Bài viết Bài toán phân lũ sông Đáy trong giai đoạn khi có hồ Tuyên Quang, Sơn La và dự án: Làm sống lại sông Đáy trình bày về các thông số của tiêu chuẩn phòng lũ xác định cho đồng bằng sông Hồng, tập hàm trong bài toán phân loại sông Đáy, cụm công trình đầu mối,...
Trang 1bài toán phân lũ sông đáy trong giai đoạn khi có hồ tuyên
quang, sơn la và dự án “làm sống lại sông đáy”
GS.TS Trịnh Quang Hoà, NCS ThS Đặng Lan Hương
Tóm tắt
Hồ chứa nước Tuyên Quang trên sông Gâm và hồ chứa nước Sơn La trên sông Đà đã quyết định tiêu chuẩn phòng chống lũ cho đồng bằng sông Hồng Với tiêu chuẩn phòng chống lũ mới, tập hàm vào của bài toán phân lũ sông Đáy đã thay đổi Dự án “Làm sống lại sông Đáy” cũng đã thay đổi cụm công trình đầu mối Bài toán phân lũ sông Đáy đã
được thiết lập trên cơ sở những thay đổi đó với những định hướng đề xuất cải tạo nhằm tăng khả năng thoát lũ
Bài toán phân lũ sông Đáy luôn luôn được đặt ra tương ứng với một tiêu chuẩn phòng chống lũ cho đồng bằng sông Hồng (ĐBSH)
1 Các thông số của tiêu chuẩn phòng lũ xác định cho ĐBSH.
Với sự ra đời của hồ Tuyên Quang trên sông Gâm, hồ Sơn La trên sông Đà, tiêu chuẩn phòng chống lũ cho ĐBSH đã được thống nhất như bảng 1 [1,4] Lưu ý đây là tiêu chuẩn phòng chống lũ thiết lập cho giai đoạn quy hoạch dài hạn bởi các giải pháp công trình
hồ chứa thượng nguồn đã không còn cơ hội để khai thác, đồng thời đê ĐBSH sẽ không
được tôn cao, chỉ còn có khả năng tu bổ
Bảng 1 Tiêu chuẩn phòng chống lũ cho ĐBSH
STT Thông số của tiêu chuẩn phòng lũ Nội thành Hà Nội Hà Nội Phả Lại
Với tiêu chuẩn phòng lũ cho ĐBSH, tập hàm vào cho bài toán phân lũ sông Đáy đã thay
đổi, khác với giai đoạn thiết kế công trình phân lũ sông Đáy năm 1975 và trong Dự án
số 7 thuộc chương trình phòng chống lũ sông Hồng năm 2001 [3]
2 Tập hàm vào trong bài toán phân lũ sông Đáy
Thủ đô Hà Nội, vị trí đại diện cho ĐBSH có mức an toàn đê 13,4m trước những trận lũ
500 năm mới xẩy ra một lần [1] Theo các văn bản hiện hành [2], giải pháp phân lũ sông
Đáy chỉ áp dụng khi các hồ chứa đã sử dụng hết khả năng Từ những tiền đề pháp quy, 2
điểm chốt sau đây phải được thừa nhận:
a) Trận lũ mà đê Hà Nội phải đối mặt là trận lũ tự nhiên trên sông Hồng tại Sơn Tây có thời kỳ xuất hiện lại 500 năm, ký hiệu là (QSơnTây~t)500
b) Công trình phân lũ sông Đáy chỉ được sử dụng khi quá trình lũ tại Sơn Tây đã bị điều tiết bởi các hồ chứa thượng nguồn ký hiệu là (Q~SơnTây~t)500 vẫn còn có thể gây ra mực nước Hà Nội (Z~HàNội~t)500 vượt mức 13,4m
Trang 2Từ đây thấy rằng mức độ phân lũ sông Đáy bao gồm lưu lượng phân lũ Qphân_lũ, tổng lượng phân lũ Wphân_lũ và thời gian phân lũ Tphân_lũ do quá trình lũ tại Sơn Tây đã bị điều tiết (Q~SơnTây~t)500 quyết định Khi quá trình (Q~SơnTây~t)500 tương đương trận lũ tự nhiên 8/1971 (QSơnTây~t)1971 thì nhiệm vụ phân lũ sông Đáy vẫn bảo toàn như mức thiết kế Sơ
đồ hình a và b dưới đây cho thấy ý nghĩa của 3 thông số phân lũ Qphân_lũ, Wphân_lũ, Tphân_lũ
Hình a Quan hệ QSơnTây với ZHàNội Hình b Qúa trình lũ Sơn Tây (QSơnTây~t)500
