Cơ Sở Đề Xuất Giải Pháp Tiêu Úng, Thoát Lũ Trên Lưu Vực Sông Phan

cũng nằm trong giới hạn cho phép (≥ 0,8) lần lượt là 0,86 và 0,85 cho hai trạm Mạnh Tân và Lương Phúc. Kết tính toán như trên bộ thông số thuỷ lực của lưu vực hoàn toàn có thể áp dụng vào tính toán trong các bước mô phỏng sau này.

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

Áp dụng bộ thông số mô hình NAM-Mike11HD tính toán, xây dựng bản đồ phạm vi và mức độ ngập úng trên lưu vực sông Phan - Cà Lồ trong trận mưa lũ lớn lịch sử năm 2008. Số liệu đầu vào được sử dụng tính toán cho trận lũ lớn như sau:

+ Số liệu mưa tại các trạm Tam Đảo, Vĩnh Yên; lưu lượng dòng chảy đến các biên trên thuộc thượng nguồn sông Phan, sông Cầu Tôn, sông Tranh, sông Ba Hanh, lưu lượng dòng chảy tại các lưu vực bộ phận được tính toán từ theo mô hình NAM; mực nước biên dưới tại trạm Phả Lại với thời gian tính toán từ 30/X – 4/XI/2008;

+ Hiện trạng công trình, thảm phủ mặt đệm và việc vận hành và các thông số kỹ thuật của hệ thống công trình hiện có năm 2008 trên lưu vực.

Kết quả tính toán đưa ra bức tranh về tình hình, phạm vi, mức độ ngập úng trên lưu vực sông Phan - Cà Lồ trong trận lũ lịch sử cuối tháng X đầu tháng XI năm 2008 trong Bảng 2.25 và Hình 2. 13, Hình 2. 14, Hình 2. 15.

Hình 2. 13 Diện tích duy trì ngập trận lũ cuối tháng X/2008

Dựa vào kết quả tính toán có thể thấy diện tích úng ngập trên lưu vực sông tập trung ở độ sâu ngập >1m (245,394 km2). Khả năng tiêu thoát diện tích ngập sau 4 ngày tại tất cả các cấp độ sâu ngập vẫn duy trì ở mức cao trên 20 km2. Dựa vào bản đồ ngập cũng có thể thấy úng ngập xảy ra trên diện rộng tập trung chủ yếu tại vị trí

giao các sông nhánh, hạ lưu sông Cà Lồ và khu vực phía hữu sông Phan.

Hình 2. 14 Bản đồ ngập lụt lưu vực sông Phan - Cà Lồ trận lũ cuối X/2008

Hình 2. 15 Bản đồ thời gian duy trì ngập lưu vực sông Phan - Cà Lồ X/2008

Bảng 2.25 Tổng diện tích ngập phân theo các cấp độ sâu ngập trận lũ cuối tháng X/2008

Cấp độ sâu ngập

Tổng diện tích ngập, km2
< 0,5 m	85,266
(0,5 - 1,0) m	113,454
>1,0 m	245,394

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 210 trang tài liệu này.

Dựa vào kết quả tính toán và bản đồ ngập lụt, bản đồ thời gian duy trì ngập trong trận lũ cuối tháng X/2008, có thể thấy hoàn toàn phù hợp với số liệu thống kê tình hình diễn biến lũ lụt trên địa bàn tỉnh. Đồng thời phù hợp với bản đồ chụp từ vệ tinh trong trận lũ năm 2008 [45].

Như vậy, bộ thông số thuỷ lực được tính toán hoàn toàn có thể áp dụng vào tính toán trong các bước mô phỏng, tính toán các phương án tiêu úng trong các chương sau.

2.5. Kết luận chương 2

Trong chương 2, Luận án giới thiệu về lưu vực sông nghiên cứu, hiện trạng tiêu thoát lũ trên lưu vực. Trên cơ sở phân tích tình hình lũ lụt trên lưu vực sông trong chương 1, từ đó phân tích và làm rõ hơn nguyên nhân ngập úng trên lưu vực.

Căn cứ các nguyên nhân chính gây ra ngập úng đề xuất các hướng giải quyết cụ thể: Cần đặt bài toán tổng thể cho toàn bộ lưu vực; biện pháp tiêu tự chảy không đáp ứng được yêu cầu tiêu thoát lũ cần bổ sung thêm biện pháp khác: bổ sung thêm trạm bơm, cống điều tiết, nâng cấp hệ thống các công trình đã có, cắt dòng đối với những đoạn sông quá cong, cải tạo nạo vét lòng dẫn, …

Luận án đã sử dụng công cụ mô hình mô phỏng lại tình hình ngập úng trận lũ 2008 trên lưu vực, so sánh với kết quả khảo sát và những thống kê thu thập được về tình hình ngập úng trong chương 1, từ đó kiểm định bộ thông số cũng như tính khả thi của mô hình được áp dụng. Đây chính là cơ sở để xây dựng các phương án tính toán tiêu úng thoát lũ trên lưu vực trong chương tiếp theo.

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

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

3.1.1. Nguyên tắc chung

Trong chương 2 đã phân tích đặc điểm của lưu vực sông Phan – Cà Lồ, trong đó đã làm rõ nguyên nhân gây úng, ngập để từ đó lựa chọn những giải pháp hợp lý nhất nhằm giảm thiểu tác động của hiện tượng này. Các giải pháp lựa chọn cần dựa trên những nguyên tắc sau đây:

a)Nguyên tắc 1: Xem xét lưu vực sông Phan – Cà Lồ là hệ thống tổng thể và thống nhất bao gồm các thành phần hợp thành: 1) Các tiểu lưu vực thành phần có tham gia vào hình thành dòng chảy chung trong mạng lưới sông đóng vai trò như dòng chảy sườn dốc. Do vậy, cần xem xét quá trình hình thành, diễn biến mặt đệm (đặc biệt về tình hình sử dụng đất do đô thị hoá, công nghiệp, dân sinh) cho mỗi tiểu lưu vực; 2) Xem xét cấu trúc mạng lưới sông ngòi bao gồm hệ thống các sông, kênh nhập lưu, phân lưu và các công trình thuỷ lợi, giao thông, hồ chứa có tác động tích cực hay hạn chế đến quá trình hình thành và diễn biến dòng chảy lũ; 3)Phân chia dòng chính sông Phan – Cà Lồ thành các khu vực thượng lưu, trung lưu, hạ lưu và phân tích chế độ dòng chảy lũ cho từng khu vực để có các giải pháp tiêu úng, thoát lũ cho từng khu vực; 4) Căn cứ vào hệ thống thuỷ lợi hiện trạng và quy hoạch tiến hành phân khu tiêu và được nhìn nhận như một lưu vực khép kín; 5) Phân tích tác động của các sông xung quanh lưu vực, đặc biệt là sông Cầu đến giải pháp thoát lũ cho khu vực hạ lưu sông Phan – Cà Lồ. Do vậy, khi lập bài toán thoát lũ cho lưu vực nghiên cứu cần đưa mạng sông Cầu vào sơ đồ tính (đã giới thiệu trong Chương 2).

b) Nguyên tắc 2: Giải pháp tiêu úng và thoát lũ được thực hiện đồng thời và hỗ trợ cho nhau. Trong điều kiện lưu vực sông Phan – Cà Lồ, cần thực hiện giải pháp tiêu úng cho khu vực trung lưu (khu vực trọng điểm ngập úng thuộc các huyện Vĩnh Tường, huyện Yên Lạc). Nếu giải quyết tốt ngập úng ở khu vực này sẽ giảm đáng kể lượng dòng chảy lũ xuống hạ lưu và qua đó giảm thiểu mức ngập đê bối, đê chính của sông Cà Lồ ở khu vực huyện Sóc Sơn thuộc Thành phố Hà Nội. Trên cơ sở

phân tích trên, định hướng tiêu úng, thoát lũ cho lưu vực sông Phan - Cà Lồ như sau:

- Đối với khu vực ngập úng ở trung lưu sông Phan - Cà Lồ thuộc 2 huyện Yên Lạc và Vĩnh Tường cần định hướng các giải pháp sau:

+ Cần khoanh vùng và khép kín khu vực tiêu bằng các công trình khống chế (đập, cống có điều khiển);

+ Xác định được diện tích có nguy cơ ngập theo trận lũ năm 1978;

+ Xác định rõ thời gian ngập và thời gian chịu được ngập tối đa của cây trồng chủ yếu trong vùng;

+ Xác định lượng ngập và độ sâu ngập để xác định quy mô công trình tiêu;

