gồm:
Biên trên: các vị trí bắt đầu mơ phỏng tại các sơng: sơng Thao tại trạm thủy
văn n Bái, sơng Đà tại trạm thủy văn Hịa Bình, sơng Lô tại trạm thủy văn Vụ Quang, sông Cầu tại Gia Bảy, sông Thương tại Cầu Sơn và sông Lục Nam tại Chũ.
Biên dƣới: Mực nước triều tại các cửa sông: sông Đá Bạch tại trạm Do
Nghi, sông Cấm tại Cửa Cấm, sông Lạch Tray tại Kiến An, sông Văn Úc tại Quang Phục, sơng Thái Bình tính biên mực nước theo trạm Đơng Xun, sơng Trà Lý tại Định Cư, sông Hồng tại Ba Lạt, sông Đáy tại Như Tân, sông Ninh Cơ tại Phú Lễ.
Số liệu được sử dụng tại biên trên là giá trị lưu lượng thực đo các trạm thủy văn tương ứng, biên dưới là mực nước triều được truyền mực nước triều biển Đông vào đến vị trí các cửa sơng trong mạng mơ hình tính tốn. Thời gian chuỗi số liệu tương ứng với thời gian tính tốn.
Số liệu mùa cạn năm 1998-1999 được dùng để hiệu chỉnh thơng số mơ hình, số liệu mùa cạn năm 2003-2004, 2004 - 2005 dùng để kiểm định bộ thông số mơ hình
So sánh kết quả mực nước tính tốn và thực đo thời kỳ mơ phỏng như hình 3.13 đến 3.24 và bảng 3.1.
Hình 3. 7. Biên lƣu lƣợng ứng mùa cạn năm 1998-1999
Hình 3. 8. Biên lƣu lƣợng ứng mùa cạn năm 2003 - 2004
Hình 3. 9. Biên lƣu lƣợng ứng mùa cạn năm 2004 - 2005
Hình 3. 10. Biên mực nƣớc ứng mùa cạn
Hình 3. 13. Kết quả kiểm tra mực nƣớc tính tốn tại trạm Sơn Tây mùa cạn 1998 - 1999
Hình 3. 14. Kết quả kiểm tra mực nƣớc tính tốn tại trạm Hà Nội mùa cạn 1998 - 1999
trạm Hƣng Yên mùa cạn 1998 - 1999
Hình 3. 19. Kết quả kiểm tra mực nƣớc tính tốn tại trạm Thƣợng Cát mùa cạn 2003-2004
Hình 3. 20. Kết quả kiểm tra mực nƣớc tính tốn tại trạm Hƣng Yên mùa cạn 2003-2004
Hình 3. 23. Kết quả kiểm tra mực nƣớc tính tốn tại trạm Thƣợng Cát mùa cạn 2004-2005
Hình 3. 24. Kết quả kiểm tra mực nƣớc tính tốn tại trạm Hƣng Yên mùa cạn 2004-2005
Kết quả cho thấy, cùng một bộ thông số nhám mô phỏng mùa cạn năm 1998- 1999, năm 2003-2004 và năm 2004 - 2005 cho kết quả khá sát với thực tế. Tại các vị trí kiểm tra, chỉ số NASH đánh giá mức hiệu quả của mơ hình đều trên 0,8 (bảng
3.1). Các kết quả mô phỏng từ mơ hình đảm bảo độ tin cậy cho những đánh giá tiếp
theo.
Bảng 3. 1. Kết quả so sánh giá trị thực đo và tính tốn theo chỉ số Nash
STT Trạm Hiệu chỉnh Kiểm Định 1998 -1999 2003 - 2004 2004 - 2005 01 Sơn Tây 0,94 0,85 0,80 02 Hà Nội 0,90 0,81 0,91 03 Thượng Cát 0,94 0,82 0,82 04 Hưng Yên 0,82 0,80 0,80
Với tổ hợp cạn bất lợi được lựa chọn là năm thủy văn 2009 - 2010, học viên sử dụng mơ hình với bộ thơng số đã được hiệu chỉnh và kiểm định, mô phỏng chế độ thủy lực các sông hệ thống sông Hồng. Kết quả mô phỏng được sử dụng để đánh giá tác động của dòng chảy cạn đến hệ thống thủy lợi cũng như giao thơng thủy
Hình 3. 25. Biên lƣu lƣợng ứng mùa cạn năm 2009-2010
Hình 3. 26. Biên mực nƣớc mùa cạn năm 2009-2010
3.2. Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến hệ thống thủy lợi vùng hạ du.
Như đã trình bày ở phần 1.3, các cơng trình lấy nước ở HDSH phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước trên sông Hồng, đặc biệt là mực nước. Trong khuôn khổ của Luận văn, học viên đánh giá tổ hợp cạn bất lợi đến vấn đề lấy nước vào hệ thống cơng trình thủy lợi ở các vị trí trên dịng chính sơng Hồng: (i) Trạm bơm Bạch Hạc, (ii) Cống Liên Mạc và (iii) Cống Xuân Quan.
