3.2.2 .Thiết lập sơ đồ mạng sông
3.4. Đề xuất và lựa chọn các giải pháp tiêu nước cho hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An
3.4.1. xuất giải pháp tiêu nước cho hệ thống
Trước xu thế lượng mưa tăng cao, hệ số tiêu của vùng trong vùng tăng, từ kết quả tính tốn thấy được khả năng tiêu của hệ thống không thể đáp úng yêu cầu tiêu cho trận mưa 3 ngày max trong điều kiện năm 2030. Qua đó đặt ra bải tốn cần có các giải pháp hợp lý để giảm mức độ úng ngập. Việc tăng khả năng tiêu của các cống tiêu Nghi Quang và Bến Thủy là không khả thi và tốn kém. Do ảnh hưởng của thủy triều làm giảm năng lực tiêu của cống tiêu nên có thể đưa ra giải pháp xây dựng các trạm bơm tiêu để hỗ trợ việc tiêu của hệ thống ra ngồi sơng chính.
Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện tại của hệ thống học viên đưa ra giải pháp là xây dựng các hồ điều hịa với cơng dụng làm đẹp cảnh quan môi trường, giảm ô nhiễm, tăng diện tích cây xanh, hồ nước phục vụ đời sống tinh thần của người dân, có thể kết hợp ni trồng thủy sản và tích nước chống ngập úng cục bộ cho vùng.
Trong luận văn này học viên đề xuất 2 phương án để đảm bảo yêu cầu tiêu cho hệ thống Nam Nghệ An như sau:
Luận văn thạc sĩ
Phương án 1: Xây dựng 2 hồ điều hịa tại các vị trí có địa hình thấp, thường úng ngập là Hồ 1 (tại Km 3000 trên kênh Gai, có diện tích trữ là 100 ha) và Hồ 2 (tại Km 7000 trên kênh Gai, có diện tích trữ là 100 ha);
Phương án 2: Xây dựng 3 hồ điều hịa tại các vị trí có địa hình thấp, thường úng ngập là Hồ 1 (tại Km 3000 trên kênh Gai, có diện tích trữ là 100 ha), Hồ 2 (tại Km 7000 trên kênh Gai, có diện tích trữ là 100 ha) và Hồ 3 (tại thành phố Vinh, có diện tích trữ là 100 ha).
3.4.2. Tính tốn tiêu cho hệ thống với các giải pháp đã đề xuất (1) Phương án 1:
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 25. Đường mực nước dọc theo các kênh tiêu chính (kênh Thấp, kênh Gai và sông Cấm) với phương án 1 (2 hồ điều hòa)
Diễn biến đường mực nước với trường hợp xây dựng 2 hồ điều hòa tại những khu vực tiêu có địa hình thấp, cao trình đường u cầu tiêu tự chảy nhỏ, thường xảy ra ngập úng cục bộ được thể hiện ở các hình sau:
0.0 5000.0 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0 35000.0 40000.0 45000.0 50000.0 55000.0 60000.0 [m] -5.5 -5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5
[meter] Duong MN doc kenh tieu chinh _ Phuong an 2 ho dieu hoa 22-10-2015 00:00:00
0 1000 2000 2500 3000 4000 5000 6000 7000 7500 7800 7982 KENH THAP 7982 - 19155 8080 8240 8440 8640 8890 9090 9290 9490 9690 9890 10090 10290 10490 10690 1089010990 11150 11350 11550 11750 11950 12150 12350 12600 12800 13000 13100 13250 13450 13800 14000 15000 16000 17000 18000 19000 19155 20000 21000 220002323023000 0 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 950010000 10500 11000 11500 1200012042 12500 13000 13500 14000 14500 15000 15500 16000 1650016800 SONG CAM 0 - 11000 0 1000 2000 3000 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11200 12000 13000 14000 14566 SONG CAM 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 2217022200
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 26. Diễn biến đường mực nước trên kênh Gai tại Km 5000 và Km 13000 (Phương án 2 hồ)
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 27. Diễn biến đường mực nước trên sông Của Tiền tại Km5000 (Phương án 2 hồ)
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 28. Diễn biến đường mực nước trên kênh Hoàng Cần tại Km 4000 (Phương án 2 hồ)
Luận văn thạc sĩ
(2) Phương án 2:
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 30. Đường mực nước dọc theo các kênh tiêu chính (kênh Thấp, kênh Gai và sơng Cấm) với phương án 2 (3 hồ điều hòa)
Diễn biến đường mực nước với phương án 2 (xây dựng 3 hồ điều hịa) tại những khu vực tiêu có địa hình thấp, cao trình đường yêu cầu tiêu tự chảy nhỏ, thường xảy ra ngập úng cục bộ được thể hiện ở các hình sau:
0.0 5000.0 10000.0 15000.0 20000.0 25000.0 30000.0 35000.0 40000.0 45000.0 50000.0 55000.0 60000.0 [m] -5.5 -5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5
[meter] Duong MN doc kenh tieu chinh _ Phuong an 3 ho dieu hoa 22-10-2015 00:00:00
0 1000 2000 2500 3000 4000 5000 6000 7000 7500 7800 7982 KENH THAP 7982 - 19155 8080 8240 8440 8640 8890 9090 9290 9490 9690 9890 10090 10290 10490 10690 10890 10990 11150 11350 11550 11750 11950 12150 12350 12600 12800 13000 13100 13250 13450 13800 14000 15000 16000 17000 18000 19000 19155 20000 21000 220002323023000 0 5001000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 950010000 10500 11000 11500 1200012042 12500 13000 13500 14000 14500 15000 15500 16000 1650016800 SONG CAM 0 - 11000 0 1000 2000 3000 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11200 12000 13000 14000 14566 SONG CAM 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 2217022200
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 31. Diễn biến đường mực nước tại kênh Gai tại Km 5000 và Km 13000 (Phương án 3 hồ)
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 32. Diễn biến đường mực nước trên sông Của Tiền tại Km 5000 (Phương án 3 hồ)
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 33. Diễn biến đường mực nước trên kênh Hoàng Cần tại Km 4000 (Phương án 3 hồ)
3.4.3. Phân tích kết quả và lựa chọn phương án
Để đánh giá tình trạng ngập úng của vùng theo các phương án thì trong luận văn này đã sử dụng cao trình khống chế tiêu tự chảy cho các vùng trồng lúa so sánh với cao trình mực nước trên các tuyến kênh ở các vị trí tương ứng trên tồn hệ thống.
Theo tài liệu của ủy ban nông nghiệp trung ương với giống lúa CR203 (giống lúa trược trồng chủ yếu trong vùng) thì chiều khả năng chịu ngập như sau:
Luận văn thạc sĩ
Bảng 3. 5. Khả năng chịu ngập cho phép với điều kiện giảm năng suất không quá 10% (cm)
Tháng Chiều cao cây lúa (cm) 1 (ngày) 2 (ngày) 3 (ngày)
7 300 246 186 159
8 350 287 217 186
9 450 369 279 238
Kết quả tính tốn và so sánh mực nước lớn nhất, độ sâu ngập và thời gian ngập tại một số vị trí có có địa hình thấp, thường úng ngập trên hệ thống theo các phương án được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3. 6. So sánh kết quả tính tốn theo các phương án tại một số vị trí trên hệ thống
Tên kênh Vị trí Mực nước cao nhất (m) Độ sâu ngập (cm) Thời gian ngập (giờ)
2030 PA1 PA2 2030 PA1 PA2 2030 PA1 PA2
Kênh Gai Km 5.000 4,10 3,62 3,45 90 42 25 36 18 12
Km 12.000 4,00 3,46 3,32 110 56 42 46 30 23
Hoàng Cần Km 4.000 4,25 3,8 3,63 85 40 23 34 18 12
Cửa Tiền Km 5.000 3,95 3,42 3,20 140 87 65 40 28 18
Từ kết quả tính tốn ở bảng trên cho thấy vai trò rất lớn của các hồ điều hòa trong việc giảm độ sâu ngập và thời gian ngập. Với phương án 1 (xây dựng 2 hồ điều hịa) thì mực nước cao nhất tại các điểm trũng thấp đã giảm được đáng kể từ 45 đến 54cm, độ sâu ngập cũng giảm đáng kể chỉ còn từ 40 đến 87cm và thời giam ngập cũng đã giảm chỉ còn từ 18 đến 30h. Còn với phương án 2 (xây dựng 3 hồ điều hịa) thì mực nước cao nhất đã giảm rất nhiều (giảm được từ 68 đến 75cm), độ sâu ngập chỉ còn từ 23 đến 65cm, còn thời gian ngập chỉ còn 12 đến 23h.
Việc xây dựng 2 hoặc 3 hồ điều hòa đều mang lại kết quả rất tốt cho vùng trong việc giảm sự úng ngập trong điều kiện biến đổi khí hậu lượng mưa tăng cao và cơ cấu sử dụng đất thay đổi. Với phương án 1 thì độ sâu ngập và thời gian ngập đã giảm được nhiều, nhưng độ sâu ngập vẫn còn cao và thời gian ngập ở một số vị trí vẫn lớn hơn 1 ngày (24h), xét theo khả năng chịu ngập của cây lúa (bảng 3.5) thì phương án 1 khơng đảm bảo yêu cầu tiêu. Với phương án 2 độ sâu ngập đã giảm được rất nhiều, đặc biệt là
Luận văn thạc sĩ
thời gian ngập tại các vị trí trũng thấp đã nhỏ hơn 1 ngày, xét theo khả năng chịu ngập của cây lúa (bảng 3.5) thì phương án 2 đã đảm bảo yêu cầu tiêu. Tuy nhiên trên sông Cửa Tiền mực nước vẫn cịn cao hơn cao trình u cầu tiêu tự chảy 65cm (nhưng thời gian ngập chỉ là 18h). Vì thế, để giảm mực nước trên sơng Cửa Tiền theo PA2 này có thể kết hợp với việc nạo vét và mở rộng sơng Cửa Tiền để việc tiêu thốt nước được nhanh và thuận lợi hơn, tuy nhiên do điều kiện về thời gian nên học viên chưa đưa thêm phương án này vào để tính tốn.
Vì thế, trong luận văn này học viên đề xuất lựa chọn giải pháp tiêu nước phù hợp cho hệ thống Nam Nghệ An đến năm 2030 là phương án 2 (phương án xây dựng thêm 3 hồ điều tiết). Giải pháp này nếu được kết hợp với việc nạo vét và mở rộng sông Cửa Tiền thì khơng những đảm bảo yêu cầu tiêu cho hệ thống đến năm 2030 mà cịn góp phần làm đẹp cảnh quan môi trường, giảm ô nhiễm, tăng diện tích cây xanh, hồ nước phục vụ đời sống tinh thần của người dân, đặc biệt là hồ 3 ở thành phố Vinh.
Luận văn thạc sĩ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An có vai trị quan trọng trong việc tưới, tiêu cho các huyện Nam Đàn, Hưng Nguyên, Nghi Lộc, thành phố Vinh và thị xã Cửa Lò của tỉnh Nghệ An để đảm bảo yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của vùng. Các cơng trình trên hệ thống đã được xây dựng từ lâu, đến nay đã xuống cấp việc vận hành sử dụng gặp nhiều khó khắn. Trong những năm gần đây với sự thay đổi về cơ cấu sử dụng đất, do đó nhu cầu tiêu nước cho các ngành kinh tế của vùng tăng cao. Việc nghiên cứu, tính tốn yêu cầu tiêu nước và đề xuất giải pháp tiêu nước hợp lý trong hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An là rất cần thiết, đáp ứng các đòi hỏi của thực tiễn trong điều kiện phát triển kinh tế - xã hội, hướng tới sự phát triển bền vững của hệ thống trong tương lai. Vì thế, trong luận văn này đã giải quyết và đạt được những kết quả sau:
(1) Tổng quan về hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An và vùng nghiên cứu. Đánh giá hiện trạng cơng trình, phân tích đánh giá hiệu trạng tiêu và nguyên nhân gây úng ngập của vùng;
(2) Thu thập, tổng hợp và phân tích phương hướng phát kinh tế - xã hội để xác định phương án quy hoạch sử dụng đất của vùng đến năm 2030;
(3) Tính tốn xác định u cầu tiêu nước của hệ thống trong điều kiện hiện tại và trong tương lai (năm 2030). Mơ hình mưa tiêu thiết kế là mơ hình mưa 3 ngày max, hệ số tiêu thiết kế trong điều kiện hiện tại là 16,11 (l/s.ha), trong tương lai (năm 2030) là 20,36 (l/s.ha).
(4) Đề xuất và thiết lập mơ hình thủy lực cho bài toán tiêu nước cho hệ thống bằng mơ hình thủy lực MIKE11. Thơng qua việc thiết lập sơ đồ mạng sông, xác định điều kiện biên, chạy hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình cho một đợt tiêu thực tế để lựa chọn bộ thơng số của mơ hình;
(5) Từ bộ thơng số đã lựa chọn của mơ hình tiến hành tính tốn tiêu cho hệ thống tại thời điểm hiện tại và tương lai (năm 2030). Kết quả tính tốn cho thấy ở thời điểm hiện tại thì hầu hết các vị trí trên các trục tiêu chính đều bị ngập, thời gian ngập từ 2 đến 36h. Cịn trong tương lai (năm 2030) thì độ sâu ngập rất cao có nơi lên đến 140cm, thời gian
Luận văn thạc sĩ
ngập cũng rất lớn dao động từ 30 đến 48h.
(6) Từ tình hình ngập úng của hệ thống ở thời điểm năm 2030, học viên đã đề xuất 2 phương án để đảm bảo yêu cầu tiêu cho hệ thống là: Phương án 1 xây dựng 2 hồ điều hòa và Phương án 2 xây dựng 3 hồ điều hịa tại các vị trí có địa hình thấp, thường úng ngập.
