IV. Hƣớng tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1 Tính toán biên mạng thủy lực hệ thống sông
a. Biên trên:
Với mạng sông tính toán đã được xác định ở trên, biên trên của mô hình thuỷ lực là quá trình lưu lượng theo thời gian Q= f(t) tại các vị trí như sau:
+ Tại trạm thuỷ văn Cầu Sơn trên sông Thương + Tại trạm thuỷ văn Chũ trên sông Lục Nam + Tại trạm thuỷ văn Thái Nguyên trên sông Cầu
+ Tại trạm Sơn Tây: sử dụng đường quá trình lưu lượng tại Sơn Tây với Q= 28.000m3/s ứng với con lũ có chu kỳ xuất hiện là 250 năm (tần suất P= 4%). b. Biên dưới:
Biên dưới của mô hình là quá trình mực nước theo thời gian Z =f(t) tại 9 cửa sông đổ ra biển của lưu vực sông Hồng – Thái Bình, là mực nước triều thiết kế 5% của tháng VIII. Kết quả tính toán mực nước triều thiên văn lớn nhất theo các tần suất thiết kế đã được tính toán ở phần tính toán ở mục 1.1.2 ở phần trước như sau:
Bảng 30. Mực nước triều thiết kế tại các biên cửa sông
STT Cửa sông Hp 5% (cm) 1 Cấm 199 2 Đá Bạch 195 3 Lạch Tray 193 4 Văn Úc 191 5 Thái Bình 189 6 Trà Lý 185 7 Hồng (cửa Ba Lạt) 177 8 Ninh Cơ 170 9 Đáy 169
71
Nước dâng
Biên nước dâng ứng với tần suất 20% cũng đã được tính ở mục 1.1.2 với trị số như sau:
Bảng 31. Tần suất chiều cao nước dâng tại vùng đoạn bờ từ Cửa Ông – Cửa Đáy H nd(tb)
(cm)
Cv Cs Hndp(cm)
1% 2% 5% 10% 20% 50%
78 0.67 1.01 238 212 177 149 118 70
Và như vậy nước dâng ứng với tần suất 20% là H20%=118 cm
Tổng hợp kết quả tính toán mực nước triều thiên văn lớn nhất tháng VIII tần suất 5% tại các cửa sông và nước dâng do bão tần suất 20% là 1,18m được trình bày tại
Bảng 32. Mực nước triều thiên văn 5% tháng VIII và chiều cao nước dâng P=20% Đơn vị : cm Cửa
sông Cấm Đá Bạch Lạch Tray Văn Úc Thái Bình Trà Lý Ba Lạt Ninh Cơ Đáy Htriều 5% 199 195 193 191 189 185 177 170 169 Hnd 20% 118 118 118 118 118 118 118 118 118 Tổng hợp 317 313 311 309 307 303 295 288 287
Các tuyến sông có đê trên địa bàn tỉnh Thái Bình nằm ở vùng hạ du của hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình chịu sự chi phối về chế độ thủy lực của toàn mạng sông, nhưng do nằm sát biển có tới 3 cửa sông ra biển (trong số 9 cửa của toàn lưu vực) do vậy chịu tác động rất mạnh của chế độ mực nước biển (thủy triều, nước dâng do bão), ngoài ra cũng chịu ảnh hưởng trực tiếp tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu. Các kịch bản tính toán sẽ là tổ hợp của lũ thượng nguồn gặp các tổ hợp mực nước ở cửa sông. Các tính toán lũ đối với hệ thống sông đồng bằng Bắc Bộ thường chọn các dạng lũ lớn điển hình gây nhiều bất lợi đã sảy ra trong quá khứ, đó là lũ các năm 1969, 1971 và gần đây nhất là lũ năm 1996. Lũ các năm 1969 và 1971 thì đồng bằng Bắc bộ chủ yếu có hệ thống đê điều và các khu
72
phân chậm lũ để chống lũ. Trong khi đó lũ năm 1996 tuy là lũ lớn và bất lợi nhưng đã có các hồ Hòa Bình và Thác Bà chống lũ nên đã hoàn toàn chủ động chống lũ, giảm thiệt hại do lũ gây ra ở mức thấp nhất. Trong tính toán ở đây không tính cả ba dạng lũ trên mà chỉ lựa chọn dạng lũ bất lợi năm 1996 để tính vì:
- Dạng lũ năm 1996 là dạng lũ bất lợi nhất và lượng lũ do nhánh sông Đà đóng góp nhiều nhất
- Điều kiện địa hình hiện trạng của hệ thống gần với thời gian xảy ra lũ 1996 nhất nên tính toán sẽ ít sai số.
Như vậy việc tính toán lũ thiết kế cho sông Trà lý sẽ được chọn là một trong tổ hợp của lũ thiết kế thượng nguồn gặp tổ hợp mực nước ở cửa sông như sau:
1. Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình dạng lũ 8/1996 gặp triều thực năm 1996.
2. Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình kết hợp với triều cường tần suất 5%.
3. Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình kết hợp với triều cường, nước dâng do bão.
Chi tiết các trường hợp tính hợp toán như phần nội dung tính toán dưới đây.
2.3.2 Nội dung các trƣờng hợp tính toán lũ thiết kế.
a. Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng - Thái Bình với triều thực năm 1996 (kí hiệu
LTK1)
Theo Quyết định Phê duyệt quy hoạch phòng chống lũ hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình (QĐ 92/2007/QĐ-TTg), được điều chỉnh mốc thời gian quy hoạch đến năm 2020.
Tiêu chuẩn về mực nước chống lũ cho hệ thống đê hạ du là 13,1 m tại trạm thủy văn Long Biên trên sông Hồng, tại trạm thủy văn Phả lại trên sông Thái Bình là 7,2 m.
b. Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng - Thái Bình kết hợp với triều cường thiết kế (kí hiệu LTK2)
73
Trường hợp tính toán này nhằm xác định mức độ gia tăng mực nước, lưu lượng đối với trường hợp triều cường 5% xảy ra.
Triều cường được tính từ triều thiên văn cho giai đoạn từ năm 1960 - 2009. Sau đó tính toán mực nước triều thiên văn lớn nhất với tần suất thiết kế 5% cho thời kỳ max năm và max trong thời kỳ tháng VIII là tháng xuất hiện nhiều lũ lớn trên hệ thống sông. Biên triều cường được cho ở
Bảng .
c. Lũ thiết kế cho lưu vực sông Hồng - Thái Bình với triều thiết kế kết hợp với nước dâng do bão thiết kế. (kí hiệu LTK3)
Đây là tổ hợp giữa lũ thượng nguồn gặp bão gây nước dâng ở phía cửa sông và trong thời gian sảy ra triều cường. Điều kiện triều cường 5% kết hợp với nước dâng do bão với tần suất 20% được xem xét tính toán trong trường hợp này. Biên mực nước triều cho mô hình trong trường hợp tính toán này trình bày ở
Bảng
2.3.3 Kết quả tính toán thủy lực mạng sông
Tiến hành tính toán các tổ hợp lũ thượng nguồn và các kịch bản triều, nước dâng ở cửa sông cho toàn mạng sông Hồng sông Thái Bình, sau đó trích kết quả tính toán mực nước và lưu lượng cho sông Trà Lý để phân tích lựa chọn lũ thiết kế cho tuyến sông Trà Lý như phần dưới đây.
a. Kết quả lũ thiết kế dọc tuyến sông Trà Lý
Kết quả tính toán cực trị về mực nước và lưu lượng trên mạng sông của các trường hợp tính toán ở trên được như sau:
Bảng 33. Mực nước lũ lớn nhất của các trường hợp tính toán thiết kế lũ thiết kế
Sông Địa danh Vị trí (m) Phƣơng án
LTK1 LTK2 LTK3
Hồng Hà Nội 72392 12.76 12.76 12.75
Hồng Hưng Yên 140750 9.07 9.07 9.10
Đuống Thượng Cát 2300 11.93 11.94 11.94
Luộc Triều Dương 5380 7.46 7.47 7.53
74
Sông Địa danh Vị trí (m) Phƣơng án
LTK1 LTK2 LTK3 - xã Hồng Minh, H. Hưng Hà 2000 6.46 6.49 6.69 - xã Bạch Đằng, H. Đông Hưng 4650 6.01 6.05 6.26 - xã Bạch Đằng, H. Đông Hưng 5750 6.00 6.03 6.22 - xã Bạch Đằng, H. Đông Hưng 6750 5.91 5.94 6.18 - TTV Quyết Chiến 8800 5.79 5.83 6.12
- xã Hồng Giang, H. Đông Hưng 10600 5.54 5.61 5.88 - xã Hoa Nam, H. Đông Hưng 11700 5.50 5.56 5.83 - xã Hoa Nam, H. Đông Hưng 13400 5.40 5.45 5.79 - xã Đông Dương, H. Đông Hưng 15500 5.25 5.34 5.69 - xã Đông Dương, H. Đông Hưng 18000 5.03 5.13 5.47 - xã Đông Dương, H. Đông Hưng 19300 4.95 5.04 5.36 - xã Đông Dương, H. Đông Hưng 21100 4.85 4.93 5.33 - xã Đông Hòa, TX Thái Bình 23000 4.70 4.81 5.22 - xã Hoàng Diệu, TX Thái Bình 24500 4.52 4.63 5.07 - xã Hoàng Diệu, TX Thái Bình 26250 4.37 4.51 4.98
- TTV Thái Bình 27850 4.31 4.46 4.91
- xã Hoàng Diệu, TX Thái Bình 29000 4.05 4.19 4.71 - xã Đông Mỹ, H. Đông Hưng 30600 3.92 4.05 4.57 - xã Đông Hoàng, H. Đông Hưng 32300 3.81 3.98 4.53 - xã Đông Á, H. Đông Hưng 33500 3.71 3.91 4.49 - xã Đông Huy, H. Đông Hưng 35050 3.63 3.83 4.46 - xã Đông Lĩnh, H. Đông Hưng 36950 3.51 3.71 4.37 - xã Đông Lĩnh, H. Đông Hưng 38250 3.44 3.64 4.33 - xã Đông Lĩnh, H. Đông Hưng 39450 3.36 3.52 4.21 - xã Thái Hà, H. Thái Thụy 41450 3.16 3.48 4.17 - xã Thái Phúc, H. Thái Thụy 43000 2.91 3.25 4.11 - xã Thái Phúc, H. Thái Thụy 45200 2.85 3.19 4.08 - xã Thái Thành, H. Thái Thụy 47600 2.81 3.14 4.06 - xã Thái Thành, H. Thái Thụy 48400 2.76 3.11 4.05 - xã Thái Thọ, H. Thái Thụy 52200 2.55 3.01 3.91 - xã Thái Thọ, H. Thái Thụy 52800 2.54 3.00 3.90 - xã Thái Thọ, H. Thái Thụy 55700 2.11 2.57 3.77
- TTV Định Cư 56600 1.90 2.48 3.71
- xã Thái Đô, H. Thái Thụy 59300 1.85 2.42 3.67
75
Sông Địa danh Vị trí
(m) Phƣơng án LTK1 LTK2 LTK3 Hồng Hà Nội 72932 19710.2 19705.2 19711.3 - Hưng Yên 140750 19617.2 19585.2 19630.5 Đuống Thượng Cát 2300 7102.4 7098.7 7086.6
Luộc Triều Dương 5380 3331.1 3335.6 3327.8
Trà Lý xã Hồng Minh, H. Hưng Hà 1000 2595.1 2600.1 2620.3 - xã Bạch Đằng, H. Đông Hưng 3325 2557.6 2563.2 2572.1 - xã Bạch Đằng, H. Đông Hưng 5200 2570.2 2582.6 2600.1 - xã Bạch Đằng, H. Đông Hưng 6250 2592.4 2612.2 2631.2 - TTV Quyết Chiến 7775 2502.2 2523.6 2532.6 - xã Hồng Giang, H. Đông Hưng 9700 2586.8 2601.2 2630.2 - xã Hoa Nam, H. Đông Hưng 11150 2590.2 2610.7 2640.5 - xã Hoa Nam, H. Đông Hưng 12550 2588.2 2607.5 2638.2 - xã Đông Dương, H. Đông
Hưng 14450 2587.1 2603.2 2642.3 - xã Đông Dương, H. Đông
Hưng 16750 2587.3 2604.7 2647.6 - xã Đông Dương, H. Đông
Hưng 18650 2586.3 2602.8 2645.5 - xã Đông Dương, H. Đông
Hưng 20200 2550.6 2571.3 2635.7 - xã Đông Dương, H. Đông
Hưng 22050 2590.2 2610.4 2670.2 - xã Đông Dương, H. Đông
Hưng 23750 2588.2 2608.4 2668.5 - xã Đông Hòa, TX Thái Bình 25375 2581.4 2600.2 2656.6 - TTV Thái Bình 27050 2578.4 2580.6 2646.6 - xã Hoàng Diệu, TX Thái Bình 28425 2535.3 2542.2 2580.4 - xã Hoàng Diệu, TX Thái Bình 29800 2486.9 2510.4 2541.2 - xã Đông Mỹ, H. Đông Hưng 31450 2592.3 2631.4 2710.5 - xã Đông Hoàng, H. Đông Hưng 32900 2435.4 2460.3 2528.5 - xã Đông Huy, H. Đông Hưng 34275 2591.2 2620.6 2720.3 - xã Đông Lĩnh, H. Đông Hưng 36000 2585.6 2601.8 2712.3 - xã Đông Lĩnh, H. Đông Hưng 37600 2587.6 2604.7 2717.6 - xã Đông Lĩnh, H. Đông Hưng 38850 2590.1 2623.5 2765.5 - xã Đông Huy, H. Đông Hưng 40450 2593.3 2632.9 2792.6 - xã Thái Hà, H. Thái Thụy 42225 2600.5 2650.7 2835.6 - xã Thái Phúc, H. Thái Thụy 44100 2450.4 2480.5 2460.5 - xã Thái Phúc, H. Thái Thụy 46400 2390.5 2385.4 2367.4 - xã Thái Thành, H. Thái Thụy 48000 2540.6 2621.6 2580.2 - xã Thái Thành, H. Thái Thụy 50300 2626.2 2745.5 3050.1
76
Sông Địa danh Vị trí
(m)
Phƣơng án
LTK1 LTK2 LTK3
- xã Thái Thọ, H. Thái Thụy 52500 2637.3 2764.5 3060.4 - xã Thái Thọ, H. Thái Thụy 54250 2610.2 2750.8 3110.6
- TTV Định Cư 56150 2612.1 2780.6 3185.3
- xã Đông Mỹ, H. Đông Hưng 57950 2630.2 2795.7 3210.6 b. Phân tích các kết quả
Các kết quả tính toán của lũ thiết kế là trận lũ thiết kế có dạng lũ 1996, chu kỳ lặp 500 năm gặp tổ hợp mực nước tại cửa sông gồm triều cường kết hợp với nước dâng do bão, nước dâng do biến đổi khí hậu. Dưới đây là những phân tích của từng trường hợp.
Phƣơng án LTK1:
Đối với trận kịch bản này lưu lượng tại trạm Hà Nội đạt khoảng 19710.2m3/s, lưu lượng tại trạm Thượng Cát đạt 7102.4 m3
/s. Dưới trạm thủy văn Hưng Yên là phân lưu sông Hồng sang sông Luộc, theo tính toán, lưu lượng tại Triều Dương là 3331.1 m3/s, chiếm khoảng 17% lưu lượng tại Hưng Yên. Lưu lượng phân từ sông Hồng sang sông Trà Lý đạt khoảng 2595 m3
/s.
Mực nước tại sông Trà Lý đạt 5.79 m tại trạm Quyết Chiến, 4.31 m tại trạm Thái Bình, và giảm về 1.90 m tại trạm Định Cư.
Phƣơng án LTK2:
Phương án này chỉ thay đổi so với phương án LTK1 về biên thủy triều, trong đó con triều cường 5% được dùng làm con triều thiết kế.
Triều cường đã làm tăng mực nước tại Quyết Chiến thêm 4 cm đạt 5.83 m, tăng 15 cm tại Thái Bình đạt 4.46 m, và tăng 58 cm tại Định Cư đạt 2.48 m.
Diễn biến lưu lượng, mực nước tại khu vực thượng lưu không thay đổi nhiều. Biến động chủ yếu xảy ra ở các sông hạ lưu. Lưu lượng lớn nhất trên sông Trà Lý chỉ tăng thêm không nhiều đạt 2523m3
/s tại Quyết Chiến, 2580m3
77
2780m3/s tại Định Cư. Sự tăng lưu lượng là do đỉnh triều cao làm giảm khả năng thoát lũ của sông, sau đó khi triều rút về mực nước chân triều thì toàn bộ khối nước bị ứ lại từ trước thoát ra gây ra lưu lượng tăng so với phương án LTK1.
Phƣơng án LTK3:
Kết quả tính toán cho thấy mực nước tại Hà Nội đạt 12.75m, lưu lượng đạt 19711 m3/s.
Lưu lượng vào sông Trà Lý lớn nhất trong 3 phương án tính toán, tại trạm Quyết Chiến lưu lượng đạt 2532 m3/s, mực nước là 6.12 m, vượt hơn mực nước thiết kế đê theo Quyết định số 626/QĐ-PCLB trong đó quy định mực nước tại trạm thủy văn Quyết Chiến là 6.00m. So sánh tương tự cho thấy mực nước tại trạm Thái Bình đạt 4.91, cao hơn quy định 21 cm (quy định 4.70 m), tại trạm Định Cư cao hơn 51 cm đạt 3.71 m so với 3.20 m theo quy định.
2.3.4 Lựa chọn phƣơng án lũ thiết kế cho sông Trà Lý
Có thể thấy rằng, tổ hợp lũ và triều ở phương án LTK3 đã gây mực nước dâng cao trên toàn tuyến sông Trà Lý so với 2 phương án còn lại. Sự dâng cao mực nước toàn tuyến sông là do tổ hợp bất lợi nhất về mực nước ở cửa sông kết hợp với lưu lượng lũ lớn chảy vào sông Trà Lý.
Qua các phân tích đánh giá kết quả ở trên, có thể nhận thấy kịch bản biên hạ lưu là tổ hợp của triều cường - nước dâng do bão gây bất lợi nhất cho đê điều và thoát lũ sông Trà Lý. Như vậy phương án LTK3 sẽ được chọn làm lũ thiết kế cho sông Trà Lý và để tính toán lựa chọn tuyến thoát lũ ở phần sau.
78
CHƢƠNG 3: XÁC ĐỊNH PHƢƠNG ÁN THOÁT LŨ CHO TUYẾN SÔNG TRÀ LÝ
3.1 TIÊU CHÍ TÍNH TOÁN HÀNH LANG THOÁT LŨ
3.1.1 Tiêu chí kỹ thuật
a. Tiêu chuẩn về mực nước
Mực nước lũ trên đoạn sông trong trường hợp lũ thiết kế khi thiết lập hành lang thoát lũ phải đảm bảo không được tăng hoặc tăng không đáng kể so với mực nước lũ khi chưa thiết lập hành lang thoát lũ. Đây là tiêu chuẩn cơ bản, đầu tiên cần phải đảm bảo nếu muốn việc thiết lập hành lang thoát lũ được chấp nhận.
Việc thiết lập hành lang thoát lũ (HLTL) không làm tăng mực nước lũ thiết kế, hoặc cho phép tăng mực nước lũ thiết kế với một giá trị xác định, giá trị tăng mực nước lũ do cơ quan quản lý chuyên ngành Trung ương hoặc địa phương quy định tùy theo từng lưu vực con sông và hiện trạng dân sinh hạ tầng hiện tồn tại cùng các yêu cầu phát triển khác trong tương lai.
79
Bao gồm yếu tố trường phân bố và giá trị vận tốc dòng chảy, cụ thể như sau: Hành lang thoát lũ sau khi được thiết lập không làm thay đổi hoặc thay đổi các yếu tố vận tốc dòng chảy bao gồm: trị số, phân bố và trục động lực theo chiều hướng tốt hơn về mặt thoát lũ khi so sánh với các điều kiện dòng chảy của con sông khi chưa thiết lập HLTL.
3.1.2 Tiêu chí về kinh tế xã hội
Hành lang thoát lũ khi thiết lập phải phù hợp với hiện trạng và dự kiến phát
