Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ sông Phan - Cà Lồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HOÀNG THỊ NGUYỆT MINH

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU ÚNG, THOÁT LŨ SÔNG PHAN – CÀ LỒ

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 210 trang tài liệu này.

Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 62440224

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS. TS. Lã Thanh Hà

2. PGS. TS. Hoàng Minh Tuyển

Hµ néi - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Hoàng Thị Nguyệt Minh

LỜI CẢM ƠN

Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Lã Thanh Hà và PGS.TS. Hoàng Minh Tuyển. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai Thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn từng bước trong nghiên cứu và hoàn thiện luận án.

Tác giả luận án xin cảm ơn Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu và các đơn vị trực thuộc Viện đặc biệt là Phòng Khoa học Đào tạo và Hợp tác quốc tế, Trung tâm nghiên cứu Thuỷ văn và Tài nguyên nước đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu hoàn thành luận án.

Nhân dịp này, tác giả cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học, các thầy giáo, Ban giám hiệu Trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường, bạn bè và đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và động viên tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện luận án.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến bố mẹ và người thân trong gia đình, đặc biệt là chồng và con đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập để tác giả hoàn thành luận án này.

Tác giả luận án

Hoàng Thị Nguyệt Minh

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các từ và ký hiệu viết tắt vi

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TIÊU ÚNG, THOÁT LŨ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 7

1.1 Tình hình nghiên cứu tiêu, thoát lũ trên thế giới 7

1.1.1 Tình hình lũ lụt trên thế giới 7

1.1.2 Phòng chống lũ lụt trên thế giới 11

1.1.3 Một số nghiên cứu ngập lụt trên thế giới 16

1.1.4 Một số kết luận chung về tình hình nghiên cứu lũ lụt trên thế giới 17

1.2 Tình hình nghiên cứu tiêu úng thoát lũ ở Việt Nam 18

1.2.1 Lũ lụt và ngập úng ở Việt Nam 18

1.2.2 Thiệt hại do lũ lụt gây ra ở Việt nam 20

1.2.3 Phòng chống lũ lụt và ngập úng 21

1.2.4 Đánh giá về tình hình tiêu úng thoát lũ ở Việt Nam 22

1.3 Nghiên cứu ngập úng và thoát lũ trên lưu vực sông Phan-Cà Lồ 25

1.3.1 Tình hình ngập úng trên lưu vực sông Phan- Cà Lồ 25

1.3.2 Các nghiên cứu liên quan trên lưu vực sông Phan- Cà Lồ 28

1.4 Hướng nghiên cứu của luận án 32

1.5 Kết luận chương I 33

CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CỦA SÔNG PHAN – CÀ LỒ TRONG BÀI TOÁN TIÊU ÚNG THOÁT LŨ 34

2.1 Giới thiệu về lưu vực sông Phan - Cà Lồ 34

2.1.1 Đơn vị hành chính và dân số 34

2.1.2 Đặc điểm địa hình 35

2.1.3 Đặc điểm khí hậu 35

2.1.4 Đặc điểm sông ngòi 36

2.1.5 Tình hình thu thập số liệu khí tượng thuỷ văn 39

2.2 Hiện trạng công trình tiêu thoát nước 41

2.2.1 Hệ thống đê điều 41

2.2.2 Các công trình tiêu thoát nước 41

2.2.3 Hiện trạng tiêu thoát nước 44

2.3 Phân tích nguyên nhân úng, ngập trên lưu vực sông 45

2.3.1 Địa hình thấp trũng dạng da báo 45

2.3.2 Hệ thống sông có lòng dẫn hẹp, nhiều cầu cống và độ uốn khúc lớn 45

2.3.3 Lưu vực nằm trong khu vực mưa lớn ở sườn phía Tây của dãy núi

Tam Đảo 46

2.3.4 Ảnh hưởng nước vật của sông Cầu 49

2.3.5 Hệ thống tiêu thoát nước chưa đáp ứng được yêu cầu 53

2.3.6 Nhận xét, đánh giá chung 53

2.4 Phương pháp giải quyết bài toán ngập úng 55

2.4.1 Nguyên tắc chung 55

2.4.2 Lựa chọn và giới thiệu tóm tắt mô hình tính toán 56

2.4.3 Lựa chọn sơ đồ tính toán thuỷ văn, thuỷ lực cho lưu vực sông Phan –

Cà Lồ 58

2.4.4 Tính toán thuỷ văn cho bài toán ngập lụt 2008 59

2.4.5 Tính toán thuỷ lực cho bài toán ngập lụt 2008 63

2.4.6 Kết quả bài toán ngập úng hiện trạng năm 2008 68

2.5 Kết luận chương 2 70

CHƯƠNG III: XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO VIỆC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU ÚNG, THOÁT LŨ LƯU VỰC SÔNG

