luan van ky thuat xay dung

Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật:”Nghiên cứu các giải pháp đảm bảo nước tưới cho vùng Nam Thanh Tỉnh Hải Dương” đã hoàn thành và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra trong bản đề cương đã được phê duyệt.

Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay Luận

văn Thạc sĩ kỹ thuật:”Nghiên cứu các giải pháp đảm bảo nước tưới cho vùng Nam Thanh - Tỉnh Hải Dương” đã hoàn thành và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt

ra trong bản đề cương đã được phê duyệt

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồ Việt Hùng đã tận tình hướng

dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành tốt nhiệm vụ của Luận văn đã đặt ra

Tác giả cũng xin tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban giám hiệu và các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy Lợi đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn, quan tâm giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tác giả trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này do thời gian và khả năng có hạn nên chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định Vì vậy, tác giả rất mong muốn nhận được sự góp ý, chỉ bảo chân tình của các Thầy, cô và cán bộ đồng nghiệp đối với bản Luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2012

Tác giả

Mai Thị Ngọc Hằng

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

Tác giả

Mai Thị Ngọc Hằng

MỞ ĐẦU 1

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1.2.1 Vị trí địa lý 3

1.2.2 Điều kiện địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng: 4

1.2.3 Điều kiện khí tượng, thuỷ văn 4

1.2.5 Chỉ tiêu phấn đấu của khu vực đến năm 2020 13

3.1.1 Hệ thống cống lấy nước 25

3.1.2 Hệ thống kênh mương 28

3.1.4 Hệ thống đê kè: 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

Bảng 1-1: Phân bố diện tích đất của Nam Thanh.

Bảng 1-2: Thống kê nhiệt độ trung bình năm

Bảng 1-3: Thống kê độ ẩm trung bình năm

Bảng 1-4: Thống kê lượng bốc hơi trung bình năm

Bảng 1-5: Thống kê lượng mưa trung bình năm

Bảng 1-6: Cơ cấu kinh tế Nam Thanh

Bảng 3- 1: Thống kê các cống dưới đê của hệ thống

Bảng 3-2: Thống kê chi tiết cống dưới đê Sông Hương

Bảng 3-3: Thống kê hệ thống kênh

Bảng 3-4: Diện tích tưới tiêu của các vùng

Bảng 3-5: Các trạm bơm trên sông Hương (Thanh Hà)

Bảng 3-6: Các trạm bơm thuộc Nam Sách (từ Ngô Đồng về Ngọc Trì)

Bảng 3-7: Các trạm bơm thuộc Nam Sách (từ Thượng Đạt về Ngã ba Tiền Trung)Bảng 3-8: Thống kê ô ruộng trên hệ thống

Bảng 3-9: Cấu trúc sơ đồ thủy lực

Bảng 3-10 : Số biên lưu lượng không đổi

Bảng 3-11: Mực nước tính toán và thực đo ở trong cống sông Hương (ngày 5/1/2000 đến ngày 24/1/2000)

Bảng 3-12: Mực nước tính toán và thực đo ở trong cống sông Hương (từ ngày 5/1/2003 đến ngày 24/1/2003)

Bảng 3-13: Mực nước trung bình ngày min trong tháng Giêng từ 1996 đến 2005Bảng 3-14: Quá trình mực nước triều thiết kế (75%) tại trạm Bá Nha

Bảng 3-15: Mực nước trung bình ngày min trong tháng Giêng từ

1996 đến 2005 (trạm Cát Khê)

Bảng 3-16: Mực nước theo giờ tháng 01 trên biên triều thiết kế tại trạm Cát KhêBảng 3-17: Tổng lượng nước yêu cầu tại các ô ruộng trong vụ tưới ải tháng 1

(tần suất thiết kế 75%)

trạng, 5/1-25/1, tần suất thiết kế 75%).

Bảng 4-1: Kích thước cống Ngô Đồng trước và sau cải tạo

Bảng 4-2: Kích thước lòng dẫn sau cải tạo theo phương án 1

Bảng 4-3: Các cống sẽ được điều tiết để chỉ lấy đủ Qbr

Bảng 4-4: Phương án 2 – tự động hóa các cống lấy nước,

Bảng 4-5: Cấu trúc sơ đồ thủy lực trục sông Hương

Bảng 4-6: Các trạm bơm trên hệ thống

Bảng 4-7: Các ruộng, khu chứa trên hệ thống

Bảng 4-8: Kích thước các cống được mở rộng trong phương án 3

Bảng 4-9: Kích thước kênh sau cống Hà Liễu

Bảng 4-10: Các nút và đoạn bổ sung thêm vào sơ đồ thủy lực theo phương án 3.Bảng 4-11: Lưu lượng qua các cống theo phương án 1

Bảng 4-12: Thống kê mực nước tại bể hút của các trạm bơm

Bảng 4-13: Số giờ trung bình mỗi ngày trạm bơm hoạt động được

Bảng 4-14: Các cống có Qkđ bổ sung thêm so với phương án 1

Bảng 4-15: Lưu lượng trung bình và tổng lượng nước theo phương án 2

Bảng 4-16: Lượng nước lấy qua các cống theo phương án 2

Bảng 4-17: Thống kê mực nước tại bể hút của các trạm bơm theo phương án 2.Bảng 4-18: Số giờ trung bình mỗi ngày trạm bơm hoạt động được theo phương án 2.Bảng 4-19: Lượng nước lấy qua các cống theo phương án 3 và cống Tiền Trung mở

Bảng 4-23: Tổng lượng nước lấy vào qua các cống khi điều tiết cống Tiền Trung.Bảng 4-24: Số giờ hoạt động của các trạm bơm theo phương án 3.

Bảng 4-25: Mực nước các trạm bơm khi cống Tiền Trung mở 1 cửa

Hình 1-1 Cánh đồng Vải và Lúa ở Thanh Bính- Thanh Hà

Hình 3-1 : Hình ảnh cống Sông Hương

Hình 3-2: Sơ đồ tính thủy lực trục sông Hương

Hình 3-3: Quá trình triều thiết kế tháng 1 tần suất 75% tại trạm Bá Nha

Hình 3-4: Quá trình triều thiết kế (tần suất 75%) tháng 1 tại trạm Cát Khê

Hình 3-5: Quá trình lưu lượng tại các cống đầu mối: Sông Hương, Ngô Đồng (tưới

ải vụ Chiêm năm 2000)

Hình 3-6: Quá trình lưu lượng tại cống đầu mối sông Hương (tưới ải vụ Chiêm, tần suất thiết kế 75%)

Hình 3-7: Quá trình lưu lượng tại cống Ngô Đồng (tưới ải vụ Chiêm, tần suất thiết

Hình 3-12: Quá trình mực nước tại cống Ngô Đồng, Thượng Đạt, Ngọc Trì (tưới ải

vụ Chiêm, tần suất thiết kế 75%)

Hình 3-13: Quá trình mực nước trước trạm bơm Cầu Gạo (tưới ải tháng 1, tần suất thiết kế 75%)

Hình 3-14: Quá trình mực nước trước trạm bơm Ngọc Trì (tần suất 75%)

Hình 3-15: Quá trình lưu lượng trước cống Tiền Trung (tần suất 75%)

Hình 3-16: Quá trình lưu lượng đầu đoạn kênh 25 sau cống Tiền Trung (tưới ải vụ Chiêm năm 2003)

Hình 4-1: Hình ảnh cống Ngô Đồng, phía thượng lưu

Hình 4-2: Sơ đồ thủy lực của phương án 1 và 2

Hình 4-5: Lưu lượng qua cống Đông Hầu theo phương án 1.

