Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học đề xuất giải pháp nhằm nâng cao năng lực và hiệu quả của hệ thống tiêu Bắc Nam Hà trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà (BNH) là một trong những hệ thống tiêu động lực lớn nhất
ở Việt Nam, với tổng diện tích tiêu 85.326 ha thuộc khu vực đồng chiêm trũng của các
tỉnh Nam Định, Hà Nam. Trước khi xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện lớn, đây là
vùng bị úng ngập nghiêm trọng, tình trạng ngập úng thường xuyên diễn ra trong mùa
mưa, chỉ với trận mưa 150mm đã gây ngập lụt cho toàn vùng trong thời gian dài và
người dân đã phải thốt lên “Thà rằng ở vậy cho xong, chớ đi lấy chồng ở chốn đồng
chiêm”, bởi cái cảnh sống ngâm da và chết ngâm xương..
Trong thập niên 1960 - 1970, Nhà nước đã đầu tư xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện
lớn: Như Trác, Hữu Bị, Cốc Thành, Cổ Đam, Vĩnh Trị, Nhâm Tràng với tổng lưu
lượng bơm tiêu là 220 m3/s, hệ số tiêu bình qn tồn vùng đạt 2,9 l/s/ha. Sau khi hoàn
thành xây dựng hệ thống 6 trạm bơm lớn, bước đầu đã giải quyết được tình trạng ngập
úng thường xuyên trong khu vực và nâng diện tích cấy lúa vụ mùa và diện tích trồng
màu lên đáng kể.
Trải qua hơn 50 năm khai thác vận hành, sau nhiều lần quy hoạch, đầu tư xây dựng bổ
sung, một số trạm bơm đã được xây dựng để nâng cao năng lực tiêu cho hệ thống như:
Nhân Hịa, Vĩnh Trị 2, Sơng Chanh, Quang Trung…đã nâng hệ số tiêu của hệ thống
lên 4,67l/s/ha với tổng lưu lượng bơm là 350,49m3/s.
Tuy nhiên, trải qua một quá trình phát triển kinh tế - xã hội, trong hệ thống đã có nhiều
biến động lớn: Cơ cấu kinh tế, cơ cấu cây trồng vật ni có những thay đổi đáng kể;
diện tích dành cho cơng nghiệp, khu dân cư và đô thị tăng nhiều, kéo theo là việc san
lấp ao, hồ cũng gia tăng, cùng với tác động tiêu cực của Biến đổi khí hậu, nước biển
dâng, đã làm cho nhu cầu tiêu nước của hệ thống tăng lên rất nhanh. Bên cạnh đó, hệ
thống cơng trình thuỷ lợi sử dụng lâu năm đã xuống cấp, khơng cịn đảm bảo năng lực
thiết kế, hệ thống kênh trục dẫn nước bị bồi lắng, cơng trình bị lấn chiếm đã làm hạn
chế đáng kể năng lực tiêu, dẫn đến sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực tiêu và
nhu cầu tiêu của hệ thống, nên tình trạng ngập úng trong khu vực xảy ra thường xuyên

1

và ngày càng khốc liệt, làm ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế, xã hội và đời sống
nhân dân trong vùng.
Với những lý do đã nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học đề xuất
giải pháp nhằm nâng cao năng lực và hiệu quả của hệ thống tiêu Bắc Nam Hà
trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng” đã được đề xuất để nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá tác động và khả năng đáp ứng yêu cầu tiêu của hệ thống Bắc Nam Hà trong
điều kiện BĐKH, NBD;
- Xây dựng cơ sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp nhằm nâng cao năng lực và hiệu
quả của của hệ thống Bắc Nam Hà.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Hệ thống tiêu nước bằng động lực; nhu cầu tiêu và
các biện pháp tiêu nước mặt do tác động của sự thay đổi các yếu tố tự nhiên và xã hội.
- Phạm vi nghiên cứu ứng dụng là hệ thống tiêu Bắc Nam Hà và các vùng có điều kiện
tự nhiên, xã hội và cơng trình tương tự.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan các cơng trình khoa học liên quan đến đề tài;
- Đánh giá năng lực tiêu trong giai đoạn hiện tại và nguyên nhân gây nên ngập úng.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH, NBD đến nhu cầu tiêu của hệ thống; đánh giá
năng lực tiêu của hệ thống hiện tại trong điều kiện BĐKH, NBD;
- Cân bằng nước cho hệ thống trong các giai đoạn hiện tại, 2030 và 2050;
- Xây dựng quan hệ giữa hệ số tiêu với tỷ lệ diện tích ao hồ và chiều sâu trữ làm cơ sở
cho việc quy hoạch và đề xuất giải pháp tiêu cho hệ thống;
- Xây dựng phương pháp xác định tần suất mực nước sông để thiết kế trạm bơm đảm
bảo tổng chi phí xây dựng và quản lý vận hành cơng trình nhỏ nhất.

2

5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu tiếp thu và sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên
cứu và thành tựu khoa học của các tác giả đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan.
- Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu: Điều tra, thu thập tài liệu, khảo sát và nghiên
cứu thực tế, phân tích đánh giá và tổng hợp tài liệu để từ đó rút ra các cơ sở khoa học
và khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
- Phương pháp mô hình mơ phỏng: Sử dụng mơ hình tốn để mơ phỏng hệ thống tiêu.
- Phương pháp phân tích thống kê: Sử dụng trong tính tốn tần suất mưa, mực nước
sơng thiết kế và xây dựng hàm hồi quy thực nghiệm.
- Phương pháp tối ưu hóa: Để xác định tần suất mực nước sông thiết kế tối ưu.
- Phương pháp phân tích tổng hợp.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học: Luận án đã cung cấp được phương pháp luận khoa học cho việc
xác định tần suất mực nước sông thiết kế hợp lý đảm bảo tổng chi phí xây dựng và
quản lý vận hành các trạm bơm tiêu là nhỏ nhất; xây dựng được mối quan hệ giữa hệ
số tiêu với tỷ lệ diện tích ao hồ và chiều sâu trữ cho hệ thống BNH.
- Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đã xác định được nhu cầu tiêu và đánh giá năng lực tiêu
của hệ thống trong điều kiện BĐKH, NBD; Xây dựng được cơ sở khoa học cho cho
việc đề xuất giải pháp quy hoạch các hồ điều hòa đa mục tiêu nhằm giảm nhu cầu tiêu.
7. Bố cục của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án được trình bày trong 3 chương:
Chương 1- Tổng quan
Chương 2- Đánh giá khả năng tiêu úng của hệ thống tiêu Bắc Nam Hà trong điều kiện
biến đổi khí hậu nước biển dâng
Chương 3- Xây dựng cơ sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp nhằm nâng cao năng
lực và hiệu quả của hệ thống tiêu BNH trong điều kiện BĐKH NBD.

3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan hệ thống tiêu Bắc Nam Hà
Hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà là một trong số 22 vùng thủy lợi của Đồng Bằng Bắc
Bộ, hệ thống có nhiệm vụ tưới cho 59.000ha đất nơng nghiệp; tạo nguồn cấp nước sinh
hoạt cho khoảng 1,2 triệu dân, các khu công nghiệp và các cơ sở sản xuất tiểu thủ công
nghiệp trong vùng; Tiêu nước, chống ngập úng cho khoảng 85.236ha diện tích phía
trong đê, hỗ trợ tiêu cho diện tích trong bối ngồi đê khoảng 15.025 ha.
Trước khi xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện lớn, đây là vùng bị úng ngập nghiêm
trọng, tình trạng úng ngập thường xuyên diễn ra trong mùa mưa, chỉ với trận mưa
150mm đã gây nên ngập lụt toàn vùng trong thời gian dài. Trong thập niên 60, 70 của
thế kỷ 20 nhà nước đã đầu tư xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện lớn: Như Trác, Hữu
Bị, Cốc Thành, Cổ Đam, Vĩnh Trị, Nhâm Tràng với tổng lượng bơm tiêu ra ngồi khu
vực 220 m3/s, hệ số tiêu bình quân toàn vùng đạt 2,9 l/s/ha. Sau khi hoàn thành xây
dựng hệ thống 6 trạm bơm lớn, bước đầu đã giải quyết được tình trạng ngập úng
thường xuyên trong khu vực và nâng diện tích cấy lúa vụ mùa lên đáng kể.
Trải qua hơn 50 năm khai thác, vận hành, sau nhiều lần quy hoạch, đầu tư xây dựng bổ
sung, một số trạm bơm đã được xây dựng để nâng cao năng lực tiêu của hệ thống như:
Nhân Hòa, Vĩnh Trị 2, Sông Chanh, Quang Trung…đã nâng hệ số tiêu của hệ thống
lên 4,67l/s/ha với tổng lưu lượng bơm ra ngoài khu vực đạt 350,49m3/s.
Trong thời gian qua cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, hệ thống đã có nhiều biến
động lớn: cơ cấu kinh tế, cây trồng vật ni có những thay đổi đáng kể; tốc độ cơng
nghiệp, đơ thị hố nhanh cùng với tác động tiêu cực của BĐKH NBD đã làm cho nhu
cầu tiêu nước của hệ thống tăng rất nhanh. Bên cạnh đó hệ thống cơng trình thuỷ lợi sử
dụng lâu năm đã xuống cấp, khơng cịn đảm bảo năng lực thiết kế; hệ thống kênh trục
dẫn nước bị bồi lắng; cơng trình bị lấn chiếm làm hạn chế đáng kể năng lực tiêu của
hệ thống dẫn đến sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực tiêu và nhu cầu tiêu của
hệ thống, nên tình trạng ngập úng trong khu vực xảy ra thường xuyên và ngày càng

khốc liệt.

4


Với những lý do trên, tác giả đã lựa chọn hệ thống tiêu Bắc Nam Hà để nghiên cứu
trong luận án này.
1.1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình
Bắc Nam Hà là vùng đồng chiêm trũng của Đồng bằng Bắc Bộ, nằm trải dài từ
20o36’15” đến 20o36’45” vĩ độ bắc, bề ngang kéo dài từ 105o5’ đến 106o13’ kinh độ
đơng và được bao bọc bởi 4 sơng lớn:

Hình 1.1. Sơ họa địa giới hành chính Hệ thống Bắc Nam Hà [1]
- Phía Bắc giáp sơng Châu, sơng Hồng;
- Phía Nam giáp sơng Đáy, sơng Đào;

5


- Phía Đơng giáp sơng Hồng, sơng Nam Định (Sơng Đào);
- Phía Tây giáp sơng Đáy.
Tổng diện tích tự nhiên của hệ thống 91.839 ha, trong đó có 85.326 ha đất trong đê của
8 huyện, thị ở các tỉnh Nam Định, Hà Nam. Các huyện thị của tỉnh Nam Định gồm:
Thành phố Nam Định, huyện Mỹ Lộc, Vụ Bản, Ý Yên; các huyện, thị của tỉnh Hà
Nam gồm: Thành phố Phủ Lý, huyện Thanh Liêm, Bình Lục, Lý Nhân.
Đặc điểm địa hình của hệ thống khá phức tạp, cao thấp xen kẽ, nhiều khu vực lòng
chảo; hướng dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Ruộng đất phần lớn ở cao độ (+0,75 ÷
+1,5)m; các khu vực cao thuộc Bắc Lý Nhân, ven sông Đào, sông Châu; các khu vực
trũng, thấp có cao độ từ (+0,7 ÷ +0,8)m phân bố tại Vụ Bản, Bình Lục, Ý Yên.
Tình hình phân bố cao độ ruộng đất thể hiện trong bảng sau

Bảng 1.1. Phân bố cao độ ruộng đất khu vực Bắc Nam Hà [2]
Cao độ (m)

Diện tích (ha)

Tỷ lệ (%)

Cộng dồn (%)

<0,5

3.113,75

3,7

3,7

0,5 – 0,75

12.857,75

15,1

18,8

0,75 – 1,0

22.127,15

26,1

44,9

1,0 – 1,25

16.506,87

19,4

64,3

1,25 – 1,5

8.567,78

9,9

74,2

1,5 – 1,75

6.046,78

7,03

81,25

1,75 – 2,0

4.089,62

4,76

86,01

2,0 – 3,0

6.384,12

7,45

93,44

>3,0

2.491,25

2,9

96,34

Đồi núi

406,25

0,47

96,81

Ao hồ

2.374,86

3,2

100

Với đặc điểm địa hình có nhiều khu vực lòng chảo, phân bố cao độ ruộng đất cao, thấp
không đồng đều, lại bị bao bọc bốn bề là sông nên giải pháp tiêu úng cho khu vực rất
phức tạp, khó khăn chỉ có duy nhất giải pháp tiêu bằng động lực.

6


1.1.2. Đặc điểm mưa, mạng lưới sơng ngịi và chế độ thủy văn
1.1.2.1. Đặc điểm mưa
Bao quanh hệ thống Bắc Nam Hà có 24 trạm đo mưa quốc gia và khu vực có số liệu
quan trắc liên tục và khá dài (đều trên 40 năm), trong đó có 4 trạm đo mưa quốc gia
nằm ngay sát khu vực và nằm về 4 phía của khu vực Bắc Nam Hà, các trạm này có số
liệu khá dài và có thời gian quan trắc liên tục, đủ điều kiện để nghiên cứu và phân tích
mưa cho khu vực, gồm các Trạm: Nam Định, Ninh Bình, Phủ Lý và Hưng Yên.
Mưa trong khu vực có một số đặc điểm sau:
- Trận mưa lớn nhất năm có thể xuất hiện vào tất cả các tháng trong mùa mưa; các trận
mưa lớn thường tập trung nhiều vào các tháng 7, 8, 9.
- Lượng mưa có sự thay đổi rất lớn giữa 4 trạm đo mưa bao quanh hệ thống BNH;
nhiều trận mưa lớn ở các khu vực trên hệ thống không cùng thời gian xuất hiện. Do
vậy, khơng thể dùng một trạm đo để tính toán đại diện cho cả hệ thống, mà cần phải có
phương pháp tính phù hợp để xác định sát thực giá trị mưa trên từng tiểu lưu vực trong
quá trình tính tốn.
- Đối với các trận mưa dài ngày, đỉnh mưa xuất hiện hầu như khơng có quy luật.

1.1.2.2. Đặc điểm sơng ngịi và chế độ thủy văn
Bao quanh Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà có các sơng: Sơng Hồng chảy qua phía Đơng,
Bắc với chiều dài 36 km; Sơng Đào chảy qua phía Nam nối liền sơng Hồng và sơng
Đáy, chiều dài 30 km; sơng Đáy chảy qua phía Tây, Nam với chiều dài 65 km; sông
Châu chảy trên phía Bắc, thơng với sơng Đáy qua cống Phủ Lý. Những con sơng này
ngồi nhiệm vụ cấp nước tưới, cịn là nơi nhận nước tiêu cho khu vực.
- Sông Hồng: Là con sơng có hàm lượng phù sa lớn, cung cấp nguồn nước tưới cho
lưu vực và cũng là nơi nhận nước tiêu cho hệ thống BNH; sơng có chiều rộng trung
bình khoảng (500 - 600)m; lũ trên sơng Hồng bắt đầu từ tháng VI đến hết tháng X, lũ
chính vụ thường từ 15/VII đến 15/VIII. Về mùa lũ nước sông thường dâng cao hơn
mực nước trong đồng từ (6 – 7)m làm ảnh hưởng lớn đến việc tiêu úng.

7


- Sơng Đáy: Chảy ở phía Tây và phía Nam lưu vực, sông Đáy trước đây là một phân
lưu của sông Hồng, đến năm 1937 sau khi xây dựng đập Đáy nước lũ sông Hồng
không thường xuyên vào sông Đáy nữa, sông Đáy trở thành sông nội địa.
Bảng 1.2. Các mực nước tháng trên sông Hồng, sông Đáy, sông Đào [1]
Tháng (cm)
Trạm

Hưng n
(S.Hồng)

Mực nước
I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Max

263

250

206

231

542

604

728

734

717

636

548

536

TB

128

113

105

120

168

310

462

493

415

319

236

164

Min

62

46

39

35

22

40

99

147

147

172

85

69

Max

194

178

184

169

300

381

469

577

429

405

355

229

TB

86

76

71

80

106

184

273

294

251

200

151

108

Min

-14

-19

-25

-31

-29

-9

60

147

97

91

59

24

Max

141

135

130

148

194

251

350

308

369

322

303

162

TB

60

54

50

58

76

119

163

180

178

146

111

75

Min

-18

-18

-38

-28

-21

-20

20

78

58

50

17

-4

Nam Định
(S. Đào)

Ninh Bình
(S.Đáy)

- Sơng Đào: Bắt nguồn từ sơng Hồng ở phía Bắc phà Tân Đệ (Thái Bình) chảy qua
Thành phố Nam Định, gặp sơng Đáy ở Thanh Khê, hợp thủy lại tạo thành sông Đại
Giang đổ ra biển. Sơng có chiều dài khoảng 50km, chiều rộng trung bình (500600)m. Đây là con sơng quan trọng đưa nguồn nước từ sông Hồng bổ sung cho hạ du
lưu vực sơng Đáy cả mùa kiệt và mùa lũ.
Ngồi những sông tiêu trực tiếp liên quan đến khu vực nêu trên, cịn có những sơng
gián tiếp ảnh hưởng đến hệ thống như: sông Đuống, sông Luộc, sông Trà lý. Hàng
năm, về mùa lũ, nước trên thượng nguồn dồn về khu vực đã được phân sang các sông
Đuống, sông Luộc và sơng Trà Lý, song vẫn cịn trên 50% lượng nước lũ phía thượng
nguồn dồn về khu vực. Do vậy, Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà là khu vực chịu ảnh hưởng

8


trực tiếp, mạnh mẽ của việc điều tiết các hồ chứa trên thượng nguồn sông Hồng, nên
việc tiêu úng cho hệ thống gặp phải rất nhiều khó khăn.
Trong hệ thống cịn có một mạng lưới sơng tiêu nội địa được nối với nhau qua các
cống điều tiết An Bài, Cánh Gà, Mỹ Đức..., gồm các sông:
- Sông Sắt dài 37,7 km là trục tiêu chính của hệ Vĩnh Trị;
- Sơng Châu dài 27,3 km là trục tiêu của hệ Hữu Bị;
- Sông Mỹ Đô dài 10,5 km là trục tiêu của hệ Cổ Đam;
- Sông Kinh Thủy dài 18,0 km là trục tiêu của hệ Cổ Đam;
- Sơng Biên Hịa dài 12,6 km là trục tiêu của hệ Cổ Đam;
- Sông Chanh dài 8,8 km là trục tiêu của hệ Cốc Thành.
Bảng 1.3. Mức báo động tại một số vị trí trên sơng [1]
Mức báo động (m)
Vị trí

Sơng
I

II

Thiết kế (m)
Hmax

Hmin

(bể xả)

(bể hút)

III

Như Trác

Sông Hồng

4,6

5,4

6,2

+6,3

0,2

Hữu Bị

Sông Hồng

3,8

4,8

5,8

+5,2

0,3

Cổ Đam

Sông Đáy

2,1

2,9

3,6

+4,9

-0,6

Vĩnh Trị

Sông Đáy

1,9

2,6

3,4

+4,1

-0,6

Cốc Thành

Sông Đào Nam Định

3,0

3,6

4,2

+4,6

-0,6

1.1.2.3. Thủy triều
Vùng nghiên cứu bị ảnh hưởng thủy triều Vịnh Bắc Bộ, chế độ nhật triều, một ngày có
một đỉnh và một chân triều, thời gian triều lên khoảng 11 giờ và triều xuống khoảng 13
giờ, biên độ triều trung bình từ (1,6 -1,7)m, lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11m.
Ảnh hưởng của triều mạnh nhất vào các tháng mùa kiệt, giảm đi trong các tháng lũ
lớn. Sóng triều truyền sâu vào nội địa 150 km về mùa cạn và (50 - 100) km về mùa lũ.

9


1.1.3. Hiện trạng hệ thống tiêu Bắc Nam Hà
1.1.3.1. Các cơng trình đầu mối đã xây dựng
Hệ thống thủy nơng Bắc Nam Hà hiện có 15 trạm bơm tiêu lớn và 477 trạm bơm nhỏ,
trạm bơm nội đồng để phục vụ tưới, tiêu cục bộ với tổng diện tích cần tiêu là: 85.326
ha. Hầu hết các trạm bơm lớn được xây dựng từ những năm 60, 70 của thế kỷ trước.
Những năm gần đây do tình trạng úng ngập thường xuyên xảy ra trong khu vực nên hệ
thống đã được đầu tư xây dựng thêm một số trạm bơm như Nhân Hòa, Vĩnh Trị 2,

Kinh Thanh và các trạm bơm khác. Thông số kỹ thuật, quy mô của một số trạm bơm
như các bảng dưới.
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của một số trạm bơm [1]

Lưu lượng (m /s)
3

Số
Tên trạm
TT

máy
bơm

Loại máy bơm
TK 1

(cái)

TK

Thực tế

máy

tồn

tồn

trạm

trạm

Hiệu
suất

Cao trình
đáy bể
hút

(%)

(m)

1

Như Trác

6

OΠ6-87

3,0

18

12,96

72

-4,74

2

Hữu Bị

4

OΠ6-145

8,0

32

19,60

70

-5,81

3

Nhân Hịa

4

HRP763798V

6,0

24

19,20

80

-2,5

4

Cốc Thành

7

OΠ6-145

8,0

56

43,12

77

-6,3

5

Sơng Chanh

34

24HT-90

1,11

37,77

29,06

77

-2,13

6

Vĩnh Trị I

5

OΠ6-145

8,0

40

30,80

77

-6,4

7

Vĩnh Trị II

3

1600ZLB8.35

8,2

24,6

18,94

77

-3,5

8

Cổ Đam

7

OΠ6-145

8,0

56

42,56

76

-4,77

9

Kinh Thanh

12

HTĐ 3700 -5

1,11

13,33

9,32

70

-0,2

10

Nhâm Tràng

6

OΠ6-87

3,0

18

12,60

70

-0,18

10

Comment [WU1]: ddđ


Bảng 1.5. Quy mô một số trạm bơm trong hệ thống [1]

TT

Tên trạm
bơm

Năm
xây

Triền

dựng

sơng

Địa phận

Quy mơ (số
máy x m3/h)

Q TK

D.tích thiết kế

trạm

Tưới

Tiêu

(m3/s)

(ha)

(ha)

1

Như Trác

1969

Hồng

Lý Nhân

6 x 11.000

18

7.408

3.950

2

Hữu Bị 1

1966

Hồng

Lý Nhân

4 x 32.000

32,0

8.312

6.158

3

Nhân Hòa

2002

Hồng

Lý Nhân

4x21.600

24

200

5.332

4

Cổ Đam

1964

Đáy

Ý Yên

7 x 32.000

56

8.338

12.207

5

Nhâm Tràng

1969

Đáy

Th. Liêm

6 x 11.000

18

5.447

4.655

6

Kinh Thanh

1993

Đáy

Th. Liêm

1 x 4.000

13,33

-

2.195

7

Vĩnh Trị 1

1966

Đáy

Ý Yên

5 x 32.000

40

-

11.211

8

Vĩnh Trị 2

2003

Đáy

Ý Yên

3x29.520

24,6

-

6.895

9

Cốc Thành

1964

Đào

Vụ Bản

7 x 32.000

56

12.221

14.373

10

Sông Chanh

1976

Đào

Vụ Bản

34 x 4.000

37,77

-

6.228

1.1.3.2. Hệ thống kênh mương và các cơng trình trên kênh
Kênh mương trên hệ thống đã được xây dựng tương đối hồn chỉnh từ kênh chính đến
kênh cấp III, tồn hệ thống có 10.077 km đường kênh trong đó có: 195 kênh cấp I với
tổng chiều dài 973 km; 2151 kênh cấp II với tổng chiều dài 2.800 km; 17.230 kênh cấp

III có tổng chiều dài 6244 km.
Hệ thống có 243 cống dưới đê chính và 17.032 cống, đập điều tiết nội đồng:
- Cống An Bài điều tiết giữa 2 sông Châu và sông Sắt, chia tách thành các lưu vực tiêu
của 2 hệ Vĩnh Trị và Hữu Bị.
- Cống Mỹ Đơ có nhiệm vụ điều tiết nước sơng Sắt, và phân tách các lưu vực Cổ
Đam và Vĩnh Trị.
- Cống Cánh Gà điều tiết nước giữa sông Sắt và sông Tiên Hương, phân tách 2 lưu vực

11


Cốc Thành và Vĩnh Trị.
- Cống La Chợ, điều tiết 2 lưu vực Hữu Bị và Cốc Thành.
- Cống Vùa, điều tiết 2 lưu vực Như Trác và Hữu Bị.
Bảng 1.6. Hệ thống kênh trục chính và cống điều tiết của 6 trạm bơm lớn [2]
Hệ tiêu

Sơng trục

Chiều dài

chính

(km)

Như

Sơng Long

Trác

Xun

12

Điểm hợp lưu
S. Long Xuyên – S. Châu tại cống Vùa

Cống điều tiết
Vùa, Đọ
Vĩnh Trụ, Vùa,

Hữu Bị

Sông Châu

27,3

S. Châu – S. Sắt tại cống An Bài

An Bài, La Chợ,
CG1

S.Tiên Hương

18

Kênh T5-K.Chính Tây tại cống La Chợ;

Cốc

S. Chanh

8,8

S.Tiên Hương-S. Sắt tại Cánh Gà; La Chợ,

Thành

Kênh T3

12

S.Tiên Hương-S.Chanh; S. Tiên Hương Cánh Gà

Kênh T5

8,6

– Kênh T3

Vĩnh
Trị

S.Sắt-S.Châu tại An Bài; Kênh .S17 tại
S. Sắt

37,7

cống S17; S. Mỹ Đô tại cống Mỹ Đô; S.

Tiên Hương tại cống Cánh Gà

An Bài,
Mỹ Đơ

S. Biên Hồ

12,6

S.KinhThuỷ - Kênh T10; S.Kinh Thuỷ- Cầu Ghéo; Lầy;

S. Kinh Thuỷ

18,0

s.Biên Hoà; S.Mỹ Đô - S. Sắt tại cống Mỹ Đô; Nga

S. Mỹ Đô

10,5

Mỹ Đô

Nhâm

Kênh Bắc

4

Kênh KT10-S. KinhThuỷ;

Tràng

Kênh Nam

4

Kênh KT10-Kênh Bắc

Cổ
Đam

Nam
Nga Nam; Lầy

1.1.3.3. Đánh giá hiện trạng các cơng trình đã có
* Về cơng trình đầu mối:
Các trạm bơm lớn máy móc, thiết bị đã cũ kỹ, thời gian làm việc từ (40 - 50) năm hiện
tại đã xuống cấp mạnh, hiệu suất bơm không cao, lưu lượng thiết kế không đạt, hầu hết
chỉ ở mức (75 - 80)% năng lực thiết kế. Mặc dù trong hệ thống đã được xây dựng thêm
một số trạm bơm nhằm nâng cao hệ số tiêu của hệ thống nhưng đến giai đoạn hiện tại
hệ số tiêu của hệ thống cũng mới chỉ đạt 4,67l/s/ha, chưa đảm bảo nhu cầu tiêu thực tế
đặt ra.

12


* Về hệ thống kênh tiêu và các cơng trình trên kênh
Hầu như toàn bộ các tuyến kênh trên hệ thống đều bị bồi lấp mạnh gây ách tắc dòng
chảy; do khối lượng bồi lấp quá lớn, nguồn kinh phí cho tu sửa, nạo vét hạn chế nên có

những tuyến kênh từ năm 1964 trở lại đây chưa một lần được nạo vét, cao trình đáy
kênh thực tế cao hơn nhiều so với đáy kênh thiết kế, phổ biến ở mức trên 1m, cá biệt
có nơi đến 2m đã gây ách tắc dòng chảy, làm giảm đáng kể việc tiêu thốt. Mặt khác,
hệ thống các cơng trình trên kênh, cơng trình điều tiết được thiết kế theo các tiêu chuẩn
đã lạc hậu, qua quá trình khai thác lâu dài đã hỏng hóc, xuống cấp, nhiều cơng trình
khơng cịn phát huy tác dụng cũng đã làm ảnh hưởng đáng kể đến việc tiêu thoát nước
cho hệ thống.
* Về phân khu tiêu
Qua quá trình thực tế quản lý, khai thác hệ thống BNH đã hình thành 8 lưu vực tiêu
sau: Lưu vực Như Trác; Lưu vực Hữu Bị; Lưu vực Cốc Thành; Lưu vực Vĩnh Trị; Lưu
vực Cổ Đam; Lưu vực Nhâm Tràng; Lưu vực Đinh Xá, Triệu Xá và lưu vực Quang
Trung. Nhìn chung, việc phân lưu vực tiêu cịn chưa hợp lý: Một số lưu vực tiêu có
đường dẫn nước q dài như lưu vực Vĩnh Trị có sơng Sắt dài 37,7 km song khu tiêu
Vĩnh Trị lại có hệ số tiêu thấp nhất so với các khu tiêu khác (mới chỉ đạt 1,90 l/s/ha)
nên việc tiêu nước cho khu vực này gặp phải rất nhiều khó khăn, các khu vực ở xa
cơng trình đầu mối thường xun bị ngập úng. Hệ số tiêu giữa một vài lưu vực chênh
lệch nhau khá lớn, trong khi vấn đề quản lý vận hành cịn rất nhiều khó khăn, chưa có
một quy trình vận hành chặt chẽ, hiệu quả để giải quyết được các vấn đề tiêu hỗ trợ
giữa các lưu vực tiêu.
* Về tình hình ngập úng
Với hiện trạng của hệ thống như đã nêu trên, cùng với sự tác động tiêu cực của
BĐKH, NBD nên mặc dù các cơng trình trên hệ thống đã hoạt động hết công suất với
sự phối kết hợp chặt chẽ trong cơng tác chỉ đạo phịng chống lũ lụt nhưng tình trạng
úng lụt vẫn diễn ra trên diện rộng.
Theo Viện Kỹ thuật tài nguyên nước [1], Viện Quy hoạch Thủy lợi [12] và kết quả

13


điều tra, trong vài chục năm gần đây, hầu như năm nào cũng có úng ngập đối với sản

xuất nơng nghiệp trong vùng. Một số năm ngập úng điển hình là các năm 1994, 1996,
1997, 2001, 2003, 2004, 2005, 2007, 2008 và 2016. Năm có diện tích ngập úng lớn
nhất trên 50 nghìn ha (2005); năm có diện tích mất trắng lớn nhất trên 10 nghìn ha
(2004).
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước về tác động của BĐKH,
NBD đến các hệ thống tiêu nước
1.2.1. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về tác động của BĐKH, NBD đến các
hệ thống tiêu nước
Trong những năm gần đây, đã có nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu về tác động của
BĐKH đến mưa tiêu, nhu cầu tiêu và hệ thống tiêu, điển hình như các nghiên cứu sau:
* Grum M. và Jorgensen [3] - Nghiên cứu Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tiêu
nước đơ thị: một đánh giá dựa trên mơ phỏng mơ hình khí hậu vùng. Trong nghiên cứu
này, các tác giả đã sử dụng phương pháp mơ phỏng mơ hình khí hậu vùng (RCM) để
đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến sự thay đổi của cường độ mưa và biểu đồ mưa, từ
đó đánh giá được ảnh hưởng đến dịng chảy trong hệ thống tiêu thốt nước đơ thị.
* O. Mark, G. Svensson và nnk [4] - Nghiên cứu Phân tích và thích nghi với những tác
động của BĐKH đến những hệ thống tiêu. Mục đích của nghiên cứu là nâng cao hiểu
biết và kiến nghị chiến lược thích ứng BĐKH đối với các hệ thống thoát nước nhằm
giảm thiểu tổn thương do BĐKH gây ra. Nghiên cứu đã phân tích ảnh hưởng của
BĐKH đến sự thay đổi trong biểu đồ mưa ở những nước Bắc Âu và đã phác thảo chiến
lược giảm thiểu tác động của BĐKH đến các hệ thống tiêu. Nghiên cứu đã tập trung
vào: hướng dẫn liên quan đến chiến lược giảm thiểu tác động của BĐKH đến các hệ
thống tiêu; hướng dẫn về cách thực hiện phân tích đánh giá tác động của BĐKH đến
hệ thống tiêu và giới thiệu kết quả phân tích tác động của BĐKH đến những hệ thống
tiêu ở Helsingborg, Kalmar Sweden và Odense của Đan Mạch.
* K. Berggren [5] - Nghiên cứu Những chỉ số để đánh giá tác động của BĐKH đến
tiêu nước. Nghiên cứu đã khảo sát những chỉ số được sử dụng để mô tả và so sánh
những tác động và những biện pháp thích ứng trong những hệ thống tiêu hiện có.
Những vấn đề của hệ thống tiêu dưới tác động của BĐKH như: ngập lụt bề mặt, sự

14


tăng của lưu lượng tiêu thốt, sự tăng của dịng chảy về trạm xử lý nước. Nghiên cứu
đề xuất rằng, những tác động của BĐKH cần được mô tả với những chỉ số kể đến tình
trạng của hệ thống tiêu trước, trong và sau mỗi trận mưa gây ngập.
* Linmei Nie,Oddvar Lindholm và nnk [6] - Nghiên cứu Tác động của BĐKH đến
những hệ thống tiêu đô thị - Một nghiên cứu điển hình ở Fredrikstad, Norway. Trong
nghiên cứu này, ảnh hưởng bất lợi của BĐKH đến úng ngập bề mặt, hiện tượng tràn
kênh, dòng chảy qua tràn tách nước mưa được phân tích. Dựa trên những kịch bản
BĐKH đã có, nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tổng lượng nước ngập tại các giếng thu nước
mưa tăng lên (2 - 4) lần, lượng tăng của mưa và tổng dòng chảy tràn tại các tràn tách
nước mưa của hệ thống cống chung sẽ tăng (1,5 - 3) lần mức tăng của mưa. Kết quả
mô phỏng cũng chỉ rằng, số lượng các giếng thu bị ngập và số lượng đoạn cống,
mương bị tràn có thể thay đổi đột ngột và khơng đều với sự thay đổi không đáng kể
của mưa và thay đổi theo các trận và thời lượng mưa.
* Eric A. Rosenberg [7] - Nghiên cứu mưa cực hạn và những tác động của BĐKH đến
cơng trình tiêu nước ở bang Washington. Tác giả đã sử dụng số liệu mưa đo đạc trong
quá khứ và số liệu mưa mô phỏng để đánh giá những thay đổi trong phân bố xác suất
của mưa cực hạn ở vùng nghiên cứu. Mưa đo đạc sử dụng trong khoảng thời gian 1949
- 2007 và mưa tương lai được xác định từ mơ hình khí hậu vùng WRF trong khoảng
thời gian 1970 - 2000 và 2020 - 2050 và thu phóng từ mơ hình khí hậu tồn cầu
ECHAM5 và CCSM3. Chuỗi mưa giờ từ phân tích thống kê được sử dụng như đầu
vào của mơ hình thủy văn HSPF để mơ phỏng dịng chảy trong 2 lưu vực đô thị ở miền
trung Puget Sound. Nghiên cứu kết luận rằng, những cơng trình tiêu nước được thiết
kế khi sử dụng số liệu mưa trong thế kỷ 20 cần thiết phải được nâng cấp với tiêu chuẩn
thiết kế mới để có thể đáp ứng được yêu cầu tiêu do BĐKH gây ra.
* Supria Paul, A.K.M. Saiful Islam và nnk [8] - Nghiên cứu Tác động của BĐKH đến
những hệ thống tiêu đô thị ở ba thị trấn ven biển của Bangladesh. Trong nghiên cứu
này, mơ hình SWMM đã được sử dụng để đánh giá những điều kiện tiêu thoát trong

tương lai cho 3 vùng thị trấn ven biển là Amtali, Galachipa và Pirojpur. Mưa thiết kế
thời lượng 2 giờ, tần suất 10% và mực nước của những sông bao quanh tần suất 5% đã
được chọn để mô phỏng hệ thống tiêu. Đối với mưa tương lai, những thông tin BĐKH

15


phân giải cao đã được tạo ra qua sử dụng kịch bản phát thải trung bình SRES A1B
được tính từ mơ hình khí hậu vùng REGCM3. Số liệu mực nước biển dâng từ nguồn
cấp hai đã được bổ sung với tần suất 5% để mô phỏng kịch bản tương lai. Đô phân giải
DEM 10 m đã được sử dụng để mơ tả địa hình lưu vực và hệ thống tiêu. Kết quả mô
phỏng đã cho thấy rằng, những mương nhánh cấp 2 sẽ không đủ năng lực để dẫn nước
mưa ứng với trận mưa thiết kế và vùng ngập úng sẽ tăng lên đáng kể từ sau năm 2030.
* Ahmed S, Tsanis I [9] - Nghiên cứu Tác động của BĐKH đến mưa thiết kế và năng
lực của hệ thống quản lý nước mưa - Một nghiên cứu điển hình ở lưu vực tiêu miền
núi phía Tây miền Trung Canada. Nghiên cứu này đánh giá tác động tiềm năng của sự
thay đổi lượng mưa cực hạn đến những hệ thống tiêu ở vùng núi phía Tây miền Trung
Canada. Mưa thiết kế cho vùng nghiên cứu được tính tốn từ dữ liệu quan trắc và kết
quả mơ phỏng khí hậu từ Chương trình đánh giá biến đổi khí hậu vùng Bắc Mỹ
(NARCCAP) dựa trên kịch bản SRES A2. Phân tích tần suất đã được thực hiện dựa
trên chuỗi số liệu lượng mưa lớn nhất năm qua sử dụng phân bố xác suất phù hợp nhất.
Kiểm định Pearson và Kolmogorov-Smirnov đã được sử dụng để kiểm tra sự phù hợp
(goodness of fit) của các phân bố xác suất. Kết quả chỉ rằng, phân bố L-moment đã
được chọn là phân bố tốt nhất. Lượng mưa thiết kế được tính tốn từ số liệu đo đạc và
mơ hình khí hậu được sử dụng như đầu vào mơ hình SWMM để mơ phỏng dịng chảy
và phân tích thủy lực cho hệ thống tiêu thốt nước. Kết quả cho thấy rằng, khi lượng
mưa mùa lũ tăng lên theo các kịch bản BĐKH cần thiết phải cập nhật, điều chỉnh tiêu
chuẩn thiết kế đối với hệ thống kênh nhánh, hồ điều hòa trong vùng. Kết quả đánh giá
cũng cho rằng, hệ thống tiêu thoát sẽ bị hư hỏng dưới tác động của BĐKH.
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu về tác động của BĐKH, NBD đến các hệ thống

tiêu nước ở Việt Nam
Mặc dù BĐKH là hiểm họa mang tính tồn cầu, nhưng nó mới chỉ thực sự bắt đầu
được nghiên cứu ở Việt Nam vào những năm 1990, song bước đầu đã có các chương
trình, đề tài, dự án đã và đang nghiên cứu về tác động của BĐKH, NBD đến các cơng
trình thủy nói chung và các cơng trình tiêu nói riêng.

16


* Bùi Nam sách [10]- Nghiên cứu sự biến đổi của nhu cầu tiêu và biện pháp tiêu nước
cho hệ thống thủy nơng Nam Thái Bình có xét đến ảnh hưởng của BĐKH toàn cầu.
Tác giả đã chỉ ra một số kết quả sau:
+ Về hệ số tiêu: Nếu chỉ xét riêng về ảnh hưởng của BĐKH đến yêu cầu tiêu thì hệ số
tiêu mặt ruộng, lưu lượng tiêu thiết kế của các cơng trình đầu mối và tổng lượng nước
cần tiêu của hệ thống thủy nông tăng theo tỷ lệ thuận với mức độ tăng của tổng lượng
trận mưa tiêu thiết kế. Nếu xét thêm ảnh hưởng của biến động cơ cấu sử dụng đất do
cơng nghiệp hố và đơ thị hố mang lại thì so với thời điểm hiện tại khi lượng mưa
tiêu tăng thêm 3,1% thì hệ số tiêu thiết kế tăng 5,62%, khi lượng mưa tăng thêm 7,9%
thì hệ số tiêu thiết kế tăng 17,12% và khi lượng mưa tăng thêm 19,1% thì hệ số tiêu
tăng 35,65%.
+ Về biện pháp tiêu: vùng tiêu tự chảy giảm từ 82,54% diện tích cần tiêu tại thời điểm
hiện nay xuống còn 62,9% vào năm 2020, 39,90% vào năm 2050 và 33,10% vào năm
2100. Ngược lại quy mô vùng tiêu bằng động lực tăng lên tương ứng với mức độ giảm
của vùng tiêu tự chảy: tăng từ 10.435ha ở thời điểm hiện nay lên 20.958ha vào năm
2020, 34.670ha vào năm 2050 và 38.732ha vào năm 2100.
- Với hệ số tiêu thiết kế đang áp dụng trong hệ thống thủy nông Nam Thái Bình
khoảng 7,0 l/sha, ở thời điểm hiện tại các cơng trình tiêu nước đã có trên hệ thống này
mới chỉ có khả năng đáp ứng được khoảng 60% nhu cầu tiêu, đến năm 2020 đáp ứng
được 58%, năm 2050 đáp ứng được trên 52% và năm 2100 đáp ứng được trên 45%
nhu cầu tiêu.

* Theo Viện Quy hoạch Thủy lợi [11], [12] tác động của BĐKH, NBD đến hệ thống
tiêu nước Đồng Bằn Bắc Bộ như sau:
- Kết quả tính tốn hệ tiêu với kịch bản BĐKH, NBD theo các giai đoạn: Tổng lượng
mưa 5 ngày max đến năm 2020 tăng từ (2 - 5)% so với hiện tại (năm 2010), đến năm
2030 tăng từ 6% so với hiện tại, đến năm 2050 tăng từ (7 - 9)% so với hiện tại, năm
2100 tăng từ (10 - 18)% so với hiện tại. Tính tốn tiêu với cơ cấu sử dụng đất 2010,
2020, 2030, 2050 theo mưa các giai đoạn đến năm 2010, 2020, 2030, 2050 kết quả
tính hệ số tiêu đều tăng lên nhiều so với hiện tại, do mưa tăng lên, đồng thời với quá

17


trình cơng nghiệp, đơ thị hố ngày càng tăng, vì vậy ao hồ, đất nông nghiệp càng bị
thu hẹp nên khả năng trữ nước ngày càng giảm, thời gian tiêu càng phải tiêu gấp rút
hơn.
- Tồn vùng có diện tích cần tiêu 1.162.160ha, đến năm 2050 do ảnh hưởng biến đổi
khí hậu lượng mưa thời đoạn tiêu tăng, cùng với tốc độ phát triển đô thị, công nghiệp
trong vùng tăng nên nhu cầu tiêu tăng lên 35,7% so với hiện tại, mực nước chân triều
tại vùng ven biển tăng lên sẽ gây ảnh hưởng tới tiêu thoát, cần nâng cấp, xây mới các
cơng trình tiêu đầu mối và nội đồng, kết hợp nạo vét các trục tiêu trong các hệ thống.
- Đến năm 2030, mực nước trên sông Hồng, sông Đuống, sơng Thái Bình và các triền
sơng khác đều tăng lên khoảng (0,20 - 0,26)m, ở vùng ảnh hưởng triều do tác động của
tăng lên của mực nước biển nên mực nước trên các triền sông đều tăng lên khoảng
(0,18 - 0,20)m. Riêng lưu lượng tiêu đổ vào sông Đáy tăng lên khá nhiều, đoạn từ Ba
Thá trở xuống lưu lượng tăng lên khoảng 300 m3/s, làm cho mức độ tăng mực nước
trên sơng Đáy, sơng Hồng Long là khá lớn, tại Ba Thá tăng thêm 1,28m, Phủ Lý
0,73m các đoạn sơng cịn lại khoảng (0,30 - 0,48)m.
- Đến năm 2050 Mực nước trên sông Hồng tăng lên khoảng 0,42m, ở vùng ảnh hưởng
triều do tác động của tăng lên của mực nước biển nên mực nước trên các triền sông
đều tăng lên khoảng (0,30 - 0,50)m. Lưu lượng tiêu vào sông Đáy tăng thêm khoảng

(400 – 500)m3/s, mực nước trung bình tại Ba Thá lên đến 5,3m tăng thêm 1,40m so
với hiện nay, tại Phủ Lý cũng tăng thêm đến 1,10m các đoạn sơng cịn lại khoảng
(0,30 - 0,48)m.
* Thái Hoàng Vũ [13] - Nghiên cứu Ảnh hưởng của mực nước biển dâng do BĐKH
đến thốt nước đơ thị Hội An. Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của
sự dâng cao của mực nước biển do BĐKH đến thốt nước đơ thị ở TP Hội An và đề
xuất các giải pháp thoát nước phù hợp cho từng khu vực ngập úng. Nghiên cứu sử
dụng Kịch bản BĐKH, NBD năm 2009 của Bộ TN&MT và sử dụng phần mềm
SWMM để mơ phỏng hệ thống thốt nước đô thị TP Hội An.
* Phạm Thế Vinh và nnk [14] - Nghiên cứu tính tốn tiêu nước Thành phố Hồ Chí
Minh có kể đến BĐKH. Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng kịch bản về mưa để