PHAN – CÀ LỒ 71

3.1 Cơ sở đề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ trên lưu vực sông Phan – Cà Lồ 71

3.1.1 Nguyên tắc chung 71

3.1.2 Sơ đồ tiếp cận giải quyết bài toán 72

3.2 Phân vùng tiêu thoát lũ cho lưu vực sông Phan- Cà Lồ 74

3.2.1 Nguyên tắc phân vùng tiêu 74

3.2.2 Phân vùng tiêu lưu vực sông Phan – Cà Lồ 76

3.3 Các phương án tiêu thoát nước 80

3.4 Tính toán thuỷ lực tiêu thoát nước 83

3.4.1 Phương án hiện trạng (PAHT) 83

3.4.2 Phương án 1 - Cắt dòng sông Cà Lồ đoạn hạ lưu 90

3.4.3 Phương án 2 – Cải tạo lòng dẫn một số đoạn sông vùng trung lưu 98

3.4.4 Phương án 3 – Bơm tiêu tại Nguyệt Đức 105

3.4.5 Phương án 4 –Bổ sung bơm tiêu tại Ngũ Kiên 112

3.4.6 Nhận xét kết quả các phương án 119

3.5 Kết luận chương 3 120

CHƯƠNG IV: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU ÚNG, THOÁT LŨ LƯU VỰC SÔNG PHAN – CÀ LỒ 122

4.1 Cơ sở và sơ đồ đề xuất giải pháp 122

4.1.1 Cơ sở đề xuất giải pháp 122

4.1.2 Lựa chọn giải pháp tiêu thoát 123

4.1.3 Sơ đồ đề xuất giải pháp 124

4.2 Giải pháp tiêu thoát nước cho toàn bộ hệ thống và từng vùng 125

4.2.1 Giải pháp chung 125

4.2.2 Giải pháp cho toàn bộ hệ thống 126

4.2.3 Các biện pháp công trình cụ thể cho từng vùng tiêu thoát 128

4.2.4 Các giải pháp phi công trình 130

4.3 Đề xuất nguyên tắc vận hành hệ thống 132

4.3.1 Khung kế hoạch tiêu úng, thoát lũ trên lưu vực sông Phan – Cà Lồ 132

4.3.2 Đề xuất các điểm kiểm soát lũ trên lưu vực sông Phan- Cà Lồ 133

4.4 Đề xuất cơ chế phối hợp vận hành hệ thống tiêu thoát 139

4.4.1 Thời điểm cảnh báo 141

4.4.2 Thời điểm bắt đầu tiến hành bơm (vận hành hệ thống công trình) 141

4.4.3 Giới hạn bơm tại các vị trí bảo đảm kinh tế kỹ thuật 146

4.4.4 Cơ chế phối hợp đồng bộ toàn hệ thống tiêu thoát 146

4.5 Kết luận chương 4 146

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148

Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 151

Tài liệu tham khảo 152

Phụ lục 160

DANH MỤC CÁC TỪ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT

BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

CP Chính phủ

GIS Hệ thống thông tin địa lý

KHCN Khoa học công nghệ

KS Kiểm soát

KTTV Khí tượng Thủy văn

LVS Lưu vực sông

NCKH Nghiên cứu khoa học

NXB Nhà xuất bản

PA Phương án

PAHT Phương án hiện trạng

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

QĐ Quyết định

QHSDĐ Quy hoạch sử dụng đất

QHTL Quy hoạch thủy lợi

QPTL Quy phạm Thủy lợi

TH Trường hợp

TP Thành phố

TX Thị xã

UBND Ủy ban nhân dân

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bảng Trang

1.1 Đánh giá về thiên tai thế giới 12

1.2 Các biện pháp phi công trình và công trình 12

1.3 Diện tích ngập úng đồng bằng sông Hồng từ 1980 - 2005 18

1.4 Số người chết do thiên tai gây ra ở Việt Nam từ 1998 – 2008 21

1.5 Tổng hợp tình hình ngập úng đất canh tác nông nghiệp trên lưu vực

sông Phan - Cà Lồ 25

1.6 Mực nước lớn nhất trên sông Phan trong một số năm 1971,1978, 1980, 2008 26

1.7 Mực nước lớn nhất trong sông trong trận lũ lịch sử X/2008 28

2.1 Thống kê các đơn vị hành chính trong lưu vực 35

2.2 Phân phối mưa tháng trung bình nhiều năm tại trạm Vĩnh Yên 36

2.3 Đặc trưng hình thái lưu vực của một số sông 38

2.4 Thống kê các hồ chứa tự nhiên và nhân tạo thuộc vùng nghiên cứu 39

2.5 Thống kê số liệu khí tượng thuỷ văn trên lưu vực sông Phan - Cà Lồ 40

2.6 Các trạm bơm tiêu nước 41

2.7 Hiện trạng các tuyến đê sông Cà Lồ 42

2.8 Lượng mưa trung bình tháng và năm (1960 - 2011) tại một số trạm đo

mưa trong lưu vực 47

2.9 Lưu lượng lũ lớn nhất xảy ra trên lưu vực (trận lũ VII/1971) 48

2.10 Dòng chảy năm ứng với một số tần suất quy định 49

2.11 So sánh chênh cao mực nước giữa 3 trạm Lương Phúc – Mạnh Tân – Phúc Lộc Phương 51

2.12 Trích xuất kết quả vị trí xảy ra nước vật năm 2006 52

2.13 Trích xuất kết quả vị trí xảy ra nước vật năm 2008 52

2.14 Thống kê tình hình thu thập số liệu khí tượng thuỷ văn 60

2.15 Phân chia các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Phan – Cà Lồ 60

2.16 Các bộ thông số hiệu chỉnh mô hình MIKE - NAM 62

2.17 Kết quả đánh giá hiệu chỉnh bộ thông số 62

2.18 Kết quả đánh giá bộ thông số đại biểu từng trận lũ 62

2.19 Kết quả kiểm định thông số mô hình NAM tại trạm Phú Cường 63