(7) Kết quả tính tốn tiêu cho hệ thống với các phương án cho thấy: Theo phương án 1 thì độ sâu ngập và thời gian ngập đã giảm nhiều nhưng vẫn không đảm bảo yêu cầu tiêu; cịn với phương án 2 thì độ sâu ngập và thời gian ngập đã giảm rất nhiều và đã đảm bảo yêu cầu tiêu cho hệ thống. Từ kết quả tính tốn học viên đã đề xuất giải pháp tiêu nước hợp lý cho hệ thống là phương án 2 (xây dựng thêm 3 hồ điều hòa).
Giải pháp tiêu cho hệ thống Nam Nghệ An nếu được thực hiện sẽ tạo bước phát triển quan trọng về kết cấu hạ tầng thủy lợi, chắc chắn sẽ đóng góp tịch cực và hiệu quả cho phát triển kinh tế-xã hội và giảm nhẹ thiên tai, tạo cho nơng nghiệp, cơng nghiệp có bước phát triển ổn định vững chắc. Đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ mới của tỉnh trong tiến trình đổi mới.
2. Kiến nghị
- Trong giải pháp tiêu này mới đề cập đến độ sâu ngập và thời gian ngập mà chưa thể xét đầy đủ các yếu tố khác vì vậy quá trình nghiên cứu ở giai đoạn sau và khi xây dựng các cơng trình thủy lợi cần được cập nhật đầy đủ các thông tin chi tiết như tài liệu địa hình, địa chất, diện tích ngập…Đồng thời, giải pháp tiêu này chưa đề cập đến việc nạo vét mà mở rộng các trục tiêu cũng như chưa có sự đánh giá so sánh về hiệu quả tinh tế của các phương án.
- Giải pháp tiêu được đưa ra trong luận văn lần này đề nghị tồn bộ các sơng trục và hệ thống kênh mương phần đi qua các thị trấn, thị trấn khu đô thị đều được kè mát mai để tạo cảnh quan môi trường cũng như giữ ổn định chống sát lở và giảm diện tích đất mất.
- Tăng cường cơng tác điều tra cơ bản như tăng cường thêm trạm quan trắc thủy văn trên các sông trục để phục vụ cơng tác đo đạc phịng chống úng, lũ và giảm nhẹ thiên tai.
Luận văn thạc sĩ
- Xây dựng hệ thống mốc chỉ giới cho các cơng trình thủy lợi nhằm quản lý, bảo vệ các cơng trình khơng bị xâm phạm, lấn chiếm để đạm bảo hành lang thoát nước (đặc biệt đối với các tuyến kênh tiêu)
- Mơt số cơng trình trên kênh là cơng trình lợi dụng tổng hợp nên khi xây dựng cần phối hợp với ngành giao thông vận tải để mang lại hiệu quả cao nhất.
Luận văn thạc sĩ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Nông nghiệp và PTNT, Quy chuẩn Việt Nam, QCVN 04-05:2012, Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà Nội – 2012.
2. Bộ Nông nghiệp và PTNT, Tính tốn hệ số tiêu thiết kế, TCVN 10406:2015, Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà Nội – 2015.
3. Bộ Thủy lợi, Quy trình tưới tiêu nước cho lúa và một số cây trồng cạn, QT –
NN.TL – 9 – 78, Hà Nội – 1978.
4. Bộ Thuỷ lợi, Quy phạm thiết kế hệ thống thủy lợi, C6-77, Nhà xuất bản nông
nghiệp.
5. Hà Văn Khối (2006), Giáo trình thuỷ văn cơng trình, Đại học thuỷ lợi.
6. Nguyễn Tuấn Anh, Tống Đức Khang, Các phương pháp tính tốn quy hoạch hệ thống thuỷ lợi, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà nội - 2004.
7. Phạm Ngọc Hải (2005), “Giáo trình Quy hoạch và thiết kế hệ thống thuỷ lợi” - Bộ môn Thuỷ nông - Trường Đại học Thuỷ Lợi.
8. Tỉnh Nghệ An (2016), Định hướng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Nghệ An đến
năm 2030.
9. Tỉnh Nghệ An (2016), Niên giám thống kê tỉnh Nghệ An năm 2016.
Tiếng Anh
1. Các tài liệu tham khảo trên internet của FAO tại trang Web http://www.fao.org. 2. DHI Water & Environment (2002) MIKE 11 a Modenlling System for River and Channel. Use Guide.
3. The World Bank Washington, D.C. May 1998, Planning the Management Operation, and Maintenance of Irrigation and Drainage System.