Theo nông lịch, thời kỳ lấy nước phục vụ cho đổ ải của vụ Đông xuân từ khoảng (20/1- 10/2) và theo diễn biến mực nước nêu trên, đây cũng là thời kỳ mực nước của sông Hồng thường xuống thấp nhất nên việc lấy nước vào hệ thống gặp khó khăn. Mực nước sơng Hồng thường xuyên xuống thấp, nhiều khu vực phải chuyển đổi từ việc lấy nước qua cống ở dịng chính thành các trạm bơm tạo nguồn ví dụ như các cống Liên Mạc (hệ thống sông Nhuệ), Long Tửu (hệ thống Ngũ Huyện Khê) và Xuân Quan (hệ thống Bắc Hưng Hải). Vì vậy, học viên tập trung đánh giá tác động bất lợi trong các tháng 1 – 3
(i) Trạm bơm Bạch Hạc
Trạm bơm Bạch Hạc được đưa vào phục vụ sản xuất từ năm 1965, lấy nước trên sông Lô, gần ngã ba sông Lô – Hồng thuộc phân khu thủy lợi sông Lô - Gâm. Theo thiết kế, trạm bơm có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 7.138ha thuộc địa giới
hành chính 2 huyện Vĩnh Tường và Yên Lạc tỉnh Vĩnh Phúc với các thơng số chính như sau:
+ Lưu lượng thiết kế: Q = 11,2m3
/s + Mực nước bể hút nhỏ nhất: + 5,47m + Cao trình đáy bể hút: + 3,08m + Mực nước bể xả: + 14,50m. + Cao trình đáy bể xả: +10,55m
+ Mực nước lũ kiểu tra ứng với P = 1%: H = +9,03m
Mùa khô năm 2009 – 2010 mực nước xuống rất thấp, kết quả tính tốn cho thấy mực nước sông Lô tại ngã ba Bạch Hạc giảm xuống mức thấp nhất còn 5,2m. So với mực nước yêu cầu bể hút của trạm bơm Bạch Hạc là +5,47m thì trong khoảng thời gian từ 14/2 – 21/2/2010 trạm bơm không thể hoạt động được. Kết quả đã khiến 3.250ha lúa xuân muộn trên khu vực bị ảnh hưởng, 200ha vùng khó khăn lấy nước đã phải chuyển sang trồng loại cây trồng khác là đậu tương.
Hình 3. 27. Đƣờng quá trình mực nƣớc tại TB Bạch Hạc (ii) Cống Liên Mạc
Theo thiết kế, hệ thống Sông Nhuệ lấy nước từ sông Hồng và sông Nhuệ được thiết kế tưới cho 81,148 nghìnha và hệ số tưới mặt ruộng là 0,2-0,9 l/s/ha. Nguồn
4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 11/1/2009 12/1/2009 1/1/2010 2/1/2010 3/1/2010 4/1/2010 5/1/2010
Đường quá trình mực nước mùa cạn năm 2009 - 2010 tại trạm bơm Bạch Hạc
cung cấp nước cho toàn bộ hệ thống chủ yếu là nước sông Hồng (chủ yếu tưới trong vụ Đông Xuân). Sông Nhuệ là sơng trục chính tưới kết hợp của hệ thống, lấy nước tưới từ sông Hồng qua cống đầu mối Liên Mạc (là cống đầu mối cấp đặc biệt, với lưu lượng tưới thiết kế 36,25 m3
/s, mực nước thiết kế thượng lưu là 3,4m, cống có nhiệm vụ cấp nước tưới cho trên 60 nghìnha canh tác của TP.Hà Nội và Hà Nam
[8]), ngồi ra cịn một số cống hỗ trợ khác như cống Mộc Nam, cống Bá Giang. Hầu
hết các sông trục trong hệ thống đều làm nhiệm vụ tưới tiêu kết hợp. Toàn hệ thống chia thành 2 vùng tưới chính:
+ Vùng tưới tự chảy: nằm dọc 2 bờ sơng Nhuệ, sơng Vân Đình và Duy Tiên và các vùng phía Nam hệ thống có cao độ thấp hơn +3 m.
+ Vùng tưới bằng động lực: Nằm ven sơng Đáy, sơng Hồng có cao độ mặt ruộng lớn hơn +3 m.
Thời kỳ mùa cạn năm 2009 – 2010 mực nước sông Hồng trung bình các tháng từ tháng 12/2009 đến tháng 3/2010 đều thấp hơn mực nước thiết kế của cống. Mực nước thấp nhất rơi vào tháng 2/2010, chỉ đạt 2,3m. Xét trung bình 10 ngày thì chỉ có từ 21/1 – 10/2/2010 mực nước sơng Hồng đảm bảo đủ thiết kế.
Hình 3. 28. Đƣờng quá trình mực nƣớc tại cống Liên Mạc
Với mực nước diễn biến mực nước như trên, các khu vực lấy nước từ sông
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 10/1/2009 11/1/2009 12/1/2009 1/1/2010 2/1/2010 3/1/2010 4/1/2010 5/1/2010
Đường quá trình mực nước mùa cạn năm 2009 - 2010 tại cống Liên Mạc H tính tốn H thiết kế
Nhuệ thuộc các huyện Từ Liêm, Thanh Oai, Ứng Hòa, Thanh Trì, Thường Tín, Phú Xun và các quận Hoàng Mai, Hà Đơng có khoảng 11.000ha gặp khó khăn về nước tưới.
(iii) Tại cống Xuân Quan
Cống Xuân Quan là công trình đầu mối lấy nước sông Hồng cung cấp nước tưới cho hệ thống Thủy nông Bắc Hưng Hải với diện tích tưới là 135.000ha. Cống Xuân Quan được xây dựng năm 1959 và đưa vào khai thác sử dụng từ năm 1960 đến nay. Cống có 4 cửa lấy nước rộng 3,5 m cao 4 m và 1 cửa âu thuyền rộng 5 m cao 8 m, đáy cống đặt ở cao trình -1,00 m, mực nước thiết kế lấy nước là + 1,85m. Kênh ngồi đưa nước từ sơng Hồng vào cống Xn Quan, đáy rộng 50 m, dài 1250 m.
Mùa kiệt năm 2009 – 2010 mực nước sông Hồng tại thượng lưu cống Xuân Quan thường duy trì ở mức từ là 0,6 - 1,4m, kéo dài nhiều ngày thấp hơn rất nhiều so với mực nước thiết kế khiến mực nước tại các trạm bơm Văn Giang, Văn Lâm, Như Quỳnh… thấp, khơng có nước để bơm hết số máy, nhiều vùng phải bơm 2 cấp. Ngoài ra, hệ thống Bắc Hưng Hải phải lấy nước ngược qua Cầu Xe, An Thổ và một số cống dưới đê bổ sung nguồn nước kém chất lượng (ước tính lấy nước ngược bổ sung khoảng 40 - 50% lượng nước của toàn hệ thống). Xét về lưu lượng, hệ thống Bắc Hưng Hải lấy nước sông Hồng qua cống Xuân Quan với lưu lượng thiết kế là 75 m3/s, nhưng thực tế chỉ đạt 40m3
/s nên diện tích tưới tự chảy chỉ đạt 70 - 80%, kinh phí để phục vụ nước cho nông nghiệp tăng (do bơm động lực).
Do không khai thác được nguồn nước đến đạt thiết kế, các huyện Văn Giang, Khoái Châu của Hưng Yên là 2 địa phương bị hạn nặng nhất trên địa bàn, khi lượng nước phục vụ đổ ải cần khá lớn phục vụ sản xuất cho khoảng hơn 37.000ha lúa và 4.000ha cây trồng cạn.
Hình 3. 29. Đƣờng quá trình mực nƣớc tại cống Xuân Quan
3.3. Đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến giao thông thủy vùng hạ du.
Kết quả mô phỏng tổ hợp cạn bất lợi ở trên được dùng để đánh giá tác động của tổ hợp cạn bất lợi đến giao thông thủy vùng HDSH. Tiêu chuẩn đánh giá được sử dụng là Quy định cấp kỹ thuật đường thủy nội địa được ban hành theo thông tư số 36/2012/TT-BGTVT ngày 13 tháng 9 năm 2012 của Bộ Giao thông vận tải (bảng
1.3). Độ sâu cột nước tính tốn tại các tuyến sơng được so sánh với độ sâu cột nước
theo các cấp kỹ thuật được qui định trong thơng tư. Ở một vị trí, thời điểm nào độ sâu cột nước thấp hơn so với u cầu thì tại đó khơng đảm bảo tiêu chẩn thiết kế lưu thơng thủy.
Kết quả tính tốn cho thấy vào mùa cạn, có 10/25 tuyến giao thơng thủy với 97 vị trí khơng đảm bảo yêu cầu thiết kế. Các tuyến sông không đảo bảo thiết kế vào mùa cạn gồm có: sơng Đà, sơng Lơ, sơng Hồng, sơng Đuống, sơng Thái Bình, sơng Kinh Thầy, sơng Đá Bạch, sơng Lai Vu, sông Lạch Tray, sông Đáy.
