Đánh giá biến động lòng sông hồng khu vực nội thành hà nội từ đầu thế kỷ 20 đến nay

Vấn đề cấp thiết của khu vực này là x ác định đặc điểm địa chất, địa động lực ngoại sinh hiện đại và quy luật phân bố của các dải cát dọc sông hồng khu vực nội thành Hà Nội làm c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

**********

Nguyễn Văn Bảo

ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LÒNG SÔNG HỒNG KHU VỰC NỘI THÀNH HÀ NỘI TỪ ĐẦU THẾ KỶ 20 ĐẾN NAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

**********

Nguyễn Văn Bảo ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LÒNG SÔNG HỒNG KHU VỰC NỘI THÀNH HÀ NỘI TỪ ĐẦU THẾ KỶ 20 ĐẾN NAY

Chuyên ngành: Địa chất học

Mã ngành: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

PGS,TS VŨ VĂN TÍCH

Hà Nội - 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này, hoc viên đã nhận được sự giúp đỡ

tận tâm và rất nhiệt tình từ PGS,TS Vũ Văn Tích- Đại ho ̣c quốc gia Hà Nô ̣i Thầy không chỉ hướng dẫn học viên hoàn thành luận văn mà còn là tấm gương về tinh thần trách nhiệm trong công việc để em noi theo Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy

Bên cạnh đó, không thể không nói tới các thầy cô, nhân viên, cán bộ trong khoa Địa Chất, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã chỉ bảo và giúp đỡ học viên trong suốt thời gian theo học chương trình cao học tại trường Học viên xin được gửi tới các thầy cô, nhân viên và cán bộ trong khoa Địa Chất lời cảm ơn chân thành nhất

Nhân dịp này, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể học tập, làm việc và đặc biệt là thực hiện luận văn này

Trong quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, học viên rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô và các bạn để học viên có thể hoàn thiện luận văn của mình tốt hơn

Một lần nữa, học viên xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2014

Học viên

Nguyễn Văn Bảo

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khu vực nghiên cứu và vấn đề nghiên cứu 3

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 3

1.1.2 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu 4

1.2 Cơ sở lý luâ ̣n và phương pháp nghiên cứu 4

1.2.1 Phương pháp luâ ̣n 4

1.2.2 Các phương pháp nghiên cứu 5

1.2.2.1Phương pháp khảo sát và đánh giá biến đô ̣ng dòng đáy 5

1.2.2.2.Phương pháp phân tích biến động ngang của dòng chảy 6

1.2.2.3.Phương pháp khoan 7

CHƯƠNG 2 8

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ ĐI ̣A CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 8

2.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu và cơ sở tài liê ̣u 8

2.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 9

2.2.1 Địa hình 9

2.2.2 Đặc điểm khí hậu , địa chất thủy văn 12

2.2.3 Các hoạt động giao thông đường thủy trong khu vực nghiên cứu 15

2.3 Địa tầng 16

2.4 Hệ thống đứt gãy 17

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỘNG LÒNG SÔNG HỒNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 19

3.1 Đặc điểm thành phần trầm tích lòng sông Hồng khu vực nội thành Hà Nội 19

3.2 Đặc điểm thủy văn và địa động lực ngoại sinh sông Hồng 20 3.2.1 Đặc điểm lưu lượng, tốc độ dòng chảy sông Hồng khu vực nghiên cứu và lân cận 20 3.2.2 Mối liên hệ giữa tốc độ dòng chảy và xu thế vận chuyển dòng cát ở đáy sông 26

3.3 Đặc điểm biến đổi các dải cát ngầm khu vực nghiên cứu trên cơ sở khảo sát

dòng chảy 27

3.3.1 Vị trí và diện phân bố các tâm hội tụ trầm tích và các giải cát lòng sông 27

3.3.2 Xu thế biến động của các dải cát lòng sông 33

3.3.3 Lịch sử và xu thế biến động của lòng dẫn sông Hồng 39

Chương 4 GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH DO BIẾN ĐỘNG LÒNG SÔNG GÂY RA 53

4.1 Các nguy cơ tai biến do biến động lòng sông và các giải pháp phòng tránh 53

4.2 Các giải pháp khai thác cát phi tai biến xói lở bờ 55

4.3 Các giải pháp phân luồng giao thông thủy phòng tránh tai nạn và ùn tắc 55

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu trên ảnh vệ tinh đoạn nội thành Hà Nội 3

Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 6

Hình 2.1: Địa hình khu vực nghiên cứu sông hồng đoạn nội thành Hà Nội (bản đồ địa hình tỉ lệ 150.000, năm 1984) 11

Hình 2.2: Bản đồ địa mạo khu vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu và lân cân 12

Hình 3.1: Mô hình 3D lòng sông Hồng với vị trí các tâm hội tụ trầm tích đo bằng thiết bị Multibeam 30

Hình 3.2: Mô hình 3D lòng sông Hồng với vị trí các tâm hội tụ trầm tích đo bằng thiết bị Multibeam 31

Hình 3.3: Mô hình 3D lòng sông Hồng với vị trí các tâm hội tụ trầm tích đo bằng thiết bị Multibeam 32

Hình 3.4: Vị các các bãi bồi trong khu vực nghiên cứu 33

Hình 3.5: Sự thay đổi hình thái của bãi cát qua 30 năm tại bãi Phúc Xá và Trung Hà 34 Hình 3.6: Mặt cắt sâu đoạn AB 35

Hình 3.7: Sự biến đổi của doi cát và đường cong của bờ qua 30 năm tại khu vực bãi Thống Nhất (bên trái bản đồ địa hình thành lập năm 1984 và bên phải năm 2013) 37 Hình 3.8: Sự biến đổi của doi cát và đường cong của bờ qua 30 năm tại khu vực Bãi Thúy Lĩnh (bên trái bản đồ địa hình thành lập năm 1984 và bên phải năm 2013) 37

Hình 3.9: mô hình 3D lòng dẫn sông Hồng đoạn sông trong khu vực nghiên cứu 38 Hình 3.10: Bản đồ mô hình số độ sâu khu vực nghiên cứu 39

Hình 3.11: Dấu vết các lòng sông cổ khu vực nghiên cứu 44

Hình 3.12: Sơ đồ biến động lòng dẫn sông Hồng qua các thời kỳ ;Nguyễn Văn Cư 47 Hình 3.13: Xu thế lòng dẫn sông Hồng hiện tại 50

Hình 3.14: Bản đồ địa hình năm 1967 51

Hình 3.15: Bản đồ địa hình năm 1984 51

Hình 3.16: Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu (ảnh google earth) 51

Hình 3.17: Bản đồ địa hình năm 1984 đoạn nghiên cứu từ cầu Vĩnh Tuy đến Bát Tràng 51

Hình 3.18: Mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu 51

Hình 3.19: Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu năm 1968 52

Hình 4.1: kè lái dòng đoạn giữa bờ phải bãi Trung Hà 54 Hình 4.2: vị trí đổ vật liệu xây dựng để lấn dòng 54 Hình 4.3: vị trí đê kè bên bờ trái phường Bồ Đề 54

