Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp tiêu úng, thoát lũ sông phan cà lồ (tóm tắt)

Ngô Lê Long.

ông trình hoƠn thƠnh t i:

VI N KHOA H ệ T NG TH V N V N I KHÍ H U

PGS TS oƠng Minh Tuy n

Ph n bi n 1: PGS TS Ngô Lê Long

M U

1 LỦ do l a ch n đ tƠi

Sông Phan ậ Cà L (PCL) là m t con sông nhánh c a sông C u ch y qua

đ a bàn t nh V nh Phúc và TP Hà N i, theo các nhà th y v n, th y l i nó là con

sông đ c thù trong h th ng sông ngòi Vi t Nam vì: 1) N mang nh ng d u n

l ch s c a con sông phân ch m l đ u tiên c a n c ta; 2) Là m t con sông có

đ u n khúc l n nh t; 3) Tuy là con sông không l n nh ng ch y qua 3 d ng đ a

hình mi n núi, trung du và đ ng b ng; 4) L u v c sông có t c đ đô th hóa vào

lo i m nh m c a n c ta; 5) Là khu v c t i, tiêu r t ph c t p

Vào nh ng n m đ u c a th k 20 (n m 1918-1919) đ b o v Thành ph

Hà N i kh i nh ng tr n l l n trên h th ng sông H ng, sông Phan ậ Cà L

đ c dùng làm n i phân ch m l Nh ng hi u qu phân ch m l không cao mà

còn gây ng p l t nên sau này c a phân l đã đ c b t kín nên sông Cà L không

còn n i v i sông H ng Sông Phan - Cà L tr thành l u v c sông có d ng khép

kín v i c a ra duy nh t đ vào sông C u

Nh ng n m g n đây, thiên tai bão l x y ra v i t n s và c ng đ ngày càng t ng d n đ n tình hình úng ng p trên khu v c này n i riêng và trên toàn l u

v c sông Phan ậ Cà L ngày càng nhi u Bên c nh đ , l u v c sông Phan - Cà

L n m trong vùng kinh t tr ng đi m B c B Do v y, đ đ m b o s phát tri n

kinh t - xã h i theo đ nh h ng b n v ng trên l u v c, v n đ tiêu úng, thoát l

t ng th trên l u v c sông càng tr nên c p bách h n bao gi h t

Tr c b i c nh đ , đ tài lu n án “Nghiên c u c s khoa h c và đ xu t

gi i pháp tiêu úng, thoát l sông Phan- Cà L ” đ c l a ch n nh m ti p c n gi i

quy t v n đ tiêu úng, thoát l t ng th và lâu dài trên l u v c sông Phan- Cà L

M c tiêu nghiên c u c a lu n án là:

- Xác l p c s khoa h c và th c ti n nh m làm rõ đ c tính đ c thù c a

l u v c sông Phan - Cà L đ phân tích nguyên nhân hình thành và di n bi n

ng p úng;

- xu t đ c gi i pháp tiêu úng thoát l sông Phan - Cà L ph c v phát

tri n kinh t - xã h i và b o v môi tr ng theo h ng phát tri n b n v ng l u

v c sông

n p p n n u i u tra kh o sát th c đ a; phân tích th ng kê;

mô h nh h a th y v n th y l c k t h p v i công c S; chuyên gia và s tham

v n c a c ng đ ng; phân tích h th ng

i t ng nghiên c u c a lu n án là tiêu úng thoát l trên l u v c sông

Phan - Cà L ng v i các đi u ki n c th theo các ph ng án khác nhau Ph m

vi nghiên c u v không gian là toàn b l u v c sông Phan - Cà L v i t ng di n tích l u v c là 1229 km2

1) Làm rõ tính đ c thù c a l u v c sông Phan - Cà L và tác đ ng c a con

ng i nh h ng đ n quá trình hình thành ậ di n bi n c a ng p úng trên l u v c

t o c s khoa h c đ l a ch n và đ xu t gi i pháp tiêu úng, thoát l phù h p;