Hình 4-6: Mực nước tại bể hút trạm bơm Thanh Bình theo phương án 1

Hình 4-7: Mực nước tại bể hút trạm bơm Đông Lĩnh theo phương án 1

Hình 4-8: Mực nước tại bể hút trạm bơm Cầu Gạo theo phương án 1

Hình 4-9: Mực nước tại bể hút trạm bơm Trung Tâm theo phương án 1

Hình 4-10: Lưu lượng qua cống Ngư Đại theo phương án 2

Hình 4-11: Lưu lượng qua cống Đống Cá theo phương án 2

Hình 4-12: Lưu lượng qua cống Phù Liễn theo phương án 2

Hình 4-13: Lưu lượng qua cống Tiền Trung theo phương án 2

Hình 4-14: Quá trình mực nước tại bể hút trạm bơm Đông Lĩnh theo phương án 2.Hình 4-15: Quá trình mực nước tại bể hút trạm bơm Hảo Thôn theo phương án 2.Hình 4-16: Lưu lượng qua cống Tiền Trung khi cống Tiền Trung mở 1 cửa

Hình 4-17: Lưu lượng qua cống Trường Giang khi cống Tiền Trung mở 1 cửa.Hình 4-18: Lưu lượng qua cống Cầu Cháy khi cống Tiền Trung mở 1 cửa

Hình 4-19: Lưu lượng qua cống Đống Cá khi cống Tiền Trung mở 1 cửa

Hình 4-20: Mực nước bể hút trạm bơm Đò Hàn khi cống Tiền Trung mở 1 cửa.Hình 4-21: Mực nước bể hút trạm bơm Cống 6+100 khi cống Tiền Trung mở 1 cửa.Hình 4-22: Mực nước bể hút trạm bơm Ngọc Trì khi cống Tiền Trung mở 1 cửa.Hình 4-23: Lưu lượng qua cống Hà Liễu khi cống Tiền Trung mở 1 cửa

Hình 4-24: Sơ đồ tính các hạng mục kết cấu tiêu năng

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Phần lớn các hệ thống thủy lợi vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều ở Bắc bộ được xây dựng vào thập kỷ 60 của thế kỷ XX, đến nay đã xuống cấp và hiệu quả lấy nước thấp Ngoài nguyên nhân chính là do hệ thống hư hỏng, xuống cấp còn có các nguyên nhân khác như: đã có sự thay đổi nhu cầu về nước trong khu vực, có sự chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp, các công trình trên kênh chưa đầy đủ, trước đây việc tính toán các hạng mục công trình và các yêu cầu khác của hệ thống bị tách rời không có tính tổng thể, quy trình vận hành khai thác chưa hợp lý

Hệ thống vùng triều Bắc Bộ còn có đặc điểm cơ bản là một tập hợp các loại công trình có liên quan mật thiết với nhau, không thể tách rời nhau và tuân theo các quy luật khách quan của mối liên hệ thủy lực giữa đồng ruộng và nguồn nước Nhưng tập hợp các công trình đó lại phân bố trên một diện tích rộng lớn thuộc nhiều đơn vị hành chính khác nhau, bị chi phối bởi những quy luật xã hội phức tạp Hơn nữa, hệ thống được hình thành qua nhiều thời kỳ và được đầu tư xây dựng với tốc độ khá nhanh nên không tránh được những tồn tại, khuyết điểm

Từ những nguyên nhân trên đây có thể thấy rằng, một số hệ thống thủy lợi vùng triều Bắc bộ chưa đáp ứng đủ nhu cầu nước cho các vùng trong khu vực, hiện tượng thiếu nước phục vụ tưới ải xảy ra khá phổ biến, ảnh hưởng nhiều đến sản xuất

và cuộc sống của nhân dân Trong phạm vi các tỉnh chịu ảnh hưởng của thủy triều, việc nghiên cứu các giải pháp nhằm tăng cường khả năng lấy nước của hệ thống thủy lợi chưa được tiến hành sâu rộng Hầu hết các nghiên cứu chỉ tập trung vào việc điều tra, đánh giá hiện trạng các cống lấy nước vùng triều, mà chưa ứng dụng được các mô hình thủy lực để tính toán toàn bộ hệ thống sông, kênh và các cống lấy nước

Hệ thống thủy lợi Nam Thanh là một trong số các hệ thống thủy lợi vùng triều Bắc Bộ, về cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu cấp nước tưới phục vụ cho đời sống và sản xuất Tuy nhiên, vào thời kỳ lấy nước căng thẳng thì hệ thống chưa đáp ứng được đầy đủ theo yêu cầu Vì vậy, cần nghiên cứu đề xuất các giải pháp công

trình và phi công trình để nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống thủy lợi Nam Thanh - Hải Dương, nhằm tăng cường khả năng cấp nước, đáp ứng nhu cầu của khu vực trong tương lai.

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nhằm tăng cường khả năng cung cấp nước của hệ thống thủy lợi Nam Thanh - Hải Dương

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm của hệ thống thủy lợi Nam Thanh

- Tìm hiểu và lựa chọn mô hình toán thủy lực phù hợp nghiên cứu

- Tính toán đánh giá hiện trạng tưới của hệ thống

- Tính toán các phương án nhằm tăng hiệu quả lấy nước của hệ thống

- Nghiên cứu một số biện pháp chống xói cho cống lấy nước dưới đê

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống lấy nước vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều ở Bắc Bộ

2 Phạm vi nghiên cứu:

- Hệ thống thủy lợi Nam Thanh - Hải Dương

- Ứng dụng mô hình Mike 11 để tính toán

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Kết hợp giữa lý luận và thực tiến, điều tra, khảo sát thực tế và kế thừa

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến mô hình toán thủy lực dòng hở; Sử dụng phần mềm hiện đại

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát, thu thập tài liệu về hệ thống Nam Thanh

- Phương pháp thống kê: Phân tích các tài liệu khí tượng, thủy văn trong khu vực nghiên cứu

- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các nhà khoa học có trình

độ chuyên môn cao và nhiều kinh nghiệm thực tế trong quá trình nghiên cứu

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm chung của hệ thống thủy lợi Nam Thanh

Hệ thống thủy lợi Nam Thanh (thuộc hai huyện Nam Sách và Thanh Hà của tỉnh Hải Dương) là một hệ thống thủy lợi có nhiệm vụ quan trọng, chịu ảnh hưởng của thủy triều, cung cấp nước cho vùng trọng điểm trồng lúa của Nam Thanh Đây

là một vùng quan trọng trong lưu vực sông Thái Bình, sông Kinh Thầy, sông Rạng, sông Văn Úc, sông Hương

Hệ thống thủy lợi Nam Thanh được xây dựng đã khá lâu, từ sau khi miền Bắc giải phóng năm 1954 Hệ thống thủy lợi Nam Thanh được xây dựng cùng với hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải Trong những năm sau giải phóng miền Nam, đến nay

hệ thống thủy lợi Nam Thanh đã được xây dựng thêm một số trạm bơm, đặc biệt năm 1976 xây dựng cống sông Hương Hệ thống Nam Thanh có nhiệm vụ cung cấp nước tưới và tiêu thoát lũ phòng chống úng ngập cho 2 huyện Nam Sách và Thanh

Hà của tỉnh Hải Dương

Các chỉ tiêu về tưới:

- Tần suất đảm bảo: Tần suất tưới thiết kế P = 75%

- Chế độ tưới được tính toán cho cây trồng ở từng giai đoạn:

Tưới ải: Hệ số tưới ải: q = 1,15 l/s/ha Thời gian tưới ải là: T = 20 ngày

Tưới dưỡng: Hệ số tưới dưỡng là: q = 0,625 l/s/ha

Tưới cho cây trồng cạn: q = 0,765 l/s/ha

1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu

1.2.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Hải Dương thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ, tiếp giáp với 6 tỉnh và thành phố: Bắc Ninh, Bắc Giang, Hưng Yên, Quảng Ninh, Hải Phòng và Thái Bình Hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt, đường sông phân bố hợp lý Trên địa bàn có nhiều tuyến đường giao thông quốc gia quan trọng chạy qua như đường Quốc lộ 5, đường 18, đường 183 và hệ thống đường tỉnh, đường huyện được nâng cấp và cải tạo rất thuận lợi cho việc giao lưu và trao đổi với bên ngoài

Vùng nghiên cứu Nam Thanh bao gồm hai huyện Nam Sách và Thanh Hà

Phía Bắc giáp huyện Chí Linh

Phía Nam giáp thành phố Hải phòng

Phía Đông giáp huyện Kim Thành

Phía Tây giáp huyện Cẩm Giàng, thành phố Hải Dương và huyện Tứ kỳ

Toàn huyện có 46 xã và hai thị trấn Thanh Hà và Nam Sách

1.2.2 Điều kiện địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng:

1.2.2.1 Địa hình:

Diện tích toàn khu vực là 29.170ha, trong đó diện tích canh tác là 16.520 ha được phân theo độ cao như sau:

Cao độ <+1m là 5.620haCao độ từ +1m đến ≤ +1.5m là 5.360 haCao độ từ +1.5 đến ≤+2m là 3.810 ha

Bảng 1-1: Phân bố diện tích đất của Nam Thanh.

1.2.3 Điều kiện khí tượng, thuỷ văn.

1.2.3.1 Điều kiện khí tượng:

 Chế độ nhiệt:

Vùng Nam Thanh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, gió mùa Theo thống kê

từ trạm khí tượng tỉnh Hải Dương từ năm 1956 đến 2000 thì nhiệt độ trung bình của vùng là 23,10C, nhiệt độ thấp nhất là 50C, nhiệt độ cao nhất là 390C.

Bảng 1-2: Thống kê nhiệt độ trung bình năm

+ Năm ngày max là 373mm

Nhìn chung phân bố không đều trong đó vụ mùa chiếm tới 80% đến 85% cả năm, còn vụ Chiêm chỉ chiếm có 15% đến 20% cả năm Mưa chủ yếu tâp trung vào

tháng 7, 8, 9 vì trong những tháng này chịu ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới.

Bảng 1-5: Thống kê lượng mưa trung bình năm

Năm 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

P

(mm) 1271 1703 1222 1362 1579 1880 1683 1635 1454 1580

Qua bảng thống kê về chế độ khí tượng của khu vực ta nhận thấy:

Lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm Trong 10 năm trở lại đây thì lượng mưa cũng ít dao động, chênh lệch lượng mưa giữa các năm không lớn Nhiệt độ và độ ẩm trung bình trong các năm tương đối ổn định, ít dao động

Lượng bốc hơi thay đổi theo tình hình khí hậu chung của vùng Nam Thanh thuộc vùng khí hậu nóng ẩm gió mùa, nên lượng bốc hơi trung bình trong năm tương đối cao

1.2.4 Tình hình dân sinh kinh tế xã hội và các yêu cầu phát triển của khu vực.

1.2.4.1 Dân số :

Theo nguồn niên giám thống kê năm 2005:

Toàn huyện Nam Sách có 140.228 người, mật độ dân số là: 2.056 người/1km2

Huyện Thanh Hà có 163.307 người, mật độ dân số là:1.026 người/1km2

Số người trong độ tuổi lao động chiếm 62% dân số, lao động làm nông nghiệp chiếm 70 %, lao động trong độ tuổi từ 18-30 chiếm 40% tổng số lao động

1.2.4.2 Tình hình kinh tế :

Nam Thanh là khu vực đồng bằng, sản xuất chủ yếu vẫn là nông nghiệp Trong những năm gần đây khối ngành công nghiệp xây dựng và dịch vụ phát triển tương đối mạnh, điều đó chứng tỏ cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch mạnh mẽ theo

xu hướng chung của sự phát triển Các ngành công nghiệp và dịch vụ được chú trọng hơn

Về cơ cấu kinh tế năm 2005 như sau:

Bảng 1-6: Cơ cấu kinh tế Nam Thanh

Năng suất lúa được nâng cao: năm 2002 là 122,4 tạ/ha, vụ Chiêm năm 2003 là 64,2tạ/ha Trong năm 2006 Nam Sách được xếp vào huyện có năng suất lúa mùa cao nhất nhì tỉnh Huyện đã thu hoạch được 5.322ha lúa mùa chiếm 96% tổng diện tích cả vụ, sản lượng ước tính là 59 tạ/ha tăng 3tạ/ha so với năm 2005 Vụ đông năm 2005-2006 huyện Nam Sách trồng được 2.765ha rau màu các loại, đạt 98,8%

kế hoạch tỉnh giao

Diện tích trên 800 ha nuôi trồng thuỷ sản, 1038.5 ha sông ngòi tự nhiên và

500 ha đất bãi trũng cấy lúa được chuyển đổi sang đào ao lập vườn phát triển nuôi trồng thuỷ sản

b, Công nghiệp:

Trước năm 2000 huyện Nam Sách là một huyện thuần nông, nhưng 5 năm trở lại đây, dọc các tuyến quốc lộ 5 và 183, hàng chục các doanh nghiệp công nghiệp đã mọc lên Huyện đã có khu công nghiệp Nam Sách thuộc xã Ái Quốc và

xã Nam Đồng với tổng diện tích trên 63 ha, cụm công nghiệp An Đồng đã được tỉnh phê duyệt trên 35 ha Khu Công nghiệp Cộng Hoà, ngoài ra một số doanh nghiệp đã đầu tư vào thị trấn Nam Sách, xã Minh Tân, khả năng dành đất cho công nghiệp ở dọc đường 183, đường 17 của huyện còn lớn

c, Dịch vụ:

Toàn huyện có nhiều di tích lịch sử đền, chùa, miếu, trong đó có 11 di tích được Nhà nước xếp hạng, mặt khác Nam Sách là một miền quê trù phú về phát triển cây vụ đông xuân, phát triển các làng nghề, phải kể đến 2 làng nghề là sấy rau quả ở Mạn Thạch Đê (xã Nam Trung) và làm hương (xã Quốc Tuấn) Đó là những tiềm năng để huyện có thể phát triển du lịch, văn hoá, thu hút khách tham quan, tìm hiểu lịch sử văn hoá dân tộc

Nam Sách nằm ở trung tâm của tam giác kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, có hệ thống giao thông tổng thể là thuận lợi, mặc dù có sông bao bọc gần như bốn phía: đường 183 nối Hà Nội, Hải Phòng với Quảng Ninh (qua cầu Bình), có đường sông dài gần 50 km Đây là một huyện có đầy đủ các điều kiện về địa lý, giao thông, cơ sở hạ tầng để phục vụ cho việc phát triển các khu công nghiệp, kinh tế trang trại, mặt khác theo chủ trương phát triển tổng thể của Tỉnh đến năm 2015 thì việc xây dựng thêm cầu nối liền thành phố Hải Dương (chạy thẳng từ thành phố Hải Dương xuyên qua đường vành đai các thôn Trúc Khê, Nham Cáp, Nhân Lễ và La Xuyên nối thẳng với đường quốc lộ 183 để hình thành một tuyến lộ Hải Dương - Quảng Ninh) Đây chính là tiền đề để biến Nam Sách thành một trung tâm khu vực, điểm liên kết với các tỉnh và thành phố khác như: Hà Nội, Hải Phòng

và Quảng Ninh Nhờ điều kiện thuận lợi về cơ sở hạ tầng, giao thông mà Nam Sách đang dần trở thành một huyện có lợi thế thu hút vốn đầu tư lớn nhất so với các huyện trong toàn tỉnh

d, Cơ sở hạ tầng

- Xây dựng cơ bản:

Cùng với sự hỗ trợ của Nhà nước, của tỉnh những năm qua, huyện đã tích cực huy động các nguồn vốn đầu tư cho xây dựng kết cấu hạ tầng, hệ thống điện, đường, trường, trạm được xây dựng nâng cấp thay đổi đáng kể Trong đó, đã hoàn thành xây dựng trụ sở làm việc của huyện ủy, HĐND, UBND và các cơ quan, phòng ban Xây dựng kiên cố 74,4% số phòng học, kiên cố hóa 11,4% số kênh mương, 70% đường bê tông thôn, xóm; 100% số hộ dân được sử dụng điện sinh hoạt

- Giao thông

Huyện Nam Sách có lợi thế riêng với 23 km đường quốc lộ 5 và đường 183 chạy qua Các tuyến đường do huyện quản lý phần lớn đều được rải nhựa, chỉ còn 5 km

là cấp phối Hệ thống giao thông trong thôn xóm đều được bê tông hóa Bên cạnh

đó, huyện còn có 51 km đường sông và tuyến đường sắt Hà Nội – Hải Phòng chạy

qua

- Thủy lợi:

Toàn huyện có 50 trạm bơm, trong đó huyện quản lý 12 trạm bơm với tổng công suất là 398.120 m3/ha Toàn bộ chiều dài của hệ thống kênh mương trong huyện là 318 km, trong đó kênh mương nội đồng đã được kiên cố hóa là 2,25 km Chiều dài toàn bộ tuyến đê trong huyện là 50,9 km

e, Văn hóa, giáo dục:

- Giáo dục

Các trường bậc THCS có cơ sở vật chất đạt 94,5% kiên cố hóa cao tầng, thấp nhất là mầm non đạt 78,4% Những nơi có phòng học cấp 4 đều được sửa chữa.Trong những năm qua, huyện từng bước kiện toàn công tác tổ chức, nâng cao trình độ đội ngũ cán bộ, giáo viên trên địa bàn toàn huyện Tổng số cán bộ, giáo viên là 1713 người, trong đó biên chế là 1053 người Số giáo viên đứng lớp là 1488 người với 1417 giáo viên đạt chuẩn và trên chuẩn

a, Nông nghiệp:

Sản xuất nông nghiệp phát triển tương đối toàn diện, đúng hướng, vừa đảm bảo đủ lương thực, vừa tăng giá trị nông sản hàng hóa trên cơ sở đẩy mạnh cơ cấu cây trồng, vật nuôi và ứng dụng tiến bộ kỹ thuật trong sản xuất Gía trị nông sản hàng hóa tăng bình quân 3,3%/năm, năng suất lúa đạt 118,5 ta/ha, sản lượng lương thực đạt 47.600 tấn, bình quân lương thực đầu người đạt 292 kg Cơ cấu trong sản xuất nông nghiệp chuyển dịch theo xu hướng tích cực, trong năm 2005 đạt: trồng trọt 62%, chăn nuôi 35%, dịch vụ 3% Xác định rõ cây thế mạnh của vùng như: Vải chính vụ (Thanh Hà), Vải sớm (Hà Đông), Ôỉ (Liên Mạc.Thanh Xuân), vv…

Tổng giá trị sản xuất ngành trồng trọt năm 2010 đạt 265 tỷ đồng Tăng 24,6% so với năm 2005 Năm 2010: diện tích lúa 3900 ha, năng suất đạt 123 tạ/ha, tăng 6,4 tạ so với năm 2005 Diện tích cây ăn quả 6800 ha, trong đó diện tích cây vải 4910 ha, sản lượng vải bình quân trong giai đoạn 2006 – 2010 đạt từ 18.000 – 19.000 tấn/năm, sản lượng cây ăn quả khác đạt 25.500 tấn/năm

Chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy sản tiếp tục phát triển, hình thức chăn nuôi công nghiệp, trang trại ngày càng mở rộng Đã có 7 dự án chăn nuôi tập trung, 100

trang trại đạt tiêu chí, vượt 2 lần chỉ tiêu Tổng sản lượng ngành chăn nuôi đạt 12.500 tấn, tăng 23,5%, giá trị đạt 120 tỷ đồng, tăng 23,1% so với năm 2005.

Diện tích nuôi trồng thủy sản đạt 710 ha, sản lượng đạt 1850 tấn tổng sản lượng ngành chăn nuôi đạt 8.322 tấn tăng 16,1% đưa giá trị ngành chăn nuôi đạt 11,2 tỷ đồng tăng 29% so với năm 2000

Hình 1-1 Cánh đồng Vải và Lúa ở Thanh Bính- Thanh Hà

b, Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, xây dựng:

Sản xuất công nghiệp được đầu tư và có bước phát triển mới Giá trị sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, xây dựng năm 2010 đạt 388,9 tỷ đồng, tăng bình quân 10,3% trên năm Toàn huyện có 3460 cơ sở công nghiệp và TTCN, các cơ sở công nghiệp vừa và nhỏ đã đi vào sản xuất mang lại hiệu quả kinh tế cao như: Công

ty TNHH May Makalot, Công ty cổ phần Mũ giày GOLDENSUN, Công ty Cáp điện viễn thông Vina…Tiếp tục mở rộng các ngành nghề, tập trung khai thác chế biến nông sản truyền thống như sấy vải, dệt chiếu, mây tre đan, thêu ren.vv…

Tốc độ xây dựng cơ bản khu vực nhà nước và nhân dân tăng nhanh; trong 5 năm đã xây mới được 95 phòng học kiên cố cao tầng, tỷ lệ phòng học kiên cố cao tầng đạt 74,6%, xây mới 99 nhà văn hóa thôn Hoàn thành đầu tư xây dựng các công trình: Quảng trường trung tâm huyện, bến xe ô tô thị trấn Thanh Hà, ngân

hàng chính sách –xã hội, Đài Viễn thông.vv…100% số hộ dân có nhà ngói, kiên cố cao tầng, huy động các nguồn vốn đầu tư xây dựng 109 nhà đại đoàn kết, hoàn thành mục tiêu đề ra

c, Dịch vụ:

Hoạt động dịch vụ thương mại đang phát triển đa dạng phù hợp với cơ chế thị trường, phát triển rộng rãi các loại hình dịch vụ nhằm đáp ứng kịp thời các nhu cầu sản xuất, tiêu thụ hàng hóa, nhất là nông sản, phục vụ nhu cầu đời sống sinh hoạt của người dân Dịch vụ sản xuất đạt 245 – 250 tỷ đồng, tăng bình quân 8% trong một năm

Toàn huyện có 83 di tích lịch sử đền, chùa, miếu mạo, trong đó có 12 di tích

đã được Nhà nước xếp hạng, đặc biệt là di tích lịch sử văn hoá chùa Bạch Hào Ngoài ra Thanh Hà có nhà múa rối nước xây dựng giữa hồ trông cổ kính và lãng mạn

d, Cơ sở hạ tầng

- Xây dựng cơ bản

Tốc độ xây dựng cơ bản của khu vực nhà nước và nhân dân được đẩy mạnh, được đổi mới về kiến trúc và mỹ thuật Đã hoàn thành nhà làm việc của huyện ủy, trung tâm bồi dưỡng chính trị huyện, nhà làm việc của các phòng, ban của UBND huyện, phòng tài chính, chi cục thuế, cục quản lý đê, đài truyền hình, thư viện huyện, nhà văn hóa lao động huyện, đài tưởng niệm liệt sỹ, trường THPT Bắc Hà, trường TH bán công, trung tâm y tế, trụ sở làm việc của các ủy ban xã Cẩm Chế, Tiền Tiến,…

- Y tế

Công tác y tế được huyện quan tâm chặt chẽ, công tác chăm sóc sức khỏe và khám chữa bệnh cho người dân được huyện kiểm tra định kỳ Khám miễn phí cho trẻ em, thực hiện tốt tiêm chủng mở rộng của quốc gia Đội ngũ cán bộ y tế được học tập và bồi dưỡng nâng cao về kiến thức và y đức

1.2.5 Chỉ tiêu phấn đấu của khu vực đến năm 2020.

Quan điểm phát triển: Phát huy mọi tiềm năng, thế mạnh của khu vực, tăng cường quan hệ hợp tác và huy động mọi nguồn lực để đẩy mạnh phát triển kinh tế-

xã hội theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa Gắn tăng trưởng kinh tế với công bằng và tiến bộ xã hội, xóa đói, giảm nghèo, nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho người dân, giảm sự chênh lệch giữa các vùng và các xã trong khu vực

Huyện Nam Sách: Phấn đấu tăng trưởng GDP bình quân 11,8- 13,3%/1 năm

Về văn hóa xã hội phấn đấu 100% xã có trường học cao tầng, 100% phòng học kiên

cố, giữ tỉ lệ phát triển dân số dưới 1% Đảm bảo 100% dân được sử dụng nước sạch, 90% gia đình đạt tiêu chuẩn gia đình văn hóa, 100% các xã có nhà văn hóa, sân vận động.

Huyện Thanh Hà: Phấn đấu tổng giá trị sản phẩm GDP tăng bình quân 7,5%/năm, tăng ngân sách từ 10-12% /năm

7-1.3 Hiện trạng thủy lợi vùng nghiên cứu.

Hệ thống thuỷ lợi Nam Thanh được xây dựng đã khá lâu (thực hiện chủ trương của Đảng và Nhà nước đưa miền Bắc lên XHCN kế hoạch 5 năm lần thứ 2),

có một số tồn tại như sau:

+ Do công trình xây dựng quá lâu nên các công trình bị hỏng hóc, các cống vận hành thường là thủ công, hầu hết các van bị rò rỉ nước do hư các gioăng, không được bảo dưỡng định kỳ thường xuyên, quá trình quản lý lỏng lẻo và ý thức của người dân địa phương trong bảo vệ công trình còn thiếu tự giác

+ Hệ thống kênh mương chủ yếu bằng đất đắp, chỉ một số tuyến kênh được kiên cố hoá bằng bê tông Một phần do kinh phí của nhà nước đầu từ vào thuỷ lợi còn hạn chế, hàng năm chỉ cấp cho xí nghiệp khai thác và quản lý công trình thuỷ lợi của hai huyện một lượng vốn vừa phải để bảo dưỡng và nâng cấp mạng lưới Nên hiện tượng mất nước trong kênh thường xuyên xảy ra, ý thức của người dân còn kém trong việc lấy nước vào ruộng đã tự động đào, phá bờ kênh đất dẫn đến tổn thất rất lớn Hàng năm lượng bồi lắng trong lòng kênh rất lớn, làm giảm đi năng lực thiết kế của hệ thống, dòng chảy mất ổn định dẫn đến xói lở bờ kênh, sạt lở bờ…+ Hệ thống công trình điều tiết trên kênh còn rất ít, bộ phận của lấy nước ở trên hệ thống kênh bị hỏng do bị gỉ, không được lau dầu mỡ cũng dẫn đến mất nước trong hệ thống

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ MÔ HÌNH THỦY LỰC TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỢI

2.1.1 Tổng quan về mô hình thủy lực dòng hở

Các mô hình toán - thủy lực là những gói phần mềm dùng để mô phỏng dòng chảy, lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các vật thể nước khác Mô hình toán - thuỷ lực dòng chảy

hở một chiều được ứng dụng rộng rãi, dùng để xác định lưu lượng Q và mực nước Z trong bài toán truyền triều, truyền lũ trên hệ thống sông, kênh Có thể kể đến các mô hình VRSAP và VRSAPK của cố PGS Nguyễn Như Khuê, mô hình SAL của GS Nguyễn Tất Đắc, mô hình WENDY của Hà Lan, mô hình HEC-RAS do Trung tâm Thuỷ văn Công trình thuộc Hiệp hội Kỹ sư quân sự Hoa Kỳ (Hydrologic Engineering Center of US Army Corps of Engineers) xây dựng, v.v…

Ngoài ra còn có các loại mô hình toán - thuỷ lực khác, như mô hình HGKOD của GS.TS Nguyễn Thế Hùng dùng để tính bài toán thuỷ lực hai chiều đứng, mô hình này được ứng dụng để tính lòng dẫn bị biến dạng cục bộ ở hạ lưu công trình tháo, mô phỏng các hiện tượng thuỷ lực của dòng chảy bao như dòng chảy quanh các mặt tấm chắn cong, trụ cầu Mô hình TELEMAC được thiết lập từ những năm

90 của thế kỷ trước Mô hình nghiên cứu bài toán thuỷ lực 2 chiều ngang và các quá trình truyền chất

Đa phần các dòng chảy trong sông thiên nhiên được mô tả bằng hệ phương trình Saint-Venant gồm phương trình liên tục và phương trình động lực Trong giới hạn của luận văn này xin được giới thiệu qua về các mô hình toán - thủy lực như Hec- Ras, Telemac, Vrsap và nghiên cứu kỹ hơn về mô hình Mike

2.1.2 Phương trình cơ bản

Hệ phương trình vi phân cơ bản viết cho từng đoạn lòng dẫn hở là hệ hai phương trình liên tục và động lực của dòng chảy một chiều Để thiết lập hai phương trình đó có thể có nhiều cách khác nhau Phương pháp thông dụng nhất là coi dòng

chảy một chiều như tổng hợp của tất cả các dòng nguyên tố Phương pháp tổng quát hơn có thể bao hàm được dòng chảy nhiều chiều và nhiều pha là sử dụng hàm suy rộng Phương pháp này có ưu thế lớn, nhưng tương đối khó khăn về mặt toán học Một phương pháp cũng hay được sử dụng là tích phân trực tiếp hệ phương trình Naviê-Stốc hay hệ phương trình Raynolds Đây là những mẫu bài toán phẳng, được

sử dụng để tính các dòng tia rối phẳng Dưới đây sẽ trình bày phương pháp này để tìm hệ phương trình vi phân cơ bản của chuyển động một chiều trong lòng dẫn hở bằng cách giới hạn dòng chảy trong không gian hữu hạn của lòng dẫn có diện tích mặt cắt ngang là ω

2.1.2.1 Phương trình liên tục

Ký hiệu lưu tốc điểm (trung bình thời gian) theo phương dọc dòng chảy x là ux

và theo phương thẳng đứng z là uz Phương trình liên tục viết dưới dạng vi phân là:

0z

ux

ux z =

∂

∂+

∂

∂

(2-1)Tích phân phương trình (2-1) trên toàn mặt cắt ngang ω, theo quy tắc lấy đạo hàm các tích phân, ta có:

0z

uxudux

dz

ux

u

zm xm

x z

∂

∂

=ω

(2-2)Trong đó: uxm và uzm - giá trị của lưu tốc điểm trên mặt thoáng;

ω - diện tích mặt cắt ngang

Khi tìm biểu thức (2-2) đã giả thiết rằng lưu tốc điểm ở đáy ux = uz = 0

Có thể mở rộng điều kiện biên trên mặt thoáng của Raynolds cho một dòng chảy có không gian hữu hạn như sau:

qx

utz

∂

ω

∂+

q - lưu lượng bổ sung trên một đơn vị dài dọc theo dòng chảy chính, như mưa hoặc dòng chảy trên sườn dốc gia nhập vào dòng chảy chính trên sông.Thay biểu thức (2-3) vào biểu thức (2-2) sẽ nhận được phương trình liên tục:

∂

ω

∂+

Tích phân Karman trong dòng chảy hở giới hạn bởi mặt cắt ướt ω được suy

ra từ phương trình thứ nhất của hệ phương trình Naviê-Stốc:

∂

∂ρ

−

=

∂

∂+

∂

∂+

∂

∂

zx

p1giz

uux

uut

z

x x x

(2-5)Trong đó: t - thời gian;

i - độ dốc dòng dẫn;

p - áp suất;

τxz - ứng suất ma sát trong mặt phẳng xoz;

ρ - khối lượng riêng của chất lỏng;

∂

∂

t

ut

Qd

t

u

xm x

∂

∂

=ω

∂

∂

x

Qudux

dz

uux

u

x

x z

x x

∫

∂ρ

=ω

∂

∂ρ

0 x

x

P1dzx

p1

Trong đó: P - áp lực chất lỏng lên diện tích mặt cắt ngang ω, với chuyển động

biến đổi dần áp lực P được tính như áp lực thuỷ tĩnh;

Rx- phản lực lên thành bên, chiếu lên phương dòng chảy; khi coi đoạn kênh dẫn tính toán là lăng trụ thì Rx = 0;

T0 = τ0χ - tổng lực ma sát đáy trên một đơn vị dài của dòng chảy;

τ0 - ứng suất tiếp ở thành lòng dẫn, bỏ qua ma sát trên mặt thoáng do gió gây ra;

χ - chu vi ướt của lòng dẫn.

Nhờ các biểu thức trên, phương trình động lượng viết dưới dạng tích phân Karman như sau:

∫

ω

=ρ

χτ

−ρ

−

∂

∂ρ

−ω

=ω

∂

∂+

∂

∂

0

Rx

P1giduxt

Qui luật ma sát được sử dụng gần đúng như trong dòng chảy đều, do đó:

τ0χ = ρgωJ ( 2-7)Trong đó: J- độ dốc thuỷ lực

Bằng những phép biến đổi thông thường, phương trình động lượng viết cho các biến lưu lượng Q và độ sâu dòng chảy h có dạng:

const h 3

2 o const

h 3

2 o 2

hJix

hg

BQ1x

g

Qx

Qg

Q

*t

hg

∂

ω

∂ω

α

−

∂

∂ω

α+

∂

∂

−ω

αo - hệ số sửa chữa động lượng;

α - hệ số sửa chữa động năng

Hệ hai phương trình (2-4) và (2-8) gọi là hệ phương trình Saint - Venant của dòng chảy một chiều không ổn định biến đổi dần với lực khối chỉ là trọng lực

Khi coi lòng dẫn là lăng trụ trong từng đoạn tính toán và lấy cao trình mực nước Z thay cho độ sâu h, hệ phương trình Saint - Venant có dạng như sau:

0Jx

z)Fr1(x

Qg

Q

*t

zg

QBt

Qg1

qt

zBxQ

2 2

C

=+

∂

∂

−+

∂

∂ω

α+

∂

∂ω

α

−

∂

∂ω

=

∂

∂+

B - chiều rộng mặt thoáng của mặt cắt ngang có phần dòng chảy tham gia vào quá trình chuyển động.

Thay:

t

zBq

Qq

g

Qt

zQg

B'Bt

Qg

1x

z)Fr

1

(

qt

zB

x

Q

3

2 o 2

* 2

c

* c

=+

∂

ω

∂ω

α

−ω

α+

∂

∂ω

α+α

−

∂

∂ω

Hệ thống công trình chuyển nước trong hệ thống thuỷ lợi bao gồm các cụm công trình đầu mối, hệ thống kênh dẫn và các loại công trình trên kênh như cống chia nước ở đầu các cấp kênh, cống điều tiết, công trình nối tiếp như xi phông, cầu máng, bậc nước, dốc nước

Hệ phương trình tính toán thuỷ lực cho một hệ thống chuyển nước được xuất phát từ hệ phương trình tính toán thuỷ lực cho từng đoạn kênh và công trình riêng biệt trên kênh, sau đó sẽ sắp xếp các đoạn kênh dẫn và công trình vào sơ đồ mạng tính tổng thể của toàn thể hệ thống

2.2.1 Mô hình Hec-Ras

Mô hình Hec-Ras do trung tâm Thuỷ văn Công trình thuộc hiệp hội kỹ sư quân sự Hoa kỳ sản xuất (Hydrologic Engineering Center of US Army Corps of Engineers) Hec-Ras là mô hình sóng động lực tổng quát dùng để phân tích và tính toán thuỷ lực cho một hệ thống sông nhất định Mô hình Hec-Ras đầy đủ bao gồm hai mô hình tính toán áp dụng cho dòng chảy ổn định và dòng chảy không ổn định Dòng chảy trong sông thiên nhiên được coi là dòng không ổn định biến đổi chậm

chảy một chiều, thay đổi theo không gian và thời gian, được mô tả bằng hệ phương trình Saint-Venant gồm phương trình liên tục và phương trình động lực Sau khi giải hệ phương trình sẽ thu được kết quả là quá trình mực nước, lưu lượng và các yếu tố thuỷ lực tại tất cả các mặt cắt Mô hình cũng vẽ ra đường mặt nước của tất cả các đoạn sông ở những thời điểm khác nhau.

Ngoài ra, mô hình còn cho phép tính toán đối với các cống cần đóng mở cửa van theo quy trình định trước, như cống ngăn mặn hay cống lấy nước Do đó người

sử dụng hoàn toàn có thể chủ động điều khiển quá trình lấy nước vào hoặc tháo nước ra từ các khu chứa trong mùa lũ

Các ứng dụng liên quan đến mô-đun MIKE bao gồm:

+ Dự báo lũ và vận hành hồ chứa

+ Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ

+ Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt

+ Thiết kế các hệ thống kênh dẫn

+ Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa ở sông và cửa sông

Đặc trưng cơ bản của hệ thống lập mô hình MIKE là cấu trúc mô-đun tổng hợp với nhiều loại mô-đun được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông

Ngoài các mô-đun HD đã mô tả ở trên, MIKE bao gồm các mô-đun bổ sung đối với: Thủy văn; Tải khuyếch tán; Các mô hình cho nhiều vấn đề về Chất lượng nước; Vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính); Vận chuyển bùn cát không có

cố kết (không có tính dính)

Về đầu vào/ chỉnh sửa, các đặc tính trong MIKE bao gồm:

+ Nhập dữ liệu/ chỉnh sửa bản đồ

+ Nhiều dạng dữ liệu đầu vào/ chỉnh sửa mang tính mô phỏng

+ Tiện ích copy và dán (paste) để nhập (hoặc xuất) trực tiếp, ví dụ như từ các chương trình trang bảng tính (spreadsheet programs)

+ Bảng số liệu tổng hợp (tabular) và cửa sổ sơ đồ (graphical windows)

+ Nhập dữ liệu về mạng sông và địa hình từ ASCII text files

+ Layout cho người sử dụng xác định cho tất cả các cửa sổ sơ đồ (màu sắc, cài đặt font, đường, các dạng điểm vạch dấu marker, v.v )

Về đầu ra, có các tính năng trình bày báo cáo tiên tiến, bao gồm:

+ Trình bày kết quả bằng hình động trong sơ đồ mặt ngang, dọc và chuỗi thời gian + Thể hiện các kết quả bằng hình động đồng thời

+ Trình bày chuỗi thời gian mở rộng

+ Tiện ích copy và dán (paste) để xuất các bảng kết quả hoặc trình bày bản đồ vào các ứng dụng khác (trang bảng tính, word hoặc các dạng khác)

Mô hình MIKE áp dụng với chế độ sóng động lực hoàn toàn ở cấp độ cao Trong chế độ này MIKE có khả năng tính toán với dòng nhanh, lưu lượng thủy triều, hiệu quả nước đọng thay đổi nhanh, sóng lũ, lòng dẫn dốc Chế độ dòng chảy cho một đoạn sông đơn được mô tả bằng hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng

Saint Venant và giải hệ theo phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Mô hình có giao diện thân thiện, tiện cho người sử dụng, cho kết quả rõ ràng Nhưng hiện nay

mô hình này vẫn phải có khoá cứng do đó chưa được sử dụng rộng rãi

2.2.4 Mô hình VRSAP

Mô hình VRSAP mà tiền thân của nó là mô hình KRSAL do cố PGS Nguyễn Như Khuê xây dựng, được sử dụng rộng rãi nhất ở nước ta trong những năm gần đây Hiện nay VRSAP cũng như KRSAL đã có nhiều cải tiến cho phù hợp với người sử dụng, nhưng chủ yếu là ở các thủ tục nhập xuất dữ liệu của chương trình tính, còn nội dung cơ bản chưa được cải tiến nhiều Đây là mô hình toán - thuỷ lực của dòng chảy một chiều trên toàn hệ thống sông có nối với đồng ruộng và các khu chứa nước khác Dòng chảy trong các đoạn sông được mô tả bằng hệ phương trình Saint-Venant đầy đủ, không bỏ bớt một vài số hạng như trong một số mô hình khác Dòng chảy qua công trình được mô tả bằng các công thức thuỷ lực đã biết và được đưa về cùng một số hạng như phương trình của các đoạn sông Các khu chứa nước và các ô ruộng trao đổi nước với sông và trao đổi nước với nhau qua các tràn hay cống điều tiết Do đó, mô hình đã chia các khu chứa và các ô ruộng thành 2 loại chính Loại kín trao đổi nước với sông qua cống điều tiết Loại hở trao đổi nước với sông qua tràn mặt hay trực tiếp gắn với sông như các khu chứa thông thường

Mô hình VRSAP có xét đến sự gia nhập dòng chảy của mưa trong tính toán thuỷ lực các hệ thống sông hay tính tiêu nước cho hệ thống thuỷ nông Mô hình này sau khi được cải tiến về mặt giao diện đã được bổ sung phần tính truyền mặn trên

hệ thống sông Sơ đồ tính trong VRSAP là sơ đồ sai phân ẩn lưới chữ nhật có xét đến trọng số đối với các bước sai phân theo thời gian t và chiều dài theo dòng chảy x

Mô hình VRSAP đã được sử dụng để tính toán các hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cửu Long, sông Cả, sông Hương, sông Nhật Lệ Ngoài ra,

mô hình VRSAP còn được ứng dụng rất có hiệu quả để tính toán thuỷ lực tưới, tiêu các hệ thống thuỷ nông, quy hoạch và lập dự án quản lý, khai thác hệ thống thuỷ nông, quản lý lưu vực và tài nguyên nước

Từ mô hình VRSAP nhiều tác giả đã cải tiến thêm thành các mô hình khác

để tính truyền tải phù sa, tính tiêu thoát nước đô thị Các loại mô hình toán này đang được ứng dụng cho kết quả tốt ở nước ta hiện nay

2.3 Lựa chọn mô hình thủy lực tính toán hệ thống lấy nước

Mỗi một mô hình toán thủy lực phải được ứng dụng phù hợp với những điều kiện cụ thể khác nhau

Với mô hình Hec –Ras: ưu điểm nổi bật là cho kết quả rõ ràng, có hình vẽ sơ

đồ mạng lưới sông, các mặt cắt của từng nút sông Các quan hệ Q~ t và z ~ t được trình bày ở dạng bảng biểu và đồ thị, đường mặt nước trong sông được mô tả rõ ràng Các công trình trên sông như cống, tràn được mô tả chi tiết với nhiều tính năng tiện lợi cho người sử dụng Mô hình HEC-RAS là mô hình tính dòng chảy một chiều của hệ thống sông Dòng chảy trong sông được mô tả bằng hệ phương trình Saint - Venant đầy đủ, xây dựng theo sơ đồ sai phân ẩn có xét tới trọng số đối với các bước sai phân theo thời gian t và chiều dọc theo dòng chảy x Tuy nhiên mô hình có hạn chế là không xét đến lượng mưa rơi xuống các khu chứa sau đó gia nhập dòng chảy và không có các loại ruộng hở như mô hình VRSAP

Mô hình MIKE có khả năng tính toán với dòng nhanh, lưu lượng thủy triều, hiệu quả nước đọng thay đổi nhanh, sóng lũ, lòng dẫn dốc Chế độ dòng chảy cho một đoạn sông đơn được mô tả bằng hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng Saint - Venant và giải hệ theo phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Mô hình có giao diện thân thiện, tiện cho người sử dụng, cho kết quả rõ ràng

Mô hình VRSAP có ưu điểm là mô hình mô phỏng sát thực dòng chảy trên

hệ thống sông ngòi và quá trình chảy tràn giữa ruộng với sông và giữa các ruộng với nhau, mô tả được các loại công trình trên sông và ven sông Trong mô hình có 8 đường cong tính nhám được đúc kết từ điều kiện thực tế của sông ngòi nước ta Tuy nhiên mô hình không mô phỏng được mặt cắt ngang thực tế của lòng dẫn và khu chứa mà chỉ cho thấy sự thay đổi của bề rộng lòng dẫn theo cao độ Giao diện và việc nhập số liệu vào mô hình chưa thuận tiện cho người sử dụng, các kết quả tính toán chưa thể hiện được dưới dạng đồ thị

Trong điều kiện cụ thể của hệ thống thủy lợi khu vực nghiên cứu, thì sử dụng

mô hình Mike sẽ giúp cho việc mô phỏng hệ thống lấy nước được chính xác, các kết quả tính toán là đáng tin cậy

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG

HỆ THỐNG THỦY LỢI NAM THANH - HẢI DƯƠNG

3.1 Các công trình trong hệ thống Nam Thanh

3.1.1 Hệ thống cống lấy nước

Hiện nay trên toàn hệ thống thuỷ lợi khu vực Nam Thanh đã xây dựng được

30 cống dưới đê, có cao trình đáy cống từ -1m đến -0,6m, riêng cống sông Hương

có cao trình đáy là -3m Toàn bộ cống lấy nước này có nhiệm vụ là lấy nước từ các sông ngoài vào hệ thống kênh chìm nội đồng để cung cấp nước tưới tự chảy cho các vùng bãi trũng, đồng thời tạo nguồn nước đến bể hút của các trạm bơm tưới để bơm nước cho diện tích gieo cấy Theo tài liệu thu thập, các cống được thống kê ở bảng 3-1

Bảng 3- 1: Thống kê các cống dưới đê của hệ thống

(ha)

Q (m 3 /s)

Khẩu độ bxh(mxm)

Cao trình đáy cống (m)

sông nội đồng, hệ thống cống dưới đê sông Hương có nhiệm vụ lấy nước vào kênh nội đồng, và tiêu tự chảy cho khu vực Cống có nhiệm vụ tiêu tranh thủ cho 19.000

ha (Thanh Hà 8.377ha, Nam Sách 2.600ha) Cống gồm 3 cửa, mỗi cửa rộng 8m, cánh van thép điều khiển tự động Hình ảnh cống sông Hương đang mở (hình 3-1)

Bảng 3-2: Thống kê chi tiết cống dưới đê Sông Hương

(ha)

DT tưới (ha)

Khẩu độ b(m)

Cao trình đáy (m)

3.1.2 Hệ thống kênh mương

Trong hệ thống thuỷ lợi Nam Thanh, ngoài sông Hương còn có nhiều sông, rạch tự nhiên và kênh mương do nhân dân đào trong nhiều năm làm thuỷ lợi Hệ thống kênh chìm có nhiệm vụ dẫn nước từ các cống lấy nước dưới đê vào trong nội đồng để tưới tự chảy cho các vùng bãi trũng, tạo nguồn cho các trạm bơm tưới và phục vụ dân sinh Hệ thống kênh chìm còn có nhiệm vụ dẫn nước tiêu về bể hút của các trạm bơm tiêu và trữ nước để cung cấp nước tưới

Toàn khu có 826,8 (km) kênh mương các loại, trong đó:

+ Các trục kênh tiêu, dẫn nước có tổng chiều dài là 342,4 (km)

+ Các tuyến kênh tưới 484,5(km), trong đó các XNTN quản lý 136,7 (km) kênh từ cấp 1 đến cấp 3, các xã quản lý 347,8 (km) kênh nội đồng Tổng chiều dài kênh được kiên cố hóa là 99,9 (km) chiếm 20,6% tổng chiều dài kênh tưới

Toàn khu 826,8 342,4 484,5 99,9 136,7 22.1 347,7 77,8

Nhận xét: Kênh mương trong hệ thống chưa được kiên cố hóa hầu hết là

kênh đất, nhiều chỗ bị sạt lở, bồi lấp Hiện tượng bèo tây phát triển tràn lan trên khắp lòng kênh gây ảnh hưởng lớn đến khả năng vận chuyển, phục vụ tưới tiêu của

nạo vét thường xuyên hàng năm, các vấn đề trên đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng lấy nước của cống Ngô Đồng và các xã phía Bắc của khu tưới.

3.1.3 Các trạm bơm tưới, tiêu

Hệ thống thuỷ lợi Nam Thanh có 184 trạm bơm tưới, tiêu, tưới tiêu kết hợp Trong đó:

- 48 trạm bơm tưới, tiêu và tưới tiêu kết hợp do Xí Nghiệp thủy nông quản lý

- 136 trạm bơm do các xã quản lý

Việc quản lý, vận hành, phân phối nước chủ yếu dựa vào kinh nghiệm được rút ra từ nhiều năm vận hành hệ thống, vì vậy rất chung chung, chỉ mang tính chất định tính

Với các trạm bơm tưới ở Nam Sách thì lấy nước trên 3 sông là: sông Kinh Thầy, sông Thái Bình, sông Lai Vu và cũng tiêu ra các sông trên

Với các trạm bơm tưới ở Thanh Hà thì lấy nước từ sông Gùa, sông Văn Úc, sông Rạng, sông Thái Bình và cũng tiêu ra các sông trên

3.1.4 Hệ thống đê kè:

Nam Thanh là khu vực được bao bọc xung quanh bởi hệ thống sông dày đặc, bao quanh khu vực là các tuyến đê thuộc tuyến đê các sông lớn là sông Thái Bình, sông Kinh Thày, sông Lai Vu, sông Gùa

Toàn tuyến đê bao quanh là đê trung ương:

+ Đê hữu Kinh Thầy: Từ K0-K19+200 dài 19,2 km, là đê cấp I, thuộc địa phận huyện Nam Sách.

+ Đê hữu Lai Vu: Từ K0-K4+417; thuộc đê cấp I, thuộc địa phận huyện Nam Sách

+ Đê tả Thái Bình: Thuộc huyện Nam Sách, chủ yếu là đê cấp I, riêng từ K29+953 là đê cấp II

+ Đê tả Gùa: Thuộc huyện Thanh Hà, đê cấp III từ K0-K2+840

3.1.5 Phân vùng tưới

Sau khi cống sông Hương xây dựng hoàn thành năm 1976 và đưa vào sử

dụng được chia thành 4 vùng tưới tiêu như sau

+ Vùng Nam Sách: Nằm phía Bắc đường Quốc lộ 5A, được giới hạn bởi các sông Thái Bình, sông Kinh Thầy và sông Lai Vu

+ Vùng Bắc sông Hương: Nằm về phía Bắc của sông Hương được giới hạn bởi sông Rạng, sông Hương và sông Gùa

+ Vùng Nam sông Hương: Nằm về phía Nam của sông Hương, được giới hạn bởi sông Thái Bình, sông Hương và sông Gùa

+ Vùng Hà Đông: Được giới hạn bởi sông Thái Bình và sông Văn úc

Các vùng Nam Sách, Bắc sông Hương và Nam sông Hương có quan hệ mật thiết với nhau qua việc vận hành, điều tiết trục sông Hương Riêng vùng Hà Đông độc lập và chỉ chịu ảnh hưởng của các sông bên ngoài

Bảng 3-4: Diện tích tưới tiêu của các vùng

T

Diện tích đất nông nghiệp

(ha) Hành chính Lưu vực tiêu Tổng cộng Bãi trũng

3.2.1 Sơ đồ thủy lực và các điều kiện biên

Hệ thống thủy lợi Nam Thanh cho đến nay đã tương đối hoàn chỉnh Phần hệ thống thuộc huyện Thanh Hà có nhiệm vụ tưới tiêu kết hợp Bắt đầu từ cống sông Hương và cống Tiền Trung, lấy sông Hương làm trục dẫn chính có chiều dài là 26550m Nước được lấy từ sông Gùa dẫn qua cống sông Hương vào sông Hương Dọc hai bên bờ sông Hương có 21 cống dưới đê làm nhiệm vụ lấy nước vào hệ thống kênh chìm nội đồng, đồng thời tiêu tự chảy ra sông Hương Nhiệm vụ của sông Hương là lấy nước tưới cho 7000 ha (trong đó huyện Thanh Hà là 4400 ha,

huyện Nam Sách 2600 ha), tiêu tự chảy cho 18842 ha (huyện Thanh Hà 8377 ha, Nam Sách 10465 ha) Ngoài ra sông còn có nhiệm vụ trữ nước để cấp nước tưới vào kênh nội đồng, trữ nước tiêu của một số trạm bơm tiêu cục bộ ở hai bên bờ sông Hương.

Huyện Nam Sách có địa hình thấp hơn huyện Thanh Hà Nước được lấy vào hệ thống từ các sông Thái Bình, Kinh Thầy, Văn Úc qua 3 cống: Thượng Đạt, Ngô Đồng và Ngọc Trì Ngoài ra, khi hệ thống bên Nam Sách lấy không đủ nước thì cống Tiền Trung được mở ra để nước từ sông Hương chảy sang huyện Nam Sách

3.2.1.1 Các trạm bơm và cống lấy nước trong hệ thống

Cống Sông Hương và các cống dưới đê sông Hương mở hoàn toàn để lấy nước khi triều lên và đóng lại để giữ nước khi mực nước ngoài sông thấp hơn trong ruộng Cao trình địa hình thấp nhất là -3,0m tại cống sông Hương Dọc hai bên bờ sông Hương có 21 cống dưới đê được thống kê trong bảng 3-2 ở chương 3

Đối với huyện Thanh Hà, nước được lấy qua các cống dưới đê sông Hương là chủ yếu, ngoài ra còn có 5 trạm bơm phục vụ cho công tác tưới

Bảng 3-5: Các trạm bơm trên sông Hương (Thanh Hà)

Vùng Nam Sách có địa hình thấp hơn Thanh Hà nên công tác tưới chủ yếu bằng động lực Ngoài ra còn có một số cống lấy nước chủ yếu từ các kênh Các trạm bơm nằm trên địa bàn Nam Sách được thống kê trong bảng 3-6 và bảng 3-7

Bảng 3-6: Các trạm bơm thuộc Nam Sách (từ Ngô Đồng về Ngọc Trì)

1 70 Đồng Muốn Kênh dẫn nước từ s Kinh Thầy 2x1000

Phân cấp cụ thể theo diện tích tưới mà các cống phụ trách, trong hệ thống có

20 ruộng và khu chứa