Ba thông số phân lũ Qphân_lũ, Wphân_lũ, Tphân_lũ hoàn toàn do khả năng cắt lũ của các hồ chứa quyết định, mỗi khi thêm một hồ chứa, nhiệm vụ của giải pháp phân lũ sông Đáy
được giảm đi Như vậy quá trình lũ tại Sơn Tây đã bị điều tiết (Q~SơnTây~t)500 do quá trình
lũ tự nhiên trên các sông Đà, Thao, Lô, Gâm, Chảy sau khi bị các hồ chứa Sơn La, Hoà Bình, Thác Bà, Tuyên Quang điều tiết rồi truyền lũ về Sơn Tây xác định
Tập hàm vào bao gồm: “Qúa trình lũ tự nhiên tại Tạ Bú (QTạBú~t), Hoà Bình (QHoàBình~t), Thác Bà (QThácBà~t), Na Hang (QNaHang~t) trong một tổ hợp hữu cơ tạo ra quá trình lũ tự nhiên có thời kỳ xuất hiện lại 500 năm tại Sơn Tây (QSơnTây~t)500”
Xác định tập hàm vào là sự khởi đầu cho mọi đánh giá về vai trò và nhiệm vụ phân lũ sông Đáy trong quy hoạch phòng chống lũ ĐBSH và hệ quả trực tiếp của nó là xác định
ra 3 thông số của quá trình phân lũ Qphân_lũ, Wphân_lũ, Tphân_lũ Các thông số này được chuyển vào cụm công trình đầu mối Hiện nay, với dự án “Làm sống lại sông Đáy”, cụm công trình đầu mối đã có nhiều thay đổi, cần đánh giá trong bài toán phân lũ sông Đáy
3 Cụm công trình đầu mối
Khả năng của cụm công trình đầu mối được đánh giá qua việc tiếp nhận lưu lượng phân
lũ Qphân_lũ Một khi cụm đầu mối không tháo được Qphân_lũ, hiệu quả phân lũ bị giảm và không đáp ứng được tiêu chuẩn phòng lũ ĐBSH
Sau trận lũ lịch sử 8/1971, năm 1975 tổ hợp công trình phân lũ sông Đáy ra đời gồm:
1 Cống Vân Cốc cũ: 26 cửa: 8m x 2,4m, (B = 208m) Cao độ ngưỡng tràn: 12.00 Cao độ bãi hạ lưu: 11,50 7,50 Cao độ bãi thượng lưu: 12,0m 12,50m Lưu lượng thiết kế 2300m3/s
Qphân_lũ
Tphân_lũ
Wphân_lũ
13.4m Z HàNội
Q~SơnTây (m3/s)
Lưu lượng an toàn Sơn Tây
Q~SơnTây (m3
/s)
Thời gian
Trang 32 Tràn Hát Môn: Đoạn thượng lưu cống Vân Cốc cũ : Dài 1464m có cao trình: +14,63
+15,20 Đoạn hạ lưu cống Vân Cốc cũ : Dài 6140m có cao độ +14,50 +15,03 Lưu lượng thiết kế 2700m3/s
3 Hồ Vân Cốc với sức chứa 0,196 tỷ m3
4 Đập Đáy: năm 1975, đã cải tạo đập Đáy QTK = 5000m3/s, HTK=+15,2m;
HKT=+ 15.7m Chuyển cửa van mái nhà thành cửa quạt, đóng mở cửa dùng động cơ
điện
Trong dự án “Làm sống lại sông Đáy” để lấy nước mùa kiệt và dẫn lũ thường xuyên với lưu lượng khoảng 1000m3/s, đồng thời đảm bảo phân lũ khi khẩn cấp như kế hoạch
trư-ớc đây Thực hiện nhiệm vụ này dẫn đến thay đổi trong cụm công trình đầu mối như sau:
1 Cụm công trình đầu mối dẫn nước mùa kiệt
a) Thêm cống Vân Cốc mới có 9 cửa (2x6 +1x8) (với B = 208m) gồm 3 cửa ngưỡng tràn: +3,0 và 6 cửa bên: +6.0
b) Kênh Ngọc Tảo dài 11km, đáy rộng 20m, cao trình đáy cuối kênh 2,2m, mái m=3, bờ kênh xấp xỉ mức mặt ruộng 1011m, mặt kênh rộng 80m Đây là kênh chìm
c) Cống Đáy nằm bên phải đập Đáy, cắt qua đê Ngọc Tảo Ngưỡng cống ở mức +2,2m, chiều rộng 20m gồm 2 cửa 2x6m và 1 âu 8m
2 Cụm công trình đầu mối dẫn lũ thường xuyên và phân lũ: Kênh Ngọc Tảo được mở rộng bằng cách đắp bờ trái kênh (bên phải là đê Ngọc Tảo đã có) đến cao trình +15m Đầu kênh là phần hạ du cống Vân Cốc cũ 26 cửa, cuối kênh là thượng du đập
Đáy Chiều rộng đỉnh đê là 8m, Mặt kênh rộng 320m Kênh chìm phục vụ dẫn nước mùa kiệt nằm chính giữa kênh Ngọc Tảo mở rộng dẫn lũ
Những bình luận cần thiết:
1 Kênh Ngọc Tảo đã tách tràn Hát Môn khỏi đập Đáy, tách đập Đáy khỏi hồ Vân Cốc, biến hồ Vân Cốc thành khu chậm lũ đơn thuần, do vậy không cần sự cân bằng QĐáy =
QVânCốc + QHátMôn như quan niệm trước đây, đồng thời việc tranh luận về khả năng tháo
lũ của tràn Hát Môn là bao nhiêu không còn có ý nghĩa, mà điều quan trọng hơn sẽ là sửa đổi quy trình vận hành cụm đầu mối, đưa cống Vân Cốc vận hành trước
2 Cảnh báo 1: Kênh Ngọc Tảo nằm trong phạm vi lòng hồ Vân Cốc đã giảm sức chứa của hồ Vân Cốc dẫn đến tăng mực nước hạ lưu cống Vân Cốc Do vậy năng lực vận hành của cống Vân Cốc sẽ bị suy giảm so với năng lực thực tế của nó
3 Cảnh báo 2: ở cốt +15m nước hồ Vân Cốc tràn vào kênh Ngọc Tảo, do chênh lệch cột nước khá cao giữa bờ kênh và trong kênh có thể gây vỡ kênh, vận tốc sau chỗ vỡ
có thể đạt đến 8m/s uy hiếp vỡ tiếp đê Ngọc Tảo Cần có những tính toán thuỷ lực phát hiện và kiến nghị các giải pháp phòng tránh và bảo vệ
4 Bài toán phân lũ sông Đáy
Trang 4Suốt nửa thế kỷ, có lúc lãng quên, có lúc tranh luận sôi nổi, sự hiện diện của đập Đáy trước cửa ngõ thủ đô Hà Nội luôn luôn là một thách thức [1,2,4] Tuy vậy, vẫn tồn tại nhiều quan niệm, nhiều ý kiến khác nhau dẫn đến vấn đề phân lũ sông Đáy dường như khó có điểm mới, dường như rất cũ nhưng lại luôn luôn không có kết thúc [3] Đã đến lúc cần tìm một sợi chỉ xuyên suốt mọi vấn đề của phân lũ sông Đáy, sao cho mọi ý kiến tranh luận đều được phân tích trên nền tảng này Sợi chỉ đó chính là bài toán phân lũ sông Đáy bao gồm các khâu: xác định các đầu vào; các thuộc tính của từng bộ phận hợp thành hệ thống phân lũ sông Đáy: cụm đầu mối, đoạn đập Đáy-Mai Lĩnh, khu trữ lũ Chương Mỹ-Mỹ Đức, đoạn thoát lũ Mai Lĩnh-Tân Lang, đoạn Tân Lang ra Biển; các thuật giải của từng bộ phận dẫn đến những cải tạo nâng cấp hệ thống cần thiết nhằm thoả mãn tiêu chuẩn phòng chống lũ ĐBSH như sơ đồ trên hình c
Qúa trình lũ của tập hàm vào (Q~SơnTây~t)500 được kiểm tra qua mực nước tại Hà Nội, nếu vượt quá 13,4m đó là dấu hiệu cần sử dụng giải pháp phân lũ sông Đáy Cần xác định lưu lượng phân lũ, tổng lượng phân lũ và thời gian phân lũ (Qphân_lũ, Wphân_lũ, Tphân_lũ)
Trang 5Hình c Sơ đồ bài toán phân lũ sông Đáy
Sau đó nước lũ qua cống Vân Cốc vào kênh Ngọc Tảo rồi đến đập Đáy, lúc này đập Đáy mới có 1 nguồn tiếp nước Khi mực nước sông Hồng vượt ngưỡng tràn Hát Môn, nước
tự động tràn vào hồ Vân Cốc, tích đầy đến cao trình +15m sẽ tràn qua bờ kênh Ngọc Tảo vào kênh Đến thời điểm này đập Đáy có 2 nguồn tiếp nước Nếu đập Đáy không tải
TậP HàM VàO
(Q~SơnTây~t)500
Tràn Hát Môn
2700m 3 /s
Cống
Vân Cốc 2300m 3 /s
Hồ Vân Cốc
(0.196 tỷ m 3)
Kênh Ngọc Tảo
Đập Đáy
CụM
ĐầU
MốI 5000m 3 /s
ĐOạN DẫN Lũ
5000m 3 /s
Lòng và Bãi sông đoạn
đập Đáy đến Mai Lĩnh
Lòng dẫn 3200m 3 /s
đoạn từ Mai Lĩnh
đến Tân Lang
Eo Tân Lang
ĐOạN thoát Lũ
2200m 3 /s
Tràn Võ Lao 1000m 3 /s
