4. Kết quả dự kiến đạt được
3.2.1. Phạm vi nghiờn cứu của mụ hỡnh thủy lực
3.2.1.1. Mạng sụng tớnh toỏn:
a. Mạng sụng: Đối tượng nghiờn cứu của luận văn là từng đoạn sụng ở vựng trung, hạ du của sụng Hồng, sụng Đuống thuộc địa bàn thành phố Hà Nội, chế độ thuỷ lực của những đoạn sụng này cú mối liờn hệ hữu cơ rất chặt chẽ với chế độ thuỷ lực của toàn mạng sụng thuộc lưu vực sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh, khụng thể tỏch rời hoặc phõn đoạn do vậy tớnh toỏn thuỷ phải được tiến hành đối với toàn bộ hệ thống sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh. Mạng sụng được đưa vào tớnh toỏn như sau:
* Hệ thống sụng Hồng:
- Sụng Thao: từ trạm thuỷ văn Yờn Bỏi đến Trung Hà, dài 107,18 km - Toàn bộ sụng Hồng: Từ Trung Hà đến cửa sụng ra biển, dài 219,064 km
- Sụng Đà: Từ hạ lưu đập Hoà Bỡnh đến cửa sụng nhập vào sụng Thao (Trung Hà), dài 60,7 km
- Sụng Lụ: Từ trạm thuỷ văn Hàm Yờn đến cửa sụng tại Việt Trỡ (nhập lưu với sụng Hồng), dài 143,830 km
- Sụng Chảy: Từ hạ lưu đập Thỏc Bà đến cửa sụng (nhập lưu vào sụng Lụ), dài 25,1 km - Sụng Gõm: Từ Na Hang đến cửa sụng (nhập lưu vào sụng Lụ), dài 90,7 km - Sụng Phú Đỏy: Từ Liễn Sơn đến cửa sụng, dài 25 km
- Toàn bộ sụng Trà Lý: từ sụng Hồng (tại km 139) đến cửa sụng đổ ra biển, dài 64,28km - Toàn bộ sụng Đào Nam Định: từ sụng Hồng (tại km 152) và nhập lưu vào sụng Đỏy tại Độc Bộ (km 201 tớnh từ đập Đỏy), dài 29,6 km,
- Toàn bộ sụng Ninh Cơ: từ sụng Hồng (tại km 175) đến cửa sụng đổ ra biển, dài 53,53km
- Toàn bộ sụng Đỏy: từ sụng Hồng (tại km 30) đến cửa sụng đổ ra biển, dài 231,26 km - Sụng Quần Liờu: nối từ sụng Ninh Cơ sang sụng Đỏy dài 2,2 km.
- Sụng Tớch: từ Lương Phỳ (vị trớ giỏp với sụng Đà) đến cửa ra nhập lưu vào sụng Đỏy tại Ba Thỏ, dài 93,13 km, cú diện tớch lưu vực là 1.331km2.
- Sụng Hoàng Long: từ Hưng Thi đến cửa ra nhập lưu vào sụng Đỏy (km 165) tại Giỏn Khẩu, dài 63,390 km cú diện tớch lưu vực là 1.549 km2.
* Hệ thống sụng Thỏi Bỡnh
- Sụng Thương: Từ trạm TV Cầu Sơn đến cửa sụng tại Phả Lại, dài 91,235km
- Sụng Lục Nam: Từ trạm thuỷ văn Chũ đến cửa sụng (nhập lưu vào sụng Thương), dài 53,080 km
- Sụng Cầu: Từ trạm thuỷ văn Thỏc Bưởi đến cửa sụng tại Phả Lại, dài 166,393km - Sụng Cà Lồ: Từ Mờ Linh đến cửa sụng tại Phỳc Lộc Phương (nhập lưu vào sụng Cầu), dài 42,950 km
- Toàn bộ sụng Thỏi Bỡnh: Từ ngó ba Phả Lại đến cửa sụng đổ ra biển, dài 95,21 km - Toàn bộ sụng Văn Úc: xuất phỏt từ ngó 3 sụng Gựa và sụng Lai Vu đến cửa sụng đổ ra biển, dài 40,3 km
- Cỏc sụng ngắn nối sụng Thỏi Bỡnh và Văn Úc, bao gồm:
+ Toàn bộ sụng Gựa xuất phỏt từ vị trớ km 41 của sụng Thỏi Bỡnh, dài 3,31 km + Toàn bộ sụng Mớa xuất phỏt từ vị trớ km 52 sụng Thỏi Bỡnh, dài 3,037 km + Toàn bộ sụng Mới xuất phỏt từ vị trớ km 60 của sụng Thỏi Bỡnh, dài 3,58 km - Toàn bộ sụng Lạch Tray bắt đầu từ km 3 trờn sụng Văn Úc đến cửa sụng đổ ra biển, dài 52 km
- Toàn bộ sụng Kinh Thầy xuất phỏt từ sụng Thỏi Bỡnh đến cửa ra là ngó ba sụng Kinh Mụn và sụng Cấm dài 47,62 km
- Toàn bộ sụng Đỏ Bạch xuất phỏt từ cuối sụng Kinh Thày đến cửa sụng đổ ra biển, dài 38,5 km
- Toàn bộ sụng Kinh Mụn xuất phỏt từ cuối sụng Kinh Thày đến đầu sụng Cấm dài 24,632 km
- Toàn bộ sụng Cấm xuất phỏt từ cuối sụng Kinh Mụn đến cửa sụng đổ ra biển, dài 40,884 km
- Toàn bộ sụng Lai Vu xuất phỏt từ sụng Kinh Mụn đến ngó ba sụng Gựa và sụng Văn Úc, dài 27,619 km
- Toàn bộ sụng Hạ Lý nối từ sụng Lạch Tray với sụng Cấm, dài 3 km
* Cỏc sụng phõn lưu từ sụng Hồng sang sụng Thỏi Bỡnh
- Toàn bộ sụng Đuống: xuất phỏt tại km 53 tớnh từ Việt Trỡ của sụng Hồng đổ vào sụng Thỏi Bỡnh, dài 62 km.
- Toàn bộ sụng Luộc: xuất phỏt tại km 126 sụng Hồng đổ vào sụng Thỏi Bỡnh, dài 70,683 km.
- Toàn bộ sụng Hoỏ: xuất phỏt từ km 51 trờn sụng Luộc đổ vào sụng Thỏi Bỡnh, dài 38,751km.
3.2.1.2. Cỏc cụng trỡnh trờn mạng sụng tớnh toỏn
a. Cầu giao thụng: Cụng trỡnh trờn mạng sụng chủ yếu là cỏc cầu vượt sụng, toàn bộ cỏc cầu qua sụng được đưa vào mạng sụng tớnh toỏn. Chỉ tiờu chủ yếu của một số cầu chớnh trờn sụng như sau:
193m, bề rộng phớa bói Thỏi Hoà 60m. Bề rộng lũng sụng mựa kiệt 500m kể cả trụ cầu. - Cầu Thăng Long: Bề rộng giữa 2 đờ chớnh 1.600 m, bề rộng phớa bói Vừng La 450 m, bề rộng phớa bói Đụng Ngạc 220 m. Bề rộng lũng sụng 910 m kể cả trụ cầu.
- Cầu Long Biờn: Bề rộng giữa 2 đờ chớnh 1.600 m, bề rộng phớa bói Gia Lõm 80 m, bề rộng phớa bói Long Biờn 220 m. Bề rộng bói giữa sụng 290 m, bề rộng lạch phụ 120 - 200 m kể cả trụ cầu.
- Cầu Chương Dương: Bề rộng giữa 2 đờ chớnh là 1.200 m, bề rộng phớa bói Gia Lõm 50 m, bề rộng phớa bói Long Biờn 200 m. Bề rộng bói giữa sụng 150 m. Bề rộng lạch chớnh 500 m kể cả trụ cầu, bề rộng lạch phụ 200 m kể cả trụ cầu.
- Cầu Vĩnh Tuy: Bề rộng giữa 2 đờ chớnh là 2.900 m, bề rộng phớa bói Lõm Du 1700 - 1800 m, bề rộng phớa bói Bạch Đằng 140 m, bề rộng bói cỏt phớa tả Hồng 500 m. Bề rộng lũng sụng mựa kiệt 300 m, bề rộng lũng sụng mựa lũ 800 m.
- Cầu Thanh Trỡ: Bề rộng giữa 2 đờ chớnh là 2.315 m, bề rộng phớa bói Thanh Trỡ 780 m, bề rộng phớa bói Cự Khối 962 m. Bề rộng lũng sụng mựa kiệt 526 m.
- Cầu Yờn Lệnh : Bề rộng giữa 2 đờ chớnh là 2.334 m, bề rộng phớa bói Chuyờn Ngoại 335 m, bề rộng phớa bói Lam Sơn 956 m, bề rộng bói giữa sụng 420 m. Bề rộng lũng sụng mựa kiệt 472 m.