+ Giải pháp tiêu ngập úng: Do điều kiện địa hình trũng và không có điều kiện tiêu theo trọng lực (tự chảy) nên chọn giải pháp tiêu cưỡng bức qua hệ thống các trạm bơm ra sông theo 2 hướng. Hướng tiêu thứ nhất: Phần khu vực trũng phía Tây tiêu ra sông Phó Đáy; Hướng tiêu thứ 2: Phần khu vực phía Nam tiêu ra sông Hồng;

- Đối với khu vực ngập úng thuộc phần khu vực sườn phía Tây và Tây Nam thuộc huyện Tam Đảo, huyện Bình Xuyên, thị xã Phúc Yên (tỉnh Vĩnh Phúc), huyện Sóc Sơn, huyện Mê Linh, huyện Đông Anh (TP. Hà Nội) chọn giải pháp tiêu tự chảy ra dòng chính bắt đầu từ cầu Hương Canh.

c) Nguyên tắc 3:Theo cấu trúc hệ thống sông, lưu vực sông Phan - Cà Lồ là không có quan hệ trực tiếp với sông Hồng. Tuy nhiên nếu trong trường hợp cần tiêu bằng giải pháp cưỡng bức (bơm) ra sông Phó Đáy (phần phía Tây của lưu vực) và sông Hồng (phần phía Nam) thì cần xem xét mối quan hệ lũ trong đồng và ngoài sông để bố trí lưu lượng, thời gian bơm theo Luật Đê điều.

d) Nguyên tắc 4: Các giải pháp tiêu úng, thoát lũ phải phù hợp với tính chất điển hình của lưu vực, nơi có ảnh hưởng đồng thời của ngập úng, đồng thời tồn tại sự khác biệt giữa quy hoạch phòng lũ ở trung lưu, hạ lưu và ở khu vực có tốc độ đô thị hoá mạnh mẽ.

3.1.2. Sơ đồ tiếp cận giải quyết bài toán

Từ 4 nguyên tắc trên và xuất phát từ hiện trạng ngập úng trên lưu vực sông Phan- Cà Lồ, hiện trạng công trình tiêu thoát nước trên lưu vực, sơ đồ tổng quát thực hiện cho bài toán tổng thể được lập theo Hình 3.1. Trên cơ sở đó, đề xuất giải pháp kỹ thuật để thực hiện đánh giá, phân tích các giải pháp tiêu úng thoát lũ trên lưu vực sông Phan - Cà Lồ theo sơ đồ Hình 3.2.

Công

cụ mô hình

toán

Thời gianngập (Quy mô)

Đặt bài toán yêu cầu tiêu úng, thoát lũ hiện trạng

Tài liệu mặt cắt

Diện tích ngập (Phạm vi)

Xây dựng các phương án tính toán tiêu thoát

Lượng ngập/ Độ sâu ngập (Mức độ)

Lựa chọn PA tiêu úng, thoát lũ phù hợp lưu vực sông Phan Cà Lồ

Sốliệu KTTV

Tài liệu địa hình, QHSDĐ, QHTL

Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể thiết lập bài toán tiêu thoát nước

Hình 3.2 Sơ đồ giải pháp kỹ thuật tiêu úng thoát lũ sông Phan – Cà Lồ

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

3.2.1. Nguyên tắc phân vùng tiêu

a) Các phương pháp phân vùng tiêu đã và đang áp dụng ở Đồng bằng Bắc Bộ

Nghiên cứu các phương án phân vùng đã thực hiện trong các dự án quy hoạch tiêu ở Đồng bằng Bắc Bộ có thể tổng kết và khái quát lại thành 4 phương pháp chủ yếu sau đây:

Phân vùng theo biện pháp tiêu: Biện pháp tiêu nước có thể là tiêu tự chảy bằng trọng lực hoặc tiêu cưỡng bức bằng động lực. Các quy hoạch thuỷ lợi thực hiện đầu tiên ở nước ta thường coi toàn bộ vùng Đồng bằng Bắc Bộ được tiêu tự chảy ra hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Tuy nhiên, đồng bằng Bắc Bộ có địa hình da báo với nhiều khu trũng, do vậy biện pháp tiêu tự chảy không thể tiêu thoát được úng ngập đáp ứng được yêu cầu dân sinh, kinh tế trên lưu vực sông.

Phân vùng theo lưu vực: Với lưu vực lớn thường chia thành những lưu vực nhỏ hơn.