18


xây dựng mơ hình mưa tiêu thiết kế thời gian 3h, tần suất 50% và mực nước triều
tương ứng với giai đoạn 2030 để làm biên tính tốn cho mơ hình thủy lực mơ phỏng hệ
thống tiêu thốt nước Thành phố Hồ Chí Minh.
* Vũ Trọng Bằng [15] - Nghiên cứu Ảnh hưởng của BĐKH và q trình đơ thị hóa
đến nhu cầu tiêu nước của hệ thống tiêu trạm bơm Đông Mỹ, Hà Nội. Trong nghiên
cứu này, tác giả đã sử dụng kịch bản BĐKH, NBD (B2) năm 2012 của Bộ TN&MT
cho vùng Hà Nội. Do Kịch bản BĐKH, NBD 2012 khơng có kịch bản về lượng mưa 5
ngày lớn nhất năm để tính tốn mưa tiêu thiết kế, tác giả đã sử dụng tương quan giữa
lượng mưa mùa hè và lượng mưa 5 ngày lớn nhất năm từ liệt mưa trong quá khứ. Từ
phương trình tương quan này và kịch bản về mức tăng lượng mưa mùa hè trong giai
đoạn 2020, 2050, tác giả đã xác định được lượng mưa 5 ngày lớn nhất bình quân nhiều
năm và lượng mưa 5 ngày lớn nhất tần suất 10% trong giai đoạn 2020, 2050. Sử dụng
mơ hình mưa điển hình trong quá khứ, từ lượng mưa 5 ngày lớn nhất tần suất 10%, thu
phóng có được mơ hình mưa thiết kế trong giai đoạn 2020, 2050. Tác giả sử dụng
phương pháp tính hệ số tiêu theo quy định hiện hành và mơ hình SWMM để mơ phỏng

hệ thống tiêu. Kết quả tính tốn đã chỉ ra rằng, đến năm 2020, nhu cầu tiêu của lưu vực
tăng lên 2,13% và đến năm 2050, nhu cầu tiêu tăng lên 5,65% so với thời kỳ nền 19801999. Hạn chế của nghiên cứu này là mơ hình mưa tiêu thiết kế trong tương lai được
xác định dựa trên kịch bản biến đổi lượng mưa mùa hè, trong khi tương quan giữa
lượng mưa mùa hè và lượng mưa 5 ngày lớn nhất không cao nên kết quả tính lượng
mưa 5 ngày lớn nhất khơng chính xác.
* Đồng Xuân Nghĩa [16] - Nghiên cứu Ảnh hưởng của BĐKH đến nhu cầu tiêu nước
của hệ thống tiêu Phú Sơn-Yên Bồ- Ba Vì, Hà Nội. Tác giả đã sử dụng kịch bản
BĐKH, NBD năm 2012 của Bộ TN&MT cho vùng Hà Nội (KB B2). Để tính tốn mưa
tiêu thiết kế, tác giả cũng đã sử dụng tương quan giữa lượng mưa mùa hè và lượng
mưa 3 ngày lớn nhất năm từ liệt mưa trong quá khứ. Từ phương trình tương quan này
và kịch bản về mức tăng lượng mưa mùa hè trong giai đoạn 2020, 2050, tác giả đã xác
định được lượng mưa 3 ngày lớn nhất bình quân nhiều năm và lượng mưa 3 ngày lớn
nhất tần suất 10% trong giai đoạn 2020, 2050. Sử dụng mô hình mưa điển hình trong
q khứ để thu phóng có được mơ hình mưa thiết kế trong giai đoạn 2020, 2050. Tác

19


giả sử dụng phương pháp tính hệ số tiêu theo quy định hiện hành và mơ hình SWMM
để mơ phỏng hệ thống tiêu. Kết quả tính tốn đã chỉ ra rằng, đến năm 2020, nhu cầu
tiêu của lưu vực tăng lên 3,53% và đến năm 2050, nhu cầu tiêu tăng lên 8,25% so với
thời kỳ nền 1980-1999. Cũng như nghiên cứu của tác giả Vũ Trọng Bằng, hạn chế của
nghiên cứu này là lượng mưa tiêu thiết kế trong tương lai được xác định dựa trên kịch
bản biến đổi lượng mưa mùa hè, trong khi tương quan giữa lượng mưa mùa hè và
lượng mưa 5 ngày lớn nhất không cao nên kết quả tính lượng mưa 5 ngày lớn nhất
khơng chính xác.
* Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Phú Quỳnh [17]: Cơ sở xác định khẩu độ cống vùng bao
đê đồng bằng sơng Cửu Long có tính đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Nghiên cứu
đã chỉ ra rằng: Mực nước biển dâng trong 3 thập kỷ qua cỡ 8cm (mực nước Zmax tăng
cỡ 14cm) nhưng không phải mực nước chân triều cũng tăng theo mà lại giảm đi ở mức

(5 - 6)cm. Đó là cơ sở để xây dựng con triều tiêu thiết kế cùng với việc tăng lượng
mưa tiêu lên (2 - 2,5)% do biến đổi khí hậu để tính tốn khẩu độ cống tiêu các vùng
trũng thấp được bao đê.
Nhận xét:
- Một số nghiên cứu đã sử dụng số liệu dự báo mưa tương lai được tính tốn từ các mơ
hình khí hậu vùng, mơ hình khí hậu toàn cầu để đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến sự
thay đổi của cường độ mưa và biểu đồ mưa, từ đó đánh giá được ảnh hưởng đến dịng
chảy trong hệ thống tiêu. Các nghiên cứu cũng chỉ ra lượng tăng của mưa và tổng dòng
chảy tràn tại các tràn tách nước mưa của hệ thống cống chung sẽ tăng (1,5 - 3)lần mức
tăng của mưa; các cơng trình tiêu nước được thiết kế khi sử dụng số liệu mưa trong thế
kỷ 20 cần thiết phải được nâng cấp với tiêu chuẩn thiết kế mới để có thể đáp ứng được
yêu cầu tiêu do BĐKH gây ra…
- Một số nghiên cứu đã đánh giá, xem xét ảnh hưởng của BĐKH NBD đến khả năng
làm việc của hệ thống tiêu. Từ dự báo mức tăng lượng mưa, nước biển dâng cho tương
lai do tác động của BĐKH NBD theo các kịch bản, các tác giả đã xác định được: Mức
độ tăng hệ số tiêu tương ứng theo từng thời kỳ; mức độ giảm diện tích của các các
vùng tiêu tự chảy, mức độ tăng diện tích của các vùng tiêu bằng động lực; mức tăng
mực nước trên các triền sông qua các thời kỳ…Và từ đó đề xuất một số giải pháp ứng

20


phó. Để có trận mưa tiêu thiết kế cho các giai đoạn tương lai, các tác giả đã sử dụng
phương pháp: Giả định mơ hình phân phối trận mưa tiêu thiết kế tương lai và ngoại
suy tỷ lệ tăng lượng mưa ngày max tương lai từ các quan hệ giữa lượng mưa ngày max
với lượng mưa năm, mùa tháng của quá khứ với mức tăng lượng mưa năm, mùa, tháng
của giai đoạn tương lai được dự báo từ các kịch bản BĐKH. Tuy nhiên, mức tương
quan giữa lượng mưa ngày max với lượng mưa năm, mùa, tháng của quá khứ lại rất
thấp nên kết quả tính tốn chưa có tính sát thực cao.
Ngồi ra, một số nội dung cịn chưa được nghiên cứu giải quyết gồm:

- Chưa có nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH, NBD đến khả năng làm việc của các
trạm bơm tiêu.
- Chưa có nghiên cứu, tính tốn, đánh giá chi tiết ảnh hưởng của BĐKH, NBD đến các
hệ thống tiêu thoát nước bằng động lực ở vùng ĐBBB nói chung và hệ thống tiêu nước
vùng Bắc Nam Hà nói riêng.
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu về phương pháp xác định mực nước sông
thiết kế cho các trạm bơm tiêu
Trong công tác thiết kế các trạm bơm nói chung, trạm bơm tiêu nói riêng, để lựa chọn
được máy bơm và xác định các thông số thiết kế của cơng trình trạm, người thiết kế
phải xác định được các mực nước thiết kế ở bể hút, bể tháo và cột nước của trạm bơm.
Theo Tiêu chuẩn kỹ thuật TCKT 05-2015/BNN cột nước thiết kế của trạm bơm tiêu
được xác định theo công thức:
𝐻𝑇𝐾 = 𝑍𝑡𝑇𝐾 − 𝑍ℎ𝑇𝐾 + � ℎ𝑡𝑡

(1.1)

Trong đó: 𝐻𝑇𝐾 là cột nước thiết kế; 𝑍𝑡𝑇𝐾 là mực nước bể tháo thiết kế; 𝑍ℎ𝑇𝐾 là mực

nước bể hút thiết kế; ∑ ℎ𝑡𝑡 là tổng tổn thất cột nước trong đường ống hút, ống đẩy và
các thiết bị trên đường ống.

Cũng theo Tiêu chuẩn TCKT 05-2015/BNN, 𝑍𝑡𝑇𝐾 được xác định theo công thức:
𝑍𝑡𝑇𝐾 = 𝑍𝑆ô𝑛𝑔 𝑇𝐾 + ℎ𝑡𝑡

21

(1.2)


Trong đó: 𝑍𝑆ơ𝑛𝑔 𝑇𝐾 là cao trình mực nước sơng tại vị trí trạm bơm tính bình qn trong

thời gian tiêu ứng với tần suất thiết kế (𝑃𝑇𝐾 ); ℎ𝑡𝑡 là tổn thất cột nước từ bể xả đến sông

tiêu (tổn thất cột nước từ bể tháo qua kênh tháo, qua cống tháo ra sông tiêu).

Theo quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT: “Tần suất mực nước lớn nhất ở sông
nhận nước tiêu để tính tốn chế độ khai thác cho các cơng trình tiêu khơng lớn hơn các
trị số sau đây: a) Tiêu cho nông nghiệp bằng biện pháp tự chảy hoặc động lực: tần suất
thiết kế 10 % đảm bảo tiêu được đủ lưu lượng thiết kế; b) Tiêu cho các đối tượng khác
nằm trong hệ thống thủy lợi (khu dân cư, đô thị, công nghiệp v.v...) theo quy định của
chủ đầu tư và cơ quan quản lý nhưng không lớn hơn tần suất quy định tiêu cho nông
nghiệp”. Trong thực tế, hầu hết các trạm bơm tiêu đều được thiết kế với tần suất mực
nước sông P = 10% do:
- Quy chuẩn thiết kế chỉ quy định chọn mực nước sông thiết kế không lớn hơn mực
nước sông tương ứng với tần suất 10%.
- Xuất phát từ quan niệm mưa trong đồng và mực nước lũ ngồi sơng xuất hiện cùng
tần suất, mà quy chuẩn quy định tần suất thiết kế mưa trong đồng với các cơng trình từ
cấp III trở lên là 10%, do vậy hầu hết các trạm bơm tiêu đã được thiết kế với tần suất
mực nước sông 10%, ngoại trừ một số trạm được thiết kế với mực nước sông bằng với
mực nước báo động 3.
* Theo tác giả Hoàng Lâm Viện [18] việc chọn tần suất mực nước sông thiết kế P TK =
10% là khơng hợp lý, làm lãng phí điện năng trong q trình bơm tiêu.
* Cũng theo tác giả Hồng Lâm Viện [19]:
+ Chênh lệch mực nước giữa bên cao nhất và thấp nhất của phạm vi mực nước thường
xuất hiện ở vùng giáp trung du (Sơn Tây) ΔZ =490 cm; vùng giữa từ (100 - 400)cm;
vùng ven biển từ (25 -100)cm.
+ Chênh lệch giữa mực nước bình quân 5 ngày max của sông ứng với tần suất P =
10% so với mực nước tương ứng xác suất xuất hiện lớn nhất trong sông ở vùng giữa từ
(100 - 280)cm; vùng ven biển từ (30 - 42)cm.

22


Từ các kết quả thống kê, nghiên cứu, tác giả kết luận: i) Nếu lấy mực nước bình quân
ngắn ngày lớn nhất ứng với P = 10% làm mực nước bể tháo thiết kế sẽ thiên lớn, nhất
là ở vùng giữa và vùng giáp ranh với trung du. ii) Nếu dùng mực nước bình quân ngắn
ngày lớn nhất ứng với P = 10% làm mực nước bể tháo thiết kế thì bể tháo sẽ rất cao,
năng lượng tổn hao hàng năm sẽ rất lớn, thậm chí có thể tăng (60 – 80)%. iii) Nếu
dùng mực nước bình quân ngắn ngày lớn nhất ứng với P = 10% để chọn máy bơm thì
phần lớn thời gian làm việc của bơm sẽ nằm ngoài vùng hiệu suất cao.
Để tiết kiệm năng lượng bơm tiêu, từ các kết quả thống kê, nghiên cứu, tác giả đã đề
xuất: “Đối với vùng đồng bằng sông Hồng, sơng Thái Bình và các vùng đồng bằng
tương tự, mực nước bể tháo thiết kế nên xác định bằng mực nước bình quân vụ tiêu (từ
tháng 6 đến tháng 10 hoặc từ tháng 7 đến tháng 9) ở miền Bắc Việt Nam ứng với tần
suất P = 50%”
* Tác giả Trần Thanh Thủy [20] phát hiện một phương pháp xác định mực nước sông
thiết kế của Ty Thủy lợi Giang Tô Trung Quốc như sau:
“ - Khi tiêu ra sông nhỏ không ảnh hưởng thủy triều với quan hệ mưa đồng và lũ sông
chặt chẽ, hay tiêu ra sông lớn vùng ven biển mà mực nước sông chủ yếu là do thủy
triều quyết định, thì dùng quan hệ cùng tần suất để tính tốn tiêu.
- Khi tiêu ra sơng lớn mà nước sơng do mưa lũ tồn vùng quyết định (quan hệ mưa
đồng, lũ sơng hầu như khơng có) thì khơng kể tần suất tiêu (P X) ) là bao nhiêu đều dùng
mực nước sông P H = 50% để thiết kế”.
Từ phương pháp trên tác giả Trần Thanh Thủy đã nhận xét: “Cả hai trường hợp trên
đều không nói rõ cơ sở tính tốn (kinh nghiệm chăng?). Tuy vậy, đối với trường hợp
lấy cùng tần suất trong điều kiện mưa lũ như vậy là hợp lý, còn đối với trườn hợp chỉ
lấy P H = 50% có thể thiếu an toàn”.
* Khi nghiên cứu xác định mực nước sông thiết kế hợp lý để xây dựng trạm bơm tưới
tiêu nước, tác giả Bùi Văn Hức [21] đã đưa ra công thức xác định mực nước sông thiết
kế như sau:

���𝑠
𝑍𝑠𝑣 = 𝐾. 𝑍

23

(1.3)


���𝑠 là mực nước sơng bình qn
Trong đó: 𝑍𝑠