2.5.1. Khái quát chung
Giải pháp tiêu cho lưu vực nghiên cứu chủ yếu là động lực với công trình đầu mối tiêu là trạm bơm Yên Lệnh tiêu ra sông Hồng (Tiểu vùng 3) và trạm bơm Bảy Cửa tiêu ra sông Châu Giang (Tiểu vùng 2)
Tiêu nước từ các ô ruộng, từ các đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu ra công trình đầu mối tiêu chủ yếu là tự chảy. Chỉ có khu vực phía tây với diện tích 808,5 ha của lưu vực là không thể tiêu tự chảy được nên phải tiêu bằng động lực do các trạm bơm Bút 1, Bút 2, Bút Chợ (Tiểu vùng 1) đảm nhận.
Do tiểu vùng 1 tiêu trực tiếp ra kênh chính A4-13 nên lưu vực tiêu của Yên Lệnh khi làm việc với trường hợp thiết kế bao gồm cả diện tích của tiểu vùng 1.
2.5.2. Phương pháp tính toán
Công thức tính toán cân bằng tiêu nước viết cho thời đoạn tiêu nước thứ i có dạng tổng quát sau:
Qkni – Qyci = ±ΔQi (m3/s) (2-27) Trong đó:
Qkni: Là lưu lượng nước mà công trình đầu mối có thể tiêu được cho hệ thống tại thời đoạn thứ i , và được xác định theo công thức sau:
Qkni = ΣQtbj = Σk.nj.Qmbj (m3/s) (2-28) ΔQi : Là chênh lệch giữa khả năng đáp ứng của công trình đầu mối với yêu cầu tiêu nước của lưu vực.
Nếu ΔQi ≥ 0: Kết luận công trình đầu mối đáp ứng được yêu cầu tiêu nước của lưu vực.
Nếu ΔQi < 0: Kết luận khả năng tiêu nước của công trình đầu mối không đáp ứng được yêu cầu.
Qyci: Là lưu lượng nước yêu cầu tiêu của hệ thống tại thời đoạn thứ i và được xác định theo công thức: Qyci = qtk x ωi 1000 (m 3 /s) (2-29)
- qtk : Là hệ số tiêu thiết kế của lưu vực, (l/s/ha);
- ωi : Là diện tích của vùng tiêu thứ i của lưu vực, (ha); - Qtbj: Là lưu lượng của trạm bơm thứ j,(m3
/s);
- Qmbj: Là lưu lượng máy bơm của trạm bơm thứ j,(m3
/s); - nj: Là số tổ máy bơm làm việc cùng loại của trạm bơm thứ j;
- k: Là hệ số hiệu chỉnh lưu lượng của máy bơm,k ≤ 1. Để đảm bảo yêu cầu tiêu nước hiện tại và đến năm 2020 thì các trạm bơm hiện có cần phải được duy tu bảo dưỡng, đảm bảo vận hành theo đúng công suất thiết kế, do vậy k = 1.
2.5.3. Tính toán cân bằng nước cho khu vực nghiên cứu 2.5.3.1. Tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 1 2.5.3.1. Tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 1
Trong tiểu vùng 1 có 3 trạm bơm với tổng diện tích phụ trách là 808,5 ha. Trạm bơm Bút 1 phụ trách 438 ha, Bút 2 phụ trách 315 ha, bút chợ phụ trách 52,5 ha. QKNBút 1 = 8 x 1500/3600 m3/s = 3,33 m3/s QKNBút 2 = 4 x 2500/3600 m3/s = 2,78 m3/s QKNBút Chợ = 3 x 1000/3600 m3/s = 0,83 m3/s ∑QKN1 = 3,33+2,78+0,83 = 6,94 m3/s Qyc1 = qtk x ω1 = 16,12 x (438+315+52,5)/1.000 = 13,03 m3/s ∆Q1 = ΣQKN1 - ΣQyc1 = 6,94 - 13,03 = - 6,09 m3/s.
Như vậy các trạm bơm cấp 2 không đáp ứng được nhu cầu tiêu nước, còn thiếu 6,09 m3
/s.
Bảng 2.19. Kết quả tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 1.
Lưu vực Diện tích F (ha) qTK (l/s/ha) QKN (m3/s) QYC (m3/s) ΔQ (m3/s) Bút 1 Bút 2 Bút Chợ 808,5 16,12 6,94 13,03 -6,09
2.5.3.2. Tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 2
Với các trận mưa nhỏ, tiểu vùng 2 có thể tiêu tự chảy, tuy nhiên, khi xảy ra các trận mưa thiết kế, không tiêu tự chảy được, phải bơm bằng hai trạm bơm Bảy Cửa 1 và Bảy Cửa 3 tiêu nước ra sông Châu Giang.
