Hình 3 13 Đường q trình mực nước trên sơng Cửa Tiền tại Km5000
Hình 3. 19 Đường q trình mực nước trên sơng Lam Trà tại Km2000 và Km6000
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 20. Đường quá trình mực nước trên kênh Hoàng Cần tại Km4000 và Km10000
Luận văn thạc sĩ
Luận văn thạc sĩ
Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 23. Đường quá trình mực nước trên kênh Thọ Sơn, Lê Xuân Đào và kênh Nhà Lê
3.3.4. Đánh giá khả năng tiêu của hệ thống
Để đánh giá khả năng tiêu của hệ thống học viên sử dụng 3 thông số để đánh giá và so sánh cho 2 thời điểm hiện tại và tương lai (năm 2030) là mực nước lớn nhất, độ sâu ngập và thời gian ngập tại một số vị trí trên hệ thống. Kết quả tính tốn và so sánh được thể hiện ở bảng sau:
Luận văn thạc sĩ
Bảng 3. 4. So sánh kết quả tính tốn tiêu 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)
Hiện tại 2030 Hiện
tại 2030 Hiện tại 2030 Kênh thấp Km 2.500 3,78 4,50 39 111 25 32 Km 13.000 3,60 4,35 50 125 27 48 Kênh Gai Km 5.000 3,30 4,10 10 90 8 36 Km 12.000 3,20 4,00 30 110 22 46 Lâm Trà Km 2.000 3,94 4,60 54 120 36 48 Km 6.000 3,85 4,53 65 133 34 42 Hoàng Cần Km 4.000 3,45 4,25 5 85 5 34 Km 10.000 3,25 4,12 15 102 12 30 Cửa Tiền Km 5.000 2,95 3,95 40 140 22 40 Sông Cấm Km 5.000 2,10 3,20 0 110 0 42 Km 20.000 1,82 2,90 2 110 2 30 Thọ Sơn Km 2.000 3,4 4,25 40 125 22 40
Lê Xuân Đào Km 4.000 3,18 4,00 28 110 20 38
Nhà Lê Km 3.000 1,90 3,20 10 140 5 42
Do ảnh hưởng của triều, mực nước hạ lưu sau cống thay đổi, việc vận hành cống được thực hiện để bảo tiêu nước và chống xâm ngập mặn. Nước từ các ô chứa nội đồng đổ ra hệ thống kênh tiêu, khi cống tiêu đóng hoặc khả năng thốt nước của 2 cống tiêu nhỏ hơn lượng nước đổ về sẽ làm mực nước trong các kênh tiêu tăng cao. Tùy thuộc vào địa hình của khu vực, và cao trình u cầu tiêu tự chảy thì nước trong ơ ruộng có thể đổ ra kênh tiêu hoặc khơng sẽ gây ra tình hình úng ngập cục bộ từng vùng.
Từ kết quả tính tốn cho thời điểm hiện tại cho thấy trong quá trình mưa lũ, mực nước trên các trục tiêu chính trên hệ thống dâng cao và được tiêu qua các hệ thống cống tiêu chính là Bến Thủy và Nghi Quang ra ngồi sơng Lam và Biển Đơng. Trên tồn hệ thống ngần như đều bị ngập, độ sâu ngập và thời gian ngập lớn nhất trên kênh Lâm Trà (độ sâu ngập lên đến 65cm, còn thời gian ngập lên đến 36h), cịn nơi bị ngập ít nhất là trên sơng Cấm. Cịn ở các vị trí khác độ sâu ngập dao động từ 10cm đến 50cm, thời gian ngập dao động từ 5 đến 30h.
Luận văn thạc sĩ
biến đổi khí hậu. Lượng mưa trong vùng có xu thế tăng cao, việc giảm diện tích đất nơng nghiệp, thủy sản và tăng diện tịch đất đô thị trong tương lai (năm 2030) sẽ làm tăng hệ số tiêu của lưu vực. Điều này làm tăng áp lực tiêu, làm tình trạng ngập úng trở lên căng thẳng hơn.
Từ kết quả tính tốn cho thời điểm tương lai (năm 2030) cho thấy tại một số vị trí độ sâu ngập lên đến 140cm (như trên kênh Cửa Tiền, kênh Nhà Lê), độ sâu chịu ngập tại các vị trí khác cũng rất cao (dao động từ 85 đến 133cm). Thời gian ngập cũng tăng đáng kể, nơi có thời gian ngập lớn nhất là trên Lâm Trà (ngập 48h) cịn tại các vị trí khác có thời gian ngập dao động từ 30 đến 46h.
Từ những phân tích ở trên cho thấy ngay ở thời điểm hiện tại thì khi gặp mưa lớn với tần suất thiết kế thì trên các trục kênh tiêu chính của tồn hệ thống đều bị ngập, đặc biệt nếu tính đến thời điểm năm 2030 thì độ sâu ngập và thời gian ngập sẽ rất lớn làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất cây trồng và đời sống, kinh tế của người dân. Do đó cần phải có các giải pháp phù hợp để giảm mức độ ngập của hệ thống trong tương lai.
3.4. Đề xuất và lựa chọn các giải pháp tiêu nước cho hệ thống thủy lợi Nam Nghệ An An
3.4.1. Đề 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 mơi trường, giảm ơ 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 sơng 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 hịa)
Diễn biến đường mực nước với phương án 2 (xây dựng 3 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 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 trị 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 không 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 sông Cửa Tiền để việc tiêu thoát 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 sơng Cửa Tiền thì khơng những đảm bảo yêu cầu tiêu cho hệ thống đến năm 2030 mà cịn góp phần làm đẹp cảnh quan mơi trường, giảm ơ 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 tốn 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