước cho cơng trình đầu mối thuộc hệ thống thủy lợi dọc sơng Hồng phía thượng lưu (ngưỡng giữ nước theo tính tốn thủy lực tối thiểu là: +2.0m); TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 36 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ - Đảm bảo yêu cầu giao thông thủy cho tuyến giao thông thủy sông Đuống (ngưỡng tối thiểu là: -5.0m); - Đảm bảo yêu cầu tiêu thoát lũ cho thủ Hà Nội (theo tính tốn thủy lực ngưỡng tối thiểu -10.0m mặt cắt không thay đổi nhiều so với trạng); Tuy nhiên, vị trí này, việc bố trí tổng thể cơng trình khó khăn phức tạp địa hình tuyến sơng chật hẹp (chiều rộng lịng sơng 150m), tuyến sơng chạy sát chân đê, vận tốc dịng chảy qua sơng lớn, địa chất phức tạp, lịng sơng sâu (trung bình đáy sơng khoảng -12.0m), tuyến giao thông huyết mạch đồng sông Hồng (tuyến giao thông đường thủy cấp II nối từ Việt Trì đến Quảng Ninh) Do đó, vấn đề khó khăn đặt cơng trình phải vừa có khả điều tiết mực nước (dâng cao mực nước theo yêu cầu tổng thể vùng hạ du sơng Hồng), vừa có khả điều tiết tỷ lưu qua sông Đuống phải đảm bảo cho giao thông thủy thuận lợi thường xuyên, liên tục q trình thi cơng cơng trình Đây vấn đề thật khó khăn đề xuất giải pháp xây dựng cơng trình nhằm mục đích đảm bảo an tồn thuận lợi cho q trình thi cơng quản lý, khai thác cơng trình sau hồn thành 3.2 Đề xuất giải pháp: Trên sở phân tích tổng hợp điều kiện cụ thể cơng trình u cầu, mục đích đặt ra, nhóm nghiên cứu đề tài đưa phương án bố trí cơng trình: i) Phương án 1: Tích hợp bố trí cơng trình điều tiết nước âu thuyền vị trí sơng Đuống Quy mơ cơng trình điều tiết gồm khoang cống, chiều rộng khoang B=40m, ngưỡng -5.00, cao trình đỉnh cửa van điều tiết lúc đóng +2.00 Âu thuyền đa tuyến gồm âu, chiều rộng buồng âu B = 15m Vị trí cơng trình sơng Đuống M ặt bố trí cơng trình Hình Bố trí tổng thể cơng trình theo phương án i) Phương án 2: Cơng trình điều tiết nước âu thuyền bố trí riêng rẽ nhằm đảm bảo thuận lợi q trình thi cơng quản lý vận hành Cơng trình điều tiết bố trí sơng Đuống vị trí chọn phương án 1, bố trí khoang cống điều tiết, khoang cống rộng 40m, cửa van điều tiết lớp cửa: Lớp cửa có cao trình đỉnh cửa +2.0m đáy -5.0m, nhằm đảm bảo khả dâng mực nước (theo yêu cầu tổng thể cơng trình hệ thống), vừa đảm bảo khả thơng thuyền khơng có nhu cầu dâng nước; Lớp cửa có cao trình đỉnh cửa -5.0m đáy 10.0m, lớp cửa mở hết mùa lũ để đảm bảo khả thoát lũ cho sơng Hồng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 36 - 2016 KHOA HỌC Âu thuyền đa tuyến gồm 02 âu bố trí vị trí cắt ngang qua bãi Bắc Cầu thuộc phường Ngọc Thụy, quận Long Biên M ỗi âu rộng 15m dài 145m, cao trình đáy âu -5.0m Trong thời gian cơng trình điều tiết sơng Cắt ngang tuyến cơng trình CƠNG NGHỆ Đuống làm nhiệm vụ điều tiết mực nước âu thuyền vận hành để đảm bảo giao thông thủy thông suốt từ sông Đuống qua sông Hồng ngược lại Vị trí cơng trình sơng Đuống Hình Bố trí tổng thể cơng trình theo phương án Với việc bố trí tổng thể quy mô kết cấu phương án (phương án chọn), cụm cơng trình đáp ứng yêu cầu đặt (điều tiết mực nước, điều tiết tỷ lưu từ sông Hồng qua sông Đuống theo yêu cầu tạo điều kiện chủ động, an toàn cho vấn đề giao thơng thủy sơng Đuống Hình Mặt bố trí tổng thể cơng trình đa mục tiêu theo phương án chọn KẾT LUẬN Vấn đề biến động lịng dẫn hạ thấp mực TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 36 - 2016 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ nước sơng Hồng đoạn qua Hà Nội, việc gia tăng đột biến tỷ lệ phân lưu từ sông Hồng qua sông Đuống ảnh hưởng nghiêm trọng đến mặt đời sống người dân vùng hạ du sơng Hồng nói riêng đồng Bắc nói chung Việc nghiên cứu xác định cách đầy đủ sở khoa học, đề xuất giải pháp ứng phó với tình trạng nhận quan tâm đặc biệt tất cấp ngành tầng lớp nhân dân Tuy nhiên, vấn đề khó khăn, phức tạp có nhiều tác động lớn, lâu dài đến việc quản lý, khai thác sử dụng hiệu quả, bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sơng Hồng sơng Thái Bình Bài báo dừng lại việc đề xuất giải pháp tổng thể để giải vấn đề hữu, tác động khác giải pháp tạo cần tiếp tục nghiên cứu giới thiệu kết nghiên cứu khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Phạm Đình, đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2012-T/27: “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 sơng Hồng sơng Thái Bình"; [2] GS.TS Trần Đình Hịa, báo cáo đề tài độc lập cấp nhà nước ĐTĐL 2007G/26: “ Nghiên cứu giải pháp cơng trình điều tiết mực nước hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ chống hạn, phát triển kinh tế đồng Bắc Bộ” [3] GS.TS Trần Đình Hịa, số kết nghiên cứu, khảo sát ban đầu đề tài cấp quốc gia: “Nghiên cứu tổng thể giải pháp cơng trình đập dâng nước nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước, đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ du sông Hồng” , Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 2016 [4] PGS.TS Nguyễn N gọc Quỳnh, 2013:”N ghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lệ phân lưu hợp lý phân lưu Sông Hồng, sông Đuống sông Hồng, sông Luộc” (Phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia động lực học sông biển – Viện khoa học thủy lợi Việt nam) [5] Viện Quy hoạch thủy lợi, 2016: “Báo cáo tính tốn nhu cầu dùng nước, cân nước giai đoạn tương lai cho vùng Đồng sơng Hồng – sơng Thái Bình” TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 36 - 2016 ... hợp lý phân lưu sông Hồng – sông Đuống sông Hồng, sông Luộc” Tác giả đề xuất giải pháp cơng trình: Giải pháp kè phân lưu đầu bãi Bắc Cầu Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống Phương án... việc bố trí tổng thể quy mô kết cấu phương án (phương án chọn), cụm cơng trình đáp ứng u cầu đặt (điều tiết mực nước, điều tiết tỷ lưu từ sông Hồng qua sông Đuống theo yêu cầu tạo điều kiện chủ... làm nhiệm vụ điều tiết mực nước âu thuyền vận hành để đảm bảo giao thông thủy thông suốt từ sông Đuống qua sông Hồng ngược lại Vị trí cơng trình sơng Đuống Hình Bố trí tổng thể cơng trình theo