Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân điều tiết nước Sông Hồng trong mùa khô

Có nhiều nguyên nhân khác nhau mà mức nước trên sông Hồng sau khi xây dựng các công trình Thủy Điện ở thượng nguồn bị hạ thấp,hồ thượng nguồn không cấp đủ nước.Bên cạnh sự giảm sút về ng

L ỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trương Đình

Dụ người đã có ý tưởng làm cửa van phao Chữ nhân , người đã hướng dẫn, vạch ra những định hướng khoa học để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Th.S Lê Đình Hưng luôn quan tâm và tạo điều kiện để hoàn thiện công nghệ cửa van phao chữ nhân điều tiết nước sông hồng sớm đưa vào ứng dụng trong thực tế

Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập

và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Trung tâm Công trình đồng bằng ven biển & đê điều – Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát cánh cùng tác giả trong nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ ngăn sông trong những năm qua

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị trong gia đình đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình học tập và viết luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả

Bùi Quang Lân

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 NGUYÊN NHÂN GÂY CẠN KIỆT MÙA KHÔ Ở SÔNG HỒNG 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Diễn biến mực nước và lưu lượng ở Hà Nội vào mua khô qua các thời kỳ 6

1.2.1 Mực nước và lưu lượng nhỏ nhất ở Hà Nội trước lúc chưa có công trình thượng nguồn 6

1.2.2 Mực nước và lưu lượng nhỏ nhất ở Hà Nội sau khi có công trình thượng nguồn 10

1.2.3 Mực nước và lưu lượng ở Hà Nội khi xả nước tăng cường từ các hồ thượng nguồn vào mùa khô 11

1.3 Các nguyên nhân gây cạn kiệt dòng chảy sông hồng 15

1.3.1 Ảnh hưởng của sự điều tiết các công trình hồ chứa thượng nguồn ngoài lãnh thổ Việt Nam 16

1.3.2 Ảnh hưởng của sự vận hành các hồ thủy điện thượng nguồn của Việt Nam chưa đúng như nhiệm vụ thiết kế đề ra 16

1.3.3 Ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, gây can kiệt nguồn nước 18

1.3.4 Ảnh hưởng của sự hạ thấp đáy sông do hiện tượng xói nước trong lan truyền và khai thác cát tự do 19

1.3.5 Ảnh hưởng của thảm phủ thực vật suy giảm mạnh 23

1.3.6 Sự phối hợp giữa các ngành dùng nước chưa chặt chẽ 23

1.4 Kết luận nguyên nhân cạn kiệt mùa khô ở sông Hồng 23

1.5 Kết luận chương 1 25

Chương 2 CÁC LOẠI CỬA VAN ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT NƯỚC SÔNG HỒNG 26

2.1 Tổng quan các loại công trình điều tiết 26

2.2 Tổng quan các loại cửa van trong công trình điều tiết trong nước 28

2.2.1 Cửa van clape trục dưới 28

2.2.2 Cửa van phẳng 28

2.2.3 Cửa van cung 29

2.3 Tổng quan các loại cửa van cho công trình điều tiết trên thế giới 30

2.3.1 Cửa van kéo đứng (cửa van phẳng) 30

2.3.2 Cửa van FLAP (cửa van CLAPE) 33

2.3.3 Cửa van bằng cao su 38

2.3.4 Cửa van cung 38

2.4 Kết luận chương 2 40

Chương 3 TÍNH TOÁN CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN 41

3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 41

3.1.1 Cấu tạo 41

3.1.2 Nguyên lý vận hành cửa van phao chữ nhân 42

3.2 Ưu nhược điểm cửa van phao chữ nhân 43

3.3 Điều kiện nổi và chìm của cửa van trong nước 43

3.3.1 Điều kiện ổn định của cửa van trong nước 43

3.3.2 Điều kiện chìm của cửa van trong nước 46

3.4 Tính ổn định của cửa van phao chữ nhân khi nổi 46

3.5 Sơ đồ lực tác dụng 47

3.6 Tính toán lực đóng mở cửa van 48

3.7 Cối quay trong các cửa van thông dụng 50

3.7.1 Cối quay của cửa van tự động trục đứng 50

3.7.2 Cối quay của cửa van cung 51

3.7.3 Cối quay cửa van Clape 51

3.8 Lựa chọn kết cấu cối quay cho cửa van phao chữ nhân 52

3.8.1 Kết cấu cối quay dạng cầu 53

3.8.2 Kết cấu cối quay dạng bạc trục quay kết hợp với dây mềm 55

3.9 Kết luận chương 3 58

Chương 4 ỨNG DỤNG CỬA VAN PHAO CHỮ NHÂN CHO ĐẬP ĐIỀU TIẾT KHUYẾN LƯƠNG 59

4.1 Giới thiệu chung về công trình Khuyến Lương 59

4.1.1 Vị trí địa lý của công trình Khuyến Lương 59

4.1.2 Nhiệm vụ chính công trình Khuyến Lương 62

4.2 Bố trí tính toán cửa van phao chữ nhân 63

4.2.1 Thông số tính toán thiết kế 63

4.2.2 Mặt bằng bố trí tổng thể cửa van phao chữ nhân 63

4.3 Xác định thông số cơ bản cửa van phao chữ nhân 64

4.3.1 Xác định cửa van phao theo điều kiện ổn định 64

4.3.2 Điều kiện ổn định nổi của cửa van 65

4.3.3 Điều kiện ổn định chìm của cửa van 67

4.3.4 Tính toán lực đóng mở cửa van 67

4.4 Các trường hợp tính toán ổn định 69

4.4.1 Chính diện và mặt cắt cửa van phao chữ nhân 69

4.4.2 Trường hợp tính toán 70

4.4.3 Sơ đồ tính toán 70

4.4.4 Phương pháp kiểm tra kết cấu 71

4.5 Tính toán kết cấu cửa van 71

4.6 Kiểm tra kết quả tính toán theo trạng thái giới hạn I 74

4.6.1 Kiểm tra dầm D1 74

4.6.2 Kiểm tra dầm dầm D3 75

4.6.3 Tính toán thanh chống dọc D2 76

4.6.4 Tính toán thanh giằng chéo liên kết 76

4.7 Kiểm tra kết cấu theo trạng thái giới hạn 2 77

4.7.1 Kiểm tra cho thanh dầm D1 77

4.7.2 Kiểm tra cho thanh dầm D2 77

4.7.3 Kiểm tra cho thanh dầm D3 77

4.8 Tính toán lựa chọn chiều dày bản mặt cửa van: 78

4.9 Nhận xét và kết luận 78

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

1 KẾT LUẬN 79

2 KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 - 1: Bãi cát nổi giữa cầu Long biên và Chương Dương 5

Hình 1 - 2: Biểu đồ quá trình xói lòng dẫn sông hồng 19

Hình 1 - 3: Sơ đồ minh họa đường mặt nước bị xói 20

Hình 1 - 4: Biểu đồ quan hệ Q=f(z) mùa khô ở trạm Hà Nội 20

Hình 2 - 1: Hình ảnh các bộ phận chính của đập trụ đỡ với cửa van phẳng 26

Hình 2 - 2: Sơ đồ đập xà lan điều tiết cố định 27

Hình 2 - 3: Sơ đồ đập xà lan điều tiết thời vụ 27

Hình 2 - 4: Cống đập Thảo Long-Huế 28

Hình 2 - 5: Cống bình triệu – thành phố Hồ Chí Minh 28

Hình 2 - 6: Cống Tân Đệ-Thái Bình 29

Hình 2 - 7: Cống Đồng Quan-Hà Nội 29

Hình 2 - 8: Cống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m 29

Hình 2 - 9: Cống Đa Độ-Hải Phòng 30

Hình 2 - 10: Cống Đò Điểm ngăn mặn 30

Hình 2 - 11: (Spijkenisse, Netherlands, 1996) 31

Hình 2 - 12: Cửa van 80m tại Công trình ngăn triều Ravenswaay 32

Hình 2 - 13: Công trình ngăn triều Krimpen và Bố trí cửa van 80m 32

Hình 2 - 14: Cửa sập phương án A, đề xuất tại công trình ngăn triều Nieuwe Waterweg 34 Hình 2 - 15: Cửa sập phương án B, đề xuất tại công trình ngăn triều Nieuwe waterweg 35

Hình 2 - 16: Cửa sập đề xuất tại công trình ngăn triều Venice 36

Hình 2 - 17: Cửa sập xây dựng tại Stamford, USA 36

Hình 2 - 18: Bremen, Germany, 1993 37

Hình 2 - 19: Terling – Rock Falls, Illinois, 2002 37

Hình 2 - 20: (Kampen, Hà lan, 2002) 38

Hình 2 - 21: (Hellevoetsluis, The Netherlands, 1970) 39

Hình 2 - 22: Ems river, Germany 39

Hình 3 - 1: Kết cấu cửa van chữ nhân 41

Hình 3 - 2: Nguyên lý làm việc của van phao chữ nhân 42

Hình 3 - 3: Diễn biến tâm nổi và tâm ổn định khi nghiêng 44

Hình 3 - 4: Sơ đồ cửa van 47

Hình 3 - 5: Sơ đồ lực tác dụng khi cửa van nổi trong nước 47

Hình 3 - 6: Sơ đồ lực tác dụng cửa van khi đang điều tiết 48

Hình 3 - 7: Sơ đồ lực đóng mở cửa van 49

Hình 3 - 8: Cụm cối quay trên cửa van tự động trục đứng 50

Hình 3 - 9: Cụm cối quay dưới cửa van tự động trục đứng 50

Hình 3 - 10: Kết cấu cối quay cửa van cung 51

Hình 3 - 11: Kết cấu cối quay cửa van Clape 52

Hình 3 - 12: Công trình Maeslant - Hà Lan 53

Hình 3 - 13: Mô hình cối quay công trình Maeslant - Hà Lan 54

Hình 3 - 14: Kết cấu chi tiết cụm cối quay 54

Hình 3 - 15: Trọng lượng các bộ phận kết cấu 55

Hình 3 - 16: Kết cấu cối quay cửa 56

Hình 3 - 17: Kết cấu gối đỡ trục quay ở dưới 57

Hình 3 - 18: Kết cấu gối trục trung gian 57

Hình 3 - 19: Kết cấu bạc trục quay và dây xích 58

Hình 3 - 20: Chi tiết bạc trục - trục quay 58

Hình 4 - 1: Vị trí tuyến công trình 59

Hình 4 - 2: Mặt bằng tổng thể cửa van chữ nhân 63

Hình 4 - 3: Mặt cắt A - A 64

Hình 4 - 4: Diễn biến tâm nổi và tâm ổn định khi nghiêng 65

Hình 4 - 5: Sơ đồ lực đóng mở cửa van 68

Hình 4 - 6: Kết cấu cửa van 69

Hình 4 - 7: Sơ đô tính kết cấu cửa van 70

Hình 4 - 8: Sơ đồ lực tác dụng 70

Hình 4 - 9: Sơ đồ mô hình trong Sap2000 70

Hình 4 - 10: Mô hình kết cấu cửa van 71

Hình 4 - 11: Mô hình khung dầm cửa van 72

Hình 4 - 12: Biểu đồ Mômen M11 của bản mặt cửa van 3D 72

Hình 4 - 13: Biểu đồ Mômen M22 của bản mặt cửa van 3D 72

Hình 4 - 14: Biểu đồ Mômen M22 của bản đáy cửa van 72

Hình 4 - 15: Biểu đồ Mômen M22 Mặt phía thượng lưu 73

Hình 4 - 16: Biểu đồ Mômen M22 Mặt phía hạ lưu 73

Hình 4 - 17: Biểu đồ Mômen M33 dầm D1 73

Hình 4 - 18: Biểu đồ Lực dọc dầm D1 và D2 73

Hình 4 - 19: Biểu đồ Mômen M33 dầm D3 74

Hình 4 - 20: Biểu đồ Mômen M33 dầm D2 74

Hình 4 - 21: Biểu đồ Lực dọc Nmax dầm D3 74

Hình 4 - 22: Biểu đồ Mômen M33 dầm D3 74

Hình 4 - 23: Biểu đồ lực dọc của thanh chống T1 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 - 1: Mực nước và lưu lượng nhỏ nhất ở Hà Nội trước lúc chưa có công trình thượng nguồn 6 Bảng 1 - 2: Mực nước và lưu lượng nhỏ nhất ở Hà Nội trước lúc chưa có công trình thượng nguồn 10 Bảng 1 - 3: Mức nước và lưu lượng ở Hà Nội khi xả nước tăng cường từ các hồ thượng nguồn vào mùa khô 11 Bảng 2 - 1: Cửa van kéo đứng một số công trình trên thế giới 30 Bảng 2 - 2: Dạng kết cấu cửa van này được áp dụng ở một số công trình trên thế giới: 33 Bảng 4 - 1: Tổ hợp mực nước tính toán và kiểm tra 63 Bảng 4 - 2: Đặc trưng hình học của thép hình I1500 và U400 69

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tình trạng cạn kiệt trên hệ thống sông Hồng về mùa khô trong những năm vừa qua ngày càng trầm trọng và diễn biến phức tạp Về mùa khô sông Hồng bị hạ thấp mực nước làm cho các cống không lấy được nước,trạm bơm không lấy được nước Để khắc phục phải làm công trình dâng nước phải cấp cho đủ nước và dâng mực nước lên Có nhiều nguyên nhân khác nhau mà mức nước trên sông Hồng sau khi xây dựng các công trình Thủy Điện ở thượng nguồn bị hạ thấp,hồ thượng nguồn không cấp đủ nước.Bên cạnh sự giảm sút về nguồn nước thì yêu cầu về mực nước trong mùa khô cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng Sau khi có các hồ chứa lòng sông

sẽ bị xói sâu,mực nước lại càng xuống thấp.Mặt khác tình trạng khai thác cát một cách bừa bãi và quá mức độ cho phép càng làm trầm trọng thêm vấn đề hạ thấp mực nước trên sông mùa kiệt.Theo như khảo sát,hiện nay trên sông Hồng hiện tượng hạ thấp mực nước so với trước khi có hồ Hòa Bình đã xảy ra rất nghiêm trọng,có nơi mực nước đã hạ xuống tới 2m so với trước đây

Về lâu dài,đối với hệ thống sông Hồng trong mùa khô có hai vấn đề cần phải tìm cách khắc phục đó là tình trạng giảm nguồn nước và tình trạng hạ thấp mực nước.Chính vì vậy muốn dâng nước phải cấp nước đủ và dâng mực nước lên.Tháo

lũ sông Hồng là phạm trù an ninh quốc gia vì vậy công trình điều tiết trên sông Hồng về mùa khô tuyệt đối không được mảy may ảnh hưởng đên khả năng thoát lũ của sông Hồng

