NGUYÊN NHÂN GÂY CẠN KIÊT SÔNG HỒNG

VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

Trương Đình Dụ, Trần Đình Hòa

và các cộng sự

I ĐẶT VẤN ĐỀ.

- Từ những năm 1960 Nhà nước đã xây dựng nhiều hệ thống thủy nông lấy

nước từ sông Hồng, ví dụ hệ thống đại thủy nông Bắc Hưng Hải. Các hệ thống thủy

nông này là cơ sở hạ tầng đã góp phần lớn làm đổi đời của người dân Đồng Bằng

Bắc Bộ (ĐBBB), vì trước đó ĐBBB luôn bị hạn hán, mất mùa đói kém.Nhưng từ

năm 2004 trở lại đây vào mùa khô mực nước sông Hồng tụt xuống thấp hơn đáy

cống và bể hút trạm bơm của các hệ thống thủy nông lấy nước từ sông Hồng, gây ra

nạn thiếu nước trầm trọng cho sản xuất nông nghiệp, gây ra sự khô hạn của các hệ

thống kênh làm cho các làng mạc, phố phường ở đồng bằng Bắc Bộ bị ô nhiễm

nặng, môi trường sinh thái gần như tình cảnh trước khi chưa có hệ thống công trình

lấy nước. Tình trạng đó ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội ĐBBB. Đặc

biệt ảnh hưởng rất lớn đến cảnh quan môi trường sinh thái Hà Nội, vì đoạn sông

Hồng qua Hà Nội trong lịch sử hình thành của nó chưa bao giờ bị cạn kiệt như hiện

nay,lòng sông Hồng thành “bãi hoang”, sông Nhuệ tù đọng đen ngòm…

Trước tình hình cạn kiệt nặng nề, ngành Nông Nghiệp và điện lực đã đề ra giải

pháp xã nước tăng cường vào ba đợt mùa khô,cuối tháng 1, đầu tháng 2 và cuối

tháng 2, ví dụ năm 2013 đợt 1 :22/1 -29/1 ,đợt 2: 01/02 – 08/02 đợt 3: 16/02-21/02

cả ba đợt xả 4768 triệu m3 nước. Đây là giải pháp cấp cứu trước mắt, giải quyết

nhanh, nhưng có nhiều nhược điểm:

-Không giải quyết được nguyên nhân cơ bản gây cạn kiệt, các hệ thống chỉ có nước

khoảng 20 ngày xả nước, thời gian còn lại dừng xả thì các hệ thống thủy nông lại

cạn kiệt, lại bị thiếu nước và bị ô nhiểm môi trường, ví dụ hệ thống sông Nhuệ mấy

năm gần đây vào mùa khô dòng sông sống lại trong mấy ngày xả nước, thời gian

còn lại dòng sông bị tù đọng, nước nhiễm bẩn đen ngòm, gây bức xúc cho cà vùng

dân cư rộng lớn trong hệ thống.

-Mất lượng nước xã chảy ra biển quá lớn vì chỉ lấy được vào ruộng khoảng 30%

tổng lượng nước xả (tuy lượng nước này đã qua tua bin để phát điện nhưng không

theo kế hoạch, nên vẩn gây thiệt hại về kinh tế)

Vậy phải tìm được nguyên nhân gây cạn kiệt và giải pháp để khôi phục lại nhiệm

vụ của các hệ thống lấy nước từ sông Hồng một cách bền vững.

II. Hiện trạng cao trình đáy công trình lấy nước ven sông Hồng

Cống và các trạm bơm của các hệ thống thủy nông được thiết kế từ những năm 60 là căn cứ vào yêu cầu dùng nước của các vùng để định được lưu lượng Q cần thiết, Khi đã có yêu cầu lượng Q, người thiết kế đã căn cứ vào cao trình vùng đất cần tưới, vào tần suất mực nước, lưu lượng sông hồng nhiều năm đã có để xác định cao trình đáy cống, tức xác định cột nước H và chiều rộng cống B của cống, để lấy được lưu lượng cần thiết nói trên.