- Cầu Việt trỡ trờn sụng Lụ, cầu Đuống cũ và mới trờn sụng Đuống, cầu Triều Dương trờn sụng Luộc, cầu Phỳ Lương, Lai Vu trờn sụng Thỏi Bỡnh và tất cả cỏc cầu giao thụng trờn toàn bộ cỏc sụng trong mạng tớnh toỏn đều được đưa vào trong sơ đồ tớnh toỏn.
b. Cỏc hồ chứa nước cú nhiệm vụ cắt giảm lũ cho hạ du:
* Hồ Hoà Bỡnh: Nằm tại vị trớ Hoà Bỡnh trờn sụng Đà - Cao trỡnh mực nước dõng bỡnh thường 117,0m. - Mực nước dõng gia cường 122,0m.
- Mực nước trước lũ thấp nhất 88,0m.
- Dung tớch cắt, giảm lũ cho hạ du 4,9 tỷ m3.
- Xả đỏy: 12 cửa, b x h = 10 x 6m; cao trỡnh ngưỡng 56m - Xả mặt: 6 cửa, b x h = 10 x 15m; cao trỡnh ngưỡng 102m. * Hồ Thỏc Bà: Tại vị trớ Thỏc Bà trờn sụng Chảy
- Cao trỡnh mực nước dõng bỡnh thường 58,0 m. - Mực nước dõng gia cường 61,0 m.
- Mực nước trước lũ thấp nhất 56,0 m.
- Dung tớch cắt, giảm lũ cho hạ du 0,45 tỷ m3.
- Xả mặt: 3 cửa, b x h = 10 x 10 m. Cao trỡnh ngưỡng 46 m. * Hồ Tuyờn Quang: Tại tuyến Na Hang trờn sụng Gõm - Cao trỡnh mực nước dõng bỡnh thường 120,0 m. - Mực nước dõng gia cường 122,55 m.
- Mực nước trước lũ thấp nhất 90,0 m. - Dung tớch cắt, giảm lũ cho hạ du 1,0 tỷ m3.
- Xả đỏy: 8 cửa, b x h = 4,5 x 6m. Cao trỡnh ngưỡng 79m
- Xả mặt: 4 cửa, b x h = 15 x 15,87 m. Cao trỡnh ngưỡng 104,45 m.
* Hồ Sơn La: Trờn sụng Đà, thượng du của hồ Hoà Bỡnh, đang được xõy dựng - Cao trỡnh mực nước dõng bỡnh thường 215,0 m.
- Mực nước dõng gia cường 217,83 m.
- Dung tớch cắt, giảm lũ cho hạ du (kết hợp với hồ Hoà Bỡnh) 4,0 tỷ m3. - Xả đỏy: 8 cửa, b x h = 4,5 x 8m; cao trỡnh ngưỡng 240 m
- Xả mặt: 4 cửa, b x h = 15 x 13m; cao trỡnh ngưỡng 282 m.
* Hồ Nậm Nhựn: Dự kiến xõy dựng tại Lai Chõu (thượng nguồn của cụng trỡnh Sơn La) trờn sụng Đà
- Dung tớch chống lũ cho hạ du: 0,3 tỷ m3
- Xả đỏy: 12 cửa, b x h = 4,5 x 10m; cao trỡnh ngưỡng 145m - Xả mặt: 8 cửa, b x h = 18 x 13m; cao trỡnh ngưỡng 202m.
* Hồ Bảo Lạc: Dự kiến xõy dựng ở sụng Gõm (thượng nguồn hồ Tuyờn Quang) - Dung tớch chống lũ cho hạ du: 0,5 tỷ m3
- Xả đỏy: 8 cửa, b x h = 4,5 x 4,5m; cao trỡnh ngưỡng 195 m - Xả mặt: 4 cửa, b x h = 13 x 10,5m; cao trỡnh ngưỡng 219,35 m.
Từ sau năm 2010 tất cả cỏc hồ chứa trờn sẽ vận hành cắt giảm lũ cho hạ du, khi đú cỏc hồ chứa trờn bậc thang sụng Đà sẽ cú tổng dung tớch 7,0 tỷ m3 và hệ
thống sụng Lụ, Gõm là 1,5 tỷ m3 cắt lũ cho hạ du.