Qua phân tích nguyên nhân,ưu nhược điểm tác giả đã chọn giải pháp cửa van phao chữ nhân.Cửa van phao chữ nhân có nhiều ưu điểm nổi trội như khẩu độ lớn,lắp đặt,vận hành sửa chữa không phức tạp

Đề tài luận văn: “Nghiên cứu cửa van phao chữ nhân điều tiết nước Sông

H ồng trong mùa khô ” nhằm từng bước hoàn thiện một cách mạnh mẽ, sâu rộng

hơn, góp phần phục vụ nhu cầu cấp bách của thực tế sản xuất có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

2

2 Tính mới của khoa học công nghệ

Đối với công trình điều tiết sông Hồng thì phải căn cứ vào nhiệm vụ, đặc điểm kết cấu và vận hành của công trình để chọn kiểu cửa van thích hợp đáp ứng được các yêu cầu đề ra khi thiết kế dự án Có nhiều giải pháp được đưa ra nhằm giải quyết cho việc điều tiết nước sông hồng trong mùa khô han.Ví dụ cửa van phẳng được nâng hạ bằng hệ thống điều khiển đặt trên đỉnh của các tháp trụ pin công trình

Về mùa khô, các cửa van này được đóng lại để ngăn và giữ nước theo yêu cầu thiết

kế Về mùa lũ, toàn bộ hệ thống cửa van được kéo lên và chốt giữ lại bằng hệ thống khóa Nhưng nhược điểm của cửa van phẳng là khi kéo cửa van lên chịu gió bão bất lợi về lực tác dụng lên công trình, hơn nữa mất mỹ quan cho công trình,ngoài ra cửa van phẳng xây dựng rất tốn kém

Xuất phát từ những yêu cầu của đập điều tiết thời vụ là: Dâng được mực nước trong mùa khô theo yêu cầu,không ảnh hưởng đến thoát lũ chính vụ,lắp đặt nhanh gọn và tháo dỡ dễ dàng nên các tác giả đề xuất chọn giải pháp cưa van phao chữ nhân Ưu nhược điểm của cửa van chữ nhân cũng giống như cửa van cánh cửa, nhưng cửa van chữ nhân có ưu điểm hơn là có thể làm khoang rộng hơn Cùng một kích thước khoang đập thì một cánh cửa van chữ nhân chỉ rộng khoảng 0,57 cửa van cánh cửa, nên gia công lắp đặt dễ hơn Để việc lắp đặt sữa chữa dễ dàng có thể làm cửa van phao chữ nhân Trong trường hợp kết hợp với cầu giao thông qua sông Hồng với khẩu độ lớn thì ứng dụng cửa van chữ nhân rất phù hợp Công trình được cấu tạo bởi hệ thống cửa van phao vận hành tại chỗ.Phần nền đáy công trình được làm kiến cố và có hệ thống gờ vừa có tác dụng tựa lực cho cửa phao khi đóng,vừa

có tác dụng làm kín nước khi cửa làm việc Cửa van họat động dựa trên nguyên lý phao nổi trong nước nhờ lực đẩy acsimet Cửa van chữ nhân thì đã có nhiều, nhưng cửa van phao chữ nhân thì chưa được nghiên cứu và ứng dụng đặc biệt cửa van phao chữ nhân lớn thì chưa nơi nào nghiên cứu

3 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu kết cấu cửa van chữ nhân để ứng dụng cho việc điều tiết nước sông hồng trong mua khô hạn

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp phân tích, tổng hợp

+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng

tự do dọc tuyến Theo tác giả có 6 nguyên nhân làm giảm mực nước hạ du sông Hồng nhưng có hai nguyên nhân chính là đáy sông Hồng bị hạ thấp và các hồ thủy điện không xả đủ lưu lượng thiết kế

Mấy năm gần đây về mùa khô mực nước sông Hồng tụt xuống thấp hơn đáy các cống và bể hút các trạm bơm lấy nước từ sông Hồng nên không lấy được nước vào các hệ thống tưới Trước tình hình đó, đã có giải pháp khắc phục tình trạng thiếu nước đổ ải cho vụ đông xuân ở đồng bằng sông Hồng bằng cách xả nước tăng cường từ các hồ thủy điện thượng nguồn: Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà vào ba đợt, ví dụ năm 2008 đợt 1: 20- 27/1; đợt 2: 03-09/ 2; đợt 3: 12- 18/2; Năm 2013 các đợt xả là đợt 1: đợt 1: 22/1- 29/1; đợt 2: 1/1-8/2; đợt 3: 16/2- 21/2 Cả ba đợt phải

xả 4768 triệu m3 nước

Biện pháp xả nước tăng cường như vậy mang tính chất cấp cứu kịp thời cho thời vụ đổ ải, nhưng có những nhược điểm: Một là khi dừng không xả tăng cường thì dòng sông lại cạn kiệt, các cống và các trạm bơm lại bị “treo”, hệ thống kênh vào các làng xã vùng đồng bằng này bị khô cạn, ảnh hưởng lớn đến môi trường sống của người dân, mà trước đây họ đã được hưởng nguồn nước tự nhiên từ sông Hồng do hệ thống cống và trạm bơm cung cấp Hai là mỗi lần xả nước tăng cường phải mất hơn 4 tỷ m3 nước nhưng chỉ sử dụng được phần nhỏ còn phần lớn chảy ra

5

biển Ba là kế hoạch phát điện của các nhà máy thủy điện bị xáo trộn Vì vậy vấn đề đặt ra là phải tìm giải pháp để khôi phục dòng chảy sông Hồng gần trở lại như khi chưa có các hồ chứa thượng nguồn để phục vụ không những cho sản xuất nông nghiệp mà còn cả kinh tế xã hội và môi trường sinh thái cả đồng bằng sông Hồng Nhưng để tìm được giải pháp hợp lý thì phải tìm được nguyên nhân vì sao trong những năm gần đây, vào mùa khô sông Hồng lại bị cạn kiệt Để tìm nguyên nhân này chúng ta phải xem bản liệt kê diễn biến mức nước và lưu lượng thực đo mùa khô ở hạ du sông Hồng từ những năm chưa có hồ thủy điện và những năm sau khi lần lượt có các hồ thủy điện Đồng thời so sánh mực nước và lưu lượng của các đợt

xả nước tăng cường các năm gần đây với mực nước và lưu lượng các năm trước khi chưa có các hồ thượng nguồn

Hình 1 - 1: Bãi cát nổi giữa cầu Long biên và Chương Dương

6

1.2 Diễn biến mực nước và lưu lượng ở Hà Nội vào mua khô qua các thời kỳ 1.2.1 Mực nước và lưu lượng nhỏ nhất ở Hà Nội trước lúc chưa có công trình thượng nguồn

Bảng 1 - 1: Mực nước và lưu lượng nhỏ nhất ở Hà Nội trước lúc chưa có công trình

thượng nguồn Thời kỳ 1956-1965

11

1.2.3 Mực nước và lưu lượng ở Hà Nội khi xả nước tăng cường từ các hồ thượng nguồn vào mùa khô

Bảng 1 - 3: Mức nước và lưu lượng ở Hà Nội khi xả nước tăng cường từ các hồ thượng nguồn vào mùa khô

2012 Ngày

3

) TB ngày (tr.m

3

) TB ngày (tr.m

12

2/2/2012 T7 1,805 156 404 35 624 54 2,833 245 98 138 389,616 61.3 3/2/2012 CN 2,103 182 409 35 630 54 3,142 271 181 212 402,998 63.4 4/2/2012 2 1,769 153 411 36 636 55 2,816 243 242 250 432,951 68.2 5/2/2012 3 1,601 138 373 32 642 55 2,616 226 253 260 449,748 70.8 6/2/2012 4 1,817 157 361 31 649 56 2,827 244 247 254 468,007 73.7

13

Năm 2013 Ngày

3

) TB ngày (tr.m

3

) TB ngày (tr.m

14 2/2/2013 T7 1,805 156 404 35 624 54 2,833 245 98 138 389,616 61.3 3/2/2013 CN 2,103 182 409 35 630 54 3,142 271 181 212 402,998 63.4 4/2/2013 2 1,769 153 411 36 636 55 2,816 243 242 250 432,951 68.2 5/2/2013 3 1,601 138 373 32 642 55 2,616 226 253 260 449,748 70.8 6/2/2013 4 1,817 157 361 31 649 56 2,827 244 247 254 468,007 73.7

15

Qua hai bảng đo lưu lượng và mực nước ở trên tác giả có nhận xét như sau:

-Số liệu đo mực nước và lưu lượng nhỏ nhất tại Hà Nội từ 1956 đến 2009 cho thấy rằng các năm từ 2003 trở về trước dù với lưu lượng nhỏ hơn 400m3/s cũng chưa có năm nào mực nước nhỏ hơn 1,55m Trong thời kỳ này lưu lượng nhỏ nhất

là 366m3/s xẩy ra ngày 30 tháng 4 năm 1960 ứng với mực nước 1,85m, Trong năm

đó ngày 31 tháng 3 lưu lượng 475m3/s thì có mực nước 2,08m; năm 1980 ngày 26 tháng 3 lưu lượng 436m3/s, ứng với mực nước 2,09m và ngày 25 tháng 4 lưu lượng 417m3/s có mực nước 2,05m Với lưu lượng hơn 500m3/s thì mực nước ở Hà Nội

đa số đạt trên 2m Với lưu lượng 600m3/s thì chỉ có duy nhất ngày 16 tháng 2 năm

1963 lưu lượng 615m3/s ứng với mực nước 1,99m, còn lại đều có mực nước lớn hơn 2m Còn với lưu lượng 700m3/s thì mực nước thì mực nước luôn cao hơn 2m

- Từ năm 2004 về sau mực nước càng ngày càng giảm mạnh, không giữ được quan hệ tương xứng về lưu lượng và mực nước như những năm trước đó Hãy nhìn vào bảng thống kê mực nước và lưu lượng ở Hà Nội các năm từ 2004 đến 2009 phía trên thì rõ, ví dụ ngày 13 tháng 2 năm 2005 lưu lượng 600m3/s, mực nước đạt 1,72m, năm 2006 ngày 20 tháng 2 lưu lượng 400m3/s mực nước đạt 1,36m, năm

2007 lưu lượng 525m3/s mực nước đạt 1,12m, năm 2008 ngày 11 tháng 3 lưu lượng 471m3/s mực nước đạt 1,00m và ngày 1 tháng 4 lưu lượng 565m3/s mực nước đạt 1,2m; năm 2009 mực nước tụt xuống tệ hại hơn, ngày 16 tháng 3 lưu lượng 645m3/s nhưng mực nước chỉ đạt 0,92m

- Số liệu lưu lượng xả từ các hồ và mực nước đo được ở Hà Nội khi xả nước tăng cường các đợt cho thấy muốn có mực nước tại Hà Nội 2,3m -2,6m thì các hồ thượng nguồn phải xả khoảng 2500m3/s -2900m3/s, ứng với lưu lượng Hà Nội khoảng 2000m3/s, ví dụ: ngày 26 tháng 1 năm 2012 lưu lượng từ các hồ về 2660m3/s ứng với

Hà Nội khoảng 2000m3/s, mà mực nước đạt được 2,36m, hai ngày sau đó ngày 28 tháng 1 lưu lượng về 2912m3/s, ứng với Hà Nội khoảng 2300m3/s, mực nước được 2,60m Đợt lấy nước năm 2013 cũng cho những con số tương tự

1.3 Các nguyên nhân gây cạn kiệt dòng chảy sông hồng

Hiện tượng sông Hồng bị cạn kiệt vào mùa khô, ảnh hưởng lớn đến sự

16

phát triển kinh tế xã hội của đồng bằng Bắc Bộ, vùng trọng điểm kinh tế của đất nước Vì vậy khi chưa kịp có giải pháp ổn định lâu dài và hiệu quả thì phải có biện pháp giải cứu cấp bách xả nước từng đợt từ các hồ chứa thủy điện để đảm bảo sản xuất nông nghiệp trong vụ đông xuân là cần thiết Nhưng ngoài sản xuất nông nghiệp, sông Hồng cần đủ nước để phục vụ nhiều ngành kinh tế khác và phục dân sinh như bản thân dòng tự nhiên trước đây của nó Để có giải pháp hiệu quả và ổn định trong việc khắc phục hiện tượng cạn kiệt sông Hồng, trước hết phải xác định

rõ nguyên nhân dẫn đến tình trạng này Sau đây tác giả trình bày và phân tích một

số ý kiến bàn về nguyên nhân gây cạn kiệt của sông Hồng Một số nguyên nhân trong số này đã được nêu ra trong nhiều hội thảo

1.3.1 Ảnh hưởng của sự điều tiết các công trình hồ chứa thượng nguồn ngoài lãnh thổ Việt Nam

Các nhánh của sông Hồng trên địa phận thuộc Trung Quốc đã xây dựng nhiều hồ chứa, ví dụ: Trên sông Nguyên đã làm một số hồ chứa dẫn nước tưới với dung tích 409.106 m3 dẫn 26,7m3/s; Trên Sông Lô có hồ chứa 326.106 m3 dẫn 48,4

m3/s, sông Lý Tiên chứa 6,8.106 m3 dẫn 7,1m3/s; ngoài ra còn các công trình thuỷ điện từ 1000 KW ÷ 40000 KW Đây là số liệu năm 1960, hiện nay chắc chắn sau hơn

50 năm, đã có nhiều công trình ra đời, nên tác động của chúng đến dòng chảy các sông

đổ vào Việt Nam sẽ rất lớn (Theo Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp)

1.3.2 Ảnh hưởng của sự vận hành các hồ thủy điện thượng nguồn của Việt Nam chưa đúng như nhiệm vụ thiết kế đề ra

Ví dụ: Các hồ Thác Bà, Hòa Bình, Tuyên Quang Hồ chứa Thác Bà, hoàn thành năm 1972, nói chung có thể bổ sung thêm khoảng 100 m3/s cho các tháng mùa kiệt song do nhiều khó khăn khách quan và chủ quan nên chưa cấp nước được như thiết kế

Hồ chứa Hoà Bình, hoàn thành và đưa vào sử dụng năm 1988 làm khả năng điều tiết mùa kiệt tăng thêm khoảng 500 m3/s, mặc dù nhiệm vụ đề ra khi xây dựng

là mùa khô phải tháo xuống hạ du không nhỏ hơn 680m3/s để phục vụ sản xuất

17

nông nghiệp, ( con số này được ghi trong luận chứng kinh tế kỹ thuật bằng tiếng Nga), nhưng có nhiều thời điểm không những không thực hiện được con số đó mà chỉ với con số nhỏ hơn rất nhiều

Quá trình xả nước của hồ Hòa Bình trong thời kỳ mùa kiệt ảnh hưởng rất lớn đến dòng chảy mùa kiệt Ví dụ, trong 3 tháng: tháng 12/2005, tháng 1 và 2/2006 lưu lượng xả của hồ Hòa Bình thường thấp hơn lưu lượng nước đến Hồ, thậm chí còn có thời gian (thường vào ban đêm) lượng xả rất thấp chỉ khoảng 20-50m3/s tức bằng 3-7% lưu lưu lượng thiết kế, gây ra tình trạng “đứt dòng chảy” ở hạ du, dòng chảy ở hạ du hồ gần như bằng 0, tạo ra một thời kỳ dài dòng chảy hạ du hồ Hòa Bình xuống thấp nhất trong vòng 100 năm qua Mực nước sông Hồng tại Hà Nội từ đầu tháng 2 đến tháng 4/2006 ở mực rất thấp dao động từ 1,5 - 1,6 m, năm 2007 mực nước từ 1,12m đến 1,38m, năm 2008 mực nước từ 0,8m đến 1,2m, năm 2009 mực nước từ 0,92m đến 1,48m, gây ra dòng chảy kiệt dị thường ảnh hưởng đến viêc cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, dân sinh và phát triển kinh tế xã hội vùng

hạ lưu sông Hồng.Điều mọi người dễ nhận biết rõ ràng nhất là vào mùa khô các năm gần đây mực nước sông Hồng thấp hơn đáy các cống và bể hút của các trạm bơm lấy nước sông Hồng, điều chưa bao giờ xẩy ra kể từ khi có các hệ thống thủy nông đó Đây là thời kỳ cạn kiệt nặng nhất, nước sông xuống thấp nhất Trước tình hình khô hạn như vậy, chính phủ, đã có chủ trương câp bách xả nước nước từ các

hồ thủy điện từng đợt để cấp đủ nước cho vụ đông xuân Mặt khác vào mùa khô, giao thông thủy đoạn từ Việt trì đến Hà Nội cũng bị ách tắc, vì mực nước sông không đủ đáp ứng yêu cầu mớn nước chạy tàu (1,6m)

Từ dưới Việt Trì các công trình thuỷ lợi chủ yếu lấy nước là cống và trạm bơm cho nên điều quan trọng là mực nước và lưu lượng trên sông Hồng cần đảm bảo theo thiết kế trước đây thì các công trình mới lấy được đủ nước Nhưng hiện nay trong mùa khô các cống Liên Mạc ( cao trình đáy cống là 0,00m), cống Long Tửu ( cao trình đáy cống +1m) nhiều thời gian nước sông Hồng thấp hơn đáy cống

và ở một số trạm bơm nươc sông Hồng không vào được bể hút Còn trước cống Xuân Quan mực nước chỉ đạt khoảng 1-1,2m mà thiết kế yêu cầu 1,85m Khi nước

18

sông Hồng cạn kiệt thì các công trình gần biển còn chịu tác động của nước mặn xậm nhập vừa gây thiếu nguồn nước vừa tác động môi trường sinh thái Do vậy vừa qua phải xả nước tăng cường mới đủ nước phục vụ đổ ải

Thực tế là sông Hồng hiện nay không còn là con sông tự nhiên như trước đây nữa mà là dòng chảy của sông đã được điều tiết theo yêu cầu mục tiêu của chủ thể quản lý công trình cả phía Trung Quốc và cả phía Việt Nam Đây là điều làm thay đổi cơ bản nhất về lưu lượng, mực nước và lượng phù sa của dòng chảy sông Hồng, ảnh hưởng rất lớn đến công tác khai thác quản lý nguồn nước sông Hồng cho phát triển kinh tế xã hội

Nhận thức về ảnh hưởng của các hồ thượng nguồn,trong giới chuyên môn, nhiều ý kiến cho rằng sự thiếu hụt nguồn nước và cạn kiệt ở sông Hồng là do các nhà máy thủy điện chưa thực hiện đúng luận chứng kinh tế kỹ thuật của thiết kế các công trình đó Những ý kiến này cho rằng nguyên nhân chủ yếu gây cạn kiệt là do các nhà máy không xả nước như quy định trong thiết kế, nên để khắc phục thì chỉ cần vận hành các nhà máy thủy điện như thiết kế thì hạ du sẽ đủ nước.Tại nhiều hội thảo có nhiều ý kiến đề cập một cách toàn diện về nguyên nhân gây cạn kiệt, nghĩa

là ngoài yếu tố vận hành các nhà máy thủy điện các ý kiến đã đề cập một số yếu tố khác cũng góp phần làm cho sông Hồng cạn kiệt thêm

1.3.3 Ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, gây can kiệt nguồn nước

Hiện tượng Elnino đã gia tăng trong một số năm gần đây, dẫn đến hạn hán nhiều vùng của lưu vực sông Hồng Mưa hàng năm có xu thế mưa muôn và tắt sớm, dẫn đến lượng mưa và dòng chảy đều bị thiếu hụt so với trung bình nhiều năm, đồng thời lượng bốc hơi cũng tăng thêm nhiều Những năm gần đây, nguồn nước trong lưu vực những năm qua có nhiều biến động phức tạp, mùa lũ lượng trữ nước

ở các hồ thủy lợi không đầy, năm 2004 chỉ đạt 65-80% thiết kế Các hồ thủy điện lớn mực nước cũng thấp hơn thiết kế

Dòng chảy trên các sông suối đều ở mức thấp hơn từ 20-30% so với TBNN (20 ngày đầu tháng 02/2004 sông Thao tại Yên Bái lưu lượng bình quân là 218m3/s hụt 26% so với TBNN, sông Lô tại Tuyên Quang 168m3/s hụt 28%) Mực

19

nước các sông Thương, Cầu, Lục Nam thuộc sông Thái Bình thấp hơn TBNN từ 0,5-0,8 m Tại các vùng cửa sông mặn xâm nhập sâu vào nội địa từ 10 ÷20km, độ mặn tăng cao so với trung bình nhiều năm từ 4-5%

Mực nước, lưu lượng đến tại các hồ trên lưu vực trong mùa cạn đều thấp hơn nhiều so với trung bình nhiều năm cùng kỳ của các năm trước Lưu lượng đến trung bình trong tháng I/2004 của hồ Hoà Bình chỉ đạt 405m3/s bằng 35% mức tháng I năm 2003 và bằng 72% mức trung bình nhiều năm Ngày 13/I/2004 đạt mức thấp nhất so với cùng kỳ kể từ khi có hồ đến nay là 109,35m Trong khi đó, lưu lượng đến trong tháng I của năm 2004 của hồ Thác Bà chỉ đạt 48,2m3/s, bằng 52%

so với tháng I năm 2003 và bằng 89% so với trung bình nhiều năm

Nhưng đây không phải là nguyên nhân chính vì các hồ thủy điện là hồ điều tiết nhiều năm, nên tuy có sụt giảm lượng nước đến nhưng vẩn đủ để phát điện và cung cấp nước cho hạ du như đã tính toán khi thiết kế

1.3.4 Ảnh hưởng của sự hạ thấp đáy sông do hiện tượng xói nước trong lan truyền và khai thác cát tự do

Để dễ hình dung được quá trình xói lòng dẫn sông Hồng, xin dẫn chứng tài liệu thực đo mặt cắt ngang sông Hồng tại Hà Nội của Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia- Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam từ năm 1976 đến năm 2000 như hình dưới đây

Hình 1 - 2: Biểu đồ quá trình xói lòng dẫn sông hồng

20

Hình 1 - 3: Sơ đồ minh họa đường mặt nước bị xói

Hình 1 - 4: Biểu đồ quan hệ Q=f(z) mùa khô ở trạm Hà Nội

Việc mực nước sông Hồng hạ thấp do nhà máy thủy điện thượng nguồn xả không đúng lưu lượng thiết kế, thậm chí có thời điểm không xả vì kế hoạch phát điện, làm cho mực nước sông Hồng ở Hà nội hạ thấp quá mức thì dễ hiểu, vì lưu lượng giảm mạnh thì mực nước giảm mạnh

Câu hỏi đậm nét đặt ra là qua các bảng lưu lượng nêu trên cho thấy vì sao lúc chưa có các hồ chứa, lưu lượng tự nhiên của cả lưu vực chảy về Hà Nội trong nhiều thời gian chỉ có 500m3/s đến 600m3/s, thì mực nước ở Hà nội lớn hơn 2m thậm chí nhiều lúc thấp hơn 400m3/s, nhưng mực nước Hà Nội chưa bao giờ thấp hơn mức 1,8m Các bảng thống kê lưu lượng và mực nước nhỏ nhất tại Hà Nội từ năm 1956 đến năm 1988 cho thấy trước đây ở Hà Nội chỉ cần lưu lượng khoảng 700m3/s -800m3/s thì mực nước đã đạt 2,5m, còn bây giờ muốn có mực nước Hà Nội 2,5m thì lưu lượng phải lớn hơn 2000m3/s Cũng từ các bảng số liệu thực đo ở Hà Nội nêu trên, các con số dưới đây càng làm chúng ta ngạc nhiên: Ngày 12 tháng 2 năm

2008 lưu lượng đo được 377 m3/s, mực nước chỉ đo được 0,8m, nhưng năm 1960 ngày 30 tháng 4 lưu lượng cũng chỉ 366m3/s nhưng mực nước lên tới 1,85m; Năm

21

2009 ngày 31 tháng I lưu lượng 752m3/s nhưng mực nước chỉ 1,16m, ngày 1 tháng

II lưu lượng 662m3/s, mực nước 0,96m, ngày 16 tháng III lưu lượng 645m3/s mực nước 0,92m, ngày 2 tháng IV lưu lượng 906m3/s, mực nước 1,48m Với lưu lượng

từ 645m3/s đến 902m3/s của các năm trước đây mực nước Hà Nội phải từ 2m đến 2,7m, nhưng hiện nay chỉ được 0,92m đến 1,48m Một dẫn chúng nữa tại Hà Nội ngày 31 tháng 1năm 1962 lưu lượng nhỏ nhất là 1045 m3/s, đã ứng với mực nước 3,04m Hiện nay qua các đợt xả nước thấy rằng để Hà Nội có mực nước 3m thì phải

có lưu lượng khoảng 2700- 3000m3/s

Từ các bảng lưu lượng và mực nước kiệt ở Hà Nội các năm từ 1956 đến năm

1988 qua các thời kỳ tác giả có nhận xét như sau:

-Thời kỳ1956-1965 tại Hà Nội có 11tháng trong 40 tháng mùa khô lưu lượng nhỏ hơn 600m3/s, nhưng mực nước chưa bao giờ xuống dưới mức 1,8m, đặc biệt ngày 30-tháng 4 năm 1960 lưu lượng chỉ có 366m3/s, nhưng mực nước vẩn ở mức 1,85m

-Thời kỳ 1966-1975 cũng tại Hà Nội có 11tháng trong 40 tháng mùa khô lưu lượng nhỏ hơn 600m3/s nhưng mực nước đều lớn hơn mức 2m, chỉ có ngày 21 tháng 4 năm 1967 mực nướ 199m, ứng với lưu lượng 525m3/s

-Thời kỳ 1976- 1985 cũng tại Hà Nội có 7 tháng trong 40 tháng mùa khô có lưu lượng nhỏ hơn 600m3/s và mực nước đều lớn hơn 2m, nhỏ nhất là ngày 25 tháng 4 năm 1980, mực nước 2,05m ứng lưu lượng 417m3/s.Từ năm 1978 hồ Thác

bà đi vào khai thác, nhưng lưu lượng điều tiết nhỏ nên tác dụng không rõ

- Thời kỳ 1986-1995 cũng tại Hà nội có 9 tháng trong 40 tháng mùa khô lưu lượng nhỏ hơn 600m3/s, chỉ có 2ngày là 23 tháng 3 mực nước 1,96m, ứng với lưu lượng 448m3/s và ngày 14 tháng 4 mực nước 1,96m ứng với lưu lượng 462m3/s.Từ năm1988 hồ Hòa bình bắt đầu hoạt động

- Thời kỳ 1996-2005 chỉ có 1tháng trong 40 tháng mùa khô, lưu lượng nhỏ hơn 600m3/s nhưng có tới 5 ngày mực nước dưới mức 2m, đáng chú ý là ngày 31 tháng 3 năm 2004 khi lưu lượng đạt tới 723m3/s mà mực nước chỉ được 1,96m và ngày 6 tháng 4 khi lưu lượng đạt tới 656m3/s nhưng mực nước chỉ đạt 1,86m, với lưu lượng này trước đây mực nước phải tới 2,3- 2,5m

22

- Thời kỳ 2006- 2009 có 11trong 16 tháng lưu lượng nhỏ hơn 600m3/s và

có 16ngày mực nước dưới 1,66m có ngày nhỏ nhất là 0,8m ứng lưu lượng 377 m3/s Đây là thời gian cạn kiệt nhất của sông Hồng từ trước tới nay

Từ những điều trình bày ở trên có thể khẳng định rằng nếu các hồ chứa thủy điện ở nước ta trên sông Hồng vận hành như thiết kế ( trong điều kiện nguồn nước

về cho phép) ví dụ hồ Hòa Bình 680m3/s, Thác Bà 100m3/s và Tuyên Quang 300m3/s,tổng cả ba hồ 1080m3/s thì mực nước sông Hồng tại Hà Nội hiện nay cũng không đạt được theo yêu cầu thiết kế cuả các công trình lấy nước phục vụ sản xuất và đời sống, vì mực nước chỉ đạt được khoảng 1,5m

Khi quan tâm tới sự cạn kiệt của sông Hồng, không chỉ quan tâm tới lưu lượng và tổng lượng nước đến mà còn phải quan tâm đến mực nước trên sông Hồng

vì cao trình lấy nước của các hệ thống thủy nông thuộc sông Hồng đều đã xây dựng theo điều kiện mực nước tự nhiên của sông Hồng trước đây khi chưa có các hồ chứa thượng nguồn Vì vậy hiểu sự cạn kiệt sông Hồng ở đây không chỉ có thiếu lưu lượng mà cả thiếu đầu nước

Khi nhìn hình vẽ trên về diễn biến đáy sông Hồng thấy rõ tại một mặt cắt sông Hồng đoạn Hà Nội bị xói sâu 5m, có tài liệu viết sông Hồng bị xói sâu bình quân 2m và sông Đuống xói mạnh hơn Điều đó cũng được minh chứng rõ ràng qua các đợt xả nước là phải xả lưu lượng gấp đôi thì mới có đủ mực nước yêu cầu như trước đây Điều đó cho chúng ta dễ dàng nhận ra rằng nguyên nhân chính làm cho mực nước hạ thấp là do đáy sông bị hạ thấp trên toàn tuyến Đáy sông bị hạ thấp chắc chắn do hai nguyên nhân: Thứ nhất là hiện tượng xói nước trong lan truyền sau khi xây dựng các hồ thượng nguồn; Thứ hai cũng được nhiều ý kiến nêu ra là nạn khai thác cát tự do Hiện tượng xói nước trong lan truyền đã được dự báo trước khi xây dựng hồ Hòa Bình Nó xẩy ra từ từ và kéo dài hàng chục năm mới ổn định,

từ khi hồ Hòa Bình vận hành đến nay đã 25 năm, xói lan truyền đã gần đến cửa biển Những năm đầu xói lan truyền chưa đến vùng hạ du nên chưa ảnh hưởng đến đường mặt nước, chỉ khi xói toàn tuyến mới xẩy ra hiện tượng tụt mực nước Đó là nguyên nhân chủ yếu, theo dự báo sau 30 năm ở Hà Nội sẽ xói chung sâu 0,8m,

23

nhưng hiện nay mới 25 năm theo một số tài liệu ở Hà Nội đã có xói chung đã tới 2m Còn ở sông Đuống lại bị xói mạnh hơn nhiều.Các nghiên cứu mới đây cho rằng hiện tượng diễn biến xói lớn như vậy so với dự báo là do chế độ vận hành các hồ thủy điện Còn ảnh hưởng của khai thác cát tự do đến hạ thấp lòng sông thì chưa được định lượng, nhưng cũng là nguyên nhân không thể bỏ qua, vì dọc hai bờ sông Hồng hàng năm nhiều cồn cát cao như núi đã thường xuyên tồn tại

1.3.5 Ảnh hưởng của thảm phủ thực vật suy giảm mạnh

Trong những năm gần đây, do nạn chặt phá rừng bừa bãi , thảm phủ thực vật suy giảm mạnh đã làm ảnh hưởng đến các yếu tố thủy văn trên lưu vực, cụ thể làm tăng dòng chảy lũ và làm giảm dòng chảy kiệt Các năm gần đây lượng dòng chảy của lưu vực chảy về các hồ hàng năm giảm mạnh nhiều hồ không tích đủ nước

, phần nào đã tác động xấu đến việc cấp nước trong thời kỳ mùa kiệt cho hạ du 1.3.6 Sự phối hợp giữa các ngành dùng nước chưa chặt chẽ

Sự phối hợp giữa các ngành nhất là ngành điện, nông nghiệp, giao thông

để điều tiết các hồ chứa lớn như Hòa Bình, Thác Bà trong mùa kiệt có những thời điểm chưa chặt chẽ dẫn đến khó khăn trong những giai đoạn nhất định

1.4 Kết luận nguyên nhân cạn kiệt mùa khô ở sông Hồng

Trên đây đã nêu ra sáu nguyên nhân gây ra cạn kiệt sông Hồng trong mùa khô từ tháng 1 đến tháng 4 Trong sáu nguyên nhân có thể chia hai nhóm: Nhóm nguyên nhân trực tiếp gồm các nguyên nhân thứ hai, thứ tư và thứ 6; Nhóm nguyên nhân gián tiếp gồm các nguyên nhân thứ nhất, thứ ba và thứ năm Nhóm nguyên nhân trực tiếp là những nguyên nhân chúng ta có thể khắc phục được, thậm chí là khắc phục được ngay như: Cần điều tiết nước ở các hồ thủy điện của Việt Nam theo yêu cầu cấp nước, thì ta đã thực hiện bằng cách xả nước tăng cường ; Cần có giải pháp khắc phục hiện tượng hạ thấp đáy sông Hồng; Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các ngành.Đây là nhóm nguyên nhân cơ bản, có khả năng thực hiện bằng khả năng hiện thực của đất nước ta

Còn nhóm nguyên nhân gián tiếp có tính chất cảnh báo mà chúng ta khó khắc phục được cả trước mắt và lâu dài, nhưng phải được biết để tìm cách thích

24

nghi và tìm giải pháp đối phó như: Sự điều tiết ở các hồ chứa thượng nguồn sông Hồng ngoài lãnh thổ Việt nam; Sự cạn kiêt nguồn nước do biến đổi khí hậu; sự suy giảm thảm phụ thực vật của cả lưu vực

Trước hết nói về điều tiết các hồ chứa thượng nguồn sông Hồng ngoài lãnh thổ, hiện tại đây là vấn đề bất khả kháng vì sự tranh chấp nguồn nước giữa các nước

có chung một con sông chưa có luật nào bảo hộ, chỉ có dựa vào thương lượng mà thương lượng thì rất phức tạp đầy khó khăn, do không có cấp trên nào chủ trì giải quyết Bởi vì khi nước họ cũng thiếu nguồn nước thì không dễ gì họ san sẻ bớt cho

ta Ngay trong nước ta việc điều tiết nguồn nước ở hồ thủy điện cho các ngành kinh

tế cũng không đơn giản, khi bức xúc chính phủ phải đứng ra giải quyết

Khi bàn đến nguyên nhân thứ ba, do biến đổi khí hậu gây cạn kiệt thì không riêng gì lưu vực sông Hồng mà là vấn đề chung của toàn cầu, nhưng phải biết để tìm cách tiết kiệm nước tối đa cho các hồ thượng nguồn sông Hồng, đồng thời phải biết để tuyên truyền, hưởng ứng lời kêu gọi bảo vệ môi trường của Liên Hiệp Quốc

Về nguyên nhân thứ năm, do suy giảm thảm phủ thực vật gây cạn kiệt dòng chảy Đây là nguyên nhân cần nêu ra cho mọi người thấy để có chính sách khuyến khích và để tuyên truyền vận động trồng và bảo vệ rừng, nhất là các rừng phòng hộ ở các hồ chứa thượng nguồn của sông Hồng cũng như các hồ chứa khác Trồng và bảo vệ rừng, tăng thảm phủ thực vật trên lưu vực tuy quan trọng nhưng phải chờ thời gian dài mới phát huy được, nên vẩn coi là giải pháp gián tiếp

Vậy có thể kết luận rằng tìm nguyên nhân là để tìm cách khắc phuc hiện tượng cạn kiệt mùa khô ở sông Hồng một cách có hiệu quả Ở đây nêu đủ sáu nguyên nhân để thấy được tính tổng hợp, nhưng thực tế chỉ có ba nguyên nhân trực tiếp thứ hai, thứ tư và thứ sáu cho phép chúng ta có khả năng khắc phục, còn các nguyên nhân gián tiếp thứ nhất, thứ ba có thể nói là chúng ta không khắc phục được, nguyên nhân thứ năm sẽ được khắc phục dần trong thời gian dài ở phạm vi lãnh thổ nước ta khoảng 60% lưu vực sông Hồng Nguyên nhân có thể khắc phục được ngay vì đó là thực hiện nhiệm vụ thiết kế công trình Để khắc phục nguyên

25

nhân hạ thấp lòng sông thì phải nghiên cứu làm các công trình điều tiết ở hạ du Khi khắc phục được hai nguyên nhân này thì hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu nước cho phát triển kinh tế xã hội và môi trường sinh thái cả đồng bằng sông Hồng, đồng thời tiết kiệm được ít nhất mỗi năm 2,5 tỷ m3 nước

1.5 Kết luận chương 1

Trong chương này từ tài liệu nghiên cứu của nhiều tài liệu,tác giả nêu ra ảnh hưởng nghiêm trọng của cạn kiệt Sông Hồng đến sản xuất,đời sống….Cũng trong chương này tác giả trình bày nguyên nhân chính gây cạn kiệt mùa khô ở sông Hồng

là do đáy sông bị hạ thấp bởi hiện tượng xói nước trong và có thể do cả khai thác cát tự do

Từ đó tác giả thấy là phải làm công trình điều tiết nước Sông Hồng để khôi phục mực nước cho các hệ thống thủy lợi như trước khi chưa có công trình thủy điện thượng nguồn,còn giải pháp xả nước cưỡng bức thì có nhiều nhược điểm

26

Chương 2 CÁC LOẠI CỬA VAN ỨNG DỤNG TRONG CÔNG

2.1 Tổng quan các loại công trình điều tiết

Có những kiểu kết cấu công trình thủy công truyền thống có thể ứng dụng để xây dựng cống điều tiết, nhưng những kiểu công trình đó có nhiều nhược điểm về kết cấu và công nghệ thi công, nên phải lựa chọn những công nghệ ngăn sông kiểu mới là đập trụ đỡ và đập xà lan để xây dựng các công trình điều tiết có hiệu quả cao hơn

Đập trụ đỡ: Ưu điểm nổi bật của công nghệ đập trụ đỡ là các kết cấu này đều

được thi công trong dòng chảy tự nhiên của dòng sông, có thể lắp đặt các kiểu cửa van clape, cửa van cánh cửa, của van chữ nhân, cửa van phẳng, với khẩu độ lớn đặc biệt là dễ kết hợp làm cầu giao thông lớn

Hình 2 - 1: Hình ảnh các bộ phận chính của đập trụ đỡ với cửa van phẳng Đập xà lan: Ổn định chống trượt nhờ ma sát giữa nền và đáy đập, ổn định

chống thấm theo đường viền ngang giữa đáy và nền, hai nguyên lý này tương tự như cống truyền thống, ổn định chống xói cũng tương tự như đập trụ đỡ, là mở rộng cống để có lưu tốc qua cống nhỏ hơn lưu tốc xói cho phép của đất nền, ổn định

nước mùa khô, còn mùa mưa thì trả lại diện tích tự nhiên của lòng sông để không lo

gì đến khả năng thoát lũ, điều mà mọi người quan tâm.Ưu điểm của loại đập này là vốn đầu tư nhỏ, thi công nhanh và không hề gây ảnh hưởng tới thoát lũ Về kết cấu đập điều điết thời vụ thì kiểu đập xà lan là phù hợp nhất vì dễ dàng lắp dựng khi mùa khô đến và thu hồi khi không cần điều tiết nước

Hình 2 - 3: Sơ đồ đập xà lan điều tiết thời vụ

28

2.2 Tổng quan các loại cửa van trong công trình điều tiết trong nước

2.2.1 Cửa van clape trục dưới

Mấy năm gần đây công trình ngăn triều đã áp dụng cửa van Clape trục dưới với khẩu độ 20m ở cống Duy thành (Quảng Nam), cống Bình Triệu (TP Hồ Chí Minh) và khẩu độ 31,5m ở đập Thảo Long (Thừa Thiên Huế), được điều khiển đóng mở bằng hệ thống xilanh thủy lực có hệ điều khiển bằng công nghệ thông tin Tuy nhiên các cửa van này mới chỉ ứng dụng cho các sông có độ sâu nhỏ -4,0 m và chiều rộng cửa có khẩu độ 33m trở lại

Hình 2 - 4: Cống đập Thảo Long-Huế Hình 2 - 5: Cống bình triệu – thành phố Hồ

Chí Minh

2.2.2 Cửa van phẳng

Cửa van phẳng áp dụng rất nhiều trong công trình thủy lợi ở nước ta vì kết cấu, vận hành đơn giản, tiện lợi, độ tin cậy cao Các cửa này có khẩu độ nhỏ hơn 20m Cống Đồng Quan-Sông Nhuệ khẩu độ BxH=10x6m gồm hai thớt; Cống Tân

Đệ ở Thái Bình có khẩu độ 5m Các cống dọc sông Omon-Xà no- Hậu Giang cửa van phẳng có khẩu độ nhỏ hơn 10m Cống Liên Mạc:Công trình đầu mối lấy nước quan trọng phân lũ về đập đáy cho Sông Hồng, gồm 3 khoang cửa van phẳng khẩu

độ nhỏ hơn 10m.vv…

29

Hình 2 - 6: Cống Tân Đệ-Thái Bình Hình 2 - 7: Cống Đồng Quan-Hà Nội

Hình 2 - 8: Cống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m

2.2.3 Cửa van cung

Có cửa van cung như cống Cầu Xe (Hải Dương), cống Lân (Thái Bình), cống Đa Độ (Hải Phòng) có khẩu độ 8m đóng mở bằng tời điện Cống Đò Điểm

ở Hà Tĩnh hai khoang cửa van cung khẩu độ 16m, đóng mở bằng xi lanh thủy lực Tuy nhiên các cửa van cung ứng dụng trong thủy lợi hoặc thủy điện ở nước ta có khẩu độ nhỏ hơn 20m, chiều cao nhỏ hơn 10m, kết cấu dùng thép tấm định hình

30

Hình 2 - 9: Cống Đa Độ-Hải Phòng Hình 2 - 10: Cống Đò Điểm ngăn mặn

2.3 Tổng quan các loại cửa van cho công trình điều tiết trên thế giới

2.3.1 Cửa van kéo đứng (cửa van phẳng)

Cửa van phẳng là dạng kết cấu cửa van khi làm việc được nâng lên hạ xuống theo phương thẳng đứng Loại cửa van này khi ngăn nước cửa hạ xuống và kéo lên

cao phía trên không khi không ngăn nước

Dạng kết cấu cửa này được áp dụng ở một số công trình trên thế giới:

Bảng 2 - 1: Cửa van kéo đứng một số công trình trên thế giới

Tên công trình Bề rộng

khoang cửa (m)

Chiều cao cửa (m)

Mực nước trước cửa (m)

Chênh lệch cột nước (m)

Hartelkanaal, Hà

lan

98,0 ; 48,3 9,5 6,5 4,8 02 cửa kéo

đứng và âu tàu

31

Công trình đập Hartel Canal:Công trình được xây dựng với quy mô gồm 02 cửa vang nâng thẳng đứng có hình dạng thấu kính Cửa van được thiết kế với kích thước bề rộng nhịp là 98m và 49,3m, chiều cao c1ửa 9,3m Hệ thống cửa được thiết

kế có nhiệm vụ ngăn giữ nước, cửa không đóng hoàn toàn và khi có lũ nước có thể chảy tràn qua cửa van

Hình 2 - 11: (Spijkenisse, Netherlands, 1996)

Công trình Ravenswaay: Được xây dựng trên kênh giao thông thủy nội địa nối giữa sông Rhine và sông Waal Công trình bảo vệ cho khu vực trũng không bị ngập lụt trong thời kỳ nước sông lớn Kết cấu cửa van bao gồm hệ dầm dàn hình cung; các tấm thép mặt được đỡ bởi hệ thống dầm thẳng đứng liên kết với hệ dầm dàn Cửa van được đóng mở bởi tời điện với sự hỗ trợ của đối trọng Truyền lực ép của nước qua các bánh xe dẫn hướng trong khi kéo cửa Khi không sử dụng cửa van được kéo lên tạo ra tĩnh không 10m trên mực nước dâng bình thường Cửa van được đóng xuống khi lũ lớn xảy ra Âu tàu bên cạnh cửa ngăn lũ cho phép tàu thuyền qua lại khi đóng cửa cống