DANH MỤC BẢNG BIỀU

Bảng 3.1: Phân bố vận tốc lòng sông và bãi sông, Q = 29000m3/s 21

Bảng 3.2: Phân bố vận tốc lòng sông và bãi sông, Q = 27500m3/s 22

Bảng 3.3: Hệ số CVQ, Qnăm max/Qnăm min, Qmax/Qmin 23

Bảng 3.4: Tốc độ giới hạn xói của một số vật liệu đáy lòng sông chủ yếu 40

Bảng 3.5: Tốc độ dịch chuyển lòng dẫn sông Hồng đoạn thuộc địa phận Hà Nội 50

MỞ ĐẦU

Theo quy luật tự nhiên , dòng sông thường xuyên thay đổi , ngoài ra trong quá trình phát triển của sông nó cũng có những thay đổi do tác động của con người Ngoài sự phân nhánh Sông cũng bị uốn khúc theo quy luật chung về phát triển lòng sông, dòng sông ngày càng trở nên cong hơn Trong những năm gần đây , đă ̣c biê ̣t sau khi đâ ̣p thủy điê ̣n Hòa Bình đi vào hoa ̣t đô ̣ng từ đầu những năm 90 của thế kỷ

20 ,dòng sông Hồng đoạn chảy qua Hà Nội có những biến động khá phúc tạp Đó là hiê ̣n tượng xói lở bờ sông , bồi tu ̣ đáy sông làm thay đổi dòng chảy dẫn đến đe do ̣a

đô ̣ ổn đi ̣nh của hê ̣ thống đê kè Vì vậy nghiên cứu đán h giá biến đô ̣ng lòng sông Hồng khu vực nô ̣i thành Hà Nô ̣i từ đầu thế kỷ 20 đến nay nhằm tìm ra nguyên nhân

và quy luật chính để có giải pháp thích ứng với quá trình biến đổi này Đây cũng là

nô ̣i dung nghiên cứu của luâ ̣n văn này

Mục tiêu của luận văn là:

+ Đánh giá sự biến động của dòng sông Hồng khu vực nội thành Hà Nội trong mối liên quan đến bối cảnh địa chất và hoa ̣t đô ̣ng nhân sinh

+ Đề ra các giải pháp định hướng sử du ̣ng hơ ̣p lý đoa ̣n sông gắn với phòng tránh xói lở và ún tắc giao thông thủy

Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp đo vẽ bản đồ đi ̣a hình đáy bằng hê ̣ thống thiết bi ̣ Multibeam + Phương pháp phân tích đối sánh ảnh vê ̣ tinh và bản đồ

+ Phương pháp trầm tích luâ ̣n dựa trên kết quả phân tích mẫu khoan

Nô ̣i dung nghiên cứu:

+ Nghiên cứ u biến đô ̣ng của lòng sông theo chiều ngang , đó là sự uốn khúc

và đoạt dòng của dòng sông Hồng đoạn chảy qua nội thành Hà Nội trong thời gian

100 năm trở la ̣i đây

+ Nghiên cứ u sự biến đổi lòng sông theo trắc diê ̣n do ̣c

+ Nghiên cứ u các tai biến do quá trình biến đổi lòng sông gây ra

+ nghiên cứ u đề xuất các giải pháp phòng tránh các tai biến do biến đô ̣ng lòng sông gây ra

Cấu trúc luâ ̣n văn:

+ Chương 1: Giớ i thiê ̣u khu vực nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu+ Chương 2: Đặc điểm tự nhiên và địa chất khu vực nghiên cứu

+ Chương 3: Đặc điểm biến động lòng sông Hồng khu vực nghiên cứu

+ Chương 4: Giải pháp p hòng tránh do biến động lòng sông gây ra

+ Kết luận : ………

+ Tài liệu tham khảo………

Chương 1 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Khu vư ̣c nghiên cứu và vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

Sông Hồng có tổng chiều dài là 1.149 km bắt nguồn từ Trung Quốc chảy qua Việt Nam và đổ ra biển Đông Đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội (cũ) khoảng 40km, hiện nay đã mở rộng dài thêm 110km nữa Khu vực nghiên cứu nằm về phía đông của Hà Nội, đoạn từ cầu Nhật Tân đến cầu Thanh Trì có tọa độ giới hạn trong khoảng 20058‟06.36” - 21006‟09.75”(N); 105047‟54.52” - 105054‟08.81”(E) (hình 1.1) Chạy dài khoảng 20 km giữa hai đê từ địa phận thôn Thượng Thụy xã Phú Thượng của quận Tây Hồ bên hữu sông Hồng và bên tả sông là thôn Hải Bối xã Hải Bối huyện Đông Anh đến khu vực xã Lĩnh Nam huyện Thanh Trì và xã Bát Tràng huyện Gia Lâm chiều rộng của sông Hồng đoạn nghiên cứu trong khoảng từ 1,2 đến 4 Km

Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu trên ảnh vệ tinh đoạn nội thành Hà Nội

1.1.2 Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu

Sông Hồng , đoa ̣n chảy qua khu vực nô ̣i thành Hà Nô ̣i đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội, đây không chỉ là nơi sinh sống của số đông dân

cư mà còn là nơi gắn chặt với các hoạt động phát triển kinh tế xã hội Tuy nhiên, sông cũng là nơi thường xuyên phải chịu ảnh hưởng của các tai biến thiên nhiên trong đó tai biến lũ lụt , sạt lở và thường gây thiệt hại lớn tới người , tài sản, hoạt động kinh tế xã hội bị gián đoạn và để lại những hậu quả hết sức nặng nề

Một trong những tác động trực tiếp của của lũ lụt , sạt lở bờ Sông đó là làm tăng khả năng biến động lòng sông từ đó gây tác động tới các công trình cơ sở hạ tầng quan trọng như nhà máy, công trình thủy lợi, khu dân cư vv Các thông tin về quá trình biến động lòng sông giúp cho việc định hướng xây dựng các công trình hợp lý, quy hoạch tổng thể do ̣c theo bờ sông theo hướng phát triển bền vững

Vấn đề cấp thiết của khu vực này là x ác định đặc điểm địa chất, địa động lực ngoại sinh hiện đại và quy luật phân bố của các dải cát dọc sông hồng khu vực nội thành Hà Nội làm cơ sở cho việc định hướng khai thác khoáng sản cát lòng sông , phòng tránh tai biến xói lở bờ do hoạt động khai thác không định hướng thiếu kiểm soát, góp phần đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường, phòng tránh thiên tai, ùn tắc và tai nạn giao thông thủy dọc sông Hồng

Mục tiêu chính của luận văn làm sáng tỏ hoạt động biến động lòng sông (ngang và do ̣c) khu vực nghiên cứu trên cơ sở các trang thiết bi ̣ hiê ̣n đa ̣i để có biện pháp phòng tai biến liên quan đối với thành phố Hà Nội

1.2 Cơ sơ ̉ lý luâ ̣n và phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Phương pha ́ p luâ ̣n

Đối với học viên cao học , nhiê ̣m vu ̣ chính là nghiên cứu phương phá p luâ ̣n

và hệ phương pháp để giải quyết một vấn đề cụ thể Do đó các phương pháp trình bày dưới đây sẽ được miêu tả chi tiết , giúp người học có số liệu luận giải của khu vực nghiên cứu mô ̣t cách có hê ̣ thống Đơn giản là phương pháp chu ̣p ảnh đi ̣a hình

đáy sông thông qua hê ̣ thống thu phát sóng âm Các hình thu được là mặt cắt địa hình với sự phản xạ Các sóng âm được phát ra từ máy và phản xạ trở lại khi gặp các bề mặt địa hình khác nhau Với sự hỗ trợ của hê ̣ thống đi ̣nh vi ̣ GPS được chuẩn hóa vị trí và độ cao thuyền ( mực nước hiê ̣n ta ̣i ) vẽ ra được địa hình biểu kiến Các hoạt động đo vẽ chính học viên tham gia vận hành máy có sự hỗ trợ của các thầy, chuyên gia của khoa đi ̣a chất hướng dẫn sử du ̣ng Các kết quả thu được cho thấy sự biến đổi của bề mă ̣t đáy của dòng sông theo trắc do ̣c và trắc ngang tùy theo mu ̣c đích nghiên cứu

1.2.2 Các phương pháp nghiên cứu

1.2.2.1 Phương pháp khảo sát và đánh giá biến động dòng đáy

Hệ thống Sonar đo sâu hồi âm đa tia là hệ thống máy móc hiện đại được ứng dụng để khảo sát mặt cắt địa hình đáy của các khu vực sông Hồng Đối tượng nghiên cứu chủ yếu địa hình đáy với độ sâu nước từ 0,5 cho đến 240m Độ rộng của dải quét có thể lên đến 700m và với độ phân giải rất lớn Kết quả khảo sát của thiết

bị này cho ta biết được địa hình đáy khu vực nghiên cứu dựa vào các băng sonar đo sâu, trên cơ sở đó thành lập được bản đồ địa hình đáy phục vụ cho rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu như: địa hình, địa mạo, quá trình tích tụ trầm tích lòng sông, cung cấp số liệu cho các dự án nạo vét lòng sông, lắp đặt đường ống Hệ thống được tích hợp GPS để xác định vị trí, do đó việc xây dựng bản đồ đáy biển trở nên chính xác và thuận lợi hơn Việc tích hợp công nghệ GPS với công nghệ GIS là một bước tiến quan trọng trong việc thu thập và xử lý thông tin vị trí một cách chính xác và hiệu quả, và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: địa lý, thủy văn

và đặc biệt là trong lĩnh vực trắc địa bản đồ Hiện nay, các máy thu GPS hiện đại có

độ chính xác định vị tương đối cao nên việc ứng dụng công nghệ GPS kết hợp với máy đo sâu hồi âm để thành lập bản đồ địa hình đáy biển đã trở nên phổ biến trên thế giới Đi kèm theo đó là các phần mềm đa năng như thiết kế các tuyến đo, xử lý các trị đo đồng thời từ máy thu GPS và máy đo sâu hồi âm để cho ra tọa độ và cao

độ cùng thời điểm và hiển thị mặt cắt dọc theo tuyến đo

+ Nguyên lý hoạt động

Từ Tranducer được gắn chìm dưới nước sẽ phát ra xung âm lan truyền trong nước với tần số 125 đến 250 kHz Sóng âm sau khi gặp bề mặt đáy biển, sông, hồ sẽ phản xạ ngược trở lại và được thu nhận bởi chính đầu phát, được khuyếch đại và truyền về thiết bị thu nhận thông qua cáp nối Thiết bị thu sẽ xử lý tín hiệu, số hóa chúng tạo ra một hình ảnh tương đối phẳng có thể dùng để ghép thành một vùng rộng lớn của đáy vừa khảo sát được

Độ sâu của đáy biển được tính như sau:

d = vt/2 Trong đó: d – khoảng cách từ đáy tàu đến đáy biển

v – tốc độ sóng âm trong nước (thường là 1505m/s)

t – thời gian sóng âm truyền từ tranducer đến đáy biển và phản xạ trở lại

Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

1.2.2.2 Phương pháp phân tích biến đô ̣ng ngang của dòng chảy

Địa mạo tìm kiếm là một tổ hợp nghiên cứu áp dụng lý thuyết địa mạo để giải quyết nhiệm vụ thực tiễn Cụ thể ở đây là nghiên cứu hệ thống địa hình quan hệ

với yếu tố thạch học, kiến tạo và các quá trình địa mạo ngoại sinh , nhằm xác lập các quy luật biến đổi đi ̣a hình Theo nhiệm vụ cụ thể, trong giai đoạn chuẩn bị, các tài liệu lưu trữ, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, DEM sẽ được nghiên cứu nhằm vạch ra các yếu tố địa hình có tiềm năng Nghiên cứu cần tập trung xác định các đặc điểm địa hình chủ yếu liên quan với dòng chảy bao gồm:

- Các di tích lòng sông cổ và mối quan hệ với mạng lưới sông suối hiện tại, Trong nghiên cứu này là dạng địa hình aluvi Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thành tạo dạng này là các đặc điểm chuyển động Tân kiến tạo, các quá trình dòng chảy và khí hậu, sự có mặt của các nguồn gốc và các thời kì tạo vỏ Tất cả các nhân

tố này phải được xem xét trong mối quan hệ tương tác với nhau Tuỳ thuộc vào sự trùng hợp của các aluvi với một yếu tố địa mạo nhất định của thung lũng sông mà người ta chia chúng thành các doi cát, lòng sông, thung lũng, đôi khi lại được gộp vào phụ lớp bãi bồi, thềm,

1.2.2.3 Phương pháp khoan

Để xem xét tính phân đ ới của các lớp cát lòng sông, xác định chiều hướng dòng chảy theo thời gian được ghi nhận qua sự phân bố trầm tích cát lòng sông, cần công tác khai đào và khoan Do đó bên cạnh việc khai đào thì cần tiến hành khoan

đề biết được các đặc tính này

Công tác khảo sát sử dụng kỹ thuật khoan thìa, dùng phương pháp khoan xoay tới mực nước, dừng lại quan trắc mực nước ngầm ổn định, giữ thành hố khoan không bị sập lở, hạn chế gây xáo động ở đáy hố khoan khi lấy mẫu nguyên dạng

Mẫu nguyên dạng được lấy bằng ống mẫu mở, đường kính 40mm, chiều dài

200 mm Các mẫu được lấy về phân tích độ hạt phục vụ luận giải quy luất phân bố trầm tích khu vực nghiên cứu đồng thời phục vụ luận giải các băng địa hình thu nhân từ phương pháp multbeaam

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ ĐI ̣A CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan ca ́ c công trình nghiên cứu và cơ sở tài liê ̣u

Qua tổng quan các tài liê ̣u nghi ên cứu trên khu vực đã có 18 công trình nghiên cứu liên quan , trong đó có 5 công trình liên quan trực tiếp đến những diễn biến về biến đổi lòng sông trong nhiều năm qua Đặc biệt phải kể đến những công trình của Nguyễn Văn Cư v à nnk vào những năm 1986 trở la ̣i đây

Cụ thể là các công trình sau đây :

- Báo cáo tổng kết đề tài „„Động lực biến đổi lòng sông Hồng đoạn thuộc địa phận Hà Nội và cơ sở khoa học cho việc sữ dụng và khai thác tổng hợp lòng sông (thời kỳ trước khi đưa công trình thủy điện Hòa Bình trên sông Đà vào hoạt động), Viện địa lý Hà Nội, 1986 Chủ trì: PGS.TSKH Nguyễn Văn Cư.‟‟

- Nguyễn Văn Cư và cnk Hậu quả sau sông Đà đối với động lực biến đổi lòng dẫn và khai thác tổng hợp lòng sông Hồng đoạn thuộc địa phận Hà Nội, Viện địa lý, Trung tâm khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia Hà Nội 1997

Ngoài ra còn phải kể đến những công trình khác của Trần Mạnh Liểu và

những người khác liên quan đến nền móng công trình hai bên bờ

- Trần Mạnh Liểu.Đặc điểm phá hủy hệ thống đê sông đồng bằng Bắc Bộ trong thời gian mưa lũ Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, 2/2006

- Trần Mạnh Liểu, Nguyễn Minh Đản Phòng ngừa một số tai biến kỹ thuật môi trường do khai thác nước ngầm ở Hà Nội Tạp chí KHCN Xây dựng 3/2006 Những cứu về nguồn gốc tiến hóa môi trường đi ̣a chất cũng được quan tâm đây cũng là cơ sở cho luâ ̣n giải biến đô ̣ng của con sông

- Trần Nghi Phạm Nguyễn Hà Vũ 2002 Nguồn gốc và tiến hóa môi trường địa chất của Hồ Tây trong mối quan hệ với hoạt động của sông Hồng Tạp chí Các khoa học về Trái Đất, Vol4., No24

Như vâ ̣y qua tông quan các công trình nghiên cứu đã có và các kết quả

nghiên cứu chính của luâ ̣n văn cho phép trình bày và luâ ̣n giai các vấn đề củ a luâ ̣n văn thể hiê ̣n trong các nô ̣i dung ở chương sau

2.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên

a Địa hình : Theo các kết quả nghiên cứu trước đây thì đi ̣a hình khu vực nghiên cứu có các đă ̣c điểm sau:

Địa hình tuyến đê: Tuyến đê trong địa bàn Hà Nội luôn được tôn tạo hàng năm và được xem là ổn định trong hàng chục năm trở lại đây Qua các thời kỳ tôn tạo đê sông Hồng hiện tại có độ cao 14 – 15m và thấp dần về phía hạ lưu, bề mặt đê rộng trung bình 10m

Địa hình bãi bồi ngoài đê: Được phù sa bồi đắp hàng năm và cao dần theo thời gian Cao độ tuyệt đối của bãi bồi giảm dần theo chiều dòng chảy và theo chiều

từ chân đê ra bờ sông Các bãi bồi cao có cao độ tuyệt đối trung bình từ 10-12m, các bãi bồi thấp 4-5m

Địa hình lòng sông: Biến đổi liên tục và rất mạnh phụ thuộc vào sự biến đổi không ngừng của lòng dẫn tạo nên các dị thường lòng sông ứng với mực nước tại trạm Hà Nội 7m thì chiều rộng lòng sông biến đổi từ 0.5 – 1.35km Địa hình lòng sông có xu hướng thấp dần theo chiều dòng chảy Địa hình lòng sông và độ dốc bờ sông là các yếu tố ảnh hưởng rất mạnh đến ổn định bờ sông

b Địa mạo

Địa mạo dải đất ngoài đê sông Hồng khá đơn giản, nó được cấu tạo bằng các mặt tích tụ aluvi hiện đại (hình 2.2 ) Các đơn vị địa mạo được thành tạo bởi các trầm tích sông hiện đại sẽ được phân chia theo thời gian thành tạo chúng, các đơn vị địa mạo cùng thời gian thành tạo sẽ có cao độ địa hình gần nhau, thành phần vật chất tương đối giống nhau và đặc điểm ứng xử với tác động của dòng chảy cũng tương tự nhau

Hình 2.1: Địa hình khu vực nghiên cứu sông hồng đoạn nội thành Hà Nội (bản đồ địa hình tỉ lệ 150.000, năm 1984).

Hình 2.2: Bản đồ địa mạo khu vực nghiên cứu khu vực nghiên cứu và lân cân

và nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là 23,6oC

 Mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng 4

 Mùa mƣa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9

Hướng gió thống trị là gió Đông Bắc và gió Đông Nam, tốc độ gió cực đại là

20 - 25 m/s trong mùa mưa

Tuy nhiên ở Đồng bằng châu thổ sông Hồng không có mùa mưa tuyệt đối vì

độ ẩm quanh năm luôn cao hơn 80%, lượng mưa trung bình năm khoảng 1500 mm, cao hơn nhiều so với ngưỡng phân chia vùng khô và vùng ẩm là 500mm

Ảnh hưởng của bão cũng trực tiếp trong thời kỳ từ tháng VI đến tháng X và nhất là trong các tháng VII và VIII Mưa bão thường đạt 200 – 300 mm/ngày Đặc biệt những đợt mưa trong bão, trong vòng 3 ngày, cho lượng mưa từ 600 đến xấp xỉ

1000 mm Các kết quả quan trắc được cho thấy lượng mưa bão chiếm 25 - 30% tổng lượng mưa mùa mưa

Mùa mưa thường từ tháng V đến tháng X tập trung tới 85% lượng mưa năm - tháng VIII là tháng thường có lượng mưa lớn nhất đạt từ 300 đến trên 400 mm Lượng mưa tháng lớn nhất là 569 mm

Trong mùa ít mưa, từ tháng XI đến tháng IV, lượng mưa chỉ chiếm xấp xỉ

155 mm lượng mưa trong năm, tháng ít mưa nhất với lượng mưa từ 15 – 20 mm

Do khí hậu thất thường và sự phân bố của các tuyến đập ở thượng nguồn gây nên sự biến đổi thường xuyên, cho nên điều này ảnh hưởng đến hoạt động giao thông cũng như chất lượng nước trong khu vực

b Đặc điểm địa chất thủy văn

Hầu hết các tầng chứa nước ngầm trên địa bàn Hà Nội đều nằm dưới lớp phủ mặc dù chiều dày của lớp phủ không lớn, chỉ từ 2 – 5 m, thành phần chính của lớp phủ này là sét và bột cát Một số xã thuộc các quận huyện Gia Lâm, Thanh Trì và Hoàng Mai không có lớp phủ này

