Nghiên cứu thí nghiệm mô hình vật lý chính thái cum đầu mối Vân Cốc Hát Môn xác định khả năng tháo và tính thủy lực thượng hạ lưu công trình khi phân lũ từ 1000m3 s đến 3000m3 s

BO NONG NGHIEP VA PHAT TRIEN NONG THON VIiN KHOA HOC THUY LOI BAO CAO KET QUA NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ CHÍNH THÁI CỤM ĐẦU MỐI VÂN CỐC - HÁT MÔN XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG THÁO VÀ

BO NONG NGHIEP VA PHAT TRIEN NONG THON

VIiN KHOA HOC THUY LOI

BAO CAO KET QUA

NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ

CHÍNH THÁI CỤM ĐẦU MỐI VÂN CỐC - HÁT MÔN

XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG THÁO VÀ TÍNH THUỶ LỤC

THƯỢNG HẠ LƯU CÔNG TRÌNH KHI PHÂN LŨ

TỪ 1000 m3/s ĐẾN 3000 m°/s

Thuộc đề tài: " Nghiên cứu mô hình đề xuất cơ sở khoa học để cải

tạo nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy phục vụ công

Tham gia chinh:

1 KS Nguyén Thi Huong 5 KS Nguyễn Tuấn Kỳ

2 KS Phạm Công Cường 6 KS Nguyễn Khắc Minh

3 KS Nguyễn Đại Dũng 7 KS Phạm Xuân Phong

4 KS Phạm Tuấn Nghĩa 8 KS Lé Thi Thai

HÀ NỘI 9-2002

2 Sự cần thiết cải tạo nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy 2

3 Những vấn đê tôn tại cần được xem xét giải quyết trong 3

nghiên cứu cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát lñ sông Đáy

4 Mục tiêu nghiên cứu trên mô hình vật lý cụm đầu mối Vân 4

Cốc - Hát Môn:

3 Các căn cứ và số liệu xuất phát dùng trong nghiên cứu 4

Chương lĨ: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8

1.2 Giai đoạn sau 2010 khi có Đại Thị, Sơn La ỡ

2.1 Tổng hợp phân tích các kết quả nghiên cứu trên mô hình vật 9

lý đã có từ trước đến nay 2.2 Trên cơ sở mô hình vật lý chính thái tỷ lệ 1/40 đã sẵn có 9

2.3 Tiêu chuẩn tương tự, phương pháp mô phỏng và chế tạo mô 9

hình

2.4 Bố trí tuyến quan trắc đo đạc, thu thập số liệu thí nghiệm trên 10

mô hình

2.5 Thiết bị đo đạc dùng trong nghiên cứu thí nghiệm 12

2.6 Phương pháp chỉnh lý số liệu và đánh giá sai số -12

1 Kết quả thí nghiệm đánh giá khả năng tháo của các công 18

trình phán lũ cụm đầu méi Van Cốc - Hát Môn

Cốc khi phân lũ

3 Tình hình thủy lực cụm đầu mối Vân Cốc - Hát Môn 26

Kết quả thí nghiệm khả năng tháo và tình hình thuỷ lực khi — 31 phân lũ qua cống 9 của

2 Kiến nghị sự phối hợp vận hành khi phân lũ lớn giữa cống 33

Phụ lục 2: Các chỉ tiêu và thông số kỹ thuật của hệ thống công trình

phân lũ sông Day Phụ lục 3: Bố trí mặt bằng và kết cấu công trình phương án cải tạo và

nâng cấp cụm đầu Hát Môn - Đập đáy để dẫn nước mùa kiệt

và phân lũ thường xuyên

Phụ lục 4: Phuong pháp định vị chế tạo địa hình lòng dẫn bãi sông

trong xây dựng mô hình

CHUONG!- MG DAU

1§ Vai trò của hệ thống thoát lũ sông Đáy trong phòng chống lũ ĐBBB

Cũng như nhiều nước trên thế giới, công tác phòng chống lũ lụt ở nước ta

được thực hiện theo phương châm : "Ngăn, chứa, phân, tháo", nghĩa là: ở đầu

nguồn để giảm bớt tốc độ truyền lũ, giảm bớt lưu lượng thì dùng phương châm

"ngăn" bằng cách trồng cây gây rừng, tăng cường các thảm thực vật, làm hồ chứa nhỏ v.v Tiếp theo tuỳ tình hình phát triển và tiềm năng kinh tế xây dựng các hồ chứa lớn ở thượng nguền để chứa nước cắt bớt lượng lũ và đỉnh lũ, hạ thấp mực

nước chơ vùng hạ lưu

Trong trường hợp xẩy ra lũ lớn vượt khả năng điều tiết của các hồ chứa phải sử dụng thêm các giải pháp phân, chậm lũ

Tổ hợp các công trình phòng lũ cho đồng bằng sông Hồng bao gồm:

~_ Hệ thống hồ chứa thượng nguồn

~ Hệ thống đê sông, đê biển

~ Hệ thống công trình chậm lũ

- Hệ thống công trình phân lũ

Sự ra đời của các công trình phòng lũ đều gắn với các mốc chính của các

trận lũ lớn xảy ra trên sông Hồng như:

+ Thời kỳ trước 1934: nhiệm vụ chống lũ chủ yếu là giao cho đê Đê có

cao trình 13,30m nhằm chống lõ 12.00m Trong thời kỳ này sông Đáy đóng vai

trò phân lưu tự nhiên của sông Hồng có thể tai được lưu lượng 2.800m/s (8/1932

khi mực nước Hà Nội là 13,9m)

* Thời kỳ 1934 + 1954: mục tiêu chống lũ 8/1945 Ngoài hệ thống dé

còn quy hoạch 3 vùng phân chậm lũ là Lâm Thao, Sơn Tây (từ đường 6 tới đê sông Đà) và Vĩnh Phúc (từ sông Cà Lồ - chân dãy Tam Đảo) Năm 1937 đập Day

được xây dựng với nhiệm vụ ngăn lũ nhỏ tạo điều kiện cho việc tiêu úng ven

song Day

* Thdi ky 1957 + 1971: muc tiêu chống lũ là lũ 8/1945 với lưu lượng Sơn

Tây 32.500 m3/s tương ứng với mực nước Hà Nội 13,9m Đê được đắp tôn cao và

gia cố để chống mực nước lũ thiết kế 13,00m Phần lũ vượt mức chịu của đê được

giao cho hồ Thác Bà và sông Đáy đảm nhiệm Theo tính toán phải phân lũ vào song Day tir 5400m3/s + 6500m3/s Do kha nang dap Day chi dat 3000m3/s, nén

phải làm 1 doan đê ở cánh đập Đáy vẻ phía Sơn Tay cho lũ tràn qua khi mực

nước Hà Nội vượt 13.00m Đó là tiền thân của Tràn Hát Môn

* Thời kỳ 1971 đến nay: Mục tiêu chống trận lũ 8/1971 với lưu lượng tại Son Tay 37.800 m3/s và mực nước Hà Nội 14,67 m Đê tiếp tục được củng cố ~

chịu được mức nước thiết kế 13,60m Hồ Hoà Bình ra đời có nhiệm vụ điều tiết

trạn lũ 8/1971 sao cho giữ mức nước Hà Nội không quá 13,30 m Khi vượt quá khả năng này, hồ Thác Bà vào cuộc Khi mực nước Hà Nội vượt 13,30m, công trình phân lũ sông Đáy hoạt động phân 5000 m3⁄s với tổng lượng từ 0,7 đến 1,4

tỷ m3

*_ Thời kỳ tương lai sau khi có hồ Đại Thị và Sơn La Hồ Son La được thiết kế chống được lữ cực hạn trên sông Đà với lưu lượng từ 55.000 đến 60.000 m3/s Ngoài ra tổ hợp hồ chứa Sơn La + Hoà Bình được dành từ 7 đến 10 tỷ m3

dung tích để cắt iũ cho hạ du Mức nước thiết kế cho đê Hà Nội vẫn giữ 13,30 m Trong giai đoạn này vai trò của sông Đáy có thể sẽ thay đổi và đóng vai trò đự bị

chiến lược trong tổ hợp các công trình phòng chống lũ trên sông Hồng

* Trong vài năm trở lại đây, nhiều ý kiến của các chuyên gia đề xuất trả lại một phần đòng chảy tự nhiên cho sông Đáy trong giai đoạn quy hoạch dài

hạn Để thực việc này, cụm công trình đầu mối được thay đổi: cống Vân Cốc

được cải tạo lại, thay hồ Vân Cốc bằng kênh Vân Cốc, bổ sung công trình dẫn

nước mùa kiệt và dẫn lũ thường xuyên tiến tới bỏ đập Day

2 § Sự cần thiết cải tạo nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy

Sau trận lũ lịch sử 8/1971, năm 1975 tổ hợp công trình phân lũ sông Đáy

ra đời gồm:

~ Cống Vân Cốc 26 cửa cho qua 2300 mỶ/s

- Tràn Hát Môn với 1620m đê thượng lưu (cao trình 15,2 + 15,0§m) và 6200m đê hạ lưu Vân Cốc (cao trình 15,03 + 14,62m) với lưu lượng 2700 mỶ/s

- Lòng hồ Vân Cốc

- Đập Đáy

- Khu trữ lũ Chương Mỹ + Mỹ Đức cùng toàn bộ lòng dẫn và đê sông Day

Nhiệm vụ của hệ thống công trình là khi gặp lũ tương tự 8/1971 phân vào

sông Đáy 1,2 đến 1,4 tỷ mỶ nước với lưu lượng tối đa 5000 mỶ/s Trong đó, nhiệm

vụ của từng bộ phận của hệ thống công trình phân lũ sông Đáy là:

Ị Đoạn từ Vân Cốc đến đập Đáy: tập kết lũ

Đoạn từ Đập Day đến Mai Lĩnh: dẫn nước lũ tối đa 5000 m3/s

Đoạn Mai Lĩnh đến Tân Lang vừa dẫn vừa chứa l,2 + 1,4 tỷ m3 nước Đoạn Tân Lang đến Biển thoát hết lưu lượng qua Eo Tân Lang (Eo Tân Lang được coi như đường tràn tự nhiên)

Ngày nay năng lực của hệ thống thoát lũ sông Đáy đang bị suy giảm đáng

kể Từ khi tổ hợp công trình phân lũ sông Đáy được xây dựng năm 1975 tới nay

mới chỉ có một lần phân lũ vào năm 1986 Do không được sử dụng thường

xuyên, không có quy hoạch dân cư và quản lý chặt chẽ vùng thoát lũ, địa hình

lòng dẫn sông Day bị thay đổi nhiều: thượng lưu Tràn Hát Môn và cửa cống Vân Cốc bị bồi cao chấn dòng lũ phân vào, khả năng trữ lũ của lòng hồ Vân Cốc bị suy giảm từ 196 triệu mỶ giảm xuống chỉ còn 156 triệu mỶ

Doan từ đập Day dén Mai Lĩnh không còn nhận ra lòng dẫn Trong khu phân lũ các cụm dân cư ngày càng phát triển Theo số liệu điều tra năm 1994 vùng Chương Mỹ - Mỹ Đức có 51 xã, 8,4 vạn hộ, 38 vạn dân, nếu phân lũ sẽ gây ngập 70.000 ha trong đó có 45.000ha đất nông nghiệp Như vậy với hiện trạng hiện nay nếu phân lũ vào sông Đáy sẽ gây tổn thất rất lớn

Song song với nhiệm vụ phân lũ, vấn đề làm sống lại dòng sông Đáy phục

vụ cho cấp nước mùa kiệt cải tạo chống ô nhiễm môi trường cũng là những vấn

đề bức xúc Do đó trong quy hoạch dài hạn việc cải tạo và nâng cấp hệ thống

thoát lũ sông Đáy phù hợp theo từng giai đoạn trong chiến lược phòng chống lũ

cho đồng bằng sông Hồng là rất cần thiết mà trước mắt là cải tạo cụm đầu mối

Hát Môn đập Đáy làm sống lại lòng sông Đáy để cấp nước mùa kiệt, phân lũ

thường xuyên và cải tạo môi trường Đây cũng là chủ trương của Chính phủ được thể hiện trong thông báo số 21/TB - VPCP ngày 20/3/2001

3§ Những vấn đề tôn tại cân được xem xét giải quyết trong nghiên cứu

cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy

1 Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng các kịch bản lũ phục vụ kiểm soát

lũ đồng bằng sông Hồng

2 Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc trữ lũ và thoát lũ để có thể loại

bỏ khả năng trữ lũ của hệ thống công trình phân lũ sông Đáy (PLSĐ).

3 Nghiên cứu cải tạo cụm đầu mối Hát Môn dap Day để dẫn nước mùa kiệt và phân lũ thường xuyên; sự phối hợp và ảnh hưởng của việc cải tạo đến

4 Nghiên cứu khả năng cải tạo lòng dẫn sông Đáy đặc biệt ở 2 đoạn từ

Đập Đáy đến Mai Linh va từ Mai Lĩnh đến Eo Tân Lang

5 Nghiên cứu đề xuất sử dụng hệ thống công trình phân lũ sông Đáy trong

chiến lược kiểm soát lũ DBSH

4§ Mục tiêu nghiên cứu trên mô hình vật lý cụm đầu mối Vân Cốc -

Hát Môn:

Trên cơ sở mô hình vật lý chính thái tỷ lệ 1/40 phục vụ cho dự án khả thi

“Cải tạo nâng cấp hệ thống thoát lũ sông Đáy - cụm đầu mối Hát Môn Đập Đáy"

của Bộ Nông nghiệp & PTNT, đề tài cấp kinh phí nghiên cứu bổ sung với mục tiêu sau:

- Nghiên cứu chế độ thuỷ lực thượng hạ lưu khả năng tháo công trình phân

lũ và đánh giá xói lở kênh dẫn lũ với các cấp lưu lượng 1000 + 3000 m’/s

5§ Các căn cứ và số liệu xuất phát dùng trong nghiên cứu

3.1 Các căn cứ

a) Phuong dn khung cho phân lñ sông Hồng vào sông Day:

- Giai đoạn hiện trạng với sự có mặt của các hồ Hoà Bình + Thác Bà, phân

lũ sông Đáy với hệ thống công trình như hiện nay theo nghị định 62/1999/NĐ-

không làm ngập các khu dân cư hiện nay (hình 1.2)

b) Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có:

- Báo cáo kết quả nghiên cứu mô hình công trình chậm lũ Vân Cốc Viện

Khoa học Thủy lợi thực hiện nam 1963

- Báo cáo kết quả nghiên cứu thí nghiệm mô hình công trình chậm lũ Vân Cốc phục vụ giai đoạn thiết kế kỹ thuật Viện Khoa học Thủy lợi năm 1965

- Báo cáo kết quả thí nghiệm tình hình xói lở và hình thức chống xói của

cống Vân Cốc Viện Khoa học Thủy lợi - 9/1965

- Báo cáo bổ sung kết quả nghiên cứu tình hình xói và hình thức chống xói

công trình cống vùng triều Viện Khoa học Thủy lợi - 3/1966)

- Báo cáo kết quả nghiên cứu thí nghiệm mô hình mô hình vật lý cụm công trình thủy lợi đầu mối Vân Cốc - Hát Môn thuộc Dự án nâng cấp cải tạo sông Đáy giai đoạn nghiên cứu khả thi - Viện Khoa học Thủy lợi 2002

- Báo cáo kết quả nghiên cứu thí nghiệm cổng Vân Cốc mới lấy nước mùa kiệt lấy sa mùa lũ phục vụ giai đoạn thiết kế kỹ thuật Viện Khoa học Thủy lợi

năm 2002

- Báo cáo nghiên cứu đánh giá tổng thể quá trình diễn biến lòng dân đoạn sông Hồng khu vực cụm công trình đầu mối Vân Cốc - Hát Môn (Viện Khoa học Thủy lợi - 2001

- Báo cáo chuyên đề: Xây dựng mô hình tính toán thuỷ lực mùa lũ mùa kiệt hệ thống sông Đáy Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện 11/2001

5.2 Các số liệu dùng trong nghiên cứu:

a) Tài liệu địa hình địa chất, bùn cát:

- Tài liệu đo địa hình khu vực cống và lòng hồ Vân Cốc do Công ty Tư vấn

Thuỷ lợi IÏ cung cấp năm 2001 tỷ lệ 1/2000

- Tài liệu địa hình cụm công trình đầu mối Vân Cốc Hát Môn tỷ lệ 1:5000

đo năm 1999 do Đoàn Khảo sát đồng bằng Bắc Bộ cung cấp

b) Các bản vẽ thiết kế :

- Tài liệu địa chất khu vực kè Cẩm Đình, xã Cẩm đình do do Công ty Tư vấn Xây dung Thuỷ lợi I cung cấp (xem phụ lục 1)

- Thay đổi độ đục phù sa trung bình tháng trạm Sơn Tây từ 1961 + 2000

và kết quả đo đạc phân tích mẫu cát lòng sông Hồng khu vực Cẩm Đình -— Hát

Môn — Trung Châu 1996 (xem phụ lục)

- Tài liệu thiết kế cống Vân Cốc cũ do Công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ lợi

I cung cấp

- Tài liệu thiết kế cống Vân Cốc mới do Công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ lợi Ï cung cấp

c) Các thông số kỹ thuật về cụm công trình Vân Cốc — Hát Môn:

(xem chỉ tiết phụ lục 2) ˆ

- Cống Vân Cốc cũ : 26 cửa: 8m x 2,4m, (B = 208m)

Cao độ ngưỡng tràn: V 12,00 Cao độ bãi hạ lưu: V 11,50 + 7,50

Cao độ bãi thượng lưu: V 12,0m + 12,50m

- Cống Vân Cốc mới: 9 cửa (B=208m) :

3 cửa ngưỡng tràn: V +3,0

6 cửa bên: V +6,0 Kênh thượng lưu: V +2,0

3.3 Điều kiện biên trong thí nghiệm:

Được xác định căn cứ vào:

a) The Quy chế phân lũ, chậm lũ thuộc hệ thống sông Hồng để bảo vệ an toàn

cho thủ đô Hà Nội ban hành kèm Nghị định 62/1999/NĐ-CP ngày 31/7/1999 của

Chính phủ, khi mực nước Hà Nội đạt 13,40m mà Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn

dự báo lõ vẫn tiếp tục lên do :

+ Mực nước hồ Hoà Bình đạt 115,00m, lũ sông Đà vẫn tiếp tục lên nhanh

buộc phải xả lũ lớn theo quy trình vận hành để bảo đảm an toàn cho công trình

* Muc nudéc hé Hoa Binh tuy dưới mức 115,00m nhưng do lũ sông Thao, sông Lô lớn và dự báo lên nhanh đến mức hồ Hoà Bình có tiếp tục điều tiết

cắt giảm lũ, mực nước tại Hà Nội vẫn vượt mức 13,40m

- b) Kết quả tính toán điều tiết lũ của hồ Hoà Bình và Thác Bà theo các kịch bản lũ

từ kết quả nghiên cứu của Đề tài (bảng 1.1):

Tổng hợp kết quả điều tiết lũ của hồ Hoà Bình và Thác Bà

với các dạng lũ 8/1971, 8/1969, 8/1996

Bảng 1.1 Dạng lũ | Thời kỳ | Q„„ Sơn | Q„„ Sơn | 2 „ Hoà | Zw„ Hà | Zw„Hà | Dung tích

lặp lại Tây Tây điều | Bình (m) | Nội (m) | Nội điều | phân lũ (năm) (m?/s) tiết tiết (m) | sông Day

(m’/s) (tỷ m) 8/1968 125 | 37937 28307 115.1 1464 1362 0.00

8/191 | 125 | 37885 | 24917 | 1553 | 1463 | 1310 1150 | 1552 0.00

8/191 | 200 | 41522 | 25808 | 1149 | 1491 | 1325 0.00 8/191 | 300 | 44195 | 28204 | 1152 | 1510 | 1365 0.02 8/1971 | 500 | 48126 | 32318 | 1153 | 1551 | 1411 0.22

Từ bảng trên cho thấy:

- Nếu không phân lũ sông Đáy có thể chống lõ dạng 8/1971 với tần suất

200 năm, lũ 8/1969 với tần suất 125 năm

- Nếu xấy ra lũ dạng 8/1996 muốn chống lũ 125 năm phải phân lũ sông Đáy nhẹ (0,41 tỷ m?)

- Để chống lũ giảm mực nước cho Hà Nội, nếu kết hợp phân lũ sông Đáy

chỉ chống được lũ 200 năm dạng 8/1969; 300 năm đạng 8/1971, và 125 năm 8/1996

Khi đó lưu lượng lơn nhất Sơn Tây điều tiết là 30.600 mỶ/⁄s + 34.494 m?/s

và mực nước Vân Cốc tương ứng từ 15,62 m + 16,00m

CHUONG II NOI DUNG VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1§ Nội dung nghiên cứu

- _ Căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu, thực hiện trong khuôn khổ phạm vi đề tài

- _ Căn cứ vào nhiệm vụ của hệ thống công trình phân lũ sông Đáy

- Căn cứ vào phương án khung phân lũ sông Hồng vào sông Đáy khi có phương án cải tạo nâng cấp cụm đầu mối Hát Môn - Đập Đáy cho các giai đoạn

hiện nay khi hệ thống công trình điều tiết thượng du chỉ có hồ Hoà Bình + Thác

Bà (từ nay + 2010) và giai đoạn sau 2010 khi có Đại Thị — Sơn La

Nội dung nghiên cứu được mở rộng ra ngoài phạm vi yêu cầu của đề tài bao gồm:

1.1 Giai đoạn hiện trạng (Hoà Bình + Thác Bà):

@® Đánh giá lại khả năng tháo của cụm công trình đầu mối Vân Cốc — Hát Môn với địa hình hiện trạng:

- C6ng Van Cốc cũ

- Dé tran Hat Mon

- Cé6ng lay nước mùa kiệt theo đồ án thiết kế kỹ thuật và thi công của Công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ lợi I được Bộ Nông nghiệp và PTNT

phê duyệt 2002 — xem phụ lục

~_ Khả năng tháo của cả cụm công trình Vân Cốc — Hát môn

@ Xác định chế độ thuỷ lực thượng hạ lưu công trình khi phân lũ với lưu

lượng từ 1000 + 3000 m/s

@® Từ kết quả nghiên cứu kiến nghị các bước vận hành đối với cụm công

trình Vân Cốc - Hát Môn công trình khi phân lũ từ 1000 đến 3000 m?⁄s, để xuất

các giải pháp chống xói lở khu vực Vân Cốc - Hát Môn

1.2 Giai đoạn sau 2010 khi có Đại Thị, Sơn La:

@ Nghiên cứu khả năng tháo lớn nhất và tình hình thuỷ lực thượng hạ lưu cống 9 cửa khi đưa vào phân lũ (bản vẽ công trình xem phụ lục 3)

@ Trên cơ sở nghiên cứu kiến nghị sự phối hợp vận hành các cống Vân Cốc

cũ và cống 9 cửa khi phân lũ thường xuyên và phân lũ lớn từ 1000 đến 2000 m?/s

25 Phương pháp nghiên cứu

2.1 Tổng hợp phân tích các kết quả nghiên cứu trên mô hình vật lý đã có

từ trước đến nay

@® Các kết quả nghiên cứu trên mô hình vật lý biến thái Àl = 400, ^h = 80

với chiều dài đoạn sông Hồng dài 7Km có cửa lấy nước của cống phân lũ Vân

Cốc cũ năm 1963 + 1965

@ Các kết quả nghiên cứu chỉnh trị đoạn sông Hồng từ Sơn Tây đến Vạn Phúc trên mô hình vật lý biến thái với À1 = 400, ^h = 50 trên chiều đài 30 Km

2.2 Trên cơ sở mô hình vật lý chính thái tỷ lệ 1/40 đã sẵn có (phục vụ

giai đoạn nghiên cứu khả thi dự án cải tạo và nâng cấp hệ thống thoát lũ sông

Đáy — cụm đầu mối Hát Môn - Đập Đáy) sửa chữa mở rộng để phục vụ các nội dung nghiên cứu đã nêu

2.3 Tiêu chuẩn tương tự, phương pháp mô phẳng và chế tạo mô hình Căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu và năng lực của phòng thí nghiệm mô hình được thiết kế chính thái với tỷ lệ ^h = Àl = 40 tương tự theo

tiêu chuẩn Froude

a) Từ tiêu chuẩn Fr tỷ lệ của các đại lượng có liên quan được tính như sau:

b) Để xác định phần địa hình lòng dẫn sông Hồng trên mô hình:

Dựa vào phương pháp vẽ bó dòng, xác định một số bó dòng phía lạch sâu phân nước sông Hồng vào sông Đáy để phù hợp với năng lực cấp nước và diện

tích sân bãi của phòng thí nghiệm Việc lựa chọn các bó dòng này phải thoả mãn

khi chế tạo mô hình:

e_ Đối với lòng sông độ nhám thực tế n¡p + 0,023 + 0,03, theo tỷ lệ mô hình nị „

= 0,0125 + 0,016 do đó khi chế tạo lòng sông dùng vita xi mang cat trat

nhắn

e_ Đối với bãi sông lòng hồ ngoài thực tế nạp + 0,035 + 0,04, theo tỷ lệ mô hình thì nụ„ = 0,019 + 0,021 Để đạt độ nhám này trên mô hình khi xây dựng mô hình phải tiến hành rải nhám bằng cát hạt thô hoặc đăm sạn

e_ Đối với công trình bê tông ngoài thực tế độ nhám thudng nop = 0,016 theo ty

lệ thì trên mô hình nạ„„ ~ 0.009 - Sử dụng kính hữu cơ (có độ nhám 0,009 +

0,01) để chế tạo

Để mô phỏng đê tràn Hát Môn dài 6140m, đo phạm vi mô hình bị hạn chế

nên phải phân ra nhiều đoạn đê có hình dạng mặt bằng và cao trình khác nhau,

đùng phương pháp thay thế lắp ghép những đoạn đê đúc sẵn trong nghiên cứu thí nghiệm Trong nghiên cứu ngoài việc đo đạc xác định lưu lượng tràn, vận tốc thượng hạ lưu và đỉnh tràn còn đo đường mặt nước dọc theo tuyến đê

Sơ đồ bố trí nghiên cứu thí nghiệm tổng mặt bằng, cống và kênh dẫn nước mùa kiệt và phân lũ thường xuyên được thể hiện trên các hình từ 2.1 đến 2.3

2.4 Bố trí tuyến quan trắc đo đạc, thu thập số liệu thí nghiệm trên mô

hình:

@ Hệ thống cung cấp nước và khống chế kiểm soát chế độ làm việc của mô

hình:

Để cấp đủ nước cho mô hình với lưu lượng 200 1/s, mô hình được thiết kế cấp nước từ 2 phía qua máng lường số 1 và máng lường số 2 Lưu lượng vào mô

hình được kiểm soát nhờ các đập lường tương ứng đặt tại máng lường 1 và 2

cực Việc khống chế các điểu kiện thí nghiệm trên mô: hình được điều khiển nhờ các hệ thống cửa được đặt tại các vị trí cần thiết ở cuối đoạn sông Hồng kênh phân lũ vào lòng hồ và nhờ các hệ thống kiểm tra cung cấp của thông tin phản hồi thông qua các tuyến kim đo mực nước và các máng lường đo lưu lượng đầu vào mô hình (Xem sơ đồ hình 2.1)

@ Hệ thống ảo đạc thu thập các số liệu thí nghiệm trên mô hình:

Để đạt được mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, hệ thống đo đạc thu thập số liệu được bố trí như sau:

a) Dec đoan sông Hồng: bố trí các vị trí đo mực nước và tuyến đo lưu tốc

có nhiệm vụ:

«_ Các trạm kim đo mực nước H,, Hạ, H; để khống chế mực nước thượng lưu cống Vân Cốc, đê Hát Môn và cửa đuôi để bảo đảm mực nước cần thiết tại H,

+ Các tuyến đo vận tốc LS, LS, dé đo lưu hướng và vận tốc đòng chảy ven

bờ dọc đoạn sông Hồng nhằm đánh giá khả năng xói lở khi phân lũ

b) Cống Vân Cốc mới (9 cửa) và kênh phân lũ: bố trí các trạm đo mực

nước và các tuyến đo vận tốc có nhiệm vụ:

+ Kim đo mực nước H7, H8 đo mực nước thượng hạ lưu cống Để đo mực

nước dọc theo kênh dẫn lũ sử đụng máy thuỷ bình NIKON đo tại các tuyến

đo vận tốc

+ Các tuyến đo vận tốc VK1, VK2, C, D, E, 1 va 2 đo trường vận tốc và sự phân bố vận tốc dòng chảy thượng hạ lưu cống và kênh phân lũ

+ Để xác định khả năng tháo và lưu lượng của hệ thống cống 9 cửa sử dụng

tổ hợp kim đo H6 và đập lường

c) Khu vực cống Vân Cốc cũ: bố trí các tuyến đo vận tốc A - A, B- B, B’ -

B để xác định trường phân bố lưu tốc dòng chảy thượng hạ lưu cống Lưu lượng

qua cống được xác định nhờ đập lường ở cuối mô hình

Để xác định các giá trị mực nước tại các vị trí cần thiết vùng thượng hạ lưu

cống, vùng lòng hồ Vân Cốc và tràn Hát Môn, sử dụng máy thủy bình NiKon

d) Khu vực tràn Hát Môn:

Bố trí đo đạc trong phạm vi từ Km 2+460 + Km 8+600 (vi tit vi trí LS; đến

đầu cống Vân Cốc cũ đê có cao trình 16.5 + 17.00m và từ Km 8+600 trở đi được nối với đê La Thạch có cao trình 16.50m)

Kim đo H¿ và H¿ đo đạc mực nước thượng lưu hạ lưu tràn Hát Môn

Tuyến đo vận tốc từ L5; đến V„ đo vận tốc thượng hạ lưu đọc theo tuyến dé

tràn Hát Môn

Đo lưu lượng tràn qua đê Hát Môn nhờ đập lường tam giác và kim đo H; đặt tại cuối mô hình

Ngoài ra khi phân lũ qua các công trình, tiến hành thả phao xác định lưu

hướng dòng chảy, kết hợp quay video chụp ảnh

Để nghiên cứu đánh giá bồi lắng (định tính) dùng phương pháp thả mùn

cưa khởi đầu từ mặt cắt LS, Căn cứ vào số liệu đo đạc độ đục p tại trạm Sơn Tây

để đâm bảo tính tương tự về hàm lượng độ đục giữa thực tế và mô hình được Để

bảo đảm tương tự về vận chuyển bùn cát, mùn cưa được xử lý ngâm nước vôi trong (như đã được làm trong nghiên cứu thí nghiệm bồi lắng cửa lấy nước Xuân Quan)

Khối lượng bồi lắng ở trước kênh dẫn thượng lưu cống Vân Cốc mới, được xác định từ lượng mùn cưa được sấy khô sau khi thu gom ở những chỗ bị bồi lắng

2.5 Thiết bị do đạc dùng trong nghiên cứu thí nghiệm:

Được sử dụng các thiết bị hiện đại có độ chính xác cao

@® Để đo mực nước sử dụng kim đo mực nước của Trung Quốc có độ chính xác + 0.05mm kết hợp với đo bổ sung bằng máy thủy bình NiKon có độ chính xác + 0.1mm

®@ Để đo vận tốc dòng chảy sử dụng:

- Máy đo vận tốc PEMS của Hà Lan

Có đải đo: từ 0 + 5m/s và độ chính xác: + 1%

- Máy đo vận tốc kiểu Pitô của Trung Quốc

2.6 Phương pháp chính lý số liệu và đánh giá sai số:

a) Phương pháp chính lý số liệu

@® Các giá trị mực nước, vận tốc lưu lượng trên mô hình đều được chuyển

đổi ra thực tế nhờ các tỷ lệ ^h, Àv, ÀQ theo tỷ lệ mô hình được chọn Kết quả thí

nghiệm cho phép:

~ Xác'định độ chênh mực nước thượng hạ lưu công trình, các giá trị mực ~” nước vận tốc tại các vị trí cần thiết, đường mực nước dọc theo tuyến kênh phân

lũ, bình đồ phân bố vận tốc dòng chảy v.v

- Xác định các khu vực xói lở, bồi lắng nhờ vào việc so sánh với vận tốc

cho phép không xói, không lắng và nhờ quan trắc trên mô hình

@ Để xác định hệ số lưu lượng qua cống Vân Cốc cũ cho hai trạng thái

chảy sử dụng các công thức sau:

- Trường hợp chảy tự do qua cửa van:

- H,=H+ 2 ; Vạ được đo tại mặt cắt A-A, Vựx 2.0m/s

- hạ = ea; e là hệ số co hẹp đứng được tính theo Số tay Thủy lực (biển 5-5) của Jucopxki

-_£! là hệ số co hẹp bên, với cống trụ pin dạng đầu tròn

Do cao trình đường tràn Hát Môn biến đổi không đều, từ 14.45m +15.03m trên chiều đài tham gia tràn 6240m, nên để tính lưu lượng tràn qua đê Hát Môn chia đường tràn ra làm 5 đoạn như bảng 2.2

Lưu lượng tràn qua từng đoạn đê Hát Môn được tính như sau:

- Trường hợp chảy tự đo:

O=mBj2g Ho (2.3)

Trong đó: m - là hệ số lưu lượng

B - Chiều dài đoạn đê tràn

Trong đó: ơ,- Hệ số ngập tra theo bảng 6.24 Số tay Kixêlép

m - Hệ số lưu lượng với đê có độ đốc mái nhỏ sắc cạnh nhấp nhô không đều m = 0.3

h„ - Độ sâu nước hạ lưu cao hơn cao trình tràn trung bình của

đoạn

Z=-H,-h,

Để xác định trạng thái chảy qua đê Hát Môn dùng tiêu chuẩn của Kixelép

b) Đánh giá sai số trong nghiên cứu thí nghiệm:

@® Vé lưu lượng: đo lưu lượng qua máng lường đầu vào bằng đập lường

hình chữ nhật, sau đó lại kiểm tra lưu lượng trở về bằng máng lường hình thang

và máng tam giác thì sai số 14 ~ 1%

@ Về mực nước: Các trạm đo khống chế mực nước được đo bằng kim đo

có độ chính xác là 1/10mm thì sai số mực nước khống chế ở các vị trí khống chế tương ứng ngoài thực tế là 4mm

@® Sai số về lưu tốc: Đo lưu tốc trên mô hình sử đụng đầu đo PEM của Hà Lan có độ nhậy cao với giải đo 0 + 5 m/s; độ chính xác + 1%

@® Về địa hình: sử dụng kinh vĩ điện tử để xác định toạ độ khi chế tạo địa

hình, sai số góc độ là 2" nên độ lệch của mô hình là nhỏ Về cao độ sử dụng máy thủy bình Nikon có sai số đọc cao độ là 0,5mm tương ứng với thực tế là 2cm so

với địa hình vùng bãi là đủ tin cậy

® Về kích thước công trình

Kích thước của mô hình công trình được đo bằng thước thép lá Sau khi chế tạo chiều rộng khẩu độ của các khoang có sai số là 0,3mm tương ứng với nguyên hình là 12mm, so với chiều rộng toàn cửa là 6000 mm có sai số : 12/6000

=0,2%

Về cao độ lắp đặt mô hình chỗ có sai số lớn nhất về cao độ là 0,4mm tương

ứng với nguyên hình là 1,6cm, so với yêu cầu đổ bê tông mặt bằng của đáy cống

là 2cm thì nằm trong phạm vi cho phép

Tóm lại qua kiểm tra thiết bị đo đạc cũng như khâu xây dựng chế tạo mô

hình nhận thấy mô hình có sai số nằm trong phạm vi cho phép Vì vậy mô hình

đã được đưa vào vận hành kiểm định và tiến hành thí nghiệm chính thức

CHUONG II

KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM

A GIAI ĐOẠN HIỆN TRẠNG (HOÀ BÌNH + THÁC BÀ)

Hệ thống công trình phân lũ sông Đáy được vận hành theo quy chế phân

chậm lữ thuộc hệ thống sông Hồng để bảo vệ an toàn chế độ phân chậm lũ thuộc

hệ thống sông Hồng để bảo vệ an toàn cho đê Hà Nội ban hành ngày 31/7/1999 (kèm theo nghị định 62/1999/NĐ-CP) Hệ thống cụm công trình đầu mối Hát

Môn - Đập Đáy bao gồm:

+ Cống Vân Cốc 26 cửa với nhiệm vụ cho qua lưu lượng lũ lớn nhất là

2300m3/s

* Tran Hat Mon cé téng chiéu dai 7820m do cai tao cum đầu mối Vân Cốc - Hát Môn nên được chia làm 2 đoạn:

+ Đoạn thượng lưu cống Vân Cốc cũ bắt đầu từ đê Cẩm Đình đến vai phải

cống Vân Cốc cũ dài 1620m, cao trình mặt đê 14,92m + 15,2m Sau khi xây dựng cống Vân Cốc mới sẽ bị đào đi một đoạn tạo thành lòng kênh, đoạn còn lại được tôn đến cao trình +17,0 sẽ không tham gia vào tràn lũ

nữa

+ Đoạn hạ lưu cống Vân Cốc cũ: Được tính từ Km 2460 đến Km 8600 dài

6240m, cao trình mặt đê từ 14,45 + 15,03m Còn đoạn từ Km 2460 đến vai

trái cống Vân Cốc có cao trình 16,50 + 17,00m không tham gia phân lũ Như vậy hiện nay chiều dài tuyến đê tràn Hát Môn tham gia phân lũ giảm chỉ còn 6.240m Hơn nữa thượng hạ lưu tràn lại bị bồi cao, vậy thì còn bảo đảm

tháo qua 2700 mỶ/s không?

+ Lòng hồ Vân Cốc có vai trò trữ lũ, hiện nay dung tích trữ lũ bị giảm từ

196 triệu m3 xuống còn 156 triệu m3

+ Đập Đáy nằm ở cuối lòng hồ cách cống Vân Cốc 7km là cửa thoát lũ ra

nối với hạ du của lòng hồ Vân Cốc theo thiết kế phải bảo đảm tháo được tối đa là 5000 m3/s Tuy nhiên do hàng chục năm không được vận hành va

ít được duy tu bảo dưỡng thường xuyên nên đóng mở khó khăn, thời gian

đóng mở kéo dài (phần suy giảm khả năng thoát lũ hạ lưu được xem xét ở

một báo cáo khác)

Tóm lại ngày nay năng lực của hệ thống phân lũ của hệ thống công trình

phan li song Day đang bị suy giảm đáng kể :

Từ kết quả nghiên cứu thí nghiệm trên mô hình vật lý cụm đầu mối Vân Cốc

- Hát Môn cho ta những kết quả sau:

1§ Kết quả thí nghiệm đánh giá khả năng tháo của các công trình phân

lũ cụm đầu mối Vân Cốc - Hát Môn:

1.1 Kiểm tra khả năng tháo hiện trạng của cống Vân Cốc cũ:

Việc kiểm tra khả năng tháo của cống Van Cốc cũ được thực hiện nhờ so sánh kết quả thí nghiệm trên 2 mô hình vật lý:

«_ Mô hình vật lý biến thái À„ = 400, 2, = 80 (xem hình 3.1) mô phỏng quá

trình phân lũ với đoạn sông Hồng có chiều dài 7Km từ Sen Chiểu đến Trung Hà với địa hình lòng hồ năm 1975

+ Mô hình vật lý chính thái tỷ lệ 4, = A, = 40 (xem hinh 2.1 & 2.2) véi dia hình lòng dẫn sông Hồng và lòng hồ Vân Cốc năm 1999 + 2000

+ _ Các mô hình được tiến hành thí nghiệm trong điều kiện: — -

* Qeintay = 35000 m/s + 37800 m/s, Hay xụ vạn cóc= L5.6m + 15.73 m

+ Với 7 + 11 cấp lưu lượng phân lũ biến đổi từ 246 mỶ/s đến 2300 mỶ/s nhờ

sự thay đổi độ mở a và hình thức đóng mở cống

a) Kết quả thí nghiệm xác định khả năng tháo trên mô hình biến thái Â, =

400, Â, = 80 địa hình lòng hồ năm 1965 được trình bầy trên bảng 3.1 và 3.2

Kết quả thí nghiệm xác định khả năng tháo cống Vân Cốc với địa hình năm

1965, H„uyc = 15.62m +15.75m, Qạy sau điều tiết = 30.600m”/s

Mực nước Trị số tính toán Trị số thí nghiệm

sông Hồng tại | Q„ tính toán | Độmở | Q,;quaMH | Độ mởTN a Ghỉ chú Vân Cốc H, (m) (m/sec) _| cong (a) m (m?/s) (m)

15.73 262,0 0,27 366 0,27

15.74 595,0 0,60 618 0,63

15.75 660,0 0,71 736 0,71 Mở đều 26 cửa 15.70 930,0 1,02 1080 1,02 Chay tu do 15.70 1010,0 1,12 1133 1,12 Qua 16

Ghỉ chú: Trong biểu thể hiện khi lũ về mà cống Vân Cốc chưa kịp mở nên mực nước

trước Vân Cốc cao tuy lưu lượng ngoài sông nhỏ hơn 37.800m*/s; con khi di md phân lũ thì Hyẹ mới đạt 15,62

HINH 3.1 - SO DO BO TRI MO HINH DOAN SON TAY THO LAO

Ai = 400 Ah = 800

cửa đuôi

áo ïưu Tượng sỗng

đoạn quá độ sàn lăng nước

Oson Tay = 37-800 m’!s , Hppyc = 15.62 mo déu cdc cita

Để đánh giá khả năng xả lũ của cống Vân Cốc trong dot phân lũ 1969 và

1971, theo yêu cầu của Bộ Thủy lợi, Tổng cục khí tượng Thuỷ văn đã đo được

lưu lượng qua cống Vân Cốc 24.000 mỶ/s tương ứng với Hạ; vc= 15,62m và Hạy vẹ

14,20m So với kết quả thí nghiệm sai lệch AQ = 40 mỶ/s (1,69%)

b) Kết quả thí nghiệm xác định khả năng tháo trên nô hình vật lý chính

thái tỷ lệ „ = „ = 40 với địa hình lòng dẫn sông Hồng và lòng hồ 1999 + 2000 được trình bày trên bảng 3.2 và 3.4

Kết quả thí nghiệm xác định khả năng tháo qua cống Vân Cốc với địa

hình 1999 +2000, Hyc= 15.62m mở không đêu các của

Mực nước | Số cửa mở | Chiều rộng Lưu lượng qua cống

TL Vân Cốc | (mở hết) B đượcmở | Q,, m/s | Hệ số lưu Ghi chú

Kết quả thí nghiệm xác định hệ số lưu lượng trong trường hợp chảy

không ngập Hrryc= 15,62m mở đều các của

Bảng 3.4

Độ mở a (m) | 020 | 0,40 | 0,60 |0/80 | 100 ) 120 | 150 | L§0 | 20 | 24 Q,, (ms) | 227 | 400 | 597 | 785 | 914 | 1150 | 1471 | 1742 | 1961 | 2190

cánh của bể tiêu năng

©) Đánh giá khả năng tháo cống Vân Cốc cũ:

® Sự suy giảm khả năng tháo do bồi lấp thương lưu cống:

Từ các kết quả thí nghiệm cho thấy do sự bồi lấp thượng hạ lưu cống (với địa hình hiện trạng năm 2000) khả năng tháo lũ qua cống bị suy giảm (xem đồ

thị hình 3.2) - lớn nhất là 7,2% (170 m°/s)

® Sư chuyển trang thái chảy từ chảy tư _do sang chảy ngâp làm giảm kha

năng tháo:

Kết quả thí nghiệm xác định khả năng tháo qua cống Ván Cốc khi chảy

không ngập và chấy ngập khi Hyyc= 15.62m mở đều các của

Do đó có thể thấy rằng với địa hình hiện trạng để thiên về an toàn chỉ nên

xét khả năng tháo lớn nhất qua cống Vân Cốc cũ khoảng 1700 mỶ/s +1900 mỶ/⁄s

d) Hiệu quả giảm mực nước Hà Nội khi phân lũ qua cụm đầu mối Vân Cốc

- Hát Môn từ nghiên cứu thí nghiệm trên mô hình tổng thể biến thái A, = 400,

A, = 80: Thí nghiệm chỉ xem xét khi lũ Sơn Tây là Qs„ạy = 37.800 mỶ/s

DUONG QUAN HE eKF ) THi NGHIEM CUA CONG VAN COC CU

VỚI ĐỊA HINH LONG HO HIEN TRANG (1997 - 2000) VA DIA HÌNH 1965

dia hinh 1999 - 2000

Dia hinh 1965

Kết quả được trình bày ở bảng (3.6)

Hiệu quả giảm mực nước cho Hà Nội khi phân lũ với Q;„r„y = 37.800 mử/s

Bảng 3.6 Giá tri muc nước (m) tại các tram

Trường hợp Sơn | Phương Vân Yên Thọ Lão | Hà Nội

Chưa phân lũ 16.29 | 16.12 1602 | 15.86 15.82 13.83 Phân lũ qua cụm đầu mối | 15.94 | 15.73 1562 15.42 15.01 13.40

làm 5 đoạn (xem bảng 2.2)

Từ bảng (3.6) cho thấy việc phân lũ qua Vân Cốc - Hát Môn giảm mực nước

cho Hà Nội là 0,43m (trong trường hợp thí nghiệm )

1.2 Khả năng tháo lñ qua tràn Hát Môn:

Để nghiên cứu khả năng tháo lũ qua 6.240 m đường tràn Hát Môn từ Km 2.460 + Km 8.600 có cao trình biến đổi từ 14,45m + 15,03m, chia đường tràn ra

Với giả thiết, tràn Hát Môn chỉ làm việc khi trong lòng hồ Vân Cốc đã được trữ một lượng nước ban đầu (được phân qua cống Vân Cốc), xem xét khả

năng tháo lũ với các tổ hợp mực nước thượng lưu Vân Cốc (Hạc) và thượng lưu

dap Day (Hnpp ) tương ứng với các trạng thái chảy ngập và chảy không ngập ở bảng dưới đây (bảng 3.7)

Tổ hợp mực nước thượng hạ lưu cống Vân Cốc

(Nghiên cứu khả năng tháo lũ tràn Hát Môn ) Bảng 3.7

| Tổ | Mựcnước | Mực nước:| Mực nước

hợp | thượng lưu Van Cốc lưu đập thượng Vân Cốc hạ lưu Trạng thái chảy se ao Ghi chú soe

- Chay không ngậpở | thượng lưu dap Day

những đoạn đê cao trình | gần đúng bằng

> 14.80m 7000m

4 16.01 15.44 15.72 - Chảy ngập ởnhững | ¡ độ dốc mực nước

đoạn đê cao trình < trong lòng hồ được

14.70m xác định từ thí nghiệm

- Chảy không ngậpở | bổ xung ¡~4* 107

những đoạn đê có cao

trình > 14.80m

20

Ghỉ chú: Việc xác định trạng thái chảy qua tràn Hát Môn dựa trên tiêu chuẩn

phân định trạng thái chảy của Kixelep (xem mục 6 của 2§ chương lÏ) với

2

av,

2g

=0.05+0.07 được xác định qua thí nghiệm

4) Kết quả thí nghiệm đường mực nước qua tràn Hát Môn được trình bày

trong bảng (3.8) và hình 3.3

Tình hình biến đổi mực nước qua ràn Hát Môn

- Đoạn 2: Dài 2500m từ K6+108 đến K8+529 h„ =0.3+ 0.4m

3 15.62 15.40 † Toàn tuyến bị tràn độ sâu trung bình |- Xem hình

b) Kết quả thí nghiêm xác đình khả năng tháo qua tràn Hát Môn:

Được trình bày trên bảng (3.9) và bảng (3.10)

Kết quả thí nghiệm khả năng tháo qua tràn Hát Môn Q (mẺ/s)

Himh %.3 (A)

cột nước trên tràn (m) Hs = 18.00

Hs = 15.62 Hs = 15 20 16.00 MN

Bang 3.9

2 | 152 |1428 |0.265 |0.223 |0.118 |0.202 |0.138 |o¡o | đ9cho từng đoạn

3 | 15.62 |1540 |049 |0.654 |0.489 | 0.486 | 0.339 | 0.492 | xée dinh tren

So sánh giữa kết quả tính toán và kết quả thí nghiệm

xác định Q tháo qua tràn Hát Môn

Hạyye= 15.62; Hạ vẹ= 15.40m Hạyc= 16.01m; Hụ,yẹ= 15.72m

lưu lượng qua tràn Hát Môn

Qua đó cho thấy có thể ứng dụng công thức (2.3) và (2.4) để tính gần đúng

1.3 Đánh giá khả năng tháo qua tràn Hát Môn và cống Vân Cốc

4) Kết quả ảo đạc thực tế khi phân lũ năm 1969 và 197] khi Hruyc = 15,62m,

Huy, = 14,20m:

+ Lưu lượng xả qua đập Đáy Qạp = 5000 m?/s

+ Lưu lượng xả qua cống Vân Cốc Q„ = 2.400 m”/s (Tổng cục KTTV đo)

+ Lưu lượng qua tràn Hát Môn được tính bằng hiệu số Qọp - Qvạc = 2600

m/s

b) Kết quả thí nghiệm trén mo hinh vat ly khi Hyye = 15.62m và Huuyyc =

12,50m +14,50m

+ Với địa hình hiện trạng khả năng tháo lớn nhất qua cống Vân Cốc (khi mở

đều hết các cửa) khoảng 1800 m3+ 1900 m3

+ Khả năng tháo qua tràn Hát Môn (theo quy trình vận hành trong trạng thái chảy ngập khi Hạ ve = L5,40 +15,50m là khoảng 3000 m3/s > 2700 m3/s

(theo con số đang được ước tính hiện nay)

Như vậy nếu theo quy trình vận hành thì khả năng tháo lớn nhất qua cống Vân Cốc và tràn Hát Môn z 4800 mỶ/s + 4900 m°/s

2§ Kiến nghị các bước vận hành cụm đầu mối Hát Môn Vân Cốc khi

+ Mực nước hồ Hoà Bình đạt 115m lũ sông Đà vẫn tiếp tục lên nhanh phải

xả lũ đảm bảo an toàn cho công trình

+ Mực nước hồ Hoà Bình < 115m nhưng lũ sông Thao, sông Lô lớn và dự báo lên nhanh đến mức hồ Hoà Bình có tiếp tục điều tiết cất giảm lũ mực

nước Hà Nội vẫn vượt 13.40m

Khi đó mực nước tại thượng lưu cống Vân Cốc là 15,62m + 16,01m Qua

nghiên cứu thí nghiệm quy trình vận hành hệ thống phân lũ sông Đáy nên tiến

hành theo các bước sau:

- Khi mực nước Hà Nội lên đến 12,50m (khi đó mực nước thượng lưu Vân

Cốc là 14.60m) và dự báo khả năng phải phân lũ sông Đáy là tất yếu thì cần phải

mở dần cống Vân Cốc để đưa nước vào lòng hồ tạo lớp nước đệm ban đầu bằng

cách mở đều 26 cửa với độ mở a tăng dần từ a = 0.27m + 0.63m trong khoảng 60

phút đưa một lưu lượng lũ từ 366 mỶ/s + 618 mỶ/s vào lòng hồ tránh gây xói lở hạ

lưu

- Giữ nguyên độ mở a ='0.63m cho đến khi mực nước trong lòng hồ Vân Cốc đạt cao trình 12.63m

- Tương tự đưa dần độ mở a từ 0.63m đến 1,02m để lưu lượng phân vào

lòng hồ đạt 1000 mỶ/s và mực nước hồ dâng đến cao trình 13,02m

- Tiếp tục kéo dần cửa van lên đến cao trình 14.40m mở hoàn toàn dang

mực nước trong lòng hồ Vân Cốc đến 14.40m Thời gian vận hành cống kéo dài

từ 14 đến 20 giờ

- Khi mực nước lòng hồ dâng đến 14.50m đập Đáy bắt đầu vận hành để tạo

lớp nước đệm cho hạ du

Tuy nhiên có những lúc khi mực nước trước đập Đáy mới đến 13.85m đã

phải vận hành mở đập tránh khi lũ cao, đập Đáy không mở được sẽ gây nguy hiểm

Trong thời gian mực nước sông Hồng tại thượng lưu Vân Cốc dâng lên từ 14.60m đến 15.62m nước bắt đầu tràn qua đê Hát Môn theo dạng chảy ngập với

lưu lượng mỗi lúc một tăng (xem bảng 3.9) Nên để đê Hát Môn phân lũ trong

trạng thái ngập tránh gây xói lở mạnh vỡ đê

- Quá trình chỉ huy phân lũ là một quá trình rất phức tạp không chỉ phụ

thuộc vào đự báo lũ thượng du, mà còn phụ thuộc vào tình hình thuỷ lực và sự

phối hợp đồng bộ giữa các công trình phân lũ, mà trên các mô hình vật lý cất dời cụm Hát Môn - Vân Cốc và đập Đáy hoặc mô hình toán không thể cho lời giải đây đủ chính xác được Để có thể có kiến nghị cho quy trình phân lũ của cụm

đầu mối Hát Môn - Vân Cốc - đập Đáy cần được nghiên cứu trên một mô hình

vật lý chính thái tỷ lệ lớn mô phỏng đây đủ về mặt không gian, thời gian của sự làm việc đồng bộ của hệ thống công trình phân lũ

Kết quả trên đây chỉ là những nghiên cứu bước đầu dần làm sáng tỏ các

bước vận hành cống Vân Cốc khi phân lũ

- Theo quy định quản lý đê điều, khi phân lũ, cống lấy nước mùa kiệt (trong giai đoạn hiện trạng do có cải tạo cụm đầu mối Hát Môn - đập Đáy để lấy nước mùa kiệt 36 m”/s và lấy sa mùa lũ Q< 80 mỶ⁄s) cần được đóng lại Do đó cống lấy nước mùa kiệt không tham gia phân lũ, nhưng lại thực hiện nhiệm vụ tiêu rút nước cho vùng chậm lũ rất hiệu quả qua kênh dẫn tháo qua cống lấy nước vòng qua đập Day

3§ Tình hình thủy lực cụm dau mối Vân Cốc - Hát Môn :

3.1 Tình hình thủy lực thượng hạ lưu cống Vân Cốc cũ

Dựa trên quy trình vận hành cống Vân Cốc lưu lượng phân lũ nghiên cứu

._ tình hình thuỷ lực thượng hạ lưu cống Vân Cốc khi tháo qua lưu lượng 1000 mỶ/s

b) Chế độ thuỷ lực khi Q phan If 14 2190 m’/s (dia hình hiện trang)

@ Kết quả phân bố lưu tốc khi Q phân lñ là 2190 m is được trình bày trên

Bảng 3.13

Mặt cất Vị trí Điểm |_ Giá tri van téc TB thuy truc (m/s)

đo vân tốc đo 1 2 3 4 5 Ghi chú

@ Sự biến đổi đường mặt nước ngang khi phân lũ từ của l đến của 26:

Từ thí nghiệm cho thấy, do dòng lũ được phân xiên vào cống nên đường

mặt nước ngang thượng lưu cống biến đổi và phân bố không đều Kết quả được