Cột nước H phụ thuộc vào cao trình dòng chảy tự nhiên của sông Hồng và cao trình đáy cống, mà cao trình đáy cống lại phụ thuộc vào cao trình mặt ruộng nhằm phục vụ tưới tự chảy.

Khi đã có H thì tính được chiều rộng B cần thiết của cống.

Các thông số trạm bơm thiết kế sông Hồng cũng thiết kế theo các điều kiện tương tự.

Như vậy trước đây cao trình đáy các cống lấy nước ven sông Hồng đều được thiết kế dựa theo cao trình địa hình đất ruộng và cao tình dòng chảy tự nhiên đã có hàng ngàn năm của sông Hồng là đúng đắn. Thực tế là mấy chục năm qua các cống đã lấy nước vào hệ thống kênh và tự chảy vào ruộng. Nhưng từ 2004 đến nay cao trình đáy cống vẩn như cũ, còn cao trình dòng chảy bị hạ thấp dưới cao trình thiết kế Ví dụ: Cống Xuân Quan được thiết kế cao trình đáy cống ∆đ/c= -1m, cao trình mực nước của dòng sông ∆m/n= 1,85m, nhưng nay cao trình mực nước chỉ còn lại khoảng 1,00m, nên lưu lượng lấy vào chỉ đạt khoảng 60% yêu cầu. Ở cống Liên mạc thiết kế cao trình đáy cống : ∆đ/c = 0,0m, cao trình mực nước ∆m/n= 2,4m, cống Long Tửu thiết kế cao trình đáy cống ∆đ/c = +1m, cao trình mực nước ∆m/n = 3,7m, nhưng ở hai cống này vào mùa khô mực sông Hồng thường thấp hơn đáy cống.

Còn ở các trạm bơm thì cao trình bể hút được thiết kế theo cao trình dòng chảy trước đây, nay cao trình dòng chảy bị hạ thấp, thậm chí có một số trạm bơm cao trình nước sông thấp hơn bể hút. Vậy do mực nước sông Hồng bị hạ thấp làm cho đáy cống và bể hút các trạm bơm “bị treo” là thực trạng các công trình lấy nước từ sông Hồng.

III. PHÂN TÍCH TÌM NGUYÊN NHÂN GÂY HẠ THẤP MỰC NƯỚC

SÔNG HỒNG (CẠN KIỆT)

1 Xét quan hệ lưu lượng, độ sâu và cao trình dòng chảy.

Khi xét đến mực nước Z ( cao trình dòng chảy) của lòng dẫn, cụ thể ở đây là sông Hồng thì phải xét đến quan hệ lưu lượng Q với độ sâu h và cao trình lòng dẫn c.

Ta có thể hình dung dòng chảy sông Hồng ở hai trạng thái sau: Đường mặt nước khi đáy sông chưa bị xói và đường mặt nước khi đáy sông đã bị xói như sơ đồ dưới đây (h.1).

Để tìm được nguyên nhân cạn kiệt sông Hồng, ta không những phải xét quan hệ Q= f ( h) mà còn phải xét quan hệ Q =f ( Z). Trong đó h là độ sâu dòng chảy do lưu lượng Q tạo ra và Z là cao trình mực nước do cả Q và cao trình đáy sông tạo ra.

Hình 1 Sơ đồ minh họa trạng thái dòng chảy sông Hồng trước và sau khi đáy bị

xói

Khi lòng sông Hồng chưa bị hạ thấp do ảnh hưởng của xói lan truyền:

Q1=f(Z1) (1)

Trong đó: Q1 -Lưu lượng tự nhiên của dòng sông

Z1= h1+C1 -Cao trình dòng chảy tự nhiên khi sông chưa bị xói

h1 - Độ sâu dòng chảy tự nhiên khi đáy sông chưa bị xói

C1 - Cao trình đáy sông tự nhiên khi chưa bị xói

-Khi lòng sông Hồng đã bị hạ thấp do xói lan truyền:

Q2 = f(Z2) (2)

Trong đó: Q2 - Lưu lượng xả từ các hồ chứa

Z2 = h2 + C2 - cao trình dòng chảy khi đáy sông đã bị xói

h2 -Độ sâu dòng chảy khi đáy sông đã bị xói

C2 -Cao trình đáy sông đã bị xói sâu

.Từ các quan hệ trên ta thấy có hai yếu tố gây cạn kiệt là Q và Z. Vì vậy để làm rõ nguyên nhân gây cạn kiệt sông Hồng ta phải xét cảc yếu tố làm giảm lưu lượng Q và cả yếu tố làm giảm mực nước Z , từ đó mới tìm được nguyên nhân chính, Chứ không phải như một số ý kiến cho rằng chỉ do thiếu lưu lượng Q.

2. Những yếu tố làm giảm lưu lượng về các hồ chứa thượng nguồn.

a. Ảnh hưởng của sự điều tiết các hồ chứa ngoài lãnh thổ Việt Nam

Không phải là nguyên nhân chính gây cạn kiệt vì các hồ ở ta điều tiết nhiều năm(đtnn) và lãnh thổ Việt Nam chiếm hơn 60% lưu vực sông Hồng.

b. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

Tuy hiện tượng elnino trong một số năm gần đây có làm giảm lưu lượng đến sông Hồng ví dụ :2004 chỉ đạt 65 -80% thiết kế.Tuy có ảnh hưởng nhưng đây không phải là nguyên nhân chính, vì hồ đtnn và vẩn đủ nước phát điện theo thiết kế

c. Ảnh hưởng của thảm thực vật suy giảm

Sự suy giảm thảm phủ thực vật tuy cũng có ảnh hưởng đế giảm lưu lương đến các hồ trong mùa khô, nhưng đây không phải là nguyên nhân chính vì các hồ thượng nguồn ĐTNN và vẩn tích được nước để phát điện theo thiết kế.

Vậy ba nguyên nhân kể trên không phải là nguyên nhân chính gây cạn kiệt vì chúng chỉ làm ảnh hưởng lưu lượng đến hồ. Còn lưu lượng Q trực tiếp xả từ các hồ về sông Hồng mới là Q để xét trong các quan hệ kể trên. Q này do chế độ vận hành các hồ thủy điện Việt Nam, như trình bày dưới đây.

d. Ảnh hưởng chế độ vận hành các hồ thủy điện Việt Nam

- tháng 12/2005, 01và 02/2006, Qx hồ thấp hơn Qđ hồ thậm chí có lúc vào ban đêm Qx chỉ bằng 20-50m3/s tức 3-7% lưu lượng thiết kế gây tình trạng “đứt dòng chảy hạ du” đó là thời kỳ hồ hòa bình thấp nhất trong vòng trăm năm qua

Con số này làm cho nhiều người nhận xét rằng cạn kiệt sông hồng là do nhà máy thủy điện không xả đủ lưu lượng thiết kế.

- Ý kiến này nói cạn kiệt là do thiếu Q là đúng trong các quan hệ trên: khi xả lưu lượng chỉ còn 3% thiết kế thì rõ ràng cạn kiệt là do giảm lưu lượng xả quá nhỏ, thấp hơn nhiều so với lưu lượng tụ nhiên trước đây.Trong trừơng hợp này cạn kiệt là do thiếu Q.

- Nhưng ý kiến nói cạn kiệt do thiếu Q là chưa đủ khi xét quan hệ Q=f(Z) yêu cầu vì có khi đủ lưu lượng Q như trước đây thậm chí còn lớn hơn nhiều, nhưng mực nước Z ở hạ lưu lại thấp hơn trước đây, không đủ để lấy nước vào công trình,ví dụ: năm 2009 mùa kiệt có lúc Q = 645m3/s mà chỉ được Z = 0.92m, trước đây với Q này thì mực nước xấp xỉ 2,3m và Q=906m3/s mà chỉ được Z = 1.48m, trước đây với Q này mức nước xấp xỉ 2,8m. Như vậy Q lớn hơn trước đây 1,5 lần, nhưng vẩn cạn kiệt .

