CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC TRÊN SÔNG
1.2 Các nghiên cứu trong nước
1.2.3 Các nghiên cứu có liên quan trên đoạn sông Hồng qua Hà Nội
Một số các công trình nghiên cứu có liên quan đến nội dung của luận án trên đoạn sông Hồng qua Hà Nội như sau:
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2001)[26]Nghiên cứu đánh giá tổng thể quá trình diễn biến lòng dẫn đoạn sông Hồng khu vực cụm công trình đầu mối Vân Cốc – Hát Môn. Đây là nghiên cứu trực tiếp phục vụ việc lập dự án khả thi: Cải tạo hệ thống thoát lũ sông Đáy. Báo cáo cũng đã xem xét so chọn vị trí cửa vào cống Cẩm Đình sau khi nghiên cứu so sánh3 vị trí: Hát Môn (cửa vào sông Đáy cũ); Vân Phú (hạ lưu cống Xuân Phú 300m); đầu kè Cẩm Đình (bờ phải sông Hồng ngay thượng lưu cửa vào cống Vân Cốc).
18
Viện Khí tượng Thuỷ văn (2001)[27]trong đề tài "Đánh giá khả năng phân chậm lũ sông Đáy và sử dụng lại các khu phân chậm lũ và đề xuất các phương án xử lý khi gặp lũ khẩn cấp" thực hiện năm 2001cho kết quả:Với hệ thống phân lũ sông Đáy chỉ có thể chuyển tải được 3.727m3/s đạt 74,5% so với lưu lượng thiết kế QTK=5.000m3/s và phối hợp tất cả các khu phân, chậm lũ theo NĐ62/CP tham gia cắt lũ đồng thời chỉ giảm được 39cm tại Hà Nội với kịch bản lũ 8/1971. Theo số liệu thực đo năm 1971, lưu lượng lớn nhất qua đập Đáy 2.300 m3/s, không đảm bảo được yêu cầu phânlũ đề ra.
Các kiến nghị của nghiên cứu bao gồm cần mở rộng nghiên cứu vai trò của sông Đáy trong hệ thống phòng lũ chung trên toàn hệ thống sông Hồng-Thái Bình bao gồm dòng chảy của sông Đáy; Nghiên cứu chọn phương pháp thích hợp để cải tạo lòng dẫn sông Đáy để dẫn được lưu lượng thiết kế trong hai trường hợp: giữ nguyên tuyến phân lũ qua đập Đáy và cả trường hợp có tuyến phân lũ bổ sung.
Vũ Tất Uyên (2001) [28] trong báo cáo “Đánh giá khả năng thoát lũ của một số cửa sông chính thuộc hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình” năm 2001 do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thực hiện trích tài liệu “Kiểm soát lũ và thoát lũ- GS.TS Vũ Tất Uyên (chủ biên và nnk) đã đánh giá khả năng thoát lũ một số cửa sông trong đó có sông Đáy, mới chỉ đưa ra giải pháp tăng khả năng thoát lũ trên sông Đáy nhưng chưa đề xuất giải pháp ổn định lòng dẫn. Báo cáo đã đưa các kịch bản để tính toán đánh giá khả năng thoát lũ trên sông Đáy với các 3 kịch bản sau: không phân lũ vào sông Đáy, lưu lượng qua cửa Đáy bằng 4.000-5.000m3/s; Phân lũ vào sông Đáy, với HHN <
13,10m, lưu lượng qua cửa Đáy bằng 5.224m3/s; Phân lũ vào sông Đáy, với HHN >
13,10m, lưu lượng qua cửa Đáy bằng 5.744 m3/s. Đã tính với 2 tổ hợp điều kiện bất lợi khác nhau là: lũ gặp triều cường và lũ gặp triều cường + nước dâng do bão. Với bão cấp 9, biến trình nước dâng có chiều cao lớn nhất là 1,67m. Kết quả tính toán cho thấy:Gặp triều cường cửa Đáy có độ dốc thoát lũ khá tốt i = 4,4.10-5 ÷ 11.10-5 nên mặt nước vùng cửa sông hạ thấp và dốc ra biển; Gặp triều cường và nước dâng, cao trình lớn nhất của nước dâng lên tới 3,6m. Phạmvi nước dâng kéo dài 23km đến hết miền tính. Từ đê bối trở vào trên chiều dài 7,2km, cao trình nước dâng giảm dần từ 3,5m xuống 2,8m.Tại cửa sông mực nước dâng trung bình 0,60m đến 0,80m, so với trường hợp chỉ gặp triều cường.Các giải pháp tăng khả năng thoát lũ cho cửa Đáy được đề
19
xuất bao gồm:Dỡ bỏ đê bối, mở rộng tuyến thoát lũ; Phân lũ sang sông Ninh Cơ qua kênh Quần Liêu; Tăng cường tuyến đê cửa Đáy.
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2001) [29]“Nghiên cứu thiết lập quy hoạch chỉnh trị làm tăng khả năng thoát lũ, ổn định lòng sông ở trọng điểm hạ lưu”đưa ra giải pháp ổn định lòng dẫn như sau:
+ Cụm công trình Hải Bối – cửa Dâu – Tầm Xá: Là cụm công trình liên hiệp với hệ thống 15 mỏ hàn cọc đã có của ngành giao thông, giữ ổn định biên của tuyến lòng sông ổn định ở vùng này. 03 mỏ hàn mới là TX1, TX2 và TX3 đặt ở vùng cửa sông Dâu nhằm chặn đứng hiện trường xói lở bờ trong mấy năm qua. Mỏ hàn có chiều dài từ 35m đến 75m. Ngoài 3 mỏ hàn trên, cần kè khoảng 1.500m bờ vùng Hải bối và 1.500m bờ vùng Tầm Xá – Xuân Canh.
+ Cụm công trình Phú Gia – Từ Liên: Là cụm công trình gồm 6 mỏ hàn, liên hiệp với 3 mỏ hàn đã có của ngành giao thông ở bãi Từ Liên, chủ động đưa dòng chảy về tuyến lòng sông ổn định. Các mỏ hàn PG1, PG2, PG3, PG4 có chiều dài từ 45m đến 65m;
Mỏ hàn PG5 dài 175m, PG6 dài 215m. Đồng thời dự kiến củng cố và nâng cao 3 mỏ hàn đã có của ngành giao thông K1, K2, K3 lên bằng cao trình của các mỏ hàn mới.
+ Cụm công trình Bát Tràng: Hiện nay đoạn cong Bát Tràng đã bị khoét sâu vào bờ trái, bờ sông hiên tại đã vượt ra xa đường biên của lòng sông ổn định ở vùng này. Cần phải đẩy dòng chảy ra xa bờ, tiến gần tới tuyến chỉnh trị bằng hệ thống mỏ hàn cứng.
Cụm công trình Bát Tràng gồm 5 mỏ hàn cứng, có chiều dài từ 75m đến 110m.
Nguyễn Tuấn Anh và nnk(2002) [30]đã nghiên cứu thí nghiệm mô hình vật lý chính thái cụm đầu mối Vân Cốc – Hát Môn xác định khả năng tháo và tính thủy lực thượng và hạ lưu công trình khi phân lũ từ 1.000m3/s đến 3.000m3/s trong đó với mục đích chính là nghiên cứu cải tạo cụm đầu mối Hát Môn đập Đáy để dẫn nước mùa kiệt và phân lũ thường xuyên, đánh giá sự phối hợp và ảnh hưởng của việc cải tạo đến phân lũ lớn. Nghiên cứu khả năng cải tạo lòng dẫn sông Đáy, đặc biệt ở 2 đoạn từ đập Đáy đến Mai Lĩnh và từ Mai Lĩnh đến Eo Tân Lang. Nghiên cứu đề xuất sử dụng hệ thống công trình phân lũ sông Đáy trong chiến lược kiểm soát lũ Đồng bằng Sông Hồng (ĐBSH).
