- Lũ 300 năm và lũ 500 năm có sự điều tiết của các hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang.
d) Xác định nguyên nhân gây sạt lở bờ sông Hồng, sông Lô, sông Phó Đáy
Hiện tượng xói – bồi lòng sông, sạt lở bờ sông có nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng tựu chung có các nguyên nhân chính sau:
1) Nguyên nhân từ diễn biến sông:
Những biến đổi trên bề mặt vỏ trái đất cả ở mặt đất và mặt nước đều có nguyên nhân từ nội sinh và ngoại sinh. Có hiện tượng nguyên nhân nội sinh chiếm ưu thế có hiện tượng nguyên nhân ngoại sinh chiếm ưu thế, hoặc có hiện tượng đều do cả hai nguyên nhân trên.
Ở đồng bằng sông Hồng cho đến nay các nhà khoa học chưa xác định được diễn biến sông có nguyên nhân từ nội sinh, chưa thấy có quá trình đứt gẫy, lún sụt hoặc nâng hạ tham gia vào quá trình diễn biến sông. Chủ yếu gây ra diễn biến sông vẫn là yếu tố ngoại sinh.
Diễn biến sông là kết quả của quá trình tác động qua lại tương hỗ giữa dòng chảy và lòng dẫn thông qua tác nhân trung gian là quá trình vận chuyển bùn cát. Khi vận tốc dòng chảy sát bờ vượt quá khả năng chống xói của đất bờ, bờ sông bị xói lở. Vận tốc này không chỉ phụ thuộc vào mực nước hay lưu lượng, mà phụ thuộc lớn hơn vào hình dạng lòng sông, đặc biệt là hình dạng lòng sông mùa cạn.
Sạt lở bờ thường xảy ra khi lũ rút và mùa nước thấp. Mùa cạn lòng sông phân lạch quanh co hơn, dòng chảy theo các lạch ngang dọc ép sát bờ lõm lớn hơn nhiều trong mùa lũ. Khi bị xói chân, bờ sông bị lở từng tảng lớn hoặc sạt trượt vòng cung vào bờ
Vào mùa lũ, do các trận lũ trên các nhánh chính của sông Hồng diễn ra thường lệch pha nhau, vì vậy diễn biến dòng chảy ở khu vực hợp lưu rất phức tạp. Trong mùa mưa, thường ghi nhận được cả chục đợt lũ, mỗi đợt kéo dài trên dưới một tuần, với lưu lượng lũ lớn thường vượt quá 10.000m3/s tại Sơn Tây. Lưu lượng dòng chảy lũ lớn nhất ở đây đo được vào tháng 8/1971 đạt con số kỷ lục là 37.800m3/s tương ứng tần suất lặp lại khoảng 100 năm.
Trước đây khi lũ về, nước Sông Hồng chảy tràn và bao phủ cả một vùng đồng bằng rộng lớn. Khi các tuyến đê được xây đắp kéo dài dọc các triền sông, bắt đầu từ các triều đại phong kiến Việt Nam cách đây 1000 năm và tiếp tục được củng cố, mở rộng cho đến ngày nay, thì nước lũ Sông Hồng bị khống chế, chảy bó hẹp trong không gian giữa hai tuyến đê, chỉ rộng một vài kilômét. Vào mùa lũ, nước dâng lên cao, đồng thời độ dốc thủy lực tăng lên, trong khi độ dốc lòng sông ở đọan Việt Trì-Hà Nội rất nhỏ (dưới 0,0001). Vì vậy, khi lượng nước khổng lồ chuyển vận trong đoạn sông tựa như kênh dẫn hở với tốc độ dòng chảy khá lớn, có thể đạt và vượt 3 m/s trong lũ lớn, đã tạo ra động năng dòng chảy rất lớn, có sức phá huỷ lòng dẫn rất mạnh, nhất là tại khu vực các đỉnh uốn cong.
Sự vận động của dòng chảy tại những đoạn sông cong cũng là một nguyên nhân gây nên những biến động của lòng dẫn. Ví dụ:
+ Đoạn sông từ ngã ba Lô - Chảy đến ngã ba Lô - Hồng ít bị ảnh hưởng của hiện tượng xói phổ biến thì sự vận động của dòng chảy tại những đoạn sông cong lại là nguyên nhân chính gây nên sự biến động của lòng dẫn, biểu hiện bằng hiện tượng sạt lở bờ và mất ổn định tại một số vị trí đã được kè bảo vệ gây hư hỏng công trình.
+ Khu vực Trung Hà - Thanh Điềm nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa đoạn sông cong không ổn định, phía trên Phương Độ – Cẩm Đình và phía dưới Liên Mạc – Bá Giang. Khu vực này thuộc loại sông cong không hoàn chỉnh, có bãi sông rộng, với cao độ mặt bãi thấp rất dễ bị xói cong hoặc nắn thẳng. Hiện nay, cả khúc sông đang trong giai đoạn xói cong, vận động tự nhiên theo chu kỳ 20 – 25 năm.
Hiện tượng xói, sạt lở kè Trung Hà - Thanh Điềm, bồi lấp khu vực cửa trạm bơm Thanh Điềm có mối tương quan mật thiết với nhau và nằm trong quy luật vận động tự nhiên của dòng chảy. Trong nhiều năm nay, tại khu vực Trung Hà, lạch sâu luôn tồn tại bên phía bờ hữu. Đặc biệt là hơn 10 năm trở lại đây, dòng chủ lưu luôn áp sát bờ. Theo số liệu khảo sát được thì từ năm 1989 đến nay, chiều rộng lòng sông chính (ứng với cấp Qtạo lòng) đã bị thu hẹp nhiều, bãi Vĩnh Tường (Vĩnh Phúc) ngày càng pháp triển và lấn sang phía bờ hữu, lạch sâu cũng bị xói sâu thêm và chuyển dịch mạnh sang bờ tả gây xói lở, sạt trượt, và mất ổn định bờ, kè.
Dưới góc độ thuỷ văn, sau khi tiến hành tính toán cán cân dòng bùn cát giữ đầu vào tại Sơn Tây, đầu ra tại trạm Hà Nội (sông Hồng) và trạm Thượng Cát (sông Đuống) cho thấy: xu thế chung của lòng dẫn trong giai đoạn trước khi có hồ Hoà Bình (1958-1988) là thiên về trạng thái bồi tụ. Ngược lại, sau khi hồ Hoà Bình bước vào khai thác trạng thái lòng dẫn thiên về tình trạng xói lở.
Hiện tượng cán cân dòng bùn cát sông Hồng thay đổi sau khi có hồ Hoà Bình được giải thích do phần lớn lượng phù sa sông Đà được lắng đọng trong hồ thuỷ điện. Lượng bùn cát sông Hồng giảm trong khi sức tải cát của dòng nước khá lớn đã kích thích trạng thái xói lở lòng dẫn để hình thành trạng thái cân bằng mới. Trong hơn 10 năm gần đây lượng bùn cát lơ lửng nhập vào Sơn Tây luôn thấp hơn tổng lượng bùn cát chảy qua Hà Nội (sông Hồng) và Thượng Cát (sông Đuống), dẫn đến biến động xói lở - bồi tụ diễn ra phức tạp.
Ngoài ra, tác động của quá trình điều tiết nước lũ và vận hành phát điện theo chu trình ngày - đêm tại nhà máy thuỷ điện Hoà Bình ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phát triển tự nhiên của lòng dẫn sông Hồng. Hiện tượng xói lở có nguy cơ đe doạ nhiều khu dân cư dọc bờ sông và đặc biệt là an toàn của các tuyến đê ngăn lũ cả hai phía bờ sông, trong đó có đoạn bờ xói lở nghiêm trọng thuộc xã An Tường (huyện Yên Lạc).
2) Nguyên nhân từ đặc điểm địa chất:
Theo các tài liệu khảo sát cho thấy: Điều kiện địa chất dọc bờ tả sông Lô, bờ tả - hữu sông Phó Đáy tương đối tốt nhưng bờ sông thường có dộ dốc rất lớn, có những đoạn bờ sông gần như vách đứng.
Điều kiện địa chất dọc bờ tả sông Hồng biến đổi phức tạp hơn cả theo diện rộng và theo chiều sâu. Ngoài một số lớp đất có cường độ và biến dạng trung bình, phần lớn các lớp đất ở bờ sông đều có cường độ chịu tải thấp, biến dạng mạnh.
Do điều kiện địa chất bờ sông kém, mái bờ dốc làm cho bờ sông mất ổn định. Các lớp đất yếu, có tính thẩm thấu cao và kém dính kết thường phần thân và chân bờ nên về mùa mưa lũ khi nước sông dâng cao, nước ngấm sâu vào phía bãi. Khi có sự thay đổi đột ngột chế độ thủy văn, thủy lực nước rút nhanh dẫn đến sự thay đổi mực nước ngầm, nước ngầm thấm dần ra theo các lớp đất yếu gây hiện tượng sạt lở bờ. Hiện tượng sạt cả khối lớn theo dạng vòng cung thường xuất hiện khi các lớp đất dưới chân mái yếu, mái quá dốc, cát chảy...
Lớp đất trên cùng thường là đất bồi mới được thành tạo, rất dễ bị xói lở, xâm thực khi có tác dụng của dòng nước.
3) Nguyên nhân nhân sinh:
Một nguyên nhân cũng không kém phần quan trọng gây ra gây ra diễn biến lòng dẫn, bờ sông khu vực này là các tác động của nhân sinh bao gồm bốn tác động sau:
- Xây dựng các hồ thủy điện ở thượng lưu như hồ thủy địên Hoà Bình trên sông Đà, hồ thủy địên Thác Bà trên sông Chảy và gần đây là hồ thủy địên Na Hang, Tuyên Quang trên sông Lô:
Một nguyên nhân cơ bản của diễn biến lòng sông là sự mất cân bằng trọng tải cát. Trong bất kỳ một đoạn sông nào, hoặc trong bất kỳ một vùng cục bộ nào của đoạn sông đó dưới một điều kiện nhất định, dòng chảy có một sức tải cát nhất định. Khi xây dựng đập ngăn sông tạo kho nước cho mục đích thủy điện hoặc cấp nước sẽ làm cho chế độ thủy lực, thủy văn và lòng dẫn của thượng và hạ lưu đập có những thay đổi căn bản. ở vùng thượng lưu đập dâng sẽ hình thành một kho trữ nước lớn và được điều tiết theo chế độ vận hành của nhà máy thủy điện hoặc công trình đầu mối. ở đó mực nước dâng cao, diện tích, dung tích tăng lên và tốc độ dòng chảy giảm nhỏ có thời gian giảm gần như tuyệt đối làm cho bùn cát của sông lắng đọng lại trong hồ chứa. Quá trình bồi lắng kéo dài theo tuổi thọ của hồ. Ở vùng hạ lưu xuất hiện một quá trình biến đổi hình thái lòng dẫn kéo theo sự thay đổi quan hệ thủy văn giữa mực nước (H) và lưu lượng (Q). Do bùn cát tự nhiên của sông bị giữ lại ở thượng lưu đập trong hồ chứa, tháo xuống hạ lưu qua tuốc bin thủy điện hoặc tràn xả lũ là dòng nước mang rất ít bùn cát. Do đó có sự mất cân bằng giữa khả năng tải cát của dòng nước (St) với lượng chuyển cát thực tế của dòng sông hạ lưu (S0) mà St luôn lớn hơn S0 (St >S0). Dòng chảy luôn “đói” bùn cát này sẽ phải đào xói lòng dẫn hạ lưu để lấy lại trạng thái cân bằng vận chuyển bùn cát, vì vậy lòng dẫn hạ lưu dần dần bị xói hạ thấp. Do mất cân bằng bùn cát nên quá trình diễn biến xói phổ biến thể hiện rất rõ ở vùng hạ du công trình thuỷ điện. Ở vùng hạ lưu, lòng sông bị xói hạ thấp xuống kéo theo sạt lở hai bờ sông rất mạnh làm mất ổn định cho bản thân công trình thủy điện và các công trình ven sông như cầu, bến cảng, cống, trạm bơm, đặc biệt là hệ thống đê chống lũ. Mực nước ở hạ lưu hạ thấp làm cho các cửa lấy nước được xây dựng trước đây có thể bị “treo” không lấy được nước, các hoạt động giao thông thủy cũng bị ảnh hưởng. Đặc biệt các vùng phân nhập lưu trong phạm vi của xói phổ biến cũng bị ảnh hưởng và lan truyền ra các nhánh sông theo các hiệu ứng của vùng phân nhập lưu. Có thể nói rằng đây là nguyên nhân chính dẫn đến những sự biến động của lòng dẫn sau khi thuỷ điện Hoà Bình, Thác Bà, Na Hang, Tuyên Quang đi vào hoạt động.
- Sự vận hành của các nhà máy thuỷ điện theo chế độ điều tiết phụ tải ngày đêm:
Sự điều tiết đó đã gây ra xói lan truyền lòng dẫn, từ đó tái tạo lại quan hệ hình thái lòng dẫn. Trong đó yếu tố dâng cao mực nước sau đó rút nhanh khi điều tiết các hồ chứa đã có tác động mạnh mẽ đến cấu trúc địa chất bờ vốn đã yếu dẫn đến mất ổn định và sạt lở bờ vùng hạ lưu rất mạnh. Tình hình trên thể hiện rất rõ ở hạ du thuỷ điện Hoà Bình.
Theo điều tra, trung tuần tháng 07 năm 2008, sau 1 tuần kể từ khi Nhà máy Thủy điện Hòa Bình bắt đầu mở các cửa xả đáy để xả lũ từ thượng nguồn khiến mực nước ở hạ
lưu sông Đà, sông Hồng dâng cao. Tình hình sạt lở đang diễn ra rất nghiêm trọng dọc theo bờ tả sông Hồng và sông Lô. Trong khi trước đó, tình trạng đào đất, xây dựng lò gạch ngay sát chân đê, ranh giới hộ đê diễn ra ồ ạt dọc các tuyến sông, tạo thành "hàm ếch". Khi mực nước lên đã thúc vào các hàm ếch, làm sạt lở trên diện rộng.
Theo Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam, trên sông Lô, đoạn từ thượng lưu cầu Việt Trì 1km ra đến hợp lưu Lô - Hồng là xói do hiện tượng điều tiết hồ Hoà Bình.
- Xây dựng các công trình chỉnh trị sông, bảo vệ bờ sông không theo qui hoạch, không đồng bộ và thiếu thống nhất giữa hai địa phương hai bên bờ sông: