/. 4.1.1. Tiêu chuẩn phòng chổng lũ lụt
Tiêu chuẩn mã ngành số 14 TCN 122-2002 về Tiêu chuẩn phòng, chống lũ đồng bằng sông Hồng (trong Quyết định số 60 /2002/QĐ-BNN của Bộ trưởng Bộ NN&PTNT ). Tiêu chuẩn này quy định tần suất phòng, chống lũ và mực nước đảm bảo chống lũ đồng bằng sông Hồng. Mực nước đảm bảo chống lũ cho đê sông Hông, sông Thái Bình (cao độ Quốc gia) được quy định ở bảng sau:
6 8 4
Bảng 1.13. Mực nước đảm bảo chống lũ cho đê sông Hồng và sông Thái Bình.
Tiêu chuân chông lũ Đê Hà nội
(Cấp đặc biệt)
Đê cấp I,II,III
- Mức nước thiêt kê cho đê tại Hà nội (m)
13,4 13,1
- Mức nước thiêt kê cho đê tại Phả Lại (m)
- 7,2 (tương ứng mực
nước 13.1 m tại Hà Nội)
Ghi chú:
1. Mực nước thiết kế cho đê tại Hà nội (trạm íhuỳ văn Hà nội), Phả Lại (trạm thuỷ văn Phà
L ại) quy định theo cấp đê trong bàng 2.2 dùng để tính toán thiết kế cho từng cấp đê tương úng;
2. Cơ sở để chọn mực nước tại Phả Lại 7,2m là lẩy tương ứng với mực nước tại Hà Nội lỉ.lOm;
3. Cao độ lấy theo hệ cao độ quốc gia (I4TCN102-2002)
Tần suất phòng, chống lũ đồng bàng sông Hồng được quy định ở Bảng 1.14.
Bảng 1.14. Tần suất phòng chống lũ đồng bằng sông Hồng.
Tiêu chuẩn chống lũ Nội thành Hà nội Các vùng khác
1. Giai đoạn hiện tại, chổng lũ tháng 8/1971
- Tần suất đảm bảo chống lũ,% 0,8 0,8
- Chu kỳ lặp lại, năm 125 125
6 8 5
Tiêu chuẩn chống lũ Nội thành Hà nội Các vùng khác
- Tần suất đảm bào chống lũ,% 0,4 0,67
- Chu kỳ lặp lại, năm 250 150
3. Giai đoạn sau khi có hồ Sơn La, Tuyên Quang
a. Trường hợp các hồ xây dựng trên sông Đà có dung tích phòng lũ bằng 7 tỷ mj nước
- Tần suất đảm bảo chống lũ,% 0,2 0,33
- Chu kỳ lặp lại, năm 500 300
a. Trường hợp các hô xây dựng trên sông Đà có dung tích p m3 nước
lòng lũ lớn hơn 7 tỷ
- Tân suât đảm bảo chông lũ,% <0,2 <0,33
- Chu kỳ lặp lại, năm >500 >300
G hi ch ú : Tần suất p h ò n g , chổn g ỉũ tro n g bản g 2.1 được kể đến các biện p h á p cô n g trình p h ò n g lũ n h ư hồ chứa, p h â n chậm lũ, đẽ, th o á t lũ của hệ th o n g sông theo q u y hoạch p h ò n g lủ.
Tiêu chuẩn phòng, chống lũ đã được xác định rõ trong Quy hoạch phòng, chống lũ hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình được phê duyệt trong Quyết định số 92/2007/QĐ-TTg ngày 21/6/2007 của Thủ tướng chính phủ, cụ thể như sau:
- Tiêu chuẩn phòng, chổng lũ giai đoạn 2007-2012 bảo đảm chống lũ có chu kỳ 250 năm (tần suất 0,4%), lưu lượng tương ứng tại Sơn Tây 42.600m3/s; giai đoạn 2010-2015 bảo đảm chống lũ có chu kỳ 500 năm (tần suất 0,2%),
lưu lượng tương ứng tại Sơn Tây 48.500 m3/s.
- Tiêu chuẩn phòng lũ đối với hệ thống đê, tại Hà Nội bào đảm chống được lũ tương ứng với mực nước sông Hồng tại trạm Long Biên là 13,4 m và thoát
được lưu lượng tối thiểu là 20.000 m3/s; tại Phả Lại bảo đảm chổng được lũ
tương ứng với mực nước sông Thái Bình tại trạm Phả Lại là 7,2 m. Đối với hệ thống đê điều các vùng khác bảo đàm chông được lũ tương ứng với mực nước sông Hồng tại trạm Long Biên là 13,1 m; Phần lưu lượng vượt quá khả năng trên được sử dụng các giải pháp khác như: điều tiết hồ chứa, phân lũ, chậm lũ, cải tạo lòng sông thoát lũ, v.v.
1.4.1.2. Tiêu chuẩn phòng chống hạn hán
Hạn hán liên quan đến nhiều yếu tố tự nhiên, kinh tế xã hội, môi trường và các hoạt động của con người. Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), hạn hán thường được chia ra làm 3 loại: hạn khí tượng, hạn thuỷ văn và hạn nông nghiệp.
Có nhiều nguyên nhân gây ra hạn hán và mức độ hạn nặng hay nhẹ phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Do vậy, vấn đề xác định (chì tiêu - chỉ số) hạn hán là rất phức tạp.
Cho đến nay, trên thế giới nhất là các nước như Mỹ, Trung Quốc, Liên Xô (cũ) và các
nước khác ờ Châu âu, Châu Á... đã và đang sử dụng một số chỉ số phù hợp với các điều kiện địa lý tự nhiên và cây trồng ờ các nước đó.
6 8 G
Hạn thuỷ văn xảy ra khi nước mặt hay nước ngầm hạ thấp dưới mức bình thường. Điều đó có nghĩa là hạn thuỷ văn xảy ra khi dòng chảy sông suối nhỏ hom giá trị trung bình trong thời kỳ nhiều năm hay mực nước ngầm hạ thấp dưới mức bình thường. Đặc trưng chủ yếu của hạn thuỷ văn là sự thiếu hụt lượng nước trong một thời đoạn và trên một diện tích nào đó có thể cung cấp cho các nhu cầu dùng nước.
Một số chỉ số hạn thuỷ văn đã và đang được sử dụng trên thế giới và ở nước ta: 1. Tỷ số % lượng dòng chảy thiếu hụt so với trung bình thời kỳ nhiều năm:
Đe xern xét mức độ thiếu hụt hay dư thừa dòng chảy trong các thời kỳ, có thể dùng tỷ số dưới đây:
trong đó:
Q,: Lượng trung bình trong thời đoạn thứ i của năm nào đó;
Qlb: Giá trị lun lượng trung bình trong thời kỳ nhiều năm của thời đoạn tương ứng.
2. Hệ số dòng chảy:
Hệ số dòng chảy của một thời kỳ nào đó là tỷ sổ giữa lượng dòng chảy so với lượng mưa trong thời kỳ nào đó. Tuỳ theo điều kiện tự nhiên, đặc biệt là điều kiện khí tượng thuỷ văn và nhu cầu cấp nước mà phân cấp hạn theo hệ số dòng chảy trong một thời đoạn nào đó ( a = y/x). Tuỳ theo điều kiện tự nhiên, đặc biệt là điều kiện khí tượng thuỷ văn ở từng vùng mà phân cấp tình trạng khô hạn và ẩm ướt.
3. Hệ số cạn:
Hai yếu tố chi phối hạn thuỷ văn là mức độ khô và mức độ cạn, nên chỉ số hạn thuỷ văn được tính theo công thức dưới đây:
trong đó:
Khạr,: Hệ số hạn;
Kkhô và Kcạn: tương ứng là hệ số khô và hệ số cạn, được tính theo các công thức
K = —b 100% Q,b (2.1) (2.2) dưới đâv: V Zm) (2.3) (2.4) trong đó:
X, Zm: tương ứng là lượng mưa và lượng bốc thoát hơi tiềm năng trong thời đoạn tính toán (tuần, tháng);
Qj: Lưu lượng trung bình của năm thứ j; Qi: Lưu lượng tại thời điểm thứ i trong năm;
QO: lưu lượng trung bình năm trung bình thời kỳ nhiều năm. Đổi với thời đoạn năm, hệ sổ Khạn được phân cấp như sau:
6 8 7
K-»ạn <0,60 0,6 - 0,9 0,9- 1,0 >1,0
Tinh trạng hạn Dấu hiệu sinh hạn Hạn nhẹ Hạn vừa Hạn nặng
- Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước “Nghiên cửu các giải pháp giảm nhẹ thiên
tai hạn hán các tỉnh duyên hải Miền Trung” đã đưa ra công thức tính hệ số hạn như
cô n g thức của Đặng Khắc Riêng, nhưng hệ số cạn được tính như sau:
K,,„ =1- Qi
VÕÃ (2.5)
trong đó:
Qi! Lưu lượng trung bình thời đoạn thứ i;
Qj, Q0: tương ứng là lưu lượng trung bình của năm thứ j và trung bình thời kỳ nhicu năm.
Với thời đoạn tính toán là 10 ngày, phân cấp hệ sổ khô và hệ số hạn như sau:
Bảng 1.15. Phân cấp hệ số cạn (thời đoạn 10 ngày).
^cạn <0,5 0,5 - 0,7 >0,7
Mức độ cạn Bình thường Cạn nhẹ Cạn nặng
Bảng 1.16. Phân cấp hạn (thời đoạn 10 ngày).
j
khạn = 0,5 0,5 - 0,6 0,6 - 0,8 0,8 - 0,95 0,95 - 1
Mức độ hạn Dấu hiệu hạn Hạn nhẹ Hạn vừa Hạn nặng Hạn đặc biệt
Hệ số cạn tính theo 2 công thức (2.4) và (2.6) tuy có khác nhau về hình thức,
nhung cả 2 công thức đều xét đến lượng dòng chảy (lưu lượng) trong thời đoạn tính
toár (Qi), lượng dòng chảy năm trung bình năm của năm tính toán và lượng dòng chảy năiĩ trung bình nhiều năm (Qo).
•I. Đánh giá hạn thuỷ văn bằng sự thiếu hụt lượng dòng chảy dưới ngư&ng trong
một thời đoạn nào đó:
- Chỉ số thiếu hụt dòng chảy (Kth) là tỷ số giữa lượng dòng chảy thiếu hụt với
6 8 8 3 8 0 3 0 0 220 1 4 0 6 0 -20 - -1 0 C -• --- •• 1 1 m , 1 V 2 1 7 7 T ,w T t l ĩ t t k ầ = # Ị ti: --- 1 jU-JrU. T te: **.J w ^ 6 0 120 1 8 0 n g à y 2 4 0 3 0 0 3 6 0
Hình 1.43. Sff đồ xác định các đặc trưng thiếu hụt dòng chày.
Tuỳ theo đặc điểm chế độ dòng chảy sông suối và yêu cầu cấp nước mà lựa chọn giá trị ngưỡng dòng chảy. Có thể lựa chọn giá trị ngưỡng dòng chảy theo một số đặc trưng dòng chảy dưới đây.
- Đối với sông suối có nước chảy thường xuyên, ngưỡng dòng chảy cỏ thể được chọn trong phạm vi giá ừị lưu lượng tương ứng với tần suất từ 70% (Q70%) đến 95% (Q95%). ở đây, các giá trị Q70%, Q95% được xác định từ đường duy trì lưu lượng (Flow duration Curve - FDC) trung binh ngày tương ứng với thời gian duy trì từ 70% (255 ngày) và 95% (347 ngày).