Do tiểu vùng 2 và tiểu vùng 3 trên thực tế không có ranh giới chính xác nên trong luận văn xác định diện tích tiểu vùng 2 bằng 920,5 ha chỉ mang tính chất tương đối.
QKNBảy Cửa 1 = 10 x 1500/3600 m3/s = 4,17 m3/s QKNBảy Cửa 3 = 10 x 1000/3600 m3/s = 2,78 m3/s
∑QKN1 = 4,17 +2,78 = 6,95 m3/s
Qyc2 = qtk x ω2 = 16,12 x 920,5/1.000 = 14,83 m3/s
∆Q2 = ΣQKN2 - ΣQyc2 = 6,95- 14,83 = - 7,88 m3/s.
Như vậy tiểu vùng 2 không đáp ứng được nhu cầu tiêu nước và còn thiếu 7,88 m3/s.
Bảng 2.20. Kết quả tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 2.
Lưu vực Diện tích F (ha) qTK (l/s/ha) QKN (m3/s) QYC (m3/s) ΔQ (m3/s) Bảy Cửa 1 Bảy Cửa 3 920,5 16,12 6,95 14,83 - 7,88
2.5.3.3. Tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 3
Tiểu vùng 3 có diện tích 2.103,5 ha bao gồm cả tiểu vùng 1 và phần tiêu tự chảy của lưu vực.
Giải pháp tiêu cho khu vực hiện nay là tiêu bằng động lực, hướng tiêu chính là Sông Hồng.
QKNYên Lệnh = 3 x 27.000/3600 m3/s = 22,5 m3/s Qyc3 = qtk x ω3 = 16,12 x 2103,5/1.000 = 33,90 m3/s
∆Q = ΣQKN - ΣQyc3 = 22,5- 33,90 = - 11,4 m3/s.
Như vậy tiểu vùng 3 không đáp ứng được nhu cầu tiêu nước và còn thiếu 11,4 m3/s.
Bảng 2.21. Kết quả tính toán cân bằng nước cho tiểu vùng 3.
Lưu vực Diện tích F (ha) qTK (l/s/ha) QKN (m3/s) QYC (m3/s) ΔQ (m3/s) Yên Lệnh 2103,5 16,12 22,5 33,90 - 11,4
Qua kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 2.25; 2.26; 2.27 ta thấy rằng ở cả 3 tiểu vùng đều chưa đáp ứng được yêu cầu tiêu nước trong khu vực đến năm 2020.
Tiểu vùng 1 còn thiếu 6,09 m3/s; tiểu vùng 2 còn thiếu 7,88 m3/s; tiểu vùng 3 còn thiếu 11,4 m3
/s.
Để đảm bảo yêu cầu tiêu nước hiện tại và đến năm 2020 thì các trạm bơm hiện có cần phải được duy tu bảo dưỡng, đảm bảo vận hành đúng công suất thiết kế, ngoài ra cần phải xây dựng thêm các trạm bơm mới với lưu lượng thiết kế của trạm bơm bằng lưu lượng còn thiếu của các tiểu vùng.
2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Qua kết quả nghiên cứu, chương này đã xác định được:
- Dạng mô hình mưa tiêu thiết kế, mưa năm ngày Xp = 407,24 mm, dạng phân phối của mô hình đỉnh mưa rơi vào ngày thứ hai và ngày thứ ba của trận mưa.
- Căn cứ vào quy hoạch sử dụng đất của lưu vực tiêu trạm bơm Yên Lệnh, luận văn đã tính toán xác định được hệ số tiêu cho các đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu và đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ cho lưu vực (chưa xét tới ảnh hưởng của việc xây dựng hồ điều hoà) và hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu dự kiến đến năm 2020 cho các tiểu vùng với các phương án có diện tích hồ điều hòa là 60ha, 75ha, 90ha và chọn hệ số tiêu thiết kế là 16,12 l/s/ha với diện tích hồ điều hòa là 90ha.
- Kết quả tính toán cân bằng nước lưu vực tiêu Yên Lệnh cho thấy: Năng lực tiêu của các công trình đầu mối (trạm bơm) chưa đáp ứng được tổng lượng yêu cầu tiêu, tiểu vùng 3 thuộc lưu vực Yên Lệnh còn thiếu 11,4 m3
/s, lưu vưc trạm bơm Bảy Cửa còn thiếu 7,88 m3/s, khu vực nội đồng còn thiếu 6,09 m3
/s.
- Để đảm bảo tiêu nước chủ động cho diện tích tiêu của lưu vực tiêu thì cần phải nghiên cứu xây dựng thêm các công trình tiêu nước và nâng cao năng lực chuyển tải nước của hệ thống kênh tiêu và công trình tiêu trên hệ thống, đồng thời xây dựng thêm các cống, đập điều tiết để phân chia lưu vực tiêu.
CHƯƠNG 3
CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP HỢP LÝ NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI VÀ
HỆ THỐNG TIÊU TRẠM BƠM YÊN LỆNH ĐÁP ỨNG YÊU CẦU PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI
3.1. NGUYÊN TẮC CHUNG
Trạm bơm Yên Lệnh xây dựng và đi vào khai thác đến nay đã trên 10 năm. Trong quá trình khai thác đã bộc lộ nhiều tồn tại như đã nêu ở các phần trước khiến tình trạng úng ngập vẫn thường xuyên xảy ra. Vì vậy để cải tạo nâng cao năng lực hoạt động của công trình trạm bơm Yên Lệnh và hệ thống tiêu cần tuân theo các nguyên tắc chung sau đây:
3.1.1. Đánh giá hiện trạng và khả năng phục vụ của từng công trình để làm cơ sở đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp phù hợp làm cơ sở đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp phù hợp
Khảo sát đánh giá hiện trạng chất lượng công trình và khả năng phục vụ của từng hạng mục công trình cũng như toàn hộ hệ thống tiêu của lưu vực Yên Lệnh, thống kê các công trình bị hư hỏng, các kênh mương bị bồi lắng, cống đập không còn hoạt động được, và các công trình vẫn đang sử dụng để làm cơ sở đưa ra đề xuất giải pháp cải tạo, nâng cấp các công trình đầu mối, hệ thống tiêu và công trình trên hệ thống tiêu để các công trình này hoạt động theo đúng công suất thiết kế và phù hợp với yêu cầu tiêu nước và điều kiện tự nhiên của lưu vực Yên Lệnh. Nguyên tắc đề xuất như sau:
1. Với những công trình còn đang còn hoạt động bình thường: bảo dưỡng, đảm bảo công trình hoạt động theo đúng năng lực.
2. Với những công trình bị hư hỏng nặng, không thể sửa chữa được: cần đưa ra các biện pháp thay thế, xây mới để đáp ứng được nhu cầu tiêu nước của hệ thống. 3. Khi cải tạo, nâng cấp hoặc xây mới phải phù hợp với hiện trạng khai thác sử dụng công trình, phù hợp với quy hoạch phát triển thủy lợi, yêu cầu tiêu nước và
các điều kiện kinh tế xã hội của huyện Duy Tiên nói chung và của lưu vực tiêu Yên Lệnh nói riêng.
3.1.2. Xây dựng bổ sung thêm công trình mới
Theo kết quả tính toán cân bằng nước cho từng tiểu vùng và toàn bộ vùng tiêu trạm bơm Yên Lệnh ở Chương II cho thấy năng lực tiêu nước của các công trình đã có đều chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu nước cả ở thời điểm hiện tại cũng như trong tương lai.
Qua rà soát hiện trạng các công trình thủy lợi trên lưu vực tiêu cho thấy các công trình đều đã được xây dựng cách đây trên 15 năm, sự phát triển kinh tế - xã hội tại thời điểm xây dựng các công trình này chưa cao như bây giờ, yêu cầu tiêu nước cũng chưa căng thẳng như bây giờ. Bởi vậy năng lực tiêu nước của các công trình tiêu đã có đều không đáp ứng được yêu cầu tiêu nước cả ở thời điểm hiện tại cũng như trong tương lai.
Vì vậy việc xây dựng, bổ sung thêm các công trình tiêu nước mới để tiêu hết lượng nước còn thừa trên lưu vực tiêu của trạm bơm Yên Lệnh là giải pháp bắt buộc phải thực hiện.
3.1.3. Vận dụng triệt để phương châm tiêu nước truyền thống
Vận dụng phương châm tiêu nước truyền thống là chôn nước, rải nước, tháo nước có kế hoạch vào điều kiện cụ thể của lưu vực Yên Lệnh như sau:
3.1.3.1. Chôn nước
Phương châm chôn nước thể hiện ở những giải pháp sau đây:
1. Nghiên cứu lợi dụng khả năng trữ nước của các kênh mương, ao hồ để trữ lại lượng nước nhất định trong những ngày tiêu nước căng thẳng làm giảm nhẹ hệ số tiêu.
2. Chuyển đổi mục đích sử dụng đất áp dụng cho những vùng trũng thấp, thường xuyên bị ngập, cho hiệu quả khai thác kém hoặc cải tạo các ao hồ gần khu đầu mối các trạm bơm Yên Lệnh và Bảy Cửa thành hồ điều hòa để điều tiết nước tiêu và cải thiện môi trường.
3. Lợi dụng khả năng chịu ngập của cây lúa để trữ thêm lượng nước cần tiêu trong ruộng lúa tại các thời điểm tiêu nước căng thẳng, trong một khoảng thời gian ngập phù hợp để không làm giảm năng suất lúa bằng cách xây dựng thêm các cống điều tiết nước đầu kênh cấp dưới để điều tiết nước chủ động.
3.1.3.2. Rải nước
Phương châm rải nước là nước ở vùng nào tiêu cho vùng ấy, cao tiêu cao, thấp tiêu thấp, không cho phép nước từ ô ruộng cao đổ trực tiếp xuống khu ruộng thấp, mà phải qua hệ thống kênh mương và công trình chuyển nước đến công trình đầu mối. Phân vùng tiêu hợp lý là một trong những giải pháp thực hiện phương châm tiêu nước này.
Rà soát, đánh giá lại thực trạng phân vùng tiêu trên lưu vực Yên Lênh xem có phù hợp với phương châm tiêu nước không, để từ đó đưa ra được các biện pháp điều chỉnh vùng tiêu phù hợp với điều kiện tự nhiên và nâng cao hiệu quả tiêu nước trên lưu vực.
3.1.3.3. Tháo nước có kế hoạch
Đây là biện pháp quản lý điều hành để thực hiện tốt phương châm chôn nước và rải nước. Dưới đây là một số nguyên tắc thực hiện phương châm tiêu nước này:
1. Nghiên cứu xây dựng quy trình tiêu nước đệm cho lưu vực. Căn cứ vào dự báo thời tiết trên lưu vực sẽ có trận mưa gây úng, có tần suất xuất hiện bằng hoặc nhỏ hơn tần suất thiết kế có thể chủ động tiêu nước trong các ao hồ, kênh mương xuống tới mực nước thấp nhất cho phép để tăng khả năng trữ nước.
2. Lượng nước cần tiêu được trữ lại trong các hồ điều hòa hoặc trên ruộng lúa được tháo dần vào các ngày ít mưa hoặc có yêu cầu tiêu nước không căng thẳng. Cần xây dựng quy trình vận hành tháo nước từ các khu trữ này về công trình đầu mối, sao cho hệ số tiêu được điều hòa, máy bơm vận hành ở vùng có hiệu suất cao nhất.
3. Xây dựng quy trình vận hành hợp lý hệ thống các trạm bơm tiêu đầu mối Yên Lệnh và Bảy Cửa:
Các trạm bơm tiêu đầu mối bao gồm:
- Tiêu ra sông Hồng: Trạm bơm Yên Lệnh đã có và trạm bơm Yên Lệnh II (sẽ đề xuất xây dựng trong luận văn này), gọi chung là cụm trạm bơm Yên Lệnh;
- Tiêu ra sông Châu Giang: có 2 trạm bơm Bảy Cửa 1 và Bảy Cửa 3 đã có và có thể có thêm trạm bơm Bảy Cửa mới ( là một trong các phương án đề xuất của luận văn này), gọi chung là cụm trạm bơm Bảy Cửa.
Như đã nêu ở phần sơ đồ tiêu nước, các trạm bơm Yên Lệnh và các trạm bơm Bảy Cửa tiêu chung một lưu vực, lấy kênh A4-13 làm trục tiêu chính. Tùy thuộc vào đặc điểm của từng trận mưa gây úng (tổng lượng mưa, cường độ mưa, thời gian mưa) và yêu cầu tiêu nước của lưu vực, để từ đó có thể chỉ cần tiêu tự chảy ra sông Châu Giang qua cống A4-13 hoặc vận hành một trong hai cụm trạm bơm, hoặc cả hai cụm Yên Lệnh và Bảy Cửa cùng vận hành tiêu nước.
Việc xây dựng quy trình vận hành tiêu nước hợp lý của các trạm bơm này là rất cần thiết nhằm nâng cao hiệu quả tiêu úng.
3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ
TIÊU NƯỚC VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 3.2.1. Đề xuất giải pháp
Giải pháp 1: Thực hiện tiêu nước đệm
Như đã đề cập đến ở phần nguyên tắc chung: Tiêu nước đệm là một trong những giải pháp thực hiện phương châm tiêu nước truyền thống - tháo nước có kế hoạch.
Khi có dự báo sắp xuất hiện trận mưa lớn, có tần suất xuất hiện thấp cần tiến hành tiêu nước đệm để giảm mực nước trên toàn bộ hệ thống kênh tiêu, hồ điều hòa xuống mực nước thiết kế thấp nhất. Thời gian tiêu nước đệm phụ thuộc vào tổng lượng nước trữ trong kênh mương và hồ điều hòa có thể tiêu được và năng lực tiêu của các công trình đầu mối tiêu.
Giải pháp 2: Tăng cường công tác tuyên truyền phổ biến nâng cao nhận thức của nhân dân về nghĩa vụ chấp hành pháp luật đặc biệt là Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi.
Do tình trạng vi phạm Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi là nguyên nhân phổ biến dẫn đến ách tắc dòng chảy nên phải tích cực tuyên truyền vận