Nghiên cứu đề xuất các điểm quan trắc tài nguyên nước mặt mùa lũ tại các vùng tiêu trên lưu vực sông Phan - Cà Lồ

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu đề xuất các điểm quan trắc tài nguyên nước mặt tại các vùng tiêu, với mục tiêu đảm bảo số liệu trong tính toán đồng thời có thể đưa ra các biện pháp kịp thời hạn chế ảnh hưởng mưa lũ đối với các ngành kinh tế cũng như người dân sinh sống trên lưu vực.

Nghiên cứu NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC ĐIỂM QUAN TRẮC TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT MÙA LŨ TẠI CÁC VÙNG TIÊU TRÊN LƯU VỰC SƠNG PHAN - CÀ LỒ Hồng Thị Nguyệt Minh, Nguyễn Thị Thùy Linh Trường Đại học Tài ngun Mơi trường Hà Nội Tóm tắt Sơng Phan - Cà Lồ nhánh sông Cầu, hàng năm vào mùa lũ nước sông tràn bờ gây úng ngập xảy thường xuyên với thời gian dài lưu vực, thuộc địa bàn hai tỉnh Hà Nội Vĩnh Phúc Để đưa biện pháp hạn chế tình trạng úng ngập, số nghiên cứu thực triển khai thực số vị trí lưu vực Tuy nhiên số liệu lưu vực cịn hạn chế, gặp khó khăn nghiên cứu thực đồng toàn lưu vực Trước vấn đề đó, báo trình bày kết nghiên cứu đề xuất điểm quan trắc tài nguyên nước mặt vùng tiêu, với mục tiêu đảm bảo số liệu tính tốn đồng thời đưa biện pháp kịp thời hạn chế ảnh hưởng mưa lũ ngành kinh tế người dân sinh sống lưu vực Từ khóa: Lưu vực sông Phan Cà Lồ, Điểm quan trắc Proposing controlled measures of surface water in flood season in the Phan-Ca Lo River basin Abstract The Phan - Ca Lo River is a tributary of the Cau River, annual flood season usually causes the overflow and inundation over a long period in the basin which is located in area of Hanoi and Vinh Phuc Province In order to mitigate the state, a number of studies have been carried out and implemented at some locations in the basin However, the limitation of data in the basin causes several difficulties, especially when studies were conducted throughout the basin Towards to solve above problems, the paper proposed some surface water monitoring points in the drainage areas to ensure data availability in the calculation and monitor surface water at several controlled locations The solutions are expected to timely raise measures mitigating the impact of the floods on the economy as well as people living in the basin Keywords: Phan - Ca Lo River basin, controlled measures Đặc điểm lũ lụt lưu vực sông nhỏ nhu cầu thiết địa Thực tế mùa lũ, tình trạng bàn tỉnh việc đầu tư, nghiên cứu lũ lụt Dựa kết điều tra vết lũ ngập úng hàng năm lưu vực xảy diễn biến mực nước lớn số thường xuyên với phạm vi, mức độ vị trí đo đạc năm 1971, 1978, diễn biến ngày phức tạp, đặc biệt 1980 sông Phan thể gần trận lũ lớn 2008, 2012 bảng [5] gây thiệt hại lớn đến dân sinh kinh tế, Tình trạng úng ngập năm 2008: cản trở trình ổn định dân cư phát Năm 2008, trận lũ lịch sử từ ngày triển kinh tế thách thức khơng 30/X/2008 đến ngày 04/XI/2008 với Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu lượng mưa trung bình từ 282 - 644 mm gây ngập lụt nghiêm trọng vùng tỉnh Tại sông suối nội đồng lượng mưa lớn lại tập trung thời gian ngắn làm cho mực