 Các tầng chứa nước lỗ hổng

Tầng chứa nước lỗ hổng không áp Holocen (qh) gồm thành tạo địa chất aQ 2 3

tb, thành phần đất đá của tầng này chủ yếu là cát các loại, đáy tầng có lẫn sỏi nhỏ

tướng thay đổi từ lòng sông bãi bồi đến hồ, đầm lầy

Nguồn cung cấp cho tầng qh chủ yếu là nước mưa, nước mặt, nguồn thoát chủ yếu ra sông, bay hơi và thấm xuống tầng bên dưới Nguồn nước tang trữ và vận chuyển trong tầng là nước sông, hồ và nước thuộc miền cung cấp

Tầng chứa nước lỗ hổng, áp yếu Pleistocen trên (qh2) gồm thành tạo địa chất

aQ 1 3c vp, thành phần đất đá chủ yếu là cát tho lẫn sạn sỏi thuộc tướng lòng sông

Nguồn cung cấp chủ yếu cho tầng qh2 là nước mặt, nước tưới nông nghiệp, nước tầng qh thoát ra sông bay hơi, nước dân dùng thấm xuống tầng qh1 bên dưới Nguồn gốc của nước là nước sông thuộc miền cung cấp

Tầng chứa nước lỗ hổng, áp yếu Pleistocen giữa (qh1)

Đây là tầng chứa nước sản phẩm có ý nghĩa cung cấp nước cho khu vực các quận huyện ven sông Hồng, cũng như cho thủ đô Hà Nội

Tầng chứa nước gồm thành tạo địa chất aQ 1 2-3 hn, aQ1 lc, thành phần đất đá

chủ yếu của tầng này là cát sỏi thuộc phần dưới của trầm tích Pleistocen trên, cuội sỏi sạn cát Pleistocen giữa và sạn sỏi cuội gắn kết bởi cát bột Pleistocen dưới

Tầng có chiều dày thay đổi trong phạm vi rất rộng, dày nhất tại trũng sâu ven sông Hồng

 Các thành tạo địa chất rất nghèo nước hoặc thực tế không chứa nước

Tầng cách nước Hylocen gồm thành tạo địa chất mQ 1 1-2 hh2, lbQ2 1-2 hh1

Phân bố ở phía đông bắc huyện Thanh Trì, chiều dày thanh đổi rất lớn từ 1,6 – 10,7 m, thành phần đất đá gồm sét, sét pha, bùn sét… có hệ số thấm trung bình 0,049 m/ngày

Tầng cách nước Pleistocen trên gồm thành tạo địa chất aQ 3b

vp

Chiều dày trung bình thay đổi từ 3,9 - 12m đất cấu thành chủ yếu là sét, sét pha có màu loang lổ đặc trưng, hệ số thấm trung bình 0,023 m/ngày

Tầng cách nước Pleistocen giữa gồm thành tạo địa chất aQ 1

Phân bố khá rộng rãi nhưng nhiều nơi đặc biệt là đới cửa cổ ven sông Hồng tầng vị vát mỏng đột ngột hoặc bị bào xói hết

Tầng có chiều dày thay đổi trong phạm vi khá rộng, nhỏ nhất 0,4 m, lớn nhất 23,7 m

 Các tầng chứa nước khe nứt

Phức hệ chứa nước khe nứt - lỗ hổng trầ tích Neogen (m4)

Trên khu vực nghiên cứu hầu như không quan sát được tầng chứa nước lỗ hổng này

2.2.3 Các hoạt động giao thông đường thủy trong khu vực nghiên cứu

Giao thông đưởng thủy trong khu vực nghiên cứu sông Hồng là hoạt động giao thông vận tải thuỷ nội địa Các hoạt động này xuất phát từ nhu cầu thực tế của người dân xa xưa không những mang lại nguồn lợi về kinh tế nhờ giao thương buôn bán mà còn giúp giao lưu, phát triển về văn hóa Tuy nhiên hiện nay, do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội lớn và những thành tựu trong khoa học, kỹ thuật đã dẫn đến những ảnh hưởng tiêu cực phát sinh từ hoạt động giao thông thủy này và có ảnh hưởng đầu tiên, trực tiếp là đến chất lượng nước của nguồn tài nguyên nước mặt Quản lý nhà nước về giao thông vận tải thuỷ nội địa là các hoạt động về luật lệ, thể chế, cơ chế, chính sách, các hoạt động cụ thể trên luồng tuyến nhằm đảm bảo trật tự

an toàn giao thông, đồng thời trực tiếp góp phần bảo vệ, giảm thiểu những tác động xấu từ các hoạt động giao thông vận tải cũng như của các ngành khác trên đường thuỷ nội địa đến nguồn tài nguyên nước mặt

Các hoạt động trên đường thuỷ nội địa ảnh hưởng đến nguồn nước mặt có thể kể đến như: xây dựng các công trình trên sông, nạo vét luồng lạch, khai thác cát- khai thác tài nguyên, trục vớt thanh thải vật chướng ngại dưới lòng sông, hoạt động của các phương tiện thuỷ, hoạt động công nghiệp sửa chữa đống mới phương tiện thuỷ nội địa,cơ khí hai bên sông.v.v Các hoạt động này có thể làm ô nhiễm môi trường nước, làm thay đổi mặt cắt, biến đổi dòng chảy dẫn đến những biến đổi về lòng dẫn, tác động xấu đến nguồn nước, ảnh hưởng đến phát triển kinh tế, văn hoá,

xã hội

Các hoạt động quản lý, khai thác, bảo vệ hệ thống đường thuỷ nội địa trên

thích hợp và có hiệu quả Hoạt động giao thông thủy trên địa bàn khu vực nghiên cứu mang lại những lợi ích về kinh tế phải kể đến như:

- Đây là con đường vận chuyển hàng hóa từ các tỉnh khác tập chung và giao lưu buôn bán với thủ đô, bằng con đường ngắn và giảm áp lực cho giao thông đường bộ

- Cung cấp nguyên vật liệu xây dựng (cát) cho xây dựng, phát triển thủ đô

và ra tận biển; biến động lòng sông Hồng gây sạt lở bờ sông, kè sông, cầu cống; Tai nạn tàu thủy v.v…

ngoài đê (Q 2 3 tb 2 ) với chiều dày có nơi đạt 40 m

Theo thạch học và nguồn gốc trầm tích hệ tầng Thái Bình được phân ra:

 Phân hệ tầng dưới (aQ 2 3

tb 1 )

 Phân hệ tầng trên (aQ 2 3 tb 2 )

Đây là thành tạo aluvi ngoài đê sông Hồng gồm các xã Yên Mỹ, Lĩnh Nam…thuộc tướng bãi bồi thấp và tướng lòng sông, thành phần trầm tích gồm:

- Phần dưới: cát (dọc đê sông Hồng) màu nâu vàng xám, dày 3- 10m

- Phần trên: Bột sét, cát bột màu nâu nhạt, chứa ốc, hến, trai nước ngọt, dày

2 – 5 m, chiều dày chung 25 m

Nhìn chung trầm tích Đệ Tứ khu vực nghiên cứu được thành tạo theo 5 nhịp

cơ bản, mỗi nhịp đều bắt đầu bằng trầm tích hạt thô và kết thúc bằng trầm tích hạt mịn

