Nghiên cứu này được tiến hành với mục tiêu dựa trên cơ sở khoa học phân tích và làm rõ ảnh hưởng của nước vật trên lưu vực trong 2 trận lũ 2006 và 2008, đây là hai trận lũ có đảm bảo số liệu đo đạc và điều tra phục vụ nghiên cứu.
Nghiên cứu NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC VẬT SƠNG CẦU ĐẾN DỊNG CHÍNH SƠNG PHAN - CÀ LỒ TRONG MÙA LŨ Hoàng Thị Nguyệt Minh Trường Đại học Tài ngun Mơi trường Hà Nội Tóm tắt Hàng năm lưu vực sông Phan - Cà Lồ vào mùa mưa lũ, tượng úng ngập xảy thường xuyên, nguyên nhân quan trọng dẫn đến úng ngập ảnh hưởng nước vật hay cịn gọi dịng chảy ngược từ sơng Cầu chảy sông Cà Lồ [4] Khi mưa lũ xuất lưu vực, dịng chảy sơng tiêu phía hạ lưu đến sơng Cầu lại gặp dịng chảy sông Cầu chảy ngược trở lại từ hạ lưu gây tượng nước vật, điều dẫn tới dịng chảy sơng khơng tiêu được, gây úng ngập phía hạ lưu lưu vực sơng Phan - Cà Lồ Nghiên cứu tiến hành với mục tiêu dựa sở khoa học phân tích làm rõ ảnh hưởng nước vật lưu vực trận lũ 2006 2008, hai trận lũ có đảm bảo số liệu đo đạc điều tra phục vụ nghiên cứu Dựa sở số liệu KTTV, địa hình, mặt cắt lưu vực, sử dụng cơng cụ mơ hình tính tốn mơ lại dịng chảy sơng trận lũ 2006, 2008 để xác định thời điểm vị trí xuất nước vật Nghiên cứu báo sở cho nghiên cứu tiêu thoát nước lũ lụt lưu vực sơng Phan - Cà Lồ Từ khóa: Nước vật, Sông Phan - Cà Lồ Abstract Assessing the impacts of the Cau’s backflow water to the Phan - Ca Lo main stream in rainy season Annually, inundation occurs frequently in Phan - Ca Lo river basin during the rainy season despite of low rainfall There are many causes leading to the phenomenon, among them is the effect of backwater, also known as reverse flow from Cau River to Ca Lo River When floods occur in the basin, the discharge flows downstream to Cau River and encounters Cau River’s backflow from downstream causing backwater phenomenon This phenomenon causes downstream floods in the Phan - Ca Lo River basin This paper utilises scientific analysis of the effects of backwater in the basin during the two floods of 2006 and 2008 Mathematical model is used to simulate stream flow during the floods in 2006 and 2008 and determine the time and location where backwater appears This research results develop to baseline data for further studies on drainage and inundation in the Phan - Ca Lo river basin Keywords: Backwater, Phan - Ca Lo river basin Giới thiệu lưu vực nghiên cứu Lưu vực sơng Phan - Cà Lồ có tổng diện tích 1229 km2 lưu vực sơng Phan 348 km2, lưu vực sông Cà Lồ 881 km2 Lưu vực sơng bao gồm phần lớn diện tích tỉnh Vĩnh Phúc (gồm huyện Bình Xuyên, Tam Dương, thành phố Vĩnh Yên, huyện Vĩnh Tường, huyện Yên Lạc) với diện tích 733 km2 chiếm 60% diện tích tỉnh Vĩnh Phúc phần diện tích lưu vực thuộc Hà Nội (bao gồm thị xã Mê Linh Sóc Sơn) với diện tích 496 km2 (Hình 1) Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 15 - năm 2017 57 Nghiên cứu Hình 1: Bản đồ vị trí địa lý lưu vực sông Phan - Cà Lồ Lưu vực sơng Phan - Cà Lồ bao gồm sơng Phan sông Cà Lồ, sông nhánh Cầu Tôn, Tranh - Ba Hanh, Thanh Cao sông Đồng Đị Trong sơng Phan có chiều dài 64,5km, diện tích lưu vực sơng 347,5km2, sơng Cà Lồ có chiều dài sơng 89 km, diện tích lưu vực 881km2 Tình hình mưa lũ lưu vực Đặc điểm mưa lũ lưu vực Hàng năm vào mùa mưa lũ, lưu vực tình trạng úng ngập xảy thường xuyên với phạm vi, mức độ diễn biến ngày phức tạp Theo báo cáo số liệu thực đo Cơng ty khai thác Cơng trình Thuỷ lợi Liễn Sơn, Tam Đảo, Phúc Yên từ năm 1990 đến 2014, có 20/25 năm lưu vực sơng Phan - Cà Lồ bị ảnh hưởng úng ngập, năm thường có từ đến đợt [1] Trong có năm với mức độ ngập úng 5000 ha, năm ngập úng 10.000 58 năm 1971 1990, đặc biệt năm 2008 mức độ ngập úng 20.000 Phạm vi bị ảnh hưởng úng ngập bao gồm: Các khu vực đô thị thành phố Vĩnh Yên, thị xã Phúc Yên; khu cụm công nghiệp, khu vực huyện Bình Xun; phần lớn diện tích chân ruộng thấp, diện tích thủy sản vùng dự án Độ sâu ngập số vị trí từ 1,8 đến 2,5 m với thời gian kéo dài từ 10 đến 20 ngày Mưa gây ngập úng thường xuất vào tháng 6, 8, xuất nhiều tháng hàng năm Lượng mưa gây úng với lượng mưa ngày lớn 120,8mm, với trị số lớn 332,1mm vào 31/10/2008, trị số nhỏ 56,1mm vào ngày 26/6/1998 Với lượng mưa ngày lớn nhất, giá trị trung bình 150,0mm, trị số lớn 442,6mm, trị số nhỏ 68,4mm Lượng mưa ngày lớn Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 15 - năm 2017 Nghiên cứu trung bình 162,2mm, lớn 497,5mm nhỏ 69,7mm [4] Dạng mưa gây úng, phân tích 33 trận mưa lớn năm cho thấy mưa úng lưu vực thường có thời gian kéo dài - ngày lượng mưa thường tập trung vào ngày thứ dạng mưa đỉnh trận Số liệu thống kê 33 trận mưa ngày lớn 33 năm (1978 - 2010) cho thấy số trận mưa có đỉnh ngày đầu 10/33, số trận mưa có đỉnh trận 14/33 trận mưa có đỉnh ngày cuối 9/33 [3] Trận lũ lớn gần năm 2006, 2008, 2013 gây thiệt hại lớn đến dân sinh, kinh tế cản trở trình ổn định dân cư phát triển kinh tế lưu vực sông Đồng thời, đặt thách thức không nhỏ nhu cầu thiết quyền nhân dân sở việc giải vấn đề lũ lụt Ảnh hưởng nước vật đến úng ngập lưu vực sông Nguyên nhân gây úng ngập lưu vực sông nhiều nguyên nhân khác nguyên nhân mưa lớn kết hợp với địa hình trũng khơng có khả tiêu Bên cạnh đó, lưu vực sông Phan - Cà Lồ nguyên nhân quan trọng khác ảnh hưởng nước vật, mùa lũ đến nước vật từ sông Cầu chảy ngược lại sơng Cà Lồ góp phần khơng nhỏ gây ngập úng lưu vực Theo nghiên cứu có nguyên nhân gây nước vật hạ lưu sông Cà Lồ nguyên nhân sau [4]: Lưu vực sông Phan - Cà Lồ sông Cầu có chế độ mưa lũ tương tự nhau, lũ sông Cà Lồ thường xuất đồng thời với lũ sông Cầu Trong hạ lưu sông Cà Lồ có độ uốn khúc lớn từ - Độ dốc đáy sông hạ lưu sông Cà Lồ nhỏ nên lũ sông Cầu thường chảy dồn vào hạ lưu sông Cà Lồ Do ảnh hưởng địa hình lưu vực sơng Phan - Cà Lồ trũng bao xung quanh lưu vực sông lớn sơng Hồng, sơng Cầu, sơng Phó Đáy ngăn lũ với hệ thống đê Hệ thống tiêu nước sơng với giải pháp tiêu chủ đạo tiêu tự chảy: Hướng tiêu chảy vào sơng sơng Cà Lồ, sau từ sơng chảy sơng Cầu Vì vậy, có mưa lũ lớn, nước từ sơng Cầu từ thượng trung lưu đến gần vị trí trạm Phúc Lộc Phương chảy ngược vào sông Cà Lồ lại gặp nước lũ từ sông Cà Lồ chảy sơng Cầu, làm tăng thêm tình hình úng ngập vốn phức tạp lưu vực Do phân tích ảnh hưởng nước vật lưu vực sông Phan - Cà Lồ cần thiết, để nắm chất ảnh hưởng nước vật từ đề phương án thích hợp giảm thiểu tối đa ảnh hưởng nước vật, úng ngập lưu vực sông nhiệm vụ cần quan tâm hàng đầu quyền địa phương Phân tích ảnh hưởng nước vật lưu vực sông Phan - Cà Lồ a) Hệ thống liệu tính tốn * Mạng lưới trạm đo mưa (Hình 2) Trên lưu vực sơng Phan - Cà Lồ có trạm: Vĩnh Yên, Ngọc Thanh, Tam Đảo, Đại Lải, Phúc n, Sóc Sơn, Đơng Anh Tuy nhiên hai trạm Vĩnh Yên Tam Đảo sử dụng để tính tốn có đầy đủ số liệu mưa, bốc từ năm 1964 đến năm 2010 * Mạng lưới trạm thủy văn (Hình 2) - Trên sơng Phan - Cà Lồ có trạm Thuỷ văn: Phú Cường, Mạnh Tân Lương Phúc Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 15 - năm 2017 59 Nghiên cứu Trạm Lương Phúc đặt sông Cà Lồ, cách cửa nhập lưu sông Cà Lồ vào Sơng Cầu 300m phía thượng lưu Số liệu quan trắc trạm gần thất lạc hết lưu giữ số liệu năm: 1988, 1990, 1992 Trạm Thuỷ văn Mạnh Tân đo mực nước bờ hữu sông Cà Lồ, trạm đặt cách trạm Thuỷ văn Lương Phúc 20 km phía thượng lưu sơng Cà Lồ Trạm Phú Cường cách trạm Thuỷ văn Mạnh Tân 20 km phía thượng lưu sông Cà Lồ Trạm xây dựng đưa vào hoạt động từ năm 1965, đo mực nước lưu lượng Trạm Phú Cường quan trắc mực nước lưu lượng sông Cà Lồ 10 năm từ năm 1965 đến năm 1975 Sau năm 1975 trạm thuỷ văn Phú Cường ngừng hoạt động Như sơng Cà Lồ cịn trạm thuỷ văn cấp đặt Mạnh Tân Lương Phúc ngành Nông nghiệp Phát triển Nông thôn quản lý đo mực nước tháng mùa lũ từ năm 2006 đến 2011 - Trên sông Cầu nghiên cứu báo sử dụng số liệu trạm Phúc Lộc Phương với chuỗi số liệu thực đo 1960 - 2011 Hình 2: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng, thuỷ văn lưu vực sông Phan - Cà Lồ Bảng Thống kê số liệu khí tượng thuỷ văn lưu vực sông Phan - Cà Lồ TT 60 Tên trạm Tam Đảo Vĩnh Yên Phú Cường Mạnh Tân Lương Phúc Phúc Lộc Phương điểm đo: Cầu Xuân Phương, Gia Tân, Phủ Lỗ, Đò Lo, Xuân Tảo Sông Thời gian Cà Lồ Cà Lồ Cà Lồ Cầu 1960 - 2011 1960 - 2011 1965 - 1975 2006 - 2011 2006 - 2011 1960 - 2011 Cà Lồ 2006, 2008 X x x Yếu tố U H x x x x x x Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 15 - năm 2017 x Q x x x x x Nghiên cứu Số liệu khí tượng, thuỷ văn lưu vực nghiên cứu thu thập từ Trung tâm KTTV Quốc gia, Chi cục Thủy lợi Vĩnh Phúc, Công ty Thủy nơng Liễn Sơn có xuất xứ nguồn gốc rõ ràng, sử dụng phục vụ điều hành tác nghiệp Số liệu thống kê Bảng đảm bảo để phục vụ cho nghiên cứu báo b) Phân tích ảnh hưởng nước vật dựa theo số liệu thu thập Với tình hình số liệu thực đo sông Cà Lồ thu thập bao gồm: Mực nước, lưu lượng trung bình ngày trạm Phú Cường (giai đoạn 1965 1975), mực nước trung bình ngày tháng 7, (giai đoạn 2006 đến 2011) trạm Mạnh Tân trạm Lương Phúc tiến hành so sánh đồng chuỗi số liệu với mực nước thực đo trạm Phúc Lộc Phương sông Cầu cho thấy: 1- Giai đoạn từ năm 1965 đến 1975 Theo số liệu năm thực đo có trạm Phú Cường Hmax năm ln ln xuất đồng thời với Hmax Phúc Lộc Phương thời đoạn Điều thể lũ sơng Cà Lồ xuất đồng thời với lũ sông Cầu, trường hợp mực nước sông Cầu cao sông Cà Lồ năm xảy nước vật vào sâu cửa sơng Dựa nghiên có 11 năm quan trắc trạm Phú Cường Phúc Lộc Phương (1965 - 1975) có số 11 năm trước lũ lớn năm sông Cầu cao mực nước lũ sông Cà Lồ trạm Phú Cường, cụ thể mực nước lớn thực đo sông Cầu xuất vào 21/8/1971, tương ứng với thời điểm mực nước trạm Phú Cường xuất lớn Điều nói lên khả tiêu úng lũ sơng Cà Lồ phụ thuộc vào mực nước hạ du sông Thái Bình mà trực tiếp lũ sơng Cầu đoạn từ Phúc Lộc Phương trở cửa sông 2- Giai đoạn từ năm 2006 đến 2011 Sau năm 1975 trạm Phú Cường giải thể, đoạn hạ lưu sông Cà Lồ từ Phú Cường xuống điểm nhập lưu sông Cầu có số liệu thực đo mùa lũ trạm Lương Phúc Mạnh Tân 2006 - 2011 (Bảng 1) Để kiểm chứng cho kết luận ảnh hưởng nước vật, nghiên cứu báo so sánh mực nước thực đo hai trạm Lương Phúc - Mạnh Tân sông Phan - Cà Lồ với trạm Phúc Lộc Phương sông Cầu Dựa tài liệu thực đo xây dựng biểu đồ so sánh mực nước lớn ba trạm năm (2006 - 2011) tháng 7, (Hình 3) Phân tích chuỗi số liệu cho thấy, tượng nước vật xuất sau: năm 2006 xuất vào tháng 7; tháng năm 2009; tháng 7, năm 2010; tháng 8, năm 2011 (Hình 4) Năm 2008 năm có lũ lớn, thấy vào tháng 9/2008 mực nước trạm Lương Phúc mực nước trạm Phúc Lộc Phương (Hình 3), mực nước trạm Mạnh Tân lại cao chứng tỏ mực nước trạm Mạnh Tân bị dồn ứ từ sông Cầu từ sơng Cà Lồ Điều giải thích sau: Thứ nhất, chế độ dịng chảy sông Cà Lồ phức tạp dẫn tới quan hệ H~Q phản ánh thực tế (như phân tích phần đầu, Q đến trạm Phú Cường mực nước tiếp tục tăng lên) Thứ hai, khó khơng thấy ảnh hưởng nước vật mà khoảng cách từ trạm Phú Cường đến trạm Phúc Lộc Phương 50km theo chiều dịng chảy Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 15 - năm 2017 61 Nghiên cứu 800 700 600 H max, cm 500 400 300 200 100 VII-06 VIII-06 IX-06 VII-07 VIII-07 IX-07 VII-08 VIII-08 IX-08 VII-09 VIII-09 IX-09 VII-10 VIII-10 IX-10 VII-11 VIII-11 IX-11 H max (cm) Lương Phúc 526 727 510 398 408 462 497 694 624 472 295 207 422 422 369 H max (cm) Mạnh Tân 559 739 511 402 415 415 495 699 638 498 303 223 494 511 398 H max (cm) PLP 539 709 482 397 407 398 482 690 624 443 281 215 461 471 332 350 246 236 365.5 343.5 340.5 279 280 254 Hình 3: Biểu đồ so sánh mực nước lớn trạm Lương Phúc - Mạnh Tân - Phúc Lộc Phương (tháng 7, 9) Hình 4: Hiện tượng nước vật xảy xa tháng 7, (2006 - 2011) Bảng So sánh chênh cao mực nước trạm Lương Phúc - Mạnh Tân - Phúc Lộc Phương Chênh cao mực nước max, cm LP-MT LP-PLP MT-PLP -33 -13 20 Tháng - Năm H max (cm) Lương Phúc H max (cm) Mạnh Tân H max (cm) PLP - 2006 526 559 539 - 2006 727 739 709 -12 18 30 - 2006 510 511 482 -1 28 29 - 2007 398 402 397 -4 - 2007 408 415 407 -7 - 2007 462 415 398 47 64 17 - 2008 497 495 482 15 13 - 2008 694 699 690 -5 9 - 2008 624 638 624 -14 14 - 2009 472 498 443 -26 29 55 62 Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 15 - năm 2017 Nghiên cứu Chênh cao mực nước max, cm LP-MT LP-PLP MT-PLP -8 14 22 Tháng - Năm H max (cm) Lương Phúc H max (cm) Mạnh Tân H max (cm) PLP - 2009 295 303 281 - 2009 207 223 215 -16 -8 - 2010 422 494 461 -73 -40 33 - 2010 422 511 471 -90 -50 40 - 2010 369 398 332 -29 37 66 - 2011 350 365.5 279 -16 71 87 - 2011 246 343.5 280 -98 -34 64 - 2011 236 340.5 254 -105 -18 87 LP: Trạm Lương Phúc; MT: Trạm Mạnh Tân; PLP: Trạm Phúc Lộc Phương Qua bảng thống kê tổng hợp cho thấy thời điểm nước chảy ngược từ sông Cầu vào sông Cà Lồ bao gồm: Năm 2006: tháng Năm 2009: tháng Năm 2010: Tháng 7, Năm 2011: Tháng 8, * Ảnh hưởng địa hình: Dựa địa hình 1:2000 thấy khu vực điểm nhập lưu sơng Cà Lồ vào sơng Cầu có địa hình đáy dốc ngược lại từ Đơng sang Tây so với hướng chảy nhập lưu sông Cà Lồ từ Tây sang Đông Hơn nữa, xử lý ảnh 3D thấy rõ bên bờ tả sông Cầu nơi đối diện với điểm nhập lưu sơng Cà Lồ vào sơng Cầu có dạng địa hình yên ngựa Điều dẫn đến tác động gây dịng chảy ngược từ Sơng Cầu vào sơng Cà Lồ (Hình 5) Hình 5: Ảnh hưởng địa hình đến khả xảy nước vật c) Đánh giá ảnh hưởng nước vật dựa theo mơ hình Dựa vào số liệu khí tượng thủy văn thu thập (Bảng 1), báo đánh giá ảnh hưởng nước vật cho hai trận lũ 2006 2008 hai năm có đầy đủ số liệu thực đo để tính tốn, đồng thời có kết điều tra để kiểm chứng kết tính tốn mơ hình [3] Dựa kết mơ từ mơ hình MIKE11 trận lũ 2006 2008 [3] cho thấy kết tính tốn Q, H, V số vị trí chủ yếu hạ lưu sơng Cà Lồ cho thấy thời điểm ảnh hưởng nước vật thể Bảng trận lũ 2006 Bảng trận lũ 2008 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 15 - năm 2017 63 Nghiên cứu Bảng Trích xuất kết ảnh hưởng nước vật năm 2006 TT Thời điểm xảy Yếu tố H (m) Q (m /s) V (m/s) nước vật 19/8/2006 Lương Phúc Xã Việt Long - Sóc Sơn - Hà Nội 6.77 -28.4 -0.045 9:30:00 19/8/2006 Mạnh Tân Xã Thuỵ Lâm - Sóc Sơn - Hà Nội 6.73 0.031 9:30:00 19/8/2006 Phú Cường Xã Phú Cường - Sóc Sơn - Hà Nội 6.77 54 0.167 9:30:00 19/8/2006 Xuân Phương Xã Tân Dân - Sóc Sơn - Hà Nội 6.79 58 0.196 9:30:00 Tên Vị trí Bảng Trích xuất kết ảnh hưởng nước vật năm 2008 TT Tên Vị trí Lương Phúc Xã Việt Long - Sóc Sơn - Hà Nội Mạnh Tân Xã Thuỵ Lâm - Sóc Sơn - Hà Nội Phú Cường Xã Phú Cường - Sóc Sơn - Hà Nội Xuân Phương Xã Tân Dân - Sóc Sơn - Hà Nội Dựa kết phân tích từ mơ hình thấy trận lũ tháng 8/2006 nước vật xuất trạm Lương Phúc; trận lũ năm 2008 nước vật xuất tất trạm quan trắc: Lương Phúc, Mạnh Tân, Phú Cường, Xuân Phương Điều hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trước với số liệu thống kê địa bàn khu vực nghiên cứu Kết luận Bài báo nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nước vật dựa sở phân tích chuỗi số liệu quan trắc 2006 đến 2011 Kết cho thấy năm liên tiếp có năm xảy nước vật, tháng xuất nước vật tháng 7, Đồng thời sử dụng cơng cụ mơ hình, áp dụng cho trận lũ 2006, 2008 xác định diễn biến tượng nước vật vị trí xảy nước vật lưu vực sông Phan - Cà Lồ Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng nước vật sông Cầu vào sơng Cà Lồ có ý nghĩa quan trọng việc 64 Yếu tố Thời điểm xảy H (m) Q (m3/s) V (m/s) nước vật 01/8/2008 7.05 -239 -0.174 6:00:00 01/8/2008 7.02 -93.9 -0.128 6:00:00 01/8/2008 6.99 -48.5 -0.05 6:00:00 01/8/2008 6.97 -38.8 -0.135 6:00:00 phân tích nguyên nhân úng ngập lưu vực sông, đồng thời sở để tìm biện pháp phù hợp để hạn chế ảnh hưởng nước vật đến úng ngập phát triển dân sinh, kinh tế lưu vực sông Phan - Cà Lồ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sở Kế hoạch Đầu tư (2015) Báo cáo đánh giá tác động môi trường Vĩnh Phúc [2] Cục Thống kê tỉnh Vĩnh Phúc (2014) Niên giám thống kê tỉnh Vĩnh Phúc năm 2014, NXB Thống kê, Hà Nội [3] Đoàn Trung Lưu (2008) Quy hoạch giải pháp tiêu tổng thể sông Phan - Cà Lồ tỉnh Vĩnh Phúc Trường Đại học Thuỷ lợi [4] 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 Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 15 - năm 2017 ... gây nước vật hạ lưu sông Cà Lồ nguyên nhân sau [4]: Lưu vực sơng Phan - Cà Lồ sơng Cầu có chế độ mưa lũ tương tự nhau, lũ sông Cà Lồ thường xuất đồng thời với lũ sông Cầu Trong hạ lưu sông Cà Lồ. .. lưu vực sông Phan - Cà Lồ nguyên nhân quan trọng khác ảnh hưởng nước vật, mùa lũ đến nước vật từ sông Cầu chảy ngược lại sơng Cà Lồ góp phần khơng nhỏ gây ngập úng lưu vực Theo nghiên cứu có nguyên.. .Nghiên cứu Hình 1: Bản đồ vị trí địa lý lưu vực sông Phan - Cà Lồ Lưu vực sông Phan - Cà Lồ bao gồm sơng Phan sông Cà Lồ, sông nhánh Cầu Tôn, Tranh - Ba Hanh, Thanh Cao sơng Đồng Đị Trong