nước hồ chứa tăng nhanh gần đạt mực nước lũ thiết kế Mức lũ lịch sử năm 2008 số hồ chứa lớn hồ Đại Lải đạt cao trình mực nước 21,70 m (kém 0,6 m so với mực nước thiết kế); hồ Xạ Hương đạt mực nước 93,75 m (cao 0,75 m so với mực nước thiết kế); Hồ Thanh Lanh đạt mực nước 76,90 m (cao mực nước dâng bình thường 0,3) (bảng 2, hình 1, 2, 3, 4) [5] Bảng 1: Mực nước lớn số vị trí sơng Phan trận lũ năm 1971, 1978, 1980 TT Vị trí đo Cống cửa An Hạ Chợ Vàng Cống Nghĩa Lập Cầu Trắng TB Cao Đại Cầu Xuân Lai Đầm tràn Lạc Ý Đầm Vạc Trạm bơm Sáu Vó 1971 13,25 11,20 10,94 10,67 10,28 9,93 9,27 8,90 9,27 Mực nước lớn (m) 1978 13,35 11,50 11,08 10,80 10,52 9,37 9,30 9,00 9,30 1980 14,30 12,26 11,45 10,65 10,60 9,90 9,40 9,15 9,32 [Nguồn: Công ty Thủy nông Liễu Sơn] Bảng 2: Mực nước lớn sông trận mưa 31/X - 02/XI/2008 TT Vị trí Sơng Phan TT Vị trí Cầu Vàng (SP05) Cầu Trai (A26) Cầu Thượng Lạp (SP11) Cầu Hương (SP15) Cầu Vũ Di (A77) Cầu Giã Bàng (SP25) Cầu Hương Canh (SP37) 12,19 11,67 10,86 10,22 9,72 9,52 9,18 10 11 12 13 17 Cầu Khả Do (CL03) Trạm bơm Đại Phùng (CL04) Cầu Xuân Phương (CL050) Cầu Tiễn Châu (CLC04) Tiến Thắng (CLC 06) CLC 09 Hình 1: Diễn biến úng ngập sông Phan qua năm Sơng Cà Lồ 9,08 9,05 8,90 9,38 9,42 9,80 Hình 2: Diễn biến lũ sông Phan năm 2008 Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu Hình 3: Tồn cảnh ngập lụt trận lũ Hình 4: Tồn cảnh ngập lụt trận lũ 2008 ven quốc lộ 2008 Hương Canh Trận lũ năm 2012: Nguyên nhân lũ lụt bão số sau đổ trực tiếp vào tỉnh phía Bắc gây mưa to diện rộng từ ngày 16/IX/2012 đến hết 19/IX/2012 (220 mm đến 370 mm) Thống kê thiệt hại sau bão: Lúa bị ảnh hưởng 4.591 ha, bị trắng 6.080 ha, rau màu bị ảnh hưởng 532 ha, trắng 1.279 ha, thuỷ sản ngập 5.109 ha, tổng thiệt hại ước tính 272 tỷ đồng Mùa bão lũ năm 2013, Vĩnh Phúc có người chết, 9.000 Hiện trạng thông tin liệu quan trắc tài nguyên nước mặt Trên sông Phan - Cà Lồ có trạm thuỷ văn: Phú Cường, Mạnh Tân Lương Phúc sông Cà Lồ Trạm Lương Phúc cách cửa nhập lưu sông Cà Lồ vào sông Cầu 300 m, trạm Mạnh Tân đặt cách trạm Lương Phúc 20 km, trạm Phú Cường cách trạm Mạnh Tân 20 km phía thượng lưu sơng Cà Lồ (hình 5) Trạm Phú Cường quan trắc mực nước lưu lượng 11 năm, từ năm 1965 đến năm 1975, sau trạm ngừng hoạt động Các số liệu chỉnh biên lưu trữ quan có thẩm quyền thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường Trạm Mạnh Tân Lương Phúc quan trắc mực nước 30 năm, nhiên số liệu trước ngừng hoạt động năm: 1988, 1990, 1992 Hiện trạm hoạt động trở lại trạm dùng riêng ngành Nông nghiệp Phát triển Nông thôn quản lý đo mực nước mùa lũ từ năm 2006 đến năm 2011 Hình 5: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực sơng Phan - Cà Lồ Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu TT Bảng Thống kê số liệu khí tượng thuỷ văn lưu vực sông Phan - Cà Lồ Yếu tố X Z H Q Tên trạm Sông Thời gian (Lượng (Bốc (Mực (Lưu mưa) hơi) nước) lượng) Tam Đảo 1960 - 2011 X X Vĩnh Yên 1960 - 2011 X X Phú Cường Cà Lồ 1965 - 1975 X X Mạnh Tân Cà Lồ 2006 - 2015 X X Lương Phúc Cà Lồ 2006 - 2015 X X Phúc Lộc Phương Cầu 1960 - 2015 X X điểm đo: Cầu Xuân