+ Sông Đà đoạn từ trạm Hịa Bình về Việt Trì có 12 vị trí khơng đảm bảo thiết kế lưu thơng thủy vào thời điểm dịng chảy cạn nhất. Độ sâu tối thiểu tại các vị trí này từ 1,1m đến 2,4m. 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 10/1/2009 11/1/2009 12/1/2009 1/1/2010 2/1/2010 3/1/2010 4/1/2010 5/1/2010
Đường quá trình mực nước mùa cạn năm 2009 - 2010 tại cống Xuân Quan
Hình 3. 30. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Đà
+ Sông Lô đoạn từ Vụ Quang về ngã ba Bạch Hạc có 09 vị trí có độ sâu thấp nhất vào mùa cạn không đảm so với yêu cầu thiết kế. Độ sâu thấp nhất vào mùa kiệt trên các vị trí này là 0,6m.
Hình 3. 31. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sơng Lơ
+ Trên dịng chính sơng Hồng từ ngã 3 Việt Trì về đến cửa Ba Lạt có 19 vị trí độ sâu cột nước khơng đảm bảo thiết kế. Trong đó riêng đoạn từ Hà Nội lên Việt Trì có 15 vị trí, 04 vị trí cịn lại thuộc địa phận Hưng Yên. Các vị trí từ Hà Nội ngược lên thượng du có độ sâu cột nước chỉ từ 1,5m đến 2,8m. Độ sâu cột nước các
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 0 1127 2799 3618 4540 5346 6638 8850 11388 13639 15798 17689 19315 22207 26516 29676 32076 35176 38336 40650 44590 50720 54390 57960
Độ sâu cột nước thấp nhất dọc sơng Đà h tính tốn min (m) h yêu cầu (m)
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0
10.0 Độ sâu cột nước thấp nhất dọc sơng Lơ
vị trí cịn lại từ 2,5m đến 3,8m, mặc đù độ sâu lớn nhưng với yêu cầu độ sâu tối thiểu đoạn sơng này là 4,0m thì vẫn chưa đảm bảo yêu cầu.
Hình 3. 32. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Hồng
+ Trên sơng Đuống có 04 vị trí khơng đảm bảo độ sâu u cầu, tuy nhiên chỉ có vị trí cách trạm thủy văn Thượng Cát 25km là thấp hơn 1m so với yêu cầu, các vị trí cịn lại thấp hơn khơng đáng kể.
Hình 3. 33. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Đuống
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 0 5170 10082 15912 28037 33027 37377 42027 45937 51857 58287 62002 67262 71432 74252 79197 81672 87078 93411 100921 109311 119506 127146 140003 146623 156553 165728 175538 189168 196573 207288 222318 228953 Độ sâu cột nước thấp nhất dọc sơng Hồng
h tính tốn min (m) h yêu cầu (m)
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
Độ sâu cột nước thấp nhất dọc sông Đuống
+ Trên sơng Đáy, gần như tồn bộ đoạn sơng quanh thị trấn Vân Đình ngược lên đập Đáy độ sâu cột nước không đảo bảo lưu thông thủy khi độ sâu chỉ đạt 0,5m đến 1m, thậm chí có đoạn cạn trơ đáy.
Hình 3. 34. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Đáy
+ Trên sơng Kinh Thầy có 05 vị trí khơng đảm bảo độ sâu cột nước so với yêu cầu. Độ sâu thấp nhất của các vị trì này dao động từ 2m đến 2,3m.
Hình 3. 35. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Kinh Thầy
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0 3297 9671 15410 20257 25765 29813 35345 39306 41835 44866 49676 53797 60008 65281 70017 76721 81549 86750 94094 100106 104320 109400 115500 121290 125722 132492 139216 145623 150712 158052 168517 179950
Độ sâu cột nước thấp nhất dọc sơng Đáy
h tính tốn min (m) h yêu cầu (m)
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 0 1400 2400 4000 5600 7300 9100 10950 13500 13500 16900 18200 20100 21800 23900 27400 27400 30000 31500 33400 35300 37400 38950 41350 43450 45650 47050 48400
Độ sâu cột nước thấp nhất dọc sơng Kinh Thầy h tính tốn min (m) h u cầu (m)
+ Trên sơng Đá Bạch có 2 vị trí khơng đảm bảo độ sâu cột nước so với yêu cầu. Tại vị trí cách đầu sơng 4.000m độ sâu là 3m, cách 14.450m có độ sâu là 2,7m.
Hình 3. 36. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Đá Bạch
+ Trên sơng Lai Vu có 2 vị trí khơng đảm bảo độ sâu cột nước so với yêu cầu. Tại vị trí cách đầu sơng 6.650m và cách 9.200m cùng có độ sâu là 2,4m.
Hình 3. 37. Độ sâu cột nƣớc thấp nhất mùa cạn dọc sông Lai Vu
+ Trên sơng Lạch Tray có 02 vị trí khơng đảm bảo độ sâu cột nước so với