Tuy nhiên nghiên cứu thí nghiệm mô hình theo các công trình đơn lẻ, chưa có sự đồng
20
bộ giữa các công trình trong hệ thống phân lũ do mức kinh phí xây dựng mô hình là khá lớn và đến nay có nghị định 04 về việc xóa bỏ các khu phân chậm lũ thì các kịch bản phân lũ trong thí nghiệm mô hình vật lý là không còn phù hợp.
Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam (2003)[31]"Nghiên cứu mô hình vật lý, đề xuất cơ sở khoa học để cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy phục vụ công tác phòng chống lụt bão đồng bằng Bắc Bộ" như sau:
Giai đoạn 1: Với mức an toàn đê 13,4m, có hồ Hoà Bình, Thác Bà và đập Đáy chúng ta đã chống được trận lũ 125 năm.
Giai đoạn 2 và 3: Có thêm hồ Tuyên Quang và Sơn La chúng ta đã nâng tiêu chuẩn chống lũ lên 500 năm nhưng vẫn còn duy trì giải pháp phân lũ sông Đáy với mức thiết kế của nó, do vậy vấn đề sông Đáy vẫn còn là vấn đề tranh luận.
Giai đoạn 4: Nghiên cứu tiếp với mục tiêu cao nhất là làm sống lại sông Đáy. Tiến hành cải tạo nâng cấp lòng dẫn sông Đáy để nâng khả năng thoát lũ của lòng dẫn lên 2.400m3/s, là một điều kiện cần để loại bỏ chức năng trữ lũ của khu Chương Mỹ và Mỹ Đức.
Một trong những kết quả chính của đề tài là nghiên cứu thí nghiệm mô hình chính thái cụm đầu mối Vân Cốc – Hát Môn xác định khả năng tháo và tính toán thủy lực thượng hạ lưu công trình phân lũ từ 1.000-3.000m3/s.
Đề tài kiến nghị: Cần nghiên cứu quy trình vận hành đồng bộ cụm công trình Vân Cốc - Hát Môn - đập Đáy và Vân Cốc (cũ) - Vân Cốc (mới) - đập Đáy (giai đoạn sau 2010 có Đại Thị, Sơn La) trên mô hình tổng thể bao gồm đồng bộ các công trình phân lũ, lòng hồ và kênh dẫn. Do hạn chế về điều kiện thí nghiệm các mô hình vật lý nên dự án không phản ánh được đầy đủ và chính xác sự phối hợp và làm việc đồng bộ giữa các công trình trong hệ thống khi phân lũ. Đây cũng là tồn tại của dự án cần phải nghiên cứu tiếp.
Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam (2002-2004)[32] đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước KC-08/11 thực hiện 2002-2004: “Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng lòng dẫn và đề xuất các biện pháp phòng chống cho hệ thống sông đồng bằng Bắc Bộ”. Một
21
trong các kết quả chính được nghiệm thu có liên quan đến khu vực nghiên cứu và hiện được tham khảo trích dẫn nhiều là: Nghiên cứu đánh giá diễn biến lòng dẫn sông Hồng – Thái Bình, trong đó có thực hiện chi tiết cho đoạn Sơn Tây – Trung Hà – Bá Giang, ngã ba Thao Đà, Hà Nội,…
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2005) [33]“Nghiên cứu mô hình đề xuất cơ sở khoa học cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy phục vụ công tác phòng chống lụt bão đồng bằng Bắc Bộ” đã đưa ra các cơ sở khoa học cho việc làm sống lại sông Đáy về dòng chảy như vốn có tự nhiên của nó. Trong nghiên cứu này chú trọng đến vấn đề thoát nước và dẫn nước từ sông Hồng vào sông Đáy. Tuy nhiên, chưa đề cập đến các vấn đề khoa học của việc diễn biến ổn định lòng dẫn cũng như đánh giá khả năng lấy nước.Các nghiên cứu về môi trường ở đây mới chỉ dừng lại ở mức độ đánh giá tác động môi trường của các dự án.
Công ty Tư vấn Thủy Lợi Việt Nam - HEC (2006): Lập dự án cải tạo sông Đáy và để xác định quy mô của cống, kênh Cẩm Đình - Hiệp Thuận, cải tạo sông Đáy từ đập Đáy - Ba Thá với lưu lượng thiết kế QTK là 36m3/s.
Đoàn Thị Tuyết Nga (2007)[34] trong nghiên cứu và xác lập cơ sở khoa học để khôi phục dòng chảy sông Đáy phục vụ khai thác tổng hợp tài nguyên nước và cải thiện môi trường (đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá) đã đưa ra những phân tích, xác định và nhận diện những mặt tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy, định lượng nhu cầu dùng nước và xác định hiệu quả cải thiện ô nhiễm chất lượng nước của dòng chảy cần được tái tạo trên đoạn sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá. Mô hình MIKE11 và QUAL 2E được sử dụng để xác định chế độ thủy lực cho dòng chảy sông Đáy mới được tái lập và xác định chất lượng nước cho dòng chảy sông Đáy mới được tái tạo.
Hà Văn Khối và nnk(2009)[36] "Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc xoá các khu chậm lũ sông Hồng, sông Đáy và sông Hoàng Long" có những kết luận: Sau khi có thêm hồ chứa Sơn La, với lũ chu kỳ 500 năm có thể xoá bỏ các khu chậm lũ sông Hồng, sông Đáy và không cần phân lũ vào sông Đáy. Nhưng nếu không phân lũ vào sông Đáy thì thời gian duy trì mực nước cao ở Hà Nội kéo dài trong nhiều ngày có thể xảy ra sự cố vỡ đê, nên vẫn cần phải phân lũ vào sông Đáy chỉ không đưa nước vào
22
các khu chậm lũ Chương Mỹ và Mỹ Đức. Giải pháp đưa nước vào sông Đáy kết hợp với phương án tạo dòng chảy thường xuyên cho sông Đáy. Lưu lượng đưa vào sông Đáy không nên vượt quá 2.000m3/s. Việc tăng lưu lượng vào sông Đáy tới mức 2.000m3/s khi mực nước Hà Nội vượt 12,50m với bất kỳ lũ nào, không cần xem xét lũ có đạt tần suất 0,2% hay không. Với QPL=2.000 m3/s, mực nước Hà Nội giảm được 21cm; Có thể đưa tối đa 800 m3/s nước vào sông Đáy mà không ngập bãi; Về phương án cải tạo sông Đáy: nạo vét lòng dẫn hiện tại với B =150m & h=6,5m đoạn từ đập Đáy đến Ba Thá để thoát được lưu lượng lũ thường xuyên 1.000 m3/s; Bỏ khu đầu mối Vân Cốc và đập Đáy, xây dựng cống mới tại Cẩm Đình. Cống mới có cửa điều tiết cho hạ du. Trong trường hợp vượt ngưỡng 13,40m tại Hà Nội, giải pháp sử dụng một phần dung tích chống lũ Sơn La cho nhiệm vụ cắt lũ hạ du là khả thi và hiệu quả. Với lũ 500 năm, theo tính toán mực nước Hà Nội có thể khống chế dưới 13,40m. Song các khu vực còn lại mực nước đã vượt an toàn 0,30m. Do đó không nên đặt vấn đề phân lũ khi mực nước đạt 13,40m tại Hà Nội.
Viện Quy hoạch Thuỷ lợi (2009)[37] trong dự án "Rà soát quy hoạch phòng chống lũ và đê điều hệ thống sông Đáy", tháng 12/2009, có những kết luận sau:
- Duy trì phân lũ sông Hồng vào sông Đáy khi lũ trên sông Hồng vượt thiết kế với lưu lượng tối đa là 2.500 m3/s.
- Xây dựng cống đầu mối phân lũ mới thay thế đập Đáy (bên cạnh cống lấy nước mùa kiệt) chiều rộng B=88m, Zđ=9,0m. Cống mới có thể phân lũ từ sông Hồng vào sông Đáy với Qmax = 2.500m3/s.
- Cải tạo kênh dẫn đi theo tuyến Cẩm Đình - Hiệp Thuận với chiều rộng 150m, đáy đầu kênh ở cao trình +2,0m và cuối kênh +1,0m. Hai tuyến đê dọc theo hai kênh dẫn có khoảng cách khoảng 500m.
- Hệ thống sông Đáy sau khi cải tạo sẽ được sử dụng đưa nước thường xuyên từ sông Hồng vào sông Đáy với lưu lượng mùa kiệt tăng từ 36 lên 106m3/s, lưu lượng thường xuyên mùa lũ là 800m3/s.
23
- Cải tạo và kênh hoá sông Đáy từ đập Đáy đến Ba Thá với bề rộng 150m, Zđ tại hạ lưu Đập Đáy +1,0m; Ba Thá -2,5m. Xây dựng tuyến đê mới có khoảng cách giữa hai đê là 500m để bảo vệ không cho ngập vùng Chương Mỹ, Mỹ Đức và Kim Bảng.
Xây dựng cống đầu mối phân lũ mới để thay thế đập Đáy sẽ tại Cẩm Đình (bên cạnh cống lấy nước mùa kiệt). Cống mới có thể phân lũ từ sông Hồng vào sông Đáy với Qmax = 2.500m3/s. Việc xác định này cũng chỉ bước đầu dựa trên kết quả chạy mô hình MIKE11, do phạm vi nghiên cứu giới hạn của dự án nên đề tài này sẽ tiếp tục đưa ra cơ sở khoa học xác định được vị trí cống phân lũ mới, đưa ra được biểu đồ phân phối lưu lượng theo thời gian tại cụm công trình đầu mối phân lũ mới này, đặc biệt đưa ra được việc bảo đảm cho cống lấy nước theo mực nước tương ứng phù hợp với yêu cầu sử dụng nước trong từng thời gian, đánh giá được phân bố bùn cát tại vị trí công trình cống mới xây dựng, đánh giá được khả năng xói lở, bồi lắng tại vị trí xây dựng cống mới và đề xuất các giải pháp ổn định cửa lấy nước.
Phạm Đình và nnk(2010)[38] trong nghiên cứu biến động lòng dẫn sông Hồng và đề xuất các giải pháp ổn định khu vực cửa vào sông Đáy sử dụng phần mềm MIKE21 FM-ST là mô hình 2D lòng động làm công cụ nghiên cứu, đề xuất và đánh giá hiệu quả giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng qua cửa Đáy. Giải pháp chỉnh trị sông được đề xuất như sau:Đối với phương án hiện trạng không có công trình, khu vực thượng lưu cống Cẩm Đình xuất hiện hố xói sau 5 năm xói, sâu thêm trung bình 3- 3,5m và tại khu vực cửa cống bồi cao thêm 2m.Với phương án có giải pháp công trình:
cũng sau thời gian 5 năm, diễn biến lòng dẫn đoạn cửa cống lấy nước vào sông Đáy đã có hiệu quả đáng kể. Cụ thể, hố xói thượng lưu khu vực cửa cống lấy nước đã có xu hướng bồi nhẹ, bãi bồi trước cửa cống lấy nước xói sâu hơn.Đối với cấp lưu lượng lũ thiết kế 27.500 m3/s tại Sơn Tây, các công trình đề xuất đã ít ảnh hưởng đến sự thay đổi mực nước lũ thiết kế đối với đoạn sông Hồng qua cửa Đáy. Giải pháp của phương án chỉnh trị đã đảm bảo được các mục tiêu ổn định được lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa vào sông Đáy, thuận lợi cho việc lấy nước vào cống Cẩm Đình. Tuy nhiên, nghiên cứu chưa chỉ ra vị trí xây dựng cống Cẩm Đình đã hợp lý chưa và đánh giá nguyên nhân tại sao gây bồi lấp khu vực cống Cẩm Đình.
24
Lương Phương Hậu (2010)[39] đã đưa ra định hướng các giải pháp chỉnh trị ổn định đoạn sông Hồng qua Hà Nội có viết về định hướng chung trong việc ổn định lòng dẫn đoạn sông Hồng qua Hà Nội từ kết quả nghiên cứu của đề tài KHCN cấp nhà nước KC.08.14/06-10 như sau:Ổn định một đoạn sông không phải chỉ là việc của riêng đoạn sông ấy, quy luật vận động hình sin của lòng sông làm cho nó có phản ứng dây chuyền. Một nhiễu động ở đoạn sông này sẽ tác động đến mọi đoạn sông khác, ít nhất là những đoạn lân cận. Do đó, chỉnh trị đoạn sông Hồng qua Hà Nội phải được xem xét một cách tổng thể, ít ra là từ Sơn Tây đến Hưng Yên và một phần sông Đuống, sông Luộc. Muốn đoạn Hà Nội ổn định thì trước hết đoạn phía thượng lưu Thượng Cát (đoạn Tráng Việt - Mê Linh) phải ổn định, bảo đảm chủ lưu đi vào đúng tuyến chỉnh trị đã vạch, nhất là đó lại là đoạn phân lạch có chủ lưu dao động rất lớn. Đoạn cuối Hà Nội và đoạn kế tiếp hạ lưu là những vòng cong gấp nối tiếp nhau, nhất là vòng cong Duyên Hà, dòng chảy lũ bị dồn ứ lại, nếu không uốn nắn lại tuyến thì làm sao thoát được dòng chảy một cách thuận lợi, để hạ mực nước cho Hà Nội. Những đoạn phân lạch như từ Cầu Thăng Long đến Cửa Đuống và từ Cửa Đuống đến cầu Chương Dương có thể duy trì loại hình 2 lạch nhưng cần ổn định lạch chính ở bờ trái, bảo đảm chạy tàu thuận lợi. Các bãi giữa cần được khống chế vị trí trên mặt bằng một cách hợp lý. Tỷ lệ phân lưu cho sông Đuống giữ ở mức (28÷30)%. Những đoạn bờ cong có tác dụng định hướng thế sông như đoạn Tầm Xá, đoạn Ngọc Thụy, đoạn Thanh Trì chỉ nên sử dụng giải pháp gia cố bờ trực tiếp, không nên sử dụng các giải pháp làm phức tạp kết cấu dòng chảy như mỏ hàn, công trình cọc,... Điều chỉnh tuyến đê không nhất thiết phải làm nhưng nếu cần vẫn có thể điều chỉnh lại theo những phương án của Viện Khoa học Thủy lợi. Trong bất cứ tình hình nào thì giải tỏa toàn bộ cư dân trên bãi sông là việc sớm muộn cũng phải thi hành triệt để, không có lý do nào ngụy biện được, tất nhiên có thể tiến hành từng bước. Cao trình bãi bị nâng lên (1÷2)m trong thời gian con người "tạm chiếm", cần được trả về nguyên trạng để khôi phục không gian chứa và thoát lũ của lòng sông.
Nguyễn Tiền Giang và nnk. (2010) [40]đã đánh giá ảnh hưởng của các phương án chỉnh trị đến khả năng thoát lũ của đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội cũ bằng mô hình mô phỏng. Trong nghiên cứu sử dụng mô hình MIKE 11 (HD) để xem xét khả năng hạ mực nước tại các trạm Thượng Cát, Hà Nội, Sơn Tây và tỷ lệ phân chia lưu lượng lũ