Phương, Gia Cà Lồ 2006, 2008 X X Tân, Phủ Lỗ, Đò Lo, Xuân Tảo [Nguồn:Trung tâm KTTV Quốc gia] Nhận xét: Như thấy trước lưu vực sơng có trạm thủy văn quan trắc mực nước lưu lượng, nhiên hệ thống quan trắc tài nguyên nước mặt lưu vực sơng cịn hạn chế có trạm quan trắc mùa lũ Mạnh tân Lương Phúc đo mực nước mùa lũ chi cục thủy nơng Liễn sơn quản lý Vì bổ sung thêm điểm quan trắc tài nguyên nước lưu vực cần thiết làm sở cho nghiên cứu sau lưu vực sông Xây dựng điểm quan trắc nước mặt lưu vực sông Phan - Cà Lồ Điểm quan trắc mực nước sở để theo dõi diễn biến dòng chảy làm sơ để quản lý lũ ngập lụt Lưu vực sông Phan - Cà Lồ số trạm quan trắc hạn chế, thực tế có trạm Mạnh Tân Lương Phúc, đo vào mùa lũ đo không liên tục Bên cạnh mùa mưa lũ đến, nước lũ tràn đê gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế xã hội địa bàn, việc xây dựng bổ sung điểm quan trắc cần thiết phục vụ cho nghiên cứu lũ lụt lưu vực sông 3.1 Cơ sở lựa chọn điểm quan trắc nước mặt - Vị trí điểm quan trắc phải mang tính đặc trưng phải có tính đặc thù, đại diện tiêu biểu cho vùng tiêu thoát; - Điểm quan trắc phải gắn sơ đồ thuỷ lực tốn thuỷ văn thuỷ lực q trình hiệu chỉnh, kiểm định mô phỏng; - Điểm quan trắc phải đặt vị trí có tính chất ổn định lâu dài, thuận tiện cho quan trắc có hành lang bảo vệ cơng trình 3.2 Phân vùng tiêu thoát Dựa sở nghiên cứu có [6], lưu vực sơng phân chia thành vùng tiêu (hình 6), cụ thể sau: - Vùng I - Nam sơng Phan: Diện tích 236,3 km2, lịng dẫn sơng Phan dài 56,2 km, - Vùng II - Bắc sơng Phan: Diện tích 111,2 km2, lịng dẫn kênh Bến Tre qua Ðầm Vạc vào sông Phan dài 20,0 km - Vùng III - Bắc Bình Xun: Diện tích 307,4 km2, lịng dẫn đoạn nối sông Cầu Tôn - sông Tranh - sông Ba Hanh dài 25,0 km, hướng tiêu sông Cà Lồ - Vùng IV - Sông Cà Lồ, Cà Lồ cụt: Diện tích tính đến mặt cắt cầu Xuân Phương 77,6 km2, lịng dẫn sơng Cà Lồ dài 10,2 km sơng Cà Lồ cụt dài 25,1 km Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu - Vùng V - Hạ Lưu Sơng Cà Lồ: Diện tích 496 km2, lịng dẫn sơng Cà Lồ dài 42 km 3.3 Xây dựng điểm quan trắc Dựa vào diễn biến mực nước vùng, sở cơng cụ mơ hình tốn thủy văn thủy lực Trên vùng tiêu, xác định mặt cắt mực nước, lưu lượng thay đổi có tác động lớn đến vùng tiêu thoát, điểm quan trắc nước mặt thiết lập đại diện cho vùng tiêu Tại điểm quan trắc lựa chọn sở vị trí mặt cắt sơ đồ thủy lực, diễn biến dòng chảy ổn định, vị trí quan trọng hệ thống sơng Phan - Cà Lồ (bảng 4) [7] Bảng Kết tính tốn thuỷ lực hệ thống sơng Phan - Cà Lồ, trận lũ cuối tháng X/2008 TT Tên mặt cắt Sông 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 SP02 SP13 SP21 SP29 SP35 SP37 CL01 CL02 CL03 CL04 MC1 TV2 TV3 MC24 MC38 TV4 MC43 MC51 TV5 A80 D6 C56 B53 B83 CLC07 Phan Phan Phan Phan Phan Phan Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cầu Tôn Kênh nối Tranh Ba Hanh Ba Hanh Cà Lồ Cụt Diễn biến mực nước lưu lượng lớn H (m) Q (m3/s) 12,28 2,87 11,59 57,75 10,78 49,77 10,00 102,32 9,66 101,21 9,63 85,25 9,62 82,06 9,51 82,85 9,51 310,59 9,40 310,55 9,27 311,36 9,06 342,94 8,73 345,55 8,64 349,88 8,48 361,31 8,48 364,59 8,46 368,60 8,46 409,22 8,48 433,36 9,95 99,72 9,95 26,35 9,90 262,46 9,81 270,90 9,62 28,84 9,63 24,08 Trên sở mục đích, nguyên tắc lựa chọn điểm quan trắc nước mặt, việc lựa chọn điểm quan trắc lưu vực tương ứng với vùng tiêu thống kê bảng vị trí điểm quan trắc lưu vực sơng Vị trí Cống Thụy n Lũng Hồ Vũ Di Lạc Ý Sáu Vó Cầu Tam Canh Cầu Thịnh Kỷ Điểm kiểm soát lựa chọn KS1 KS2 KS4 Cầu Khả Do Cầu Xuân Phương Cầu Gia Tân Phù Lỗ Ủy ban xã Xuân Thu Kim Lũ Thượng Cầu Đị La Đình Diên Lộc Xn Tảo Thành Bình Lỗ Ngã ba sơng Cầu Tơn Nối sơng Tranh Cầu Tranh cũ Hạ lưu ngã ba sông Ba Hanh Thượng lưu cửa sông Ba Hanh Xã Đạo Đức KS51 KS52 KS3 xác định hình Tại điển quan trắc thể diễn biến mực nước lưu lượng thời điểm cụ thể vùng tiêu phục vụ quản lý, điều phối giám sát q trình tiêu nước lưu vực Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu Bảng Vị trí nhiệm vụ điểm quan trắc hệ thống sông Phan - Cà Lồ Điểm quan trắc Vị trí Nhiệm vụ KS1 Đặt vùng tiêu I: Cống Vũ Di, xã Tề Lỗ, Quan trắc H Q, giám sát Hlũ vùng thượng sông Phan huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc KS2 Quan trắc H Q , giám sát Hlũ toàn Đặt vùng tiêu II: Cống Lạc Ý, phường vùng sông Phan trước nhập nhập lưu vào Hội Hợp, thành phố Vĩnh Yên sông Cà Lồ Đầm Vạc KS3 Đặt vùng tiêu III: Cầu Tranh (cũ), xã Tam Quan trắc H, Q , giám sát Hlũ vùng Hợp, huyện Bình Xun, tỉnh Vĩnh Phúc sơng Cầu Tơn, sơng Tranh KS4 Đặt vùng tiêu IV: Cống Thịnh Kỷ, xã Quan trắc H Q, giám sát Hlũ sông Tiền Châu, huyện Mê Linh, tỉnh Vĩnh Phúc Cà Lồ Cụt KS51 Quan trắc H Q, giám sát Hlũ sông Đặt vùng tiêu V: Cầu Xuân Phương, xã Cà Lồ vị trí ranh giới hành Vĩnh Nam Viêm, huyện Mê Linh, Hà Nội Phúc Hà Nội (lũ dịng sơng Cà Lồ từ Vĩnh Phúc Hà Nội) KS52 Đặt vùng tiêu V: Cầu Gia Tân, xã Phú Quan trắc H Q, giám sát Hlũ dịng Minh, H Sóc Sơn, Hà Nội sông Cà Lồ khu vực hạ lưu Hình 6: Vị trí điểm quan trắc nước mặt lưu vực sơng Phan - Cà Lồ 3.4 Hình thức thông tin thông báo điểm quan trắc nước mặt Tại điểm quan trắc có gắn cột thước đo mực nước, lưu lượng thông tin đặc trưng thông số kỹ thuật phục vụ theo dõi diễn biến dịng chảy lưu vực sơng mùa lũ Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu Hình 7: Hình thức thơng tin thơng báo điểm kiểm soát Trong thời điểm, người quan sát theo dõi mực nước lũ điểm kiểm soát, người quan sát theo dõi diễn biến mực nước lũ lên cao có nguy tràn bờ, cảnh báo đồng thời nhà quản lý vận hành có biện pháp ứng phó kịp thời Bài báo thử nghiệm với trận lũ năm 2008, trận lũ lớn xảy khoảng 10 năm gần đây, có đầy đủ số liệu điều tra quan trắc Từ kết mơ tính tốn mơ hình, Tại vị trí quan sát diễn biến mực nước lưu lượng, thời điểm thể dạng biểu đồ hình hình thấy: Trên dịng sơng Cà Lồ điểm kiểm sốt KS51 (cầu Xn Phương) đạt phía sau nhập lưu sơng Phan sông Cà Lồ cụt, KS52 (cầu Gia Tân) đặt dịng sơng Cà Lồ, giá trị mực nước Hmax > m; Vũ Di (KS1) Hmax ≈ 11m, giá trị mực nước lớn cao cao trình đê gây tượng tràn bờ, hoàn toàn phù hợp với số liệu điều tra tình hình ngập úng lưu vực thời điểm năm 2008 [2] (hình 8) Hình 8: Diễn biến mực nước điểm kiểm soát trận lũ 2008 Hình 9: Diễn biến lưu lượng điểm kiểm