2) xu t đ c quy trình v n hành tiêu úng thoát l kh thi và các đi m

ki m soát nh m v n hành h th ng công tr nh tiêu úng thoát l trên l u v c, t

đ làm c s cho công tác quy ho ch phòng ch ng l t ng th trên h th ng

sông Phan - Cà L

5 u tr c c a lu n án

Ngoài ph n m đ u và k t lu n, lu n án đ c b c c thành 4 Ch ng:

h ng 1: T ng quan v nghiên c u tiêu úng, thoát l trên th gi i và trong

n c h ng 2: Phân tích nguyên nhân úng ng p và đánh giá kh n ng tiêu úng thoát l sông Phan ậ à L h ng 3: ác l p c s khoa h c cho vi c đ xu t

gi i pháp tiêu úng, thoát l sông Phan ậ à L h ng 4: xu t gi i pháp tiêu úng thoát l sông Phan ậ à L

h ng 1 T N QU N V N ểN U T ểU ÚN , T OỄT L

1.1 Tình hình nghiên c u tiêu, thoát l trên th gi i

Nh ng n m g n đây, l l t ngày càng t ng c v t n s l n c ng đ gây

thi t h i nghiêm tr ng đ n các n c trên th gi i L l n đi n hình m t s

qu c gia nh Trung Qu c, tr n l 1998 làm 3000 ng i ch t, thi t h i kho ng 21

t US , l l n trên sông ng T n m 2010 làm 4150 ng i thi t m ng; Thái

Lan, tr n l t tháng /1995 trên l u v c sông Chao Phraya gây ng p 60.000 ha,

thi t h i 11.858 tri u baht, đ c bi t tr n l l ch s n m 2011 gây thi t h i hàng t

US ; ngladesh, tr n l t 1998 làm 738 ng i ch t, t ng thi t h i 1,0 t USD;

Hà Lan, tr n l t l n n m 1995 gây thi t h i hàng tr m tri u USD

Phòng ch ng l trên th gi i đang ti n t i qu n lý t ng h p c ngh a là

bao g m t t c các ho t đ ng c a các l nh v c liên quan nh m gi m thi u t i đa

tác h i c a l Theo quan đi m này phòng ch ng l đ c xét ngay t tr c khi

x y ra l , trong khi l x y ra và sau khi l đã h t

Các bi n pháp công tr nh, phi công tr nh đ c nhi u n c trên th gi i đã

và đang áp d ng Tu theo đi u ki n c th t ng vùng sao cho phát huy tính hi u

qu c a nó l n nh t Phòng ch ng l là đ h n ch thi t h i t i m c th p nh t c

v m t kinh t , xã h i và con ng i Do v y, không th ch dùng m t gi i pháp

duy nh t mà ph i k t h p m t s gi i pháp v i nhau ng th i tu thu c vào

đi u ki n t nhiên c th và tr nh đ phát tri n kinh t , xã h i và khoa h c công

ngh c a m i qu c gia, m i l u v c sông t đ l a ch n các gi i pháp phù h p

Nghiên c u v tiêu thoát l n c ta hi n nay t p trung nghiên c u v

nguyên nhân hình thành, di n bi n l l t trên các sông, nh h ng c a n đ n

kinh t xã h i, các gi i pháp tiêu thoát l nhi u nghiên c u v l l t đ c

th c hi n trên h th ng sông H ng, sông Thái Bình, sông C u Long và các sông

l n mi n Trung, trong đ t p trung nghiên c u nhi u nh t trên h th ng sông

H ng - Thái Bình

1 3 Nghiên c u ng p ng vƠ thoát l trên l u v c sông Phan- Ơ L

Các nghiên c u đã và đang th c hi n v i nh ng n l c tìm l i gi i trong

vi c phòng, ch ng, kh c ph c tác h i do ng p úng gây ra trên l u v c nh ng

ch a c đ c ph ng án gi i quy t mang tính tri t đ trên toàn l u v c sông

Phan ậ Cà L t th ng l u đ n h l u và khu v c nh p l u v i sông C u

Nguyên nhân c a các h n ch trên là do:

- h a c s ph i h p đ u t nghiên c u gi a các đ a ph ng: T nh V nh Phúc đ u t nghiên c u ph n th ng l u còn ph n h l u l i do Hà N i th c

hi n M t khác, hai huy n S c S n và ông nh thu c Hà N i đ c đ nh h ng

phát tri n thành khu du l ch sinh thái nên vi c gi i quy t v n đ úng ng p ch a

đ c quan tâm

- Các nghiên c u tr c đây ch a đ c p t i vi c ph i h p v n hành h

th ng các công trình hi n c trên l u v c Các quy ho ch v tiêu thoát n c

đ c th c hi n d a trên n ng l c ho t đ ng c a h th ng các công trình tiêu thoát n c và đ xu t c i t o nâng c p h th ng tiêu thoát hi n có, vì v y còn mang tính đ nh h ng nhi u h n

- M t khác, ch đ dòng ch y trên sông r t ph c t p, ng p úng x y ra

th ng xuyên, nh ng do quan ni m sông Phan - Cà L là sông nh và n i t nh,

không nh h ng nhi u đ n các l u v c xung quanh nên vi c đ u t nghiên c u cho l u v c sông còn r t h n ch

1 4 ng nghiên c u c a lu n án

- Phân tích làm rõ nguyên nhân chính gây ra ng p úng và l l t trên l u v c;

- ánh giá hi n tr ng ng p úng trên l u v c sông, đ c bi t là trong tr n l

l ch s 2008 v th i gian ng p, di n ng p, ph m vi ng p úng, t đ đ a ra h ng

nghiên c u gi i quy t bài toán ng p úng cho l u v c;

- Xây d ng và l a ch n các ph ng án tính toán d a trên bài toán hi n

tr ng và nguyên nhân gây ra ng p úng, các đi u ki n ràng bu c k t h p v i tình

hình th c t đã đ c th c hi n đ gi m thi u ng p úng trên l u v c

- L a ch n, ng d ng công c mô hình toán phù h p trong vi c di n toán

l trên l u v c Áp d ng tính toán theo các ph ng án khác nhau, d a vào k t

qu tính toán phân tích đánh giá hi u qu các ph ng án, t đ đ xu t các gi i

pháp tiêu úng c th cho l u v c sông

- xu t quy trình v n hành h th ng tiêu thoát g m công tr nh đ u m i,

h th ng tr m b m, c ng đi u ti t, kênh tiêu thoát n c v i tr n l n m 1978

1 5 t lu n Ch ng

h ng 1 Lu n án đánh giá l i t nh h nh l l t c ng nh các nghiên c u

đã c trên l u v c sông Phan - Cà L , k t h p v i bi n pháp tiêu thoát ng p úng các n c trên th gi i và trong n c đ t đ làm c s cho các ch ng ti p

theo l a ch n các gi i pháp khoa h c phù h p và hi u qu tiêu thoát ng p úng

trên l u v c sông Phan- Cà L

đ l u v c sông Phan 348 km2, l u v c sông Cà L 881 km2 L u v c bao g m

ph n l n di n tích t nhiên t nh V nh Phúc (g m các huy n Bình Xuyên, Tam

2 2 i n tr ng công trình tiêu thoát n c

1) V công tr nh đ u m i tiêu thoát cho toàn l u v c theo truy n th ng là

tiêu t ch y, v i tr c tiêu chính là sông Cà L và h ng tiêu ra sông C u

2) V các công tr nh tiêu thoát n c n i đ ng, trong l u v c sông Phan -

Cà L , đ n nay đã đ c xây d ng nhi u công tr nh tiêu thoát n c n i đ ng

Tuy nhiên, t t c ch m i đ m nhi m đ c ph n nhi m v tiêu thoát n c trong

vùng canh tác b ng p úng hàng n m trên l u v c sông Phan - Cà L

2 3 Phơn tích nguyên nhơn ng, ng p trên l u v c sông

Có nhi u nguyên nhân gây úng ng p trên l u v c sông, song n i tr i có 5 nguyên nhân chính là: 1) c đi m đ a h nh, 2) c đi m m a l , 3) Lòng d n

c đ u n khúc l n, 4) nh h ng n c v t sông t sông C u, 5) Kh n ng tiêu úng, thoát l hi n tr ng

2 4 Ph ng pháp gi i quy t bƠi toán ng ng p

L u v c sông Phan ậ Cà L có di n tích nh , g m 4 sông nhánh c đ a hình

ph c t p, bao g m đ a hình mi n núi, trung du, đ ng b ng gi i quy t bài toán tiêu thoát l c n k t h p mô hình thu v n, thu l c 1 chi u, 2 chi u T m c tiêu đ t

n m 1973, 1975

Tính toán thu l c

D a trên các tài li u v đ a hình, m t c t c a các sông và m ng l i sông

trong vùng nghiên c u ti n hành s hoá m ng l i trong mô hình MIKE11 M ng

l i đ c s hoá v i 3960 đi m s hoá, 418 m t c t đ c tr nh bày trong H nh 2.1

- iên trên: Quá tr nh l u l ng c a các tr m phía th ng ngu n c th

trên sông Phan t i An H ; sông C u Tôn t i c u G c G o, sông Tranh t i c u

L m Pó, trên sông Ba Hanh t i c u trên t nh l 310, trên sông C u t i tr m thu

v n ia y;

- Biên nh p l u: Quá tr nh l u l ng (Q ~ t) c a 12 ti u l u v c; biên

d i: Quá trình m c n c (H~ t) t i tr m Ph L i; biên ki m tra: Tr m M nh Tân và L ng Phúc

K t qu tính toán hi u ch nh (t 1/V /2006 đ n 31/IX/2006) và ki m đ nh mô

hình (t 1/V /2008 đ n 31/IX/2008) t i hai tr m M nh Tân và L ng Phúc là khá

t t ng quá tr nh l th c đo và tính toán c s đ ng b v i nhau v hình d ng và

tr s đ nh, trong đ h s t ng quan 0.9 và sai s v tr s đ nh trong ph m vi 0.01

đ n 0.06, hàm m c tiêu N SH n m trong gi i h n cho phép (≥ 0.8)

Hình 2.1 Các biên trong mô hình thu l c sông Phan ậ Cà L

K t qu bài toán úng ng p hi n tr ng n m 2008

K t qu tính toán trong ng 2.1 và H nh 2.2 cho th y, di n tích úng ng p trên l u v c sông t p trung đ sâu ng p 1 m (245,394 km2) Kh n ng tiêu thoát di n tích ng p sau 4 ngày t i t t c các c p đ sâu ng p v n duy tr m c

cao trên 20 km2 K t qu tính toán hoàn toàn phù h p v i s li u th ng kê t nh

Trong ch ng 2, Lu n án gi i thi u t ng quan v l u v c sông nghiên

c u Trên c s phân tích t nh h nh l l t trên l u v c sông, t đ phân tích và làm rõ h n nguyên nhân ng p úng trên l u v c, đ ng th i c n c các nguyên

nhân chính gây ra ng p úng đ đ xu t các h ng gi i quy t c th Lu n án đã

s d ng công c mô hình mô ph ng tình hình ng p úng tr n l 2008, đ ki m

đ nh b thông s c ng nh tính kh thi c a mô hình s đ c áp d ng trong các

ch ng sau

h ng 3 XỄ L P S O V T T N O V

XU T P ỄP T ểU ÚN , T OỄT L

L U V SỌNG PHAN ậ L

3 1 s đ xu t gi i pháp tiêu ng, thoát l l u v c sông PCL

Nguyên t c chung: 1) em xét l u v c sông Phan ậ Cà L là h th ng

t ng th và th ng nh t; 2) Gi i pháp tiêu úng và thoát l đ c th c hi n đ ng

th i và h tr cho nhau; 3) c n xem xét m i quan h l trong đ ng và ngoài

sông; 4) Các gi i pháp tiêu úng, thoát l ph i phù h p v i tính ch t đi n hình

c a l u v c

3 2 Phơn vùng tiêu thoát l cho l u v c sông Phan - Ơ L

a) Phân chia các vùng tiêu:

L u v c sông Phan - Cà L đ c chia ra 5 vùng tiêu (Hình 3.1) bao g m:

* Vùng I: Ranh gi i phía Tây là đê t sông Ph áy, phía Nam là đê t

sông H ng, phía ông là kênh n Tre đ n m V c; di n tích 236,3 km2

; lòng d n thoát

n c là kênh B n Tre qua m V c vào sông Phan

* Vùng : Là l u v c các sông nhánh s n Tam o c a sông Cà L

g m l u v c sông C u Tôn - sông Tranh, sông a Hanh và sông ng ò; di n

tích 307,4 km2; lòng d n là các sông nhánh đ vào sông Cà L

* Vùng IV: Ranh gi i phía B c là vùng II và III, phía Tây là vùng I, phía

Nam là đê t sông H ng, phía Tây Nam gi i h n b i đê t sông Cà L C t tính

B c gi i h n b i đ ng phân l u t nhiên v i các nhánh sông C u, phía Nam là

h th ng kênh tiêu thu c sông Ng Huy n Khuê (huy n ông nh, huy n ia

Lâm) và c a sông Cà L ; t ng di n tích vùng tiêu là 496 km2; lòng d n dòng chính sông Cà L đ ra sông C u

b) Ch tiêu thi t k tiêu - thoát n c

Theo Quy chu n qu c gia công trình thu l i v các quy đ nh ch y u v

thi t k QCVN 04 ậ 05: 2012/ NNPTNT, trong đ : p thi t k c p I; t n su t

tiêu thi t k P = 10 % M a tiêu thi t k là 10 %: Lu n án tính cho th i đo n

m a T = 3 ngày theo tài li u m a tr m Tam o, tr m V nh ên; d ng m a c

đ nh gi a tr n, cùng g p g l trong đ ng 10 % và l ngoài sông 10 %

+ D a vào chu i s li u m a quan tr c 35 n m (1970 - 2005) t i hai tr m Tam o và V nh ên, cho th y l ng m a ba ngày l n nh t thi t k v i 10 %

t i tr m V nh ên là 380 mm x p x v i X1978 = 371.6 mm;

+ Quá tr nh m a tính toán theo th i đo n t = 1 gi v i d ng m a gi

đi n hình c a tr n m a t ngày 07 đ n ngày 09 tháng n m 1978

- Các biên m c n c thi t k : M c n c sông C u t i tr m ia y

Hmax10 % = +9.06 m

Hình 3.1 B n đ ranh gi i các vùng tiêu l u v c sông PCL

3 3 ác ph ng án tiêu thoát n c

Bài toán tiêu úng, thoát l l u v c sông Phan ậ Cà L : M a 3 ngày tiêu 5

ngày; v i m c tiêu t ng l ng tiêu thoát đ t 80% so v i t ng l ng tiêu thoát

ác ph ng án tiêu thoát n c đ c tr nh bày trong ng 3.1

B ng 3.1 ác ph ng án tính toán

1 Ph ng án hi n tr ng Hi n tr ng công tr nh

2 Ph ng án 1 (P 1) t dòng sông à L đo n h l u

3 Ph ng án 2 (P 2) PA1+ C i t o lòng d n m t s đo n sông

4 Ph ng án 3 (P 3) PA2+ B m tiêu t i Nguy t c

5 Ph ng án 4 (PA4) PA3+ B m tiêu t i Ng Kiên

3 4 Tính toán thu l c tiêu thoát n c

3.4.1 Ph ng án hi n tr ng (PAHT)

K t qu tính toán úng ng p hi n tr ng cho th y, m c n c trên sông luôn

duy trì m c cao trên +8,46 m, l ng n c c n tiêu là 115.90 x 106

m3, trong đ

l n nh t là vùng V đ t 36.6 x 106

m3,t p trung phía h l u sông à L và th

xã Mê Linh i n tích ng p và t ng l ng úng ng p c a tr n l tháng X/1978

đ c tr nh bày trong ng 3.2, b n đ ng p l t sông Phan ậ à L H nh 3.2

ng 3.2 i n tích ng p l n nh t và yêu c u dung tích c n tiêu

trì m c cao trên +9,6 m gây ra úng ng p huy n V nh T ng và m t ph n

huy n Yên L c, kh n ng tiêu thoát ch m sau 5 ngày di n ng p m i rút đ c

còn 0,32 km2

Vùng II, t ng l ng n c c n tiêu thoát 3,57 x106

m3 t p trung ch y u Thành ph V nh ên V i h th ng công trình hi n có vùng này không đáp

ng đ kh n ng t tiêu thoát và tiêu thoát ch m

Vùng III, t ng l ng n c c n tiêu thoát 34,36 x106

m3, t p trung ch y u khu v c n i sông C u Tôn ậ Ba Hanh thu c huy n Bình Xuyên và th xã Phúc

Yên

Vùng IV, t ng l ng n c c n tiêu thoát 21,74 x106

m3, t p trung t i m t

ph n c a huy n Yên L c và khu v c g n sông Cà L (t nh V nh Phúc); đây là

khu v c có kh n ng tiêu thoát kém và không n đ nh

Hình 3.2 B n đ ng p l t l u v c Sông Phan ậ Cà L , PAHT

3.4.2 Ph ng án 1 - C t dòng sông Cà L đo n h l u

Lu n án l a ch n đ xu t 4 tr ng h p (TH) n n dòng theo th t c t

dòn đ n n th ng d n khu v c h l u đ vào sông C u