- Đối với sông suối nước chảy không thường xuyên (có thời kỳ bị cạn kiệt), giá
trị Q70 rất dễ bằng 0. Theo Meigh et al (2002), giá trị Q70% hoặc Q95% có
thể được lựa chọn làm ngưỡng dòng chảy hạn cho vùng Nam Phi Châu. Tuy nhiên, đối với sông suối chỉ có nước chảy trong thời gian ngắn thì có thể lấy giá trị dòng chảy trung bình làm ngưỡng dòng chảy hạn. Woo & Tarhle (1994) đã thử nghiệm giá trị ngưỡng dòng chảy: Q5; Q7,5; Q10; Q12,5; Q15; Q17,5 và Q20 (tương ứng là lưu lượng có tần suất vượt 5; 7,5; 10; 12,5; 15;
17,5 và 20% trên đường duy trì lưu lượng trung bình ngày) cho các sông suối chỉ có nước chảy trong thời gian ngắn ở Nigeria và nhận thấy rằng các giá trị ngưỡng đó là có thể chấp nhận được do phần nhiều thời gian trong năm nước sông suối bị khô cạn. Tương tự, Tate & Freeman (2000) cũng đã nghiên cứu các chuỗi dòng chảy sông suối ở vùng Nam Châu Phi và cho rằng có thể chọn ngưỡng dòng chảy trong phạm vi từ Q12,5% đến Q90% tuỳ thuộc vào tỷ lệ % của dòng chảy bằng 0 (The Profortime of Zeroflow).
- Kjeldsen et al (2000) đã lấy giá trị Q75% trên đường duy trì lưu lượng trung bình tháng làm giá trị ngưỡng để xác định các đặc trưng hạn từ các chuồi dòng chảy trung bình ngày ở Zimbabwe.
- Ở một số vùng, do thiếu chuỗi quan trắc dòng chảy trong thời kỳ dài, có thể
lựa chọn giá trị dòng chảy không giảm dưới mức giá trị ngưỡng lựa chọn.
Mặt khác, có khi hạn hán kéo dài hơn 1 năm, từ năm này sang năm khác, vân đề trở nên khó khăn khi tăng giá trị ngưỡng dòng chảy và cần phải thận trọng khi lựa chọn giá trị ngưỡng dòng chảy cao
6 8 9
- Ngưỡng dòng chảy hạn có thể là cố định hay biến đổi. G iá trị ngưỡng cô định
được sử dụng cho toàn chuồi. Nếu nghiên cứu riêng hạn mùa đông và hạn mùa hè hay các thời kỳ khác thì cần lựa chọn ngưỡng tương ứng với từng mùa, từng thời kỳ. Ngưỡng biến đổi được sử dụng khi thay đổi giá trị ngưỡng theo từng ngày, tháng, mùa trong năm.
1.4.2. Phân vùng phòng chống và giảm thiểu tác hại do nước gây ra
Đe có thể phân vùng phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do nước gây ra cho
vung kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, trước hết cần phân tích đặc điểm chế độ thuỷ văn,
thuỷ lực vùng đồng bằng của Bắc Bộ.
ỉ.4.2.1. Phân vùng chế độ thủy văn, thủy lục vùng KTTĐ Bắc bộ
Theo các nghiên cứu đã có, chế độ thủy văn, thủy lực hệ thống sông Hồng và sóng Thái Bình có thể phân thành các khu vực sau:
- Vùng ảnh hưởng chủ yếu lũ thượng nguồn. - Vùng tranh chấp giữa lũ và triều.
- Vùng ảnh hưởng thường xuyên của thuỷ triều, nước dâng và sóng.
Vùng ảnh hưởng lũ thượng nguồn của sông Thái Bình còn kết hợp với ảnh hưởng nước vật sông Hồng, triều vịnh Bắc Bộ và nước vật trong nội bộ hệ thống sông Thái Binh.
c. Hạ lưu hê thống sông Hồng.
Sau khi chuyển qua sông Đuống khoảng 28-33% lượng dòng chảy lũ, trên đoạn dài 180km từ Hà Nội ra đến cửa Ba Lạt dòng chảy sông Hồng tiếp tục phân lưu: Khoảng 8-10% qua sông Luộc sang sông Thái Bình; khoảng 8-10% qua sông Trà Lý đổ ra biển; khoảng 21-22% qua sông Đào, Nam Định sang sông Đáy; sông Ninh Cơ
6% và còn lại theo dòng chính sông Hồng qua cửa Ba Lạt. Chế độ thuỷ lực hạ lưu
sông Hồng có thể phân thành 3 vùng: - Vùng ảnh hưởng chủ yếu của lũ:
Là đoạn Việt Trì- Sơn Tây- Hà Nội- Hưng Yên, dài khoảng 140 km, dòng chảy còn khá tập trung và có rất nhiều bãi bồi; trong đó có 8 bãi bồi lớn là bối Thắng Lợi dài 12km; bổi từ Xuân Quan đến Mễ Sở rộng l-2km, rộng nhất tới 3km; bối Tứ Dân dài 10km, rộng 4km thuộc huyện Châu Giang, Hưng Yên; bối Đức Hợp dài 7km từ kè Nghi Xuyên đến kè Ngọc Đồng, rộng bình quân 2,5km, rộng nhất đến 4 km; bối
Quàng Châu dài 8km. Trong mùa lũ, khi mực nước Hà Nội trên mức 8m (tương ứng
với mức 4m ở Hưng Yên), nước lũ bát đầu tràn lên các bãi; khi lên trên 10m, các bối bị ngập ở mức độ khác nhau. Khi mực nước Hà Nội vượt mức báo động III (1 l,50m), độ dốc mực nước đoạn Hà Nội - Hưng Yên trở lên lớn hơn độ dốc đoạn Việt Trì - Hà Nội. Khoảng cách giữa hai đê chính tại Hưng Yên là 2800m, độ sâu lớn nhất 13-14m, lòng sông bị biến đổi mạnh sau những trận lũ lớn. Vào mùa lũ, mực nước tại Hưng Yên chủ yếu chịu ảnh hường của lũ, ảnh hưởng của thuỷ triều không đáng kể. Tốc độ truyền lũ trung bình trong pha lũ lên 2,4m/s, trong pha nước xuống l,9m/s.
6 9 0
- Vùng tranh chấp giữa lũ và triều:
Từ Hưng Yên đến cửa vào sông Luộc (Triêu Dương, cách Hưng Yên 20km), cửa vào sông Trà Lý (Quyết Chiến, cách Hưng Yên 35km), cửa vào sông Đào Nam
Định (Nam Định, cách Hưng Yên 45km). Khi mực nước lũ tại Hà Nội thâp, dưới 8m,
vùng tranh chấp giữa lũ và triều bị chi phối chủ yếu bởi quá trình triêu: quá trình mực
nước lặp lại dao động của thuỷ triều tại Hòn Dấu với thời gian trễ từ 5-8 giờ. Khi mực
nước Hà Nội trong khoảng 8-1 Om, ảnh hưởng của lũ tăng lên rõ rệt, đặc biệt trong pha
lũ lên, dao động của triều không còn biểu hiện rõ nét. Khi mực nước Hà Nội trên mức 1 Om, quá trình mực nước ở vùng này tương tự như ở trạm Hưng Yên.
Tác động của thuỷ triều trên sông Luộc khá phức tạp do triều có thể truyền vào đây từ hai phía: từ phía cửa Ba Lạt trên sông Hồng và từ cửa Thái Bình trên sông Thái Bình, tuy nhiên, triều truyền vào sông Luộc chủ yếu từ cửa Thái Bình. Tốc độ truyền triều là 10-13km/h vào mùa khô; 5-6 km/h vào mùa lù. Truyền triều vào Quyết Chiến chủ yếu lại từ phía cửa Trà Lý, với tốc độ 1 lkm/h vào mùa khô; từ 7-8km/h vào mùa lũ.
- Vùng ảnh hưởng thường xuyên của thuỷ triều:
Gồm các đoạn cửa sông Hồng, sông Trà Lý, Ninh Cơ, Luộc và Đáy cách biển từ 2-62km. Mực nước dao động hàng ngày theo nhật triều Hòn Dấu với thời gian trễ từ
l-4h tại đỉnh triều và 2-6h tại chân triều. d- Hạ lưu hê thống sông Thái Bình
Bắt đầu từ Đáp Cầu, Phủ Lạng Thương, Lục Nam gặp gỡ với sông Đuống tại phả Lại rồi ra biển theo hai dòng chính Kinh Thầy và Thái Bình. Lòng sông thường lộng, độ dốc mặt nước nhỏ, bồi xói cục bộ mạnh, cao độ đáy sông có nhiều đoạn đột biến, nhất là ở các ngã ba phân lưu. Trên nhiều đoạn, đáy sông thấp hơn nhiều so với inực nước biển trung bình và hình thành các độ dốc đáy ngược. Xét về chế độ thủy