Vậy ngoài tìm nguyên nhân cạn kiệt do thiếu lưu lượng là chưa đủ mà còn phải tìm nguyên nhân gây thiếu mực nước Z

3. Yếu tố gây giảm mực nước Z

Mực nước Z như trên đã trình bày, được tạo ra bởi độ sâu dòng chảy h và cao trình đáy sông c : Z= h+ c, Trong công thức này thấy rõ với một giá trị Q thì có một giá trị h, tức h không giảm, vậy giá trị Z giảm là do giá trị c giảm, nên để xét trị số Z ta phải xét cao trình đáy sông c bị giảm như thế nào, tức là xét hiện tượng hạ thấp đáy sông.

a. Hiện tượng hạ thấp đáy sông Hiện tượng hạ thấp đáy sông do hai nguyên nhân là xói nước trong và khai thác cát tự do.

+Hiện tượng xói nước trong

Khi xây dựng các hồ thủy điện thượng nguồn người ta đã dự báo sau mấy chục năm, hiện tượng xói nước trong lan truyền từ thượng nguồn về đến cửa biển . Theo tài liệu đo thực tế của Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia- Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam từ năm 1976 đến năm 2000 thì mặt cắt sông Hồng tại Hà Nội bị xói như hình vẽ dưới đây.Trên hình vẽ (đường đỏ) nét liền là đáy lòng sông cũ, đường màu (nét đứt) là đáy sông đã bị xói, có điểm đã bị xói sâu tới 6m so với đáy cũ. Hiện nay nhiều tài liệu mới đo sau năm 2000 cũng khẳng định hiện tượng xói dọc sông Hồng là một thực trạng hiện hữu. Trên sông Đuống nhiều tài liệu thực đo mới đây cho thấy mức độ xói còn nghiêm trọng hơn nhiều. Có ý kiến cho rằng xói lan truyền xẩy ra nặng nề hơn dự báo trước đây là do chế độ điều tiêt dòng chảy.

Hình 2. Mặt cắt ngang sông Hồng từ năm 1976- 2000

+ Do nạn khai thác cát tự do.

Cũng có ý kiến cho rằng ngoài xói nước trong, hiện tượng khai thác cát tự do làm cho xói sông Hồng nghiêm trọng hơn. Vì vậy cần đề cập đến nguyên nhân thứ hai là tình trạng khai thác cát tư do làm gia tăng xói sâu. Nhưng phần này chưa định lượng được.

b. Phân tích tìm nguyên nhân chủ yếu gây can kiệt sông Hồng.

Để tìm được nguyên nhân chủ yếu gây cạn kiệt sông Hồng, theo chúng tôi phương pháp đúng đắn nhất là so sánh tài liệu thực đo Q=f(Z) trong mùa khô của một trạm đo trên sông Hồng trước và sau khi sông đã bị xói.Trên sông Hồng tài liệu Q=f(Z) có nhiều trạm đo, nhưng ở đây chúng tôi lấy tài liệu thực đo trạm Hà Nội từ năm 1956-2009 theo quan hệ Q=f(Z) mùa kiệt để phân tích so sánh. Từ các bảng số liệu thực đo này chúng tôi xây dựng đồ thị Q=f(Z), trục tung là cao trình mực nước Z (m) và trục hoành là lưu lượng Q (m3/s).

Đồ thị cho ta thấy rõ như sau:

Hình 3: Biểu đồ quan hệ Q= f(Z) các tháng mùa khô ở trạm đo Hà Nội

- Khi đáy sông chưa bị xói toàn tuyến từ 1956 -2003 thì lưu lượng tự nhiên (Qtn) chảy về Hà Nội chỉ có 500 - 600m3/s, vẩn cho Z > 2m (Cụm 1)

- Sau khi đáy sông bị xói: với Q đó thì Z < 1.4m ví dụ năm 2007 Q = 525m3/s mà Z = 1.12m , 01/04 /2008 Q = 565m3/s Z = 1.2m ,16/03/2009 Q=645m3/s Z = 0.92m. (Cụm 2)

- Bây giờ muốn có Z ở HN 2m thì lưu lượng phải lớn hơn 1600m3/s vi dụ : Q xả tăng cường các đợt cho thấy muốn có Z ở HN 2,3 đến 2,6m thì các hồ thượng nguồn phải xả khoảng 2500 đến 2900m3/s ứng với HN khoảng 2000m3/s.

- -Ví dụ: ngày 26 tháng 1 năm 2012 Q từ các hồ về 2660m3/s ứng với Hà Nội khoảng 2000m3/s, mực nước đạt được 2,36m. ( Cụm 3)

- -Dù các hồ thủy điện vận hành như thiết kế đề ra Q=1000m3/s thì sông Hồng tại HN cũng chỉ đạt 1,5m không đáp ứng đủ nhu cầu phục vụ sản xuất và đời sống

- 4. Kết luận

Qua những điều trình bày có thể kết luận rằng nguyên nhân chủ yếu gây ra cạn kiệt trong những năm gần đây là do đáy sông Hồng bị hạ thấp làm cho mực nước Z bị hạ thấp ,còn việc có lúc chưa cấp đủ lưu lương nước từ các hồ thuỷ điện chỉ là nguyên nhân tạm thời dễ khắc phục.Nếu không khắc phục được nguyên nhân chủ yếu thì khó giải quyết được hiện tượng cạn kiệt nước sông Hồng một cách triệt để và không khôi phục được nhiệm vụ của các hệ thống thủy lợi sông Hồng đã có một cách bền vững.

- IV. CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

A.Giải pháp phi công trình.

1.Xả đủ nước để khôi phục mực nước: Nếu sông Hồng có đủ mực nước thì khi cần lấy nước chỉ việc mở cống để tự chảy vào kênh và bể hút các trạm bơm luôn có nước để bơm vào các hệ thống thủy lợi hiện có. Để có đủ mực nước đó thì trong mùa khô các hồ thượng nguồn thường xuyên phải xả lưu lượng khoảng 2500m3/s để nâng mực nước sông Hồng được gần như trước đây. Giải pháp này là điều

không tưởng vì các hồ thủy điện không có đủ nguồn nước để xả lớn như vậy, tính 5 tháng đã hết hơn 32 tỷ m3 nước.

2 .Xả nước phục vụ đổ ải vụ đông xuân theo ba đợt.( Khoảng 18 ngày)

Đây là giải pháp đã thực hiện mấy năm nay, tuy đáp ứng được yêu cầu trước mắt khi chưa có giải nào khác,nhưng có nhiều nhược điểm: chỉ giải quyết nước phục vụ đổ ải trong gần 20 ngày,cả vụ vẩn thiếu nước, hết xả thì hệ thống sông kênh lại cạn kiệt, môi trường sinh thái lại bị đe dọa nghiêm trọng, mỗi năm tốn khoảng 3 tỷ m3 nước chảy ra biển và gây căng thẳng cho sản xuất gieo trồng.

B. Giải pháp công trình. 1.Xây dựng một số đập ngầm nâng đáy sông.

.Để thực hiện giải pháp này cần phải tính tính toán đường mặt nước để xác định cao trình và vị trí xây dựng đập dọc sông Hồng, đồng thời phải chọn loại vật liệu đê xây đập ngầm cho phù hợp.

Giải pháp này có ưu điểm là đơn giản, ít tốn kém, nhưng có hai nhược điểm cơ bản là không chủ động kiểm soát được lượng nước xả và khó xác định được ảnh hưởng của đập đến khả năng thoát lũ chính vụ của lòng sông Hồng vì hiện nay tuy sông Hồng bị xói mạnh nhưng chưa có đánh giá về khả năng thoát lũ nên việc nâng đáy sông cục bộ là vấn đề cần xem xét bởi lũ sông Hồng là phạm trù an ninh Quốc Gia.

2. Xây dựng các trạm bơm trước cống lấy nước và nâng cấp các trạm bơm -Ưu điểm: không động chạm đến lòng dẫn sông hồng

- Nhược điểm: không khôi phục được trạng thái luôn có nước trong hệ thống thủy lợi như trước đây,chỉ có khi bơm hoạt động mới có nươc vào kênh, phải đầu tư xây dựng lớn, phải chi phí tiền điện để bơm nước

3.Xây dựng các công trình điều tiết ở sông Hồng và sông Đuống

Ưu điểm:

- Khôi phục được hệ thống thủy lợi đã có như khi sông chưa bị xói.

- Đảm bảo nhu cầu nước cho sản xuất và đời sống.

- Đảm bảo môi trường sinh thái của ĐBBB, nhất là thủ đô Hà Nội

- Tiết kiệm mỗi năm khoảng 3 tỷ m3 nước

- Đảm bảo không ảnh hưởng đến thoát lũ chính vụ.

- Đảm bảo giao thông thủy trên sông Hồng.

- Phát điện theo kế hoạch.

Nhược điểm: Phải đầu tư xây dựng các công trình điều tiết trên sông Hồng và sông Đuống.

Qua nghiên cứu tính toán đường mặt nước dọc sông Hồng đề tài sơ bộ chọn vị trí công trình diều tiết (CTĐT) như sau:

a.CTĐT Khuyến Lương ( sau cống Xuân Quan )

Phục vụ cho các hệ thống: bắc Hưng Hải, sông Nhuệ và các trạm bơm

b. CTĐT Yên Lệnh (Hưng Yên)

Vị trí cách cầu Yên Lệnh khoảng 3,8km về phía hạ lưu, cách CTĐT Khuyến Lương 53km , phục vụ cho Hưng Yên , các huyện phía trên của tỉnh Hà Nam và một phần của HN

c. CTĐT Cỗ Lễ (Nam Định). Vị trí cách ngã ba sông Hồng – sông Ninh Cơ khoảng 2,2km về phía thượng lưu, cách CTĐT Yên Lệnh khoảng 57km và cách cửa Ba Lạt khoảng 45km, phục vụ cho Nam Trưc, Trực Ninh , TP Nam Định và các huyện phía trên

Hình 5: Sơ đồ vị trí vùng tuyến công trình điều tiết Yên Lệnh (Hưng Yên)

Hình 4: Sơ đồ vị trí vùng tuyến công trình điều tiết Khuyến Lương (Hà Nội)

d. CTĐT cửa Ba Lạt (Nam Định) . Vị trí cách cửa Ba Lạt 5km.

- Phục vụ cho các hệ thống thủy nông của các huyện Giao Thủy, Xuân Trường, Trực Ninh của Nam Định và các huyện Tiền Hải, Kiến Xương, Vũ Thư và TP Thái Bình - Ngăn mặn xâm nhập vào sông Hồng - Có thể kết hợp với cầu của tuyến đê biển

e. CTĐT dưới cống Long Tửu ( trên sông Đuống)

Vị trí dự kiến cách cống Long Tửu 350m về phía hạ lưu

Hình 6: Sơ đồ vị trí vùng tuyến công trình điều tiết Cổ Lễ ( Nam Định)

Hình 7 . Sơ đồ vị trí vùng tuyến công trình điều tiết Ba Lạt

f. CTĐT Kiều lương Bắc Ninh (trên Sông Đuống)

Vị trí dự kiến cách ngã ba sông Đuống, sông Cầu, sông Thương 6km, cách cống Long Tửu 54km

Hình 9: Sơ đồ vị trí vùng tuyến dự kiến công trình điều tiết Kiều Lương

V. KIẾN NGHỊ KIỂU CTĐT NƯỚC SÔNG HỒNG VÀ SÔNG ĐUỐNG

1. Yêu cầu và đặc điểm CTĐT nước trên sông Hồng

+CTĐT trên sông Hồng có những yêu cầu khắt khe như sau:

- Không được ảnh hưởng đến khả năng thoát lũ chính vụ của sông Hồng.

Hình 8. Sơ đồ vị trí vùng tuyến công trình điều tiết dưới cống Long Tửu (sông Đuống)

- CTĐT nước đảm bảo dâng đủ mực nước cho thượng lưu và xả đủ lưu lượng cho hạ lưu theo yêu cầu, để khôi phục dòng chảy sông Hồng như trước khi sông chưa bị xói.

- CTĐT nước phải có âu thuyên để đảm bảo giao thông thủy

- CTĐT nước trên sông Hồng phải có độ tin cậy cao trong vận hành và phù hợp với cảnh quan môi trường.

- CTĐT trên sông Đuống phải được xây dựng đồng thời với CTĐT trên sông Hồng để tránh tập trung nước về sông Đuống

+CTĐT trên sông Hồng có những đặc điểm sau:

- CTĐT trên sông Hồng có tính chất thời vụ, chỉ tồn tại trong mùa khô.

- CTĐT trên sông Hồng có chiều rộng lớn có thể hơn 600m

- CTĐT trên sông Hồng là loại công trình thủy lợi có chênh lệch cột nước thấp, xâp xỉ 1,5m nên ứng suất lên nền nhỏ.

2. Kiến nghị các kiểu đập điều tiết nước 2.1 Đập phao cố định: ngưỡng đập phao nằm ngang đáy sông, hộp phao nằm chìm trong đáy sông. Hố móng của đập phao được đào vào đáy sông giữa hai hàng cọc ván thép thượng hạ lưu, cửa clape phao điều tiết mực nước nằm trên đập. Đập có nhiều đơn nguyên bằng thép hoặc BTCT lắp ghép lại, mỗi đơn nguyên có thể rộng 20, 30, 40m..... Cửa clape phao bằng thép được điều khiển bằng bơm nước vào thì chìm xuống, bơm nước ra thì nổi lên

Hình 10: Sơ đồ cắt ngang đập phao điều tiết cố định

Hình 11: Sơ đồ điều khiển cửa clape

phao đặt trên đập phao điều tiết

Hình 12: Mặt bằng đập phao điều tiết

cố định ↓

2.2 Đập phao thời vụ:

Hình 13: Sơ đồ đập xà lan điều tiết thời vụ

là đập được chế tạo bằng thép và được đặt trên đáy sông đã được xử lý, lắp đặt từ tháng 12 đến tháng 4 , bằng cách di dời đến vị trí và hạ chìm, đầu mùa mưa là bơm nước ra, đập nổi lên và di dời đến vị trí cất giữ. Phía hạ lưu có cọc cừ thép chống trượt và thảm đá chống xói

Đập phao điều tiết thời vụ có thể bố trí theo hình chữ nhân. Phía sau cọc ván thép có thảm đá để chống xói và tăng ổn định

Hình 14: Mặt bằng bố trí đập phao điều tiết thời vụ

* Ưu nhược điểm của đập phao điều tiết

- Đập phao điều tiết cố định : Ưu điểm quản lý vận hành gọn nhẹ hàng năm không phải tháo lắp, không gây ảnh hưởng thoát lũ, vốn đầu tư nhỏ. Nhược điểm là phải thi công móng xuống nền

- Đập phao điều tiết thời vụ: ưu điểm là không phải đào móng vào nền, xử lý nền đơn giản . Nhược điểm là hằng năm phải tháo lắp phức tạp

Hình 15 : Kết cấu cửa van

phao chữ nhân

2.3 Đập cửa van phao chữ nhân:

là đập điều tiết bằng cửa van phao lắp đặt theo dạng chữ nhân được hình thành bởi hai cửa van phao bằng thép, tựa đầu vào nhau, đưới đáy được tựa vào hàng cọc cừ thép, phía sau hàng cừ thép là

Hình 16 : nguyên lý làm việc của cửa phao chữ nhân

Hình 17 : Mặt bằng tổng thể cửa van phao chữ nhân

cäc v¸n thÐp

èng ®iÒu tiÕt n­íc

th¶m ®¸

®Ëp cöa van phao c¸nh cöa

cöa van ®Üa

lớp đá chống xói và tăng ổn định. Một đầu cửa van được neo bằng dây mềm vào trụ BTCT. Đầu kia hai cửa van tựa vào nhau. Cửa van phao là hình hộp chữ nhật, chiều rộng mỗi cửa van có thể

Hình 18 : Mặt cắt ngang đập cửa van phao cánh cửa

tới 300m, chiều dày có thể 8 đến 10m và cao có thể 5 đến 10m, việc xác định các thông số này thông qua độ nổi và độ bền kết cấu.

Cửa van được vận hành : trước mùa khô bơm nước ra cho nổi lên và kéo vào vị trí đập sau đó bơm nước vào để hạ chìm. Trước mùa lũ đến bơm nước ra cho cửa van nổi lên và quay về vị trí cũ rồi bơm nước vào hạ xuống .

Để điều tiết mực nước chính xác có thể làm hai cách :

- Lắp các van đĩa trong đập cửa van phao, cửa van phao phải cao hơn mực nước điều tiết và có thể kết hợp thủy điện cột nước thấp.

- Làm cửa van điều tiết trên cửa van phao, đập cửa van phao phải thấp để lắp cửa van điều tiết phía trên

- * Ưu nhược điểm đập cửa van phao chữ nhân

- Ưu điểm : làm được khoang thoát nước rộng, ổn định chống trượt tốt nhờ được tựa vào bờ đáy, vận hành tương đối đơn giản , chế tạo lắp đặt không phức tạp, có thể kết hợp thủy điện trong thời gian điều tiết nước mùa khô.

- Nhược điểm: đây là loại đập chưa được ứng dụng trong thực tế, nên chưa có kinh nghiệm thiết kế và vận hành.

2.4 Đập điều tiết kết hợp cầu giao thông

Khi có yêu cầu kết hợp với cầu giao thông thì nên làm cống điều tiết bằng các đập trụ đỡ, với khoang rộng khoảng 60m bằng các loại cửa van phẳng , cửa van clape, cửa van trụ xoay ( viên phân ), hoặc kết hợp với đập phao cố định

Loại đập này đã có kinh nghiệm, vì đã ứng dụng nhiều trong thực tế

Hình 19: Các bộ phận chính của đập trụ đỡ

với cửa van phẳng

cöa van

CÇu giao th«ng trªn cèng

Hình 20: Sơ đồ cắt ngang đập trụ đỡ với cửa van clape

CÇu giao th«ng trªn cèng

B? réng 1 khoang th«ng n­íc

DÇm ®? van

cöa van

Giíi h¹n c? chèng thÊm

Hình 21: Sơ đồ cắt dọc một khoang đập trụ đỡ

* Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm: công trình có tính kiên cố, kết hợp giữa giao thông và thủy lợi, có thể tiết kiệm được ngân sách

- Nhược điểm:

+Phải thỏa mãn hai quy hoạch giao thông và thủy lợi, tức phải tìm được tuyến đập phù hợp với quy hoạch giao thông, trong lúc công trình điều tiết phải theo điều kiện địa hình và quy luật dòng chảy của thủy lợi.

+ Thời gian xây dựng phải chờ đợi dài.

+ Vốn đầu tư lớn

VI. KẾT LUẬN

• Nguyên nhân chủ yếu gây cạn kiệt vào mùa khô ở sông Hồng là do đáy sông đã bị hạ thấp bởi hiện tượng xói nước trong và khai thác cát tự do.

• Giải pháp xây dựng các công trình điều tiết trên sông Hồng và sông Đuống để khôi phục lưu lượng và mực nước là tối ưu so với các giải pháp khác.

• Khi chưa có quy hoạch xây dựng CTĐT nước sông Hồng thì vẩn có thể làm công trình điều tiết cố định ở những vị trí dự kiến theo kiểu đập phao hoặc đập phao thời vụ. Loại này có chi phí nhỏ, dễ thi công,không ảnh hưởng đến thoát lũ. Đây là loại CTĐT nước ở sông Hồng có nhiều ưu điểm.Khi cần thiết có thể di dời đến vị trí mới.

• Ngoài ra còn có thể xem xét lắp đặt CTĐT bằng đập phao cánh cửa chữ nhân có kết hợp phát điện

• -Trường hợp có kết hợp cầu giao thông thì nên ứng dụng kiểu đập trụ đỡ với các loại cửa van đã có hoặc đập trụ đỡ kết hợp với đập phao.