Trong tớnh toỏn thuỷ lực với trận lũ tần suất P= 0,4% (chu kỳ 250 năm) cho giai đoạn từ nay đến năm 2010 đó đưa hệ thống 3 hồ chứa (Hoà Bỡnh, Thỏc Bà và Tuyờn Quang) cắt lũ theo quy trỡnh vận hành trong mựa lũ đó được phờ duyệt. Với trận lũ tần suất P= 0,2% (chu kỳ 500 năm) đưa hệ thống 6 hồ chứa (Hoà Bỡnh, Sơn La, Nậm Nhựn, Thỏc Bà, Bảo Lạc và Tuyờn Quang) với tổng dung tớch phũng lũ trờn sụng Đà là 7,0 tỷ m3 và trờn sụng Lụ là 1,5 tỷ m3 với vận hành mựa lũ dự kiến dựa theo quy trỡnh hiện nay để đảm bảo yờu cầu chống lũ ở hạ du (mực nước lũ lớn nhất tại trạm thuỷ văn Hà Nội khụng vượt quỏ 13,4 m).
c. Cụm cụng trỡnh phõn lũ sụng Đỏy:
* Tràn và cống Võn Cốc
- Cống Võn Cốc nằm trờn tuyến đờ hữu của sụng Hồng tại vị trớ ngó ba của sụng Hồng và sụng Đỏy trước đõy, cỏc chỉ tiờu của cống như sau:
- Cao trỡnh đỏy cống : +12 m, - Cao trỡnh đỏy tường ngực : +14,4 m - Số cửa cống : 26 cửa, - Chiều rộng một cửa : 7 m. Trước đõy chỉ cú cống Võn Cốc là cụng trỡnh duy nhất xả nước từ sụng Hồng vào lưu vực sụng Đỏy, qua thực tế vận hành và tớnh toỏn với kớch thước quy mụ như vậy thỡ lưu lượng nước qua cống lớn nhất khoảng 2000 m3/s, lưu lượng này khụng đỏp ứng được nhiệm vụ làm giảm mức độ nguy hiểm cho hạ du khi cần phõn lũ, mặt khỏc khi phõn lũ bản thõn cụng trỡnh khụng đảm bảo về mặt kết cấu gõy rung, ồn và nguy hiểm.
Do vậy sau trận lũ 1971 trong luận chứng toàn bộ cho cụng trỡnh phõn lũ đó sử dụng biện phỏp hạ thấp đoạn đờ ở khu vực này để khi mực nước sụng Hồng lớn sẽ tự tràn qua đờ vào trong khu chứa Võn Cốc. Đoạn đờ hữu sụng Hồng được bạt thấp nằm trong khu vực Hỏt Mụn, theo thiết kế được chia làm 2 đoạn, đoạn 1 dài 1620 m ở phớa đờ thượng lư cống Võn Cốc với đỉnh đờ từ 15,2 m ở đầu đoạn đến 15,08 m ở giỏp cống, đoạn 2 dài 6.200 m ở phớa đờ hạ lưu cống Võn Cốc cao trỡnh đỉnh từ 15,03 m hạ xuống 14,63 m ở cuối đoạn.
quóng đờ được bạt thấp này. Cống Võn Cốc cú nhiệm vụ chủ yếu là làm tạo một một lớp nước đệm giảm sự phỏ hoại của đoạn đờ tràn và thỏo nưúc cũn chứa trong khu Võn Cốc trở lại sụng Hồng khi mực nước ngoài sụng Hồng đó xuống thấp.
* Khu chứa Võn Cốc: Khu chứa Võn Cốc nằm giữa hạ lưu hệ thống cống, đờ tràn Võn Cốc và thượng lưu đập Đỏy. Khu chứa cú nhiệm vụ làm khu nước đệm điều tiết để đảm bảo cho đập Đỏy làm việc khi cú phõn lũ.
* Đập Đỏy: Trong hệ thống cụng trỡnh phõn lũ thỡ đập Đỏy được coi là cụng trỡnh quan trọng nhất vỡ khi đập Đỏy được mở mới thực sự là cú phõn lũ từ sụng Hồng vào sụng Đỏy và khả năng chuyển nước qua đập Đỏy là lượng nước được phõn lũ. Mực nước trong lưu vực sụng Đỏy trong trường hợp phõn lũ ảnh hưởng do lưu lượng và tổng lượng qua đập Đỏy quyết định.
Đập Đỏy gồm 6 cửa, chiều rộng mỗi cửa là 33,75 m. Cao trỡnh đỏy tường ngực là 13,9 m, cao trỡnh ngưỡng tràn là 9 m. Cửa van đập Đỏy là cửa van hỡnh cung mở từ trờn xuống dưới, cơ cấu đúng mở bằng điện, từ đúng hoàn toàn đến mở hoàn toàn (hoặc ngược lại) mất 10,5 giờ. Theo quy trỡnh vận hành của cụng trỡnh thỡ toàn bộ cỏc cửa được mở hoặc đúng đồng thời.
3.2.1.3. Biờn trờn của mụ hỡnh:
Với mạng sụng tớnh toỏn đó được xỏc định ở trờn, biờn trờn của mụ hỡnh thuỷ lực là quỏ trỡnh lưu lượng theo thời gian Q= f(t) tại cỏc vị trớ như sau:
+ Tại Yờn bỏi trờn sụng Thao (Flv= 48.000 km2)
+ Tại hạ lưu cụng trỡnh hồ chứa Hoà Bỡnh trờn sụng Đà (Flv= 51.800 km2). + Tại Na Hang trờn sụng Gõm (Flv= 12.690 km2)
+ Tại hạ lưu cụng trỡnh hồ chứa Thỏc Bà trờn sụng Chảy (Flv= 6.170 km2) + Tại trạm thuỷ văn Hàm Yờn trờn sụng Lụ (Flv= 11.900 km2)
+ Tại hạ lưu đập Liễn Sơn trờn sụng Phú Đỏy (Flv= 1.223 km2) + Tại Bến Mắm trờn sụng Tớch (Flv= 0 km2)
+ Tại Hưng Thi trờn sụng Hoàng Long (Flv= 664 km2)
+ Tại trạm thuỷ văn Cầu Sơn trờn sụng Thương (Flv= 2.330 km2) + Tại trạm thuỷ văn Chũ trờn sụng Lục Nam (Flv= 980 km2)
+ Tại trạm thuỷ văn Thỏc Bưởi trờn sụng Cầu (Flv= 2.220 km2)
+ Tại Mờ Linh (ranh giới Hà Nội - Vĩnh Phỳc) trờn sụng Cà Lồ (Flv= 625 km2
)
3.2.1.4. Biờn dọc sụng của mụ hỡnh:
Biờn dọc mụ hỡnh là cỏc đường quỏ trỡnh lưu lượng Q = f(t) gia nhập khu giữa được tớnh toỏn bằng mụ hỡnh thuỷ văn (mụ hỡnh NAM):
Bảng 3.1: Chỉ tiờu cơ bản của cỏc lưu vực gia nhập khu giữa
TT Tờn lưu vực Nhập vào sụng Vị trớ gia nhập (m) Diện tớch (km2) 1 Khu giữa từ Hoà Bỡnh đến Trung Hà Đà 32.749 1.100 2 Khu giữa 1 từ Yờn bỏi đến Phỳ Thọ Thao 30.000 472 3 Khu giữa 2 từ Yờn bỏi đến Phỳ Thọ Thao 59.200 1.190 4 Khu giữa từ Hàm Yờn đến ngó ba Lụ - Gõm Lụ 15.000 500 5 Khu giữa 1 từ Na Hang đến Chiờm Hoỏ Gõm 17.000 800 6 Khu giữa 2 từ Na Hang đến Chiờm Hoỏ Gõm 30.000 728 7 Khu giữa từ Chiờm Hoỏ đến cửa sụng Gõm 65.000 700 8 Khu giữa từ Gềnh Gà đến Đoan Hựng Lụ 50.900 900 9 Khu giữa từ Đoan Hựng đến cửa sụng Lụ 85.000 2.040 10 Khu giữa từ Chũ đến Lục Nam Lục Nam 20.000 630 11 Khu giữa từ Lục Nam đến cửa sụng Lục Nam 45.000 310 12 Khu giữa từ Thỏc Bưởi đến Phả Lại Cầu 50.600 2.100 13 Khu giữa từ Cầu Sơn đến Phả Lại Thương 36.118 800
14 Sụng Thanh Hà Đỏy 126.302 271
15 Sụng Lóng, sụng Đập Hoàng Long 47.400 301,3 16 Khu giữa từ Bến Mắm đến Ba Thỏ Tớch 69.000 163
3.2.1.5. Biờn dưới của mụ hỡnh:
Biờn dưới của mụ hỡnh thuỷ lực là quỏ trỡnh mực nước theo thời gian Z=f(t) tại 9 cửa sụng đổ ra biển của lưu vực sụng Hồng - sụng Thỏi Bỡnh:
+ Cửa sụng Lạch Tray. + Cửa sụng Văn Úc. + Cửa sụng Thỏi Bỡnh. + Cửa sụng Trà Lý. + Cửa sụng Hồng. + Cửa sụng Ninh Cơ. + Cửa sụng Đỏy.