2.4 Hệ thống đứt gãy

Theo kết quả nghiên cứu về kiến ta ̣o hiê ̣n đa ̣i của Nguyễn Đăng Túc, 2005; Chu Văn Ngơ ̣i và nnk , 2005 Đứt gãy sông Hồng tuy không qua trung tâm Hà Nội song đứt gãy này có ảnh hưởng rất lớn đến bình đồ kiến trúc khu vực là ranh giới giữa sụt lún trung tâm với đới mảng Tây Nam của trũng sông Hồng Đứt gãy là một đới phá hủy rộng 7 – 8 km, kéo dài từ Tam Thanh (Phú Thọ) qua Chương Mỹ đến Phủ Lý (Hà Nam) thì chìm xuống Đây là đứt gãy thuận cắm phía Đông Bắc góc dốc 75 – 800

, cánh Tây Nam nâng lên còn cánh Đông Bắc hạ xuống với biên độ

không đều, biểu hiện động đất đạt 5.1 – 5.5 độ richter Tính chất hoạt động của đứt gãy có vai trò qua n tro ̣ng đối với sự biến đổi của lòng sông Hoạt động này cũng gây sự su ̣t lún ở quy mô khu vực Đây là biểu hiê ̣n của hoa ̣t đô ̣ng kiến ta ̣o nó là nguyên nhân của hiê ̣n tượng vỡ đê tiềm ẩn , đồng thời cũng có nguy cơ su ̣t lún làm thay đổi dòng chảy

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỘNG LÒNG SÔNG HỒNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Đặc điểm thành phần trầm tích lòng sông Hồng khu vực nội thành Hà Nội

Theo bản đồ địa chất tỷ lệ 1/50.000 khu vực Hà Nội và các tài liệu đã công

bố thì đặc điểm địa sông Hồng khu vực nghiên cứu gồm các lớp trầm tích trẻ thuộc kỷ Đệ tứ , các lớp trầm tích thường phân bố thành dải không liên tục, hoặc những thấu kính, có nơi là những túi bùn Phân loại theo thành phần hạt, trạng thái và các đặc trưng cơ lý từ dưới lên cho thấy trong vùng nghiên cứu tồn tại các lớp sau:

- Sét loang lổ: thường phân bố ở độ sâu 15 † 25 m với bề dày khá lớn, diện

tích phân bố rộng, thành phần chủ yếu là hạt sét với hàm lượng sét 32 † 75% đất dẻo mềm không thấm nước

- Cát: thành phần chủ yếu là cát đa khoáng, hạt nhỏ và vừa, dưới đáy là cát

hạt thô, có nơi lẫn ít sạn và sỏi nhỏ Kết cấu rời, bão hòa nước Phân bố ở đoạn Bùng (Thanh Trì) thuộc bờ hữu sông Hồng…

- Các hạt bụi: cát pha màu xám nâu, xám sẫm Nằm ở độ sâu trung bình 3 †

5 m với diện tích phân bố hẹp không liên tục Cấu tạo lớp với bề mặt hơi dốc nghiêng về phía Đông, bề dày trung bình từ 2 † 3 m, lớp này thường được phủ trực

tiếp lên lớp cát mịn, có lẫn ít hạt sét, đôi chỗ có lẫn mùn hữu cơ

- Bùn sét hữu cơ: gặp ở tất cả khu vực nghiên cứu từ cầu Thanh Trì – cầu Nhật Tân Có cấu tạo dạng thấu kính hoặc túi dày 5 † 10 m

Mặt khác, theo tài liệu các lỗ khoan địa tầng lớp trầm tích mặt từ 1 m đến chục mét là cát, sét pha lẫn sạn, sỏi Phân tích các cột địa tầng dọc theo sông Hồng

có thể rút ra những nhận xét sau:

- Đoạn sông từ cầu Nhật Tân đến Lương Yên: Lòng sông hầu như nằm trong

vùng đất sét Trừ đoạn nhỏ ở cầu Long Biên còn các chỗ khác sự trao đổi nước giữa nước sông và nước ngầm không đáng kể

- Đoạn sông từ Lương Yên đến dưới Thanh Trì: Lòng sông nằm trong tầng

cuội sỏi và tầng cát Sự trao đổi nước ở khu vực này khá lớn Tất nhiên mức độ trao đổi còn phụ thuộc vào tương quan giữa mực nước sông và mực nước ngầm

3.2 Đặc điểm thủy văn và địa động lực ngoại sinh sông Hồng

3.2.1 Đặc điểm lưu lượng, tốc độ dòng chảy sông Hồng khu vực nghiên cứu và lân cận

Dòng chảy trong các sông ở nước ta nói chung và hệ thống sông Hồng nói riêng đều do mưa sinh ra, vì vậy chế độ dòng chảy hàng năm phụ thuộc vào chế độ mưa Phù hợp với chế đô ̣ mưa trong khu vực nghiên cứu , dòng chảy trong năm có thể chia thành 2 mùa: mùa lũ từ tháng VI đến tháng X, trùng với mùa mưa và mùa cạn từ tháng XI đến tháng V năm sau, trừng với mùa khô Theo nghiên cứu của Nguyên Văn Cư và nnk, 1997 cho thấy:

Phân bố vận tốc dòng lũ trên mặt cắt ngang cấp Q = 29000

- Tại mặt cắt bãi Tầm Xá là mặt cắt của đoạn mở rộng Phú Gia- Tầm Xá có bãi trái rộng tới 1846m Vận tôc trung bình thủy trực lớn nhất trong lòng sông v = 2.51m/s cách bãi mép trái 402m Vận tốc trên bãi trái nhỏ trong khoảng từ 0.00 đến 0.54m/s và vận tốc trên bãi phải là 0.00 đến 0.12 m/s

- Tại mặt cắt hạ lưu cầu Chương Dương trong khu vực thắt hẹ Chương Dương Vận tôc trung bình thủy trực lớn nhất trong lòng sông v = 2.92m/s cách mép bờ Gia Lâm 80m Bãi Gia Lâm có vận tốc từ 0.00 đến 0.30m/s và vận tốc trên bãi phía Hà Nội là 0.00 đến 0.15m/s

- Tại mặt cắt Thạch Cầu – Vạn Kiếp: Bờ trái là khu vực Thạch Cầu, bờ phải

là phố Vạn Kiếp – phường Bạch Đằng Vận tốc trung bình thủy trực lớn nhất trong lòng sông v = 2.40m/s cách mép bờ trái 170m, bãi trái trong phạm vi 810m đến mép nước có vận tốc từ 0.00 đến 0.08m/s và bãi phải phía Hà Nội có vận tốc 0.00 đến 0.04m/s

Phân bố vận tốc lòng sông và bãi sông ứng với cấp Q = 29000m3/s được tóm tắt ở bảng 3.1

Bảng 3.1: Phân bố vận tốc lòng sông và bãi sông, Q = 29000m3/s

Vtb (m/s)

Bbãi (m)

Vtb (m/s)

Bbãi (m)

Vtb (m/s)

*Ghi chú: Lt là khoảng cách tính từ thủy trực tớ mép bãi trái (m)

Lp là khoảng cách tính từ thủy trực tớ mép bãi phải (m)

Phân bố vận tốc dòng lũ trên mặt cắt ngang cấp Q = 27 500 m3/s

- Tại mặt cắt bãi Tầm Xá là mặt cắt của đoạn mở rộng Phú Gia- Tầm Xá Vận tôc trung bình thủy trực lớn nhất trong lòng sông v = 2.38m/s cách bãi mép trái 482m Vận tốc trên bãi trái nhỏ trong khoảng từ 0.00 đến 0.45m/s và vận tốc trên bãi phải là 0.00 đến 0.11 m/s

- Tại mặt cắt hạ lưu cầu Chương Dương trong khu vực thắt hẹ Chương Dương Vận tôc trung bình thủy trực lớn nhất trong lòng sông v = 2.90m/s cách mép bờ Gia Lâm 80 †160m Bãi Gia Lâm có vận tốc từ 0.00 đến 0.10m/s và vận tốc trên bãi phía Hà Nội là 0.00 đến 0.09m/s

- Tại mặt cắt Thạch Cầu – Vạn Kiếp: Bờ trái là khu vực Thạch Cấu, bờ phải

là phố Vạn Kiếp – phường Bạch Đằng Vận tôc trung bình thủy trực lớn nhất trong lòng sông v = 2.30m/s cách mép bờ trái 170m, bãi trái trong phạm vi 810m đến mép nước có vận tốc từ 0.00 đến 0.66m/s và bãi phải phía Hà Nội có vận tốc 0.00 đến 0.03m/s

Phân bố vận tốc lòng sông và bãi sông ứng với cấp Q = 27500m3/s được tóm tắt ở bảng 3.2

Bảng 3.2: Phân bố vận tốc lòng sông và bãi sông, Q = 27500m3/s

Vtb (m/s)

Bbãi (m)

Vtb (m/s)

Bbãi (m)

Vtb (m/s)

*Ghi chú: Lt là khoảng cách tính từ thủy trực tớ mép bãi trái (m)

Lp là khoảng cách tính từ thủy trực tớ mép bãi phải (m)

3.2.1.1 Chế độ dòng chảy sông Hồng khu vực nghiên cứu và lân cận trong điều kiện tự nhiên trước khi có hồ Hòa Bình

Chế độ dòng chảy của sông được nghiên cứu thông qua các trạm quan trắc trong khu vực Hầu hết các trạm trong khu vự nghiên cứu đều là các trạm khống chế nằm ở hạ lưu các sông lớn nên có lượng dòng chảy hàng năm khá lớn, tương đối ổn định, mức độ biến động hàng năm không lớn Đường tích phân kép lưu lượng nước trung bình năm của các trạm tương đối thẳng, biến đổi đều, không có sự thay đổi lớn về độ dốc ở đây cần lưu ý rằng hồ Hòa Bình chỉ làm thay đổi phân phối dòng chảy trong năm, nhưng không có ảnh hưởng đến lượng dòng chảy ở các trạm, vì vậy

hệ số biến đổi của lưu lượng trung bình năm (CVQ) nhỏ, chênh lệch giữa các trạm không đáng kể, thay đổi từ 0,13 – 0,22 (xem bảng 3.4) Tỷ số Qnăm max/Qnăm min biến đổi từ 1,6 – 2,5 và tỷ số Qmax/Qmin thay đổi từ 50 – 140

Bảng 3.3: Hệ số C VQ, Q năm max /Q năm min, Q max /Q min

TT Trạm Sông Thời kỳ C VQ Q năm max /Q năm min Q max /Q min

0,14 0,20

1,7 1,9

1,7 1,7

1,6 1,6

2,1 1,7

197

70

Bảng 3.3 cho thấy lưu lượng nước trung bình nhiều năm của các trạm từ 768

- 3600m3/s, tương ứng với tổng lượng dòng chảy năm thay đổi từ 24,2 đến 114 tỷ m3 Dòng chảy ở trạm Hà Nội được hình thành bới dòng chảy qua các trạm Sơn Tây, Yên Bái (sông Thao), Vụ Quang (sông Lô) và Hòa Bình (sông Đà) Lượng nước đóng góp cho mỗi sông như sau:

- Sông Đà khoảng 48,3% lượng nước sông Hồng tai Sơn Tây

- Sông Thao khoảng 21,9% lượng nước sông Hồng tai Sơn Tây

- Sông Lô khoảng 29,8% lượng nước sông Hồng tai Sơn Tây

Mùa lũ thực sự bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X Trong tháng V

đã bắt đầu các trận mưa lũ vừa hoặc mưa to hình thành những trận lũ trong sông, vì vậy lưu lượng trung bình tháng V đã tăng lên rõ rệt, có thể lớn gấp đôi lưu lượng trung bình của tháng nhỏ nhất, nhưng chưa đủ để xem là 1 tháng mùa lũ

Lượng dòng chảy trong thời gian mùa lũ (WQ lũ) chiếm tới 70 - 78 tổng lượng dòng chảy cả năm (WQ năm), trong đó tỷ lệ nhỏ nhất tại Yên Bái 70,5% và cao nhất tại Thượng Cát 78,4% Lượng dòng chảy trong 3 tháng liên tục (VII – IX)

tháng VIII có lượng dòng chảy lớn nhất, chiếm 19 – 23% tổng lượng dòng chảy năm Lưu lượng lớn nhất trong năm có thể xuất hiện vào các tháng VII-IX, trong đó nhiều nhất là tháng VIII với tần suất 30-50% Trị số Qmax/Qmin thường rất lớn, đạt

từ 9 000 – 34 200m3/s

Mùa cạn kéo dài 7 tháng, bắt đầu từ tháng XI và kết thúc vào tháng V năm sau Trong thời gian mùa cạn hầu như không có mưa, hoặc có mưa nhưng thường là nhỏ, do đó nguồn cung cấp nước cho sông chủ yếu là nước ngầm và lượng nước trữ trong lưu vực và lòng sông Vì vậy trong thời gian mùa cạn mực nước sông thấp, thay đổi chậm, lưu lượng nhỏ, ổn định và giảm dần Tổng lượng nước trong mùa cạn (WQ cạn) chỉ chiếm khoảng 22 -30% tổng lượng dòng chảy năm Ba tháng liên tục có lượng dòng chảy nhỏ nhất là tháng II – IV, chỉ chiếm 5 – 9% tổng lượng dòng chảy năm Lưu lượng nhỏ nhất (Qmin) có thể xuất hiện vào nhiều tháng mùa cạn(I-IV)và không tập trung như lưu lượng lớn nhất năm Tuy nhiên, Qmin thường xuất hiện nhiều nhất vào tháng III và tháng IV, trong đó tần suất xuất hiện vào tháng

IV lớn hơn tháng III

Trị số Qmin ở các trạm trong khu vực nghiên cứu thường rất nhỏ so với Qtb năm hoặc Qmax Tỷ số Qmax/Qmin từ 50 – 200

3.2.1.2 Chế độ dòng chảy sông Hồng sau khi có hồ Hòa Bình

Theo báo cáo của các trạm quan trắc, trong thời kì 1986 – 2002, chế độ dòng chảy ở các trạm Hòa Bình, Sơn Tây, Hà Nội, Thượng Cát chịu ảnh hưởng điều tiết của hồ Hòa Bình Hồ Hòa Bình là loại hồ điều tiết năm nên hầu như không ảnh hưởng đến lượng dòng chảy hàng năm ở các trạm hạ lưu, vì vậy các đường tích phân kép lưu lượng trung bình năm từ 1961 – 2002 ở các trạm đều là đường thẳng , biến đổi đều, không bị thay đổi độ dốc từ 1986 Tuy nhiên, sự vận hành của hồ Hòa Bình đã ảnh hưởng rõ rệt đến phân phối và lượng dòng chảy trong mùa cạn, mùa lũ Theo dõi đường tích phân kép lưu lượng trung bình mùa cạn (XI-V) và trung bình cạn nhất (I – IV) của các trạm thấy rằng ở các trạm Hòa Bình, Sơn Tây, Hà Nội Điều đó chứng tỏ, thời kì 1986 – 2002 lưu lượng nước mùa cạn đã tăng lên so với thời kỳ 1961 – 1985

Nhìn chung, lượng nước trong mùa cạn ở các trạm hạ lưu hồ Hòa Bình thời

kỳ 1986 – 2002 so với năm 1961 – 1985 đều tăng lên từ 2 – 27%, đặc biệt trong thời gian từ I – IV, lượng nước tăng lên từ 10 – 63%

Trong khi đó, lượng nước trong mùa lũ ở các trạm đều giảm đi từ 3 – 8% , riêng trạm Hà Nội lại tăng lên hơn 2% Nguyên nhân là do sự thay đổi về tỉ lệ thay đổi về tỷ lệ phân phối nước giữa sông Đuống và sông Hồng có thể tăng lên khoảng

3 – 5% Điều này được thể hiện rõ rệt khi so sánh tỉ lệ nước qua Hà Nội và Thượng Cát so với lượng nước qua Sơn Tây qua hai thời kỳ:

- Trước khi hồ Hòa Bình đi vào vận hành: lượng dòng chảy năm qua Hà Nội

chiếm khoảng 75,8% lượng dòng chảy năm qua Sơn Tây; Lượng dòng chảy mùa lũ qua Hà Nội chiếm 74,2% lượng dòng chảy mùa lũ qua Sơn Tây và lượng dòng chảy

mùa cạn qua Hà Nội chiếm 80,5% lượng dòng chảy mùa cạn qua Sơn Tây

- Từ khi hồ Hòa Bình đi vào vận hành: lượng dòng chảy năm qua Hà Nội chỉ

còn 73,5% so với lượng dòng chảy năm qua Sơn Tây; Lượng dòng chảy mùa lũ qua

Hà Nội chiếm 72,5% lượng dòng chảy mùa lũ qua Sơn Tây và lượng dòng chảy mùa cạn chiếm 77,5% lượng dòng chảy mùa cạn qua Sơn Tây

Lưu lượng trung bình tháng lớn nhất ở thời kỳ trước khi có hồ (1961 – 1985) xuất hiện vào tháng VIII , ba tháng lũ nhất là tháng VII – IX , nhưng từ khi có hồ Hòa Bình vận hành, lưu lượng trung bình tháng lớn nhất xuất hiện vào tháng VII, ba tháng lớn nhất là VI – VIII , tức là sớm hơn một tháng

Điều này hoàn toàn hợp lý vì vào các tháng đầu của mùa lũ phải tiến hành xả

lũ để dành một dung tích cần thiết phục vụ cắt lũ cho hạ lưu khoảng 2 tỷ m3, bằng 1,74% tổng lượng nước Hà Nội Nhưng có thể chia thành hai thời đoạn: thời doạn từ

1986 – 1991, hầu hết các năm , tổng lượng nước qua Hà Nội và Thượng Cát nhỏ hơn qua Sơn Tây; ngược lại thời đoạn từ 1992 – 2002 , hầu hết các năm tổng lượng nước qua Hà Nội và Thượng Cát lớn hơn qua Sơn Tây

Theo các số liệu đo đạc thực tế của Viện Địa Lý- Viện KH và CN Việt Nam vào tháng 9/1996 và tháng 5/ 1997 cho thấy vận tốc dòng chảy sông Hồng thay đổi

mạnh trên từng khu vực đoạn nghiên cứu, tốc độ dòng chảy trung bình giảm từ 1.32m.s xuống 0.66m/s

Dòng chảy trong sông và dòng chảy ngầm có quan hệ thủy lực trực tiếp, dòng chảy mặt là nguồn cung cấp cho nước ngầm về mùa lũ và ngược lại về mùa kiệt dòng chảy ngầm cung cấp nước cho sông thông qua các ô cửa sổ địa chất thủy văn Quá trình trao đổi giữa nước sông và nước ngầm đã thúc đẩy quá trình diễn biến xói lở cục bộ bờ sông Điều này được thấy rõ sự trao đổi giữa nước dưới đất và nước sông Hồng như sau: Từ tháng III đến VI nước dưới đất bổ trợ vào sông Hồng

có lưu lượng trung bình là 53 m3/s Thời gian còn lại trong năm là nước sông Hồng cung cấp cho nước ngầm mùa lũ là 124 m3/s, mùa kiệt 12 m3/s Vậy trung bình hàng năm nước sông Hồng cung cấp cho nước ngầm vùng Hà Nội 1,89 tỷ m3/s nước Đây chính là một trong những nguyên nhân có ảnh hưởng tới quá trình động lực lòng dẫn sông Hồng

Trên một đoạn sông nhất định, động lực dòng chảy là yếu tố có tác động mạnh mẽ nhất đối với quá trình biến đổi lòng sông Sự tương tác của dòng chảy với lòng sông thông qua 2 yếu tố, đó là dòng nước và dòng bùn cát

3.2.2.1 Ảnh hưởng của dòng chảy đối với sự biến đổi lòng sông

Dòng chảy là một yếu tố động học tích cực trong mối quan hệ tương tác giữa dòng chảy và lòng dẫn

Quá trình lưu lượng của dòng chảy gồm rất nhiều cấp số trị, phân bố rất không đều theo thời gian và không gian Tác dụng tạo lòng của mỗi cấp lưu lượng không chỉ phụ thuộc vào cấp số trị của nó mà còn phụ thuộc vào số lần xuất hiện của trị số đó trong quá trình chung Vì vậy, có thể lưu lượng dòng chảy bằng nhau nhưng phân bố theo thời gian khác nhau, hình thái lòng dẫn mà nó tạo ra sẽ khác nhau Một chế độ thủy văn ổn định (tương đối) tạo ra một lòng sông tương đối ổn định về hình thái trên mặt bằng (trên mặt cắt dọc và mặt cắt ngang)