Phân vùng theo hướng tiêu và nơi nhận nước tiêu: Hướng tiêu là cách mô tả véc tơ chuyển nước từ nơi cần tiêu đến nơi nhận nước tiêu. Nơi nhận nước tiêu có thể là sông, suối, biển, hồ hoặc các khu vực trũng thấp có khả năng nhận nước từ nơi khác đến. Đây cũng là một dạng khác của phương pháp phân vùng theo lưu vực.

Phân vùng theo địa giới hành chính: Cách phân vùng này được áp dụng khá phổ biến ở nhiều địa phương, nó bắt nguồn từ cơ chế quản lý theo vùng lãnh thổ. Trong một số quy hoạch do địa phương lập, vùng tiêu được chia theo đơn vị hành chính và thường mâu thuẫn với quy hoạch tổng thể của vùng.

b) Nguyên tắc chung về phân vùng tiêu

Phân vùng tiêu được xác định dựa trên một số nguyên tắc sau:

-Vùng tiêu được xác định không chỉ phù hợp với yêu cầu tiêu nước hiện tại mà còn phải hạn chế được các mâu thuẫn có thể nảy sinh trong tương lai;

- Vùng tiêu có thể là lưu vực tự nhiên của một hay nhiều chi lưu sông suối, cũng có thể là lưu vực tự nhiên kết hợp với lưu vực nhân tạo hoặc lưu vực hoàn toàn do nhân tạo nhưng phải tương đối khép kín;

- Mỗi vùng tiêu có thể có một hoặc nhiều hệ thống công trình thuỷ lợi được xây dựng phục vụ tưới, tiêu, cải tạo đất, cấp thoát nước và phòng chống lũ, lụt…

- Vùng tiêu được xác định phải mang tính độc lập hoặc tương đối độc lập với

các vùng lân cận trong quản lý, khai thác các hệ thống thuỷ lợi;

- Không xét đến địa giới hành chính trong phân vùng tiêu.

c) Một số điều kiện ràng buộc khi xác định ranh giới của các vùng tiêu

- Sông ngòi và nơi nhận nước tiêu:

Đối với vùng tiêu động lực thì sông lớn có đê bao bọc thường là nơi nhận nước tiêu chính của khu vực nghiên cứu. Lượng nước thừa của vùng tiêu được đưa ra sông nhờ trạm bơm.

Sông ngòi nội địa, sông nhánh thường được chọn làm các trục tiêu chính của công trình tiêu như trạm bơm, cống tiêu tự chảy. Hồ ao cũng có thể trở thành biên giới của vùng tiêu nếu nó là nơi tiếp nhận và chuyển tải nước tiêu đi nơi khác.

-Điều kiện địa hình:

Cao độ mặt đất, hướng dốc, mức độ phức tạp của địa hình cũng như mức độ chia cắt lưu vực bởi các sông suối, khe lạch và công trình xây dựng có ảnh hưởng rất mạnh đến tính chất, quy mô của vùng tiêu. Theo điều kiện địa hình, ranh giới của lưu vực tiêu có thể được xác định dựa vào những đặc điểm sau đây của địa hình:

+ Những dải đất cao tự nhiên hay nhân tạo chia cắt lưu vực thành những vùng có hướng dốc khác nhau.

+ Những công trình do con người xây dựng như đường giao thông, kênh tưới,...chia cắt lưu vực nghiên cứu thành những khu vực riêng biệt, độc lập và không liên thông nhau.

- Chế độ thuỷ văn:

Chế độ mực nước tại nơi nhận nước tiêu quyết định đến quy mô và tính chất vùng tiêu. Khi mực nước tại nơi nhận nước tiêu thấp hơn mực nước cần giữ lại ở trong đồng thì hệ thống có khả năng tiêu tự chảy. Ngược lại, nếu cao hơn mực nước cho phép duy trì ở trong đồng thì phải tiêu bằng động lực. Căn cứ vào sự tương quan giữa quá trình mực nước tại nơi tiếp nhận nước tiêu với quá trình mực nước cần tiêu ở trong đồng có thể xác định được quy mô và giới hạn của các vùng tiêu tự chảy, vùng tiêu kết hợp hay vùng tiêu động lực.

Thực tế, ngay cùng một vùng tiêu có thời kỳ tiêu tự chảy, có thời kỳ tiêu bằng động lực tuỳ thuộc vào quan hệ mực nước trong sông và trong đồng.

- Loại hộ tiêu nước:

Hộ tiêu nước khác nhau có nhu cầu tiêu và tính chất tiêu cũng khác nhau: