GIẢI PHÁP CHỐNG HẠN CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG MÙA KIỆT BẰNG HỆ THỐNG BẬC THANG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT TRÊN SÔNG

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

GIẢI PHÁP CHỐNG HẠN CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG MÙA KIỆT
BẰNG HỆ THỐNG BẬC THANG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT TRÊN SÔNG
PGS.TS. Trần Đình Hoà,
và nhóm nghiên cứu - Viện Thủy Công
TÓM TẮT
Tình trạng cạn kiệt trên hệ thống sông Hồng về mùa khô trong những năm vừa qua ngày
càng trầm trọng và diễn biến phức tạp. Nhà nước cũng đã rất quan tâm đến việc tìm giải pháp khắc
phục tình trạng này. Nhiều đề tài, giải pháp mang tính cấp bách đã được triển khai như nạo vét
lòng dẫn, cải tạo, lắp đặt thêm các các trạm bơm giã chiễn,.v.v… Tuy nhiên, vẫn chưa có phương
án mang tính triệt để và chủ động. Trong khuôn khổ báo cáo này, chúng tôi xin trình bày một cách
tóm lược giải pháp mang tính ổn định lâu dài và chủ động ứng phó với tình trạng hạn hán cho cả
hệ thống sông Hồng. Nội dung của giải pháp là xây dựng một hệ thống các công trình ngăn sông
điều tiết mực nước trên sông Hồng dạng bậc thang nhằm chủ điều tiết mực nước cho các hệ thống
thủy nông về mùa cạn và thoát lũ về mùa mưa.
I. NHU CẦU VÀ THỰC TRẠNG NGUỒN NƯỚC SÔNG HỒNG VỀ MÙA KIỆT

1.1. Nhu cầu dùng nước
Theo tính toán, nhu cầu nước cho kinh tế, xã hội và môi trường của các tỉnh đồng bằng
sông Hồng năm 2009 là 24.639 x 106 m3 trong đó nhu cầu nước tưới vẫn chiếm tỷ trọng lớn
nhất đến 54,4%, các nhu cầu khác bao gồm chăn nuôi, thuỷ sản, công nghiệp, sinh hoạt, môi
truờng chỉ chiếm 45,6%. Nhu cầu nước vùng đồng bằng sông Hồng đến năm 2020 khoảng
30.939. 106 m3 (trong đó nhu cầu nước cho tưới vẫn lớn nhất chiếm khoảng 52,0%, nhu cầu
nước cho thuỷ sản và môi trường cũng tăng nhanh, nhưng tổng các nhu cầu ngoài tưói cũng
chỉ chiếm 48,0%). Nhu cầu nước đến năm 2050 khoảng 36091.106 m3 (trong đó nhu cầu
nước cho tưới đã giảm xuống chiếm khoảng 45.5%
Sự phát triển một cách mạnh mẽ của nền kinh tế, xã hội và yêu cầu bảo vệ môi trường,
nhu cầu nước cho khu vực đồng bằng sông Hồng sẽ tăng nhanh trong những năm tới, đặc
biệt trong mùa khô sẽ có sự tranh chấp giữa các ngành dùng nước.

Trong khi đó, sức ép của vấn đề gia tăng dân số, khai thác rừng bừa bãi, chuyển đổi
mục đích sử dụng đất không đúng quy hoạch, Trung Quốc gia tăng xây dựng các hồ chứa
lớn phía thượng nguồn, sự biến đổi khí hậu toàn cầu làm suy giảm nguồn nước,.v.v… càng
làm rõ nét hơn tình trạng thiếu hụt nguồn nước ở cả hiện tại và trong tương lai.
1.2. Thực trạng mực nước kiệt dòng chảy sông Hồng
Mặc dù phía thượng nguồn sông Hồng có nhiều hồ chứa đã và sẽ cùng tham gia điều
tiết mực nước cho sông Hồng về mùa kiệt chống hạn cho hạ du. Nhưng thực tế, do nhiều
nguyên nhân khác nhau mà mực nước trên hệ thống sông Hồng kể từ sau khi xây dựng các
công trình thủy điện ở thượng nguồn ngày càng bị hạ thấp.


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Xu thế chung đối với vùng hạ du của các công trình Thủy điện ở thượng nguồn là bên cạnh
sự giảm sút về nguồn nước thì yêu cầu về mực nước trong sông về mùa khô cũng bị ảnh
hưởng nghiêm trọng. Thực tế, sau khi có các hồ chứa lòng sông sẽ bị xói sâu (hiện tượng
xói nước trong), mực nước lại càng xuống thấp. Mặt khác, tình trạng khai thác cát một cách
bừa bãi và quá mức độ cho phép càng làm trầm trọng thêm vấn đề hạ thấp mực nước trên
sông về mùa kiệt. Theo kết quả khảo sát, hiện nay trên sông Hồng hiện tượng hạ thấp mực
nước so với trước khi có hồ Hòa Bình đã xẩy ra rất nghiêm trọng, có nơi mực nước đã hạ
xuống tới 2m so với trước đây.
Về lâu dài, đối với hệ thống sông Hồng trong mùa khô có hai vấn đề cần phải tìm cách
khắc phục đó là tình trạng giảm nguồn nước và tình trạng bị hạ thấp mực nước.
Tình trạng khô hạn trên hệ thống sông Hồng đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất
nông nghiệp. Vụ đông xuân 2006-2007 các tỉnh trung du và đồng bằng Bắc bộ có khoảng
142.000-242.000 ha khó khăn về nguồn nước tưới. Tại các địa phương có công trình thuỷ
lợi lớn cũng vẫn có khoảng 123.000ha không đủ nước tưới. Giải pháp chống hạn duy nhất
hiện nay vẫn là tích cực nạo vét kênh mương và làm thuỷ lợi nội đồng. Bộ Nông nghiệp và
Phát triển Nông thôn hàng năm đã phải bổ sung hàng chục (có năm lên đến hàng trăm) tỷ

đồng để giúp người dân chống hạn. Các ngành chức năng cũng đã phối hợp tính toán, điều
tiết xả nước các hồ ở thượng nghuồn với lưu lượng khoảng 1200m3/s (có lúc lên đến
2000m3/s) để bổ sung nguồn nước và tăng mực nước hạ du hệ thống sông Hồng-Thái Bình
nhằm giữ mực nước ổn định.

Hình 1: Quá trình mực nước thực tế và mực nước thiết kế tại cống Xuân Quan (năm 2008) trong
trường hợp có hồ Hòa Bình + Thác Bà +Tuyên Quang + Sơn La cùng tham gia điều tiết


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Sự cạn kiệt nguồn nước trên sông Hồng cũng đã ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề giao
thông thủy. Những năm gần đây, mực nước trên sông Hồng giảm đi rõ rệt sông Hồng nhiều
đoạn hoàn toàn trơ đáy, đã khiến cho giao thông thủy hoàn toàn bị tê liệt.

Hình 2: Bãi cát nổi giữa cầu Long Biên và Chương Dương
Như vậy, bức tranh thiếu hụt nguồn nước đối với đồng bằng sông Hồng đã khá rõ
ràng. Đồng bằng sông Hồng là vùng kinh tế, chính trị, văn hoá và xã hội quan trọng của đất
nước trong đó có thủ đô Hà Nội, là nơi có mật độ dân số cao ở nước ta. Vì vậy, việc quản lý
khai thác nguồn nước sông Hồng phục vụ sản xuất, phát triển kinh tế xã hội có một ý nghĩa
cực kỳ quan trọng trong sự phát triển chung của cả nước.
Như vậy, song song với việc nghiên cứu dòng chảy lũ cho hệ thống sông Hồng, vấn
đề nghiên cứu dòng chảy kiệt và các giải pháp khoa học công nghệ tương ứng đã đến lúc
cần phải được chú trọng, đầu tư một cách đúng mức. Việc nghiên cứu công nghệ xây dựng
các công trình điều tiết ngăn sông Hồng để giữ nguồn nước ngọt, đảm bảo an toàn giao
thông thuỷ đồng thời có tác dụng ngăn chặn khả năng xâm nhập mặn, nhờ vậy không mất
thêm nước ngọt để đẩy mặn và đặc biệt là đảm bảo khả năng tiêu thoát lũ về mùa mưa nhằm
phục vụ cho phát triển kinh tế ở đồng bằng sông Hồng là một vấn đề khoa học rất phức tạp
nhưng cũng rất cấp bách.

II. PHÂN TÍCH, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP:
2.1. Đặt vấn đề

Sông Hồng bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam – Trung Quốc chảy theo hướng tây bắc – đông
nam vào địa phận Việt Nam tại vùng biên giới gần thị xã Lào Cai. Phần thượng nguồn sông
có tên là sông Nguyên, phần trung du là sông Thao, phần đồng bằng là sông Hồng. Đến
Việt Trì hai nhánh lớn sông Đà và sông Lô gia nhập, và từ đây, sông Hồng đi vào tam giác
châu rồi ra biển. Sau khi chảy qua Sơn Tây sông Hồng lần lượt có 6 phân lưu: Sông Đáy,
sông Đuống, sông Luộc, sông Trà Lý, sông Đào và sông Ninh Cơ. Sông Đuống và sông
Luộc nối liền sông Thái Bình với sông Hồng. Các sông phân lưu từ sông Hồng sang sông
Thái Bình bao gồm: Sông Đuống dài 62 km; Sông Luộc dài 70,683 km; Sông Hoá dài
38,751km.


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Vùng đồng bằng sông Hồng là vùng kinh tế trọng điểm của Miền Bắc nước ta, Nhà nước
đã xây dựng nhiều hệ thống công trình thuỷ lợi lớn phục vụ sản xuất nông nghiệp như hệ
thống sông Nhuệ, Bắc Hưng Hải, Đan Hoài,.v.v... khả năng lấy nước của các công trình phụ
thuộc rất lớn vào mực nước trong các sông.
Bên cạnh tạo nguồn nước phục vụ cho sản xuất Nông nghiệp, thủy lợi, công trình điều tiết
còn có nhiệm vụ tạo cảnh quan du lịch, cải thiện môi trường sinh thái. Hệ thống sông Hồng
khá dài, độ dốc tương đối lớn, vì thế để giải quyết vấn đề tạo nguồn nước phục phụ sản xuất
phát triển kinh tế xã hội phải chú trọng đến tính hợp lý, hài hoà hiệu quả cho cả hệ thống.
Đây là những vấn đề cần được ưu tiên khi nghiên cứu đề xuất giải pháp và lựa chọn vị trí
tuyến bố trí công trình.
Sông Hồng với đặc điểm tự nhiên của nó cũng chứa đựng nhiều yếu tố thuận lợi và bất lợi
khi xây dựng công trình. Để đạt được những kết quả như mong muốn, thì các giải pháp
công nghệ xây dựng công trình điều tiết phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật khắt khe hơn rất

nhiều so với khi xây dựng các công trình ngăn sông thuần tuý khác.
2.2. Mục tiêu xây dựng và những vấn đề kỹ thuật đặt ra cho công trình điều tiết
Mục tiêu chính của công trình ngăn sông điều tiết là dâng mực nước thượng lưu đập ở
một cao trình ổn định nhằm tạo điều kiện thuận lợi và chủ động cho các hệ thống thủy lợi
đủ nước tự chảy(với các kênh dẫn nước) và cột nước thiết kế (đối với các trạm bơm) trong
suốt mùa khô. Giải quyết toàn bộ nhu cầu dùng nước, giao thông thủy, bảo vệ cảnh quan
môi trường, phát triển du lịch, đáp ứng tốt các nhu cầu khác trong quy hoạch chung vùng đô
thị và các khu vực hai bên bờ sông.
Bên cạnh việc đảm bảo được mục tiêu đề ra, công trình điều tiết phải đáp ứng được
những yêu cầu khác như:
- Công trình dâng nước không ảnh hưởng đến khả năng thoát lũ của sông Hồng trong
mùa lũ.
- Đảm bảo duy trì dòng chảy môi trường cho vùng hạ du sau khi xây dựng công trình.
- Tăng năng lực vận tải thủy của sông, đảm bảo giao thông thủy trên Sông Hồng được
liên tục và hiện đại, không hạn chế thuyền bè qua lại trong cả năm.
- Tạo cảnh quan môi trường và phát triển du lịch cho thành phố Hà Nội và các vùng
phụ cận.
Như vậy, Hệ thống sông Hồng khá dài, độ dốc tương đối lớn, vì thế để giải quyết vấn đề
tạo nguồn nước phục phụ sản xuất phát triển kinh tế xã hội một cách hợp lý, hài hoà hiệu
quả cho cả hệ thống buộc phải xây dựng nhiều công trình dạng “bậc thang” từ thượng lưu
về hạ lưu sông.
Việc phân vùng và lựa chọn vị trí tuyến xây dựng công trình điều tiết trên sông phải phù
hợp với quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội, đồng thời phải đáp ứng tốt nhất những
mục tiêu tính toán về thủy lực đặt ra.


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

2.3. Phân vùng điều tiết và các bậc thang trong vùng:

Để sơ bộ xác định các vị trí bậc thang trong từng vùng điều tiết, chúng tôi đã tiến hành
nghiên cứu đường mực nước trên toàn hệ thống sông Hồng, độ dốc thủy lực dòng chảy,
chiều cao cột nước tại các vị trí tuyến, diện tích phục vụ của từng vùng…Các điều kiện về
địa hình, địa chất, tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội cũng được xem xét và làm cơ sở khoa
học cho việc phân vùng và chọn tuyến công trình.
Qua tổng hợp số liệu và phân tích sơ bộ chúng tôi chia ra 4 vùng bố trí công trình. Trong
mỗi vùng chia ra làm các bậc thang công trình xuôi từ thượng lưu về hạ lưu.
2.3.1. Vùng 1: Các bậc thang phía thượng lưu (ở vùng sông Thao):
Trên vùng này bố trí 3 bậc thang công trình gồm: Mậu A, Bảo Hà và Phố Lu. Các công
trình bố trí trong vùng này chủ yếu phục vụ cho giao thông thủy về mùa khô, đồng thời tạo
cảnh quan môi trường và phục vụ cấp nước tưới, nước sinh hoạt và kết hợp làm thủy điện
cột nước thấp trong phạm vi điều kiện cho phép.
2.3.2. Vùng 2: Các công trình trên sông Đuống:
Dự kiến trên vùng này bố trí 2 công trình cống hạ lưu Long Tửu, và cống Kiều Lương.
Các công trình trong vùng này ngoài nhiệm vụ chính là dâng mực nước phục vụ cho việc
lấy nước tưới tiêu, thì công trình còn có nhiệm vụ duy trì mực nước đảm bảo cho việc phát
triển giao thông thủy được thông suốt trên sông Đuống (Từ sông Hồng ra sông Thái Bình).

Hình 3: Các bậc thang trên vùng sông Thao

Hình 4: Vị trí Kiều Lương (Sông Đuống)

2.3.3. Vùng 3: Các công trình trên sông Hồng đoạn qua Hà Nội:
Đây là vùng quan trọng nhất vì tính chất phức tạp của công trình cũng như các mục tiêu,
nhiệm vụ đặt ra cho nó đối với dân sinh, phát triển kinh tế xã hội của Thủ đô. Trên vùng
này dự kiến xây dựng 1 công trình vùng hạ lưu kênh lấy nước vào cống Xuân Quan. Công
trình này nhất thiết phải được xây dựng đồng thời với công trình bậc thang trên vùng tuyến
sông Đuống.

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Hình 5: Vị trí bậc thang trên sông Hồng đoạn qua Hà Nội
Công trình điều tiết trên sông Hồng đoạn qua Hà Nội có nhiệm vụ dâng mực nước
phục vụ cho các nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp, giao thông thủy, môi trường và cả
sinh hoạt cho thủ đô Hà Nội và các vùng lân cận. Ngoài ra vị trí tuyến công trình này còn có
thể kết hợp làm cầu giao thông qua sông Hồng góp phần phát triển mạng lưới giao thông
đường bộ nối liền thủ đô với các trung tâm kinh tế khác trong khu vực.
2.3.4. Vùng 4:các công trình trên sông Hồng phía hạ lưu:
Trên vùng này, dự kiến xây dựng 3 công trình bậc thang tại các vị trí: Cống Yên Lệnh
(Hưng Yên), cống Cổ Lễ (Nam Định), cống Ba Lạt (Nam Định). Các công trình trong vùng
này ngoài nhiệm vụ dâng mực nước trên sông Hồng phục vụ cho phát triển nông nghiệp,
giao thông thủy, còn có nhiệm vụ quan trọng là ngăn mặn, góp phần đối phó với tình trạng
nước biển dâng đang đe dọa nghiêm trọng tới các vùng cửa biển.

Hình 6: Các bậc thanh trên sông Hồng phía hạ lưu


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

2.4. Đề xuất các giải pháp xây dựng công trình điều tiết
2.4.1.

Giải pháp đập phao di động tháo lắp hàng năm

i/. Nguyên lý kết cấu
Công trình điều tiết mực nước trên sông Hồng mùa kiệt theo phương án đập phao di
động tháo lắp hàng năm sẽ sử dụng hai dạng phao. Một là hệ thống phao cố định tạo nền

và hai là hệ thông phao di động tháo lắp hàng năm để điều tiết mực nước.
Các Phao có cấu tạo bằng thép hoặc bê tông, có khả năng tự nổi khi bơm nước ra khỏi
phao và chìm xuống ổn định khi bơm nước vào trong phao. Hệ thống nhiều phao được đánh
chìm ngang sông Hồng sẽ dâng đầu nước lên 1-2m, hàng năm khi đến mùa lũ sẽ làm nổi
phao và di chuyển vào vị trí tập kết chờ lắp đặt cho năm sau. Tất cả phương tiện giao thông
thủy đi lại khi công trình làm việc đều được đưa qua âu thuyền. Các xà lan điều tiết được
gia công chế tạo sẵn trong ụ tàu, nền công trình được thi công trong nước và nằm cố định
tại vị trí công trình.

Hình 7: Nguyên lý và tổng thể công trình
Ii/. Quy trình vận hành
a. Về mùa kiệt: Quy trình thi công và lắp đặt công trình về mùa dâng nước:
- Trước khi lắp đặt công trình cần có biện pháp làm sạch phần nền liên kết tại vị trí
công trình bằng cách dùng bơm cao áp kết hợp với thợ lặn kiểm tra.
- Làm nổi các đơn nguyên xà lan điều tiết và di chuyển chúng đến vị trí
- Căn chỉnh, hạ chìm và lắp các chốt định vị xà lan với nền công trình
- Đóng cửa van và vận hành công trình dâng nước trên sông Hồng
b. Về mùa lũ:
+ Khi mùa lũ về, tiến hành mở cửa van, tháo các chốt khóa phao.
+ Hút nước, làm nổi và di chuyển chúng về bãi tập kết và định vị tại đó


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

2.4.2.
Giải pháp hệ thống cửa van Phao điều tiết không có trụ pin trên nền phao
cố định
Kết cấu của đập ngăn sông bằng hệ thống đập xà lan cố định không có trụ pin gồm 2
bộ phận chính là: hệ thống cửa van clape phao trục dưới điều tiết đặt trên các đập xà lan

(nền) chịu lực phía dưới. Xà lan này khác với xà lan trong giải pháp đập xà lan di động tháo
lắp đó là xà lan này sẽ được ngàm chặt vào nền đất bởi hệ thống cọc đã được đóng sẵn vào
nền đất phía dưới đáy công trình.
Các đập xà lan chịu lực phía dưới có thể là kết cấu BTCT đặc hoặc rỗng phụ thuộc vào
kết cấu công trình tổng thể và phương án thi công. Đập xà lan có kết cấu phao rỗng. Sau khi
thi công liên kết với hệ thống cọc chịu lực, tiến hành bơm vật liệu điền đầy các khoang chỉ
để lại trong hầm đập xà lan một hành lang phục vụ cho công tác kiểm tra, quan trắc và bố trí
các thiết bị phụ trợ vận hành đóng mở cửa van.
Cửa van điều tiết có kết cấu dạng
phao rỗng được vận hành theo nguyên lý
phao nổi bằng hệ thống bơm nước được đặt
ngầm trong một đường hầm chạy dọc theo
suốt chiều dài của công trình. Chiều rộng
của mỗi đơn nguyên cửa van clape phao từ
40-:-60m, giữa các đơn nguyên có bố trí gờ
kín nước. Hệ thống cối trục liên kết với cửa
van được gắn trực tiếp trên xà lan chịu lực.
2.4.3.
Giải pháp đập điều tiết cố
định đóng mở bằng hệ thống cửa
van lớn

Hình 8: Đơn nguyên phao điều tiết

Kết cấu chịu lực chính trong phương án này là các trụ riêng biệt giống như trụ cầu
giao thông (trụ đỡ) được liên kết và truyền tải trọng xuống nền thông qua hệ cọc.
Chống thấm dưới nền công trình theo nguyên lý đường viền đứng bằng hàng cừ đóng
ngang sông đến cao trình thiết kế. Trên hàng cừ là dầm đỡ van gác lên hai bệ trụ.
Khẩu độ cống được mở rộng để lưu tốc dòng chảy sau cống nhỏ hơn lưu tốc xói cho
phép của lòng dẫn, do đó chỉ cần gia cố cấu tạo bằng thảm đá.

Cấu tạo công trình chính gồm: Trụ pin, dầm đỡ van và cừ chống thấm.
Một đường hầm được bố trí chạy ngầm qua thân công trình từ bên này sông sang bên
kia song để phục vụ cho quá trình quản lý vận hành.
a. Phương án cửa Clape trục dưới:


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Cửa van Clape trục dưới đóng mở bằng hệ thống xi lanh điều khiển gắn trên đỉnh các
trụ pin của công trình. Khẩu độ cửa van rộng từ 40-:-60m tùy thuộc vào khả năng đáp ứng
của các thiết bị điều khiển và phù hợp với khẩu độ dầm cầu khi kết hợp làm cầu giao thông
qua sông.

Hình 9: Phương án cửa Clape trục dưới
b. Phương án cửa van phẳng:
Các cửa van phẳng được nâng hạ bằng hệ thống điều khiển đặt trên đỉnh của các tháp
trụ pin công trình. Lúc bình thường, các cửa van này được đóng lại để ngăn và giữ nước
theo yêu cầu thiết kế. Về mùa lũ, toàn bộ hệ thống cửa van được kéo lên và chốt giữ lại
bằng hệ thống khóa. Cao trình đáy cửa van phẳng phải cao hơn so với cao trình đỉnh lũ thiết
kế để đảm bảo không ảnh hưởng đến khả năng tiêu thoát lũ.

Hình 10: Phương án cửa van phẳng


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

2.4.4.

Giải pháp đập tháo lắp di động hàng năm bằng kết cấu thép liên hợp

Giải pháp này bao gồm chủ yếu trong việc xây dựng các công trình đập ngăn sông
tháo lắp di động hàng năm bằng kết cấu thép liên hợp, trong đó nước sông Hồng được ngăn
tức thời bằng hệ thống các đơn nguyên giàn thép không gian bản mặt chắn nước bằng cọc
ván thép hoặc bản thép. Các đơn nguyên này được chế tạo sẵn trong xưởng sản xuất, được
di chuyển và lắp ghép tạo thành công trình khi cần ngăn nước. Toàn bộ các đơn nguyên
ghép với nhau tạo thành một kết cấu vòm không gian ngược dòng chảy đảm bảo khả năng
ngăn nước sông Hồng tại bậc thang định trước.

Hình 11: Tổng thể phương án đập vòm thép liên hợp (Âu thuyền bố trí ở giữa)
Các đơn nguyên giàn thép có chiều dài từ 10-:-15m được lắp ghép tại vị trí công trình
theo nguyên lý kết cấu vòm không gian. Hệ thống giàn gia cường vừa tự chịu lực đồng thời
được liên kết với biên trên sau của dàn thép vòm đập dâng bằng hệ thống dây căng, có bộ
phận điều chỉnh ứng suất và biến dạng nhằm đảm bảo cho hệ thống cọc ván thép làm việc
ổn định và linh hoạt.
2.4.5.

Giải pháp Đập cao su

Trên mặt cắt ngang công trình sông Hồng bố trí 2 khoang đập cao su, mỗi khoang
rộng 195m. Cao trình đỉnh đập khi túi đập cao su căng hoàn toàn và cửa thép ở vị trí cao
nhất +3.00. Trụ pin ở giữa có cao trình đỉnh trụ là +4.00; chiều dài đáy bệ trụ là 32m, bề
rộng đáy bề trụ là 7m. Dưới mỗi trụ pin được gia cường bằng các cọc khoan nhồi chịu lực
D150cm.
2.4.6.

Giải pháp hệ thống cửa van trục ngang điều tiết trên nền phao cố định
i/. Cấu tạo:

+ Phần đáy công trình: là các đập xà lan chịu lực có kết cấu BTCT đặc hoặc rỗng phụ thuộc
vào kết cấu công trình tổng thể và phương án thi công. Với những đập xà lan có kết cấu
phao rỗng thì sau khi thi công liên kết với hệ thống cọc chịu lực, tiến hành bơm vật liệu


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

điền đầy các khoang chỉ để lại trong hầm đập xà lan một hành lang phục vụ cho công tác
kiểm tra, quan trắc và bố trí các thiết bị phụ trợ vận hành đóng mở cửa van.
Trên các xà lan có bố trí hệ thống mố trụ và mố bắt cối cửa van, chiều cao của các mố
này từ 80cm đến 100cm, chiều dày từ 40-:-60cm phụ thuộc vào kích thước và trọng lượng
của cửa van.
+ Cửa van điều tiết: có dạng cửa
phẳng trục ngang, chiều rộng mỗi cửa từ
15-:-30m. Cửa van được điều khiển bằng hệ
thống xi lanh thủy lực gắn phía dưới các xà
lan đáy và được hỗ trợ bằng hệ thống tay
neo tự gập. Các tay neo tự gập có tác dụng
giữ và thay thế cho hệ thống xi lanh thủy
lực trong suốt quá trình công trình dâng và
giữ nước về mùa khô.
Ii/. Nguyên lý làm việc

Hình 12: Bố trí tổng thể một đơn nguyên

+ Về mùa khô: Toàn bộ hệ thống cửa van được dựng lên để ngăn nước nhờ hệ thống
xi lanh thủy lực đẩy phía dưới.
+ Về mùa lũ: Hệ thống cửa van được hạ xuống nằm ngang, tựa lên các mố trụ pin. Hệ
thống xi lanh điều khiển được thu về và được che lấp bởi các mố trụ, đảm bảo an toàn tránh

các vật nổi va đập làm ảnh hưởng đến phần xi lanh điều khiển. Dòng chảy được lưu thông
cả ở phần trên và phần dưới của cửa van.
2.4.7.

Giải pháp đập van Phao cố định dạng cánh cửa
i/. Cấu tạo

Công trình được cấu tạo bởi hệ thống cửa van phao vận hành tại chỗ. Các cửa van có
kết cấu dạng phao rỗng bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép được liên liên với các trụ pin
công trình hai bên bằng hệ thống cối trục bản lề theo phương thẳng đứng.


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Hình 13: Giải pháp đập van phao cố định dạng cánh cửa
Phần nền đáy công trình được làm kiên cố và có hệ thống gờ vừa có tác dụng tựa lực
cho cửa van phao khi đóng, vừa có tác dụng kín nước khi cửa van làm việc.
Tùy thuộc vào việc có kết hợp bố trí cầu giao thông qua sông hay không mà có thể
chia khẩu độ thông nước thành 2 hay 4 đơn nguyên Phao.
Cửa van phao có kết cấu bằng thép hoặc bê tông cốt thép tùy thuộc vào việc tính toán
ổn định, độ bền và giá thành khi hoàn thiện công trình. Cửa van hoạt động dựa trên nguyên
lý phao nổi trong nước. Các cửa van phao này được liên kết với các trụ pin chịu lực của
công trình bằng hệ thống neo mềm.
Trụ pin có kết cấu là bê tông cốt thép đổ tại chỗ, dưới đáy mỗi trụ pin là hệ cọc chịu
lực (có thể là cọc khoan nhồi hoặc cọc đóng BTCT). Các trụ pin này cũng chính là trụ cầu
giao thông trong trường hợp công trình có yêu cầu về giao thông.
Ii/. Nguyên lý làm việc
+ Lúc bình thường: Các cửa van này được bơm đầy nước, hạ chìm và nằm ép sát vào
hai bên bờ mang cống đảm bảo an toàn cho việc thoát lũ.

+ Về mùa khô: khi cần dâng nước, các cửa van phao cánh cửa này được tiến hành hút
nước ra, làm nổi lên và quay quanh hệ thống cối trục được gắn trên các trụ về vị trí làm việc
như cửa van chữ nhân.
2.4.8.

Giải pháp kết cấu Âu thuyền

Bố trí kết cấu âu thuyền được phân tích đề xuất 2 dạng kết cấu:
Dạng có cửa van và dạng không có cửa van.
- Dạng âu thuyền không có cửa âu: kéo dài buồng âu đến mức tạo được độ dốc dòng
chảy hợp lý đủ cho thuyền bè qua lại.

h¹ l­u

th­îng l­u

Hình 14: Dạng âu thuyền không có cửa van


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

- Dạng có cửa van, tính toán theo các tiêu chuẩn về giao thông thủy thông thường.
TÊm l¸t gia cè mang cèng

TÊm l¸t gia cè mang cèng
TÊm l¸t gia cè mang cèng

Hình 15: Dạng âu thuyền có cửa van
Với việc phân tích các vùng điều tiết và lựa chọn các vị trí tuyến công trình trên sông

Hồng một cách hợp lý sẽ đem lại nhiều lợi ích về kinh tế xã hội và kỹ thuật như sau:
III. TÍNH TOÁN THỦY LỰC HỆ THỐNG TRƯỚC VÀ SAU KHI XÂY DỰNG CÔNG
TRÌNH ĐIỀU TIẾT:

Sau khi nghiên cứu đề xuất giải pháp, nhóm nghiên cứu đã dùng phần mềm tính toán
thủy lực MIKE 11 kiểm tra, đánh giá ảnh hưởng của công trình điều tiết đến dòng chảy trên
sông trong mùa lũ và mùa kiệt.
 Về mùa lũ đánh giá khả năng thoát lũ khi tiến hành xây dựng công trình điều tiết.
 Về mùa kiệt đánh giá khả năng nâng cao mực nước thiết kế tại cửa lấy nước, độ hạ
thấp mực nước phía sau đập, và diễn biến dòng chảy môi trường phía hạ lưu.
Việc tính toán, kiểm tra được thực hiện cho trường hợp bất lợi nhất khi chỉ mới xây
dựng 2 trong số 9 công trình điều tiết mực nước trên hệ thống đó là công trình điều tiết
trên sông ở ngay sau cống Xuân Quan và công trình ngay sau cống Long Tửu.
Kết quả tính toán cho thấy, về mùa lũ với khẩu độ thoát nước giữ nguyên theo hiện trạng
bề rộng của sông tự nhiên, mực nước ngay vị trí xây dựng công trình theo phương án bất lợi
nhất sẽ dềnh lên xấp xỉ 10cm. Độ dềnh lên này, không ảnh hưởng nhiều đến khả năng thoát
lũ qua công trình và trong trường hợp cần thiết có thể giảm về 0 bằng cách mở rộng thêm
khẩu độ thoát nước công trình. Còn về mùa khô, mực nước luôn dâng cao chủ động ở trên
mực nước thiết kế, đảm bảo khả năng cấp nước cho tất cả các hệ thống thủy lợi suốt trong
mùa khô.


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

Hình 16: Đường mức nước lớn nhất trên sông Hồng đoạn từ Sơn Tây đến trước cống Liên Mạc
trong mùa lũ

Hình 17: Quá trình mực nước tại cống Xuân Quan khi có công trình điều tiết năm 2008
IV. ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI:

Với việc phân tích các vùng điều tiết và lựa chọn các vị trí tuyến công trình trên sông
Hồng một cách hợp lý sẽ đem lại nhiều lợi ích về kinh tế xã hội và kỹ thuật chính như sau:
- Mực nước tại đầu vào các cống của hệ thống tưới luôn cao và ổn định hơn rất nhiều so
với mực nứơc thiết kế, do đó không những đáp ứng hoàn toàn việc lấy nước theo thiết kế
mà còn có thể chủ động tăng diện tích canh tác. Lấy ví dụ, đối với cống Xuân Quan, nguồn
nước cấp qua cống hoàn toàn chủ động nên có thể tăng lên gần gấp đôi so với khi chưa có
công trình (những năm vừa qua, thực tế về mùa khô lưu lượng qua cống chỉ đạt được
khoảng 60% so với nhu cầu và so với thiết kế).
- Tạo được một “Hồ chứa” cho các vùng bậc thang; tạo cảnh quan môi trường, tạo điều
kiện cải tạo môi trường,..v..v.. đáp ứng được mục tiêu, nhiệm vụ đề ra.


Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.

- Đảm bảo giao thông thủy trên sông Hồng được liên tục trong toàn tuyến
- Cải thiện môi trường khí hậu, phát triển du lịch sinh thái dọc sông Hồng và góp phần
tăng nguồn lợi ích về thủy sản, đảm bảo duy trì dòng chảy môi trường.
- Giảm thiểu tình trạng phải xả nước bắt buộc để cung cấp nước phục vụ cho nông nghiệp
của các nhà máy thủy điện ở thượng nguồn.
- Tăng nguồn nước mặt cho Sông Hồng và bổ trợ nguồn nước ngầm cho các nhà máy
cung cấp nước.
V. KẾT LUẬN

Sự thiếu hụt nguồn nước cũng như khả năng cấp nước phục vụ dân sinh, phát triển kinh tế
xã hội vùng ĐBSH về mùa khô là rất rõ rệt, đòi hỏi phải có nhiều giải pháp: có giải pháp
cấp bách trước mắt, có giải pháp ngắn hạn và dài hạn để khắc phục tình trạng này. Giải
pháp xây dựng công trình điều tiết trên sông theo các phương án đề xuất của chúng tôi
mang tính chiến lược, lâu dài.

Các công trình điều tiết phải được bố trí một cách có hệ thống từ hạ lưu về thượng lưu
nhằm đảm bảo khai thác hiệu quả nguồn nước và tránh gây xung đột lợi ích giữa các vùng
sản xuất. Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế đất nước còn khó khăn, việc đồng thời xây dựng
các công trình là khó thực hiện, trong trường hợp này cần có những tính toán về quy mô
công trình và đặc biệt là quy trình vận hành công trình hợp lý để khắc phục những điểm
xung đột quan trọng trong quản lý khai thác tổng hợp nguồn nước.
Việc chọn kết cấu công trình điều tiết phải không ảnh hưởng đến dòng chảy lũ, có tính
khả thi trong xây dựng và quản lý vận hành, để đạt hiệu quả kinh tế xã hội cao.
1.

2.
3.
4.
5.

Tài liệu tham khảo
Trần Đình Hoà và nnk, Báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nước
“Nghiên cứu giải pháp công trình điều tiết trên hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ
phát triển kinh tế đồng bằng Bắc Bộ”, Hà Nội 3/2011.
Trần Đình Hoà và nnk, Báo cáo Tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu
công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng triều”, Hà Nội 12/2008.
Đề tài độc lập cấp nhà nước: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn điều hành cấp
nước mùa kiệt cho đồng bằng sông Hồng. Đại học Thủy lợi 2008.
DHI, MIKE 11 User Manual, 2003.
DHI, MIKE 11 Reference Manual, 2003.