sốt Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 17 - năm 2017 Nghiên cứu Dựa vào biểu đồ diễn biến mực nước lưu lượng, xác định thời điểm biên độ giao động H Q điểm quan trắc, diễn biến H Q vị trí, mối quan hệ thủy lực vị trí kiểm sốt diễn biến điểm kiểm soát thay đổi Đây sở quan trọng để nhà chun mơn so sánh giải pháp tiêu nước khác lựa chọn giải pháp phù hợp cho lưu vực nghiên cứu Kết luận Sông Phan - Cà Lồ sơng giữ vai trị quan trọng địa bàn Vĩnh phúc huyện (Sóc Sơn Đông Anh thuộc Hà Nội) Trước thực trạng úng ngập xảy thường xuyên lưu vực sông, việc nghiên cứu lũ lụt đưa giải pháp tiêu thoát nước kịp thời cần thiết Để phục vụ cho nghiên cứu diễn biến lũ lụt, việc xây dựng sở liệu, tăng hệ thống điểm quan trắc hệ thống sông quan trọng Hệ thống điểm kiểm sốt, theo dõi diễn biến lũ toàn hệ thống sơng, từ đề xuất đưa biện pháp kịp thời vùng tiêu mùa lũ Kết nghiên cứu báo đề xuất điểm quan trắc mực nước, điểm quan trắc xác định từ kết tính tốn mơ hình Các điểm đặt vị trí quan trọng, thay đổi mực nước điểm ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến mực nước lũ vùng tiêu toàn hệ thống sông Hệ thống điểm quan trắc theo dõi thử nghiêm trận lũ 2008 Đây sở cho việc xây dựng bổ sung hệ thống quan trắc nước mặt lưu vực, đồng thời tài liệu tham khảo cho nghiên cứu tiêu thoát nước lưu vực sông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sở Tài nguyên Môi trường Vĩnh Phúc (2010), Báo cáo Hiện trạng môi trường tỉnh Vĩnh Phúc năm 2010,Vĩnh Phúc [2] UBND tỉnh Vĩnh Phúc 2011, Dự án Quy hoạch chi tiết thuỷ lợi tỉnh Vĩnh Phúc giai đoạn 2010 - 2020 định hướng 2030 [3] Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam (2010), Báo cáo tổng hợp quy hoạch phịng chống lũ tỉnh Vĩnh Phúc [4] Đồn Trung Lưu (2008), “Quy hoạch giải pháp tiêu tổng thể sông Phan Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc”, Trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội [5] Hoàng Thị Nguyệt Minh (2009), Một số vấn đề cần trao đổi trạng tiêu úng lũ lưu vực sơng Phan - Cà Lồ, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 585, tháng 9/2009, trang 34 - 39 [6] Phân vùng tiêu thoát nước lưu vực sơng Phan -Cà Lồ, Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn, số 623, tháng 11/2012, trang 22 - 26 [7] Hoàng Thị Nguyệt Minh (2015), “Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu úng thoát lũ sông Phan - Cà Lồ” Luận án tiến sỹ BBT nhận bài: Ngày 3/8/2017; Phản biện xong: Ngày 20/8/2017 10 Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 17 - năm 2017 ... B83 CLC07 Phan Phan Phan Phan Phan Phan Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cầu Tôn Kênh nối Tranh Ba Hanh Ba Hanh Cà Lồ Cụt Diễn biến mực nước lưu lượng... bổ sung thêm điểm quan trắc tài nguyên nước lưu vực cần thiết làm sở cho nghiên cứu sau lưu vực sông Xây dựng điểm quan trắc nước mặt lưu vực sông Phan - Cà Lồ Điểm quan trắc mực nước sở để theo... Tôn - sông Tranh - sông Ba Hanh dài 25,0 km, hướng tiêu sông Cà Lồ - Vùng IV - Sơng Cà Lồ, Cà Lồ cụt: Diện tích tính đến mặt cắt cầu Xuân Phương 77,6 km2, lòng dẫn sông Cà Lồ dài 10,2 km sông Cà