Tràn Chùa Sấu, Hương Làng 1800m 3 /s khu trữ Lũ ( 1.2 tỷ m 3
) chương mỹ và mỹ đức
Hồ Hưng Thi
Dòng chảy sông Hoàng Long
Đập sông Đào Dòng chảy sông Đào
ĐOạN thoát Lũ
ra biển
Mực nước
Hà Nội 13.4m
CảI TạO
NÂNG CấP
TOàN DIệN
51 MặT CắT
ĐịA HìNH
TRÊN TOàN
TUYếN Từ
Hạ LƯU ĐậP
ĐáY ĐếN EO
TÂN LANG,
KếT HợP
XÂY ĐậP
SÔNG đàO
Và Hồ
HƯNG THI
Không
đạt
bỏ khu trữ lũ
chương mỹ, mỹ đức
làm sống lại sông đáy
Đạt
phân lũ
Kiểm tra năng lực
và cải tạo
Kiểm tra năng lực
Kiểm tra năng lực
Kiểm tra năng lực
a
a
a
a
Không
đạt
Không
đạt Không
đạt
Trang 6được lưu lượng phân lũ, cần được cải tạo nâng cấp Nước lũ qua đập Đáy sẽ đi vào lòng dẫn đoạn đập Đáy - Mai Lĩnh Đây là đoạn gồm rất nhiều bãi sông rộng 40006000m Nếu đoạn sông không tải được lưu lượng phân lũ, cần làm thông thoáng bãi sông Rời Mai Lĩnh nước lũ chuyển động theo 2 hướng Một hướng đi tiếp vào đoạn thoát lũ Mai Lĩnh - Tân Lang Đây là đoạn sông hẹp, khả năng tháo rất hạn chế, theo thiết kế được khoảng 20002400m3/s và khả năng thoát bị hạn chế bởi eo Tân Lang Mặt khác nước lũ qua các đường tràn Chùa Sấu, Hương Làng, Võ Lao trên đê hữu Đáy vào khu trữ lũ Chương Mỹ và Mỹ Đức Các khu này hoạt động như một hệ thống hồ chứa (13 hồ liên kết) rồi tập kết nước lũ trước eo Tân Lang và thoát xuống hạ du qua eo này Nếu cải tạo thành công đoạn thoát lũ Mai Lĩnh - Tân Lang đảm bảo lưu lượng phân lũ không vượt quá khả năng tháo của đoạn thì có thể bỏ hoàn toàn khu trữ lũ Chương Mỹ và Mỹ Đức, một điều mơ ước từ nhiều năm nay của nhân dân và của nhiều thế hệ các nhà chuyên gia
và các nhà quản lý Tăng khả năng thoát lũ trên toàn tuyến từ đập Đáy đến Tân Lang cũng gây ra tăng đáng kể mực nước trên phần hạ lưu sông Đáy ra Biển, trên đó có những khu vực quan trọng như Phủ Lý và Ninh Bình Nhằm hạn chế sự tăng mực nước tại đây cần hạn chế dòng chảy từ sông Hoàng Long và sông Đào bởi xây dựng hồ Hưng Thi trên sông Hoàng Long và đập điều tiết trên sông Đào
5 Tài liệu tham khảo
[1] Quy hoạch phòng chống lũ Đồng bằng sông Hồng - Viện QHTL (2002)
[2] Quy trình vận hành hồ chứa thuỷ điện Hoà Bình và các công trình cắt giảm lũ sông Hồng trong mùa lũ hàng năm - Ban Chỉ đạo PCLBTW (1997)
[3] Đánh giá khả năng phân lũ sông Đáy và sử dụng lại các khu chậm lũ và các phương án sử lý khi gặp lũ khẩn cấp, Dự án số 7, ĐHTL, Viện KTTV và Viện QHTL đồng thực hiện 2001-2002
[4] Thẩm định dự án Quy hoạch phòng chống lũ đồng bằng sông Hồng Chủ trì
Trường Đại học Thuỷ lợi (2001) Chủ nhiệm: GS.TS Trịnh Quang Hoà, Thư ký
khoa học: PGS.TS Vũ Minh Cát
Summary
The Tuyen Quang reservoir on the Gam river and Son La reservoir on the Da river decide the flood control criteria for the Red river delta It is important to identify the floods on the Red river system for designing of Day diversion system The project
“Relive the Day river” caused some changes for the Day diversion system The problem
of diversion of flood water from Red river to the Day river was established taking account of these changes and how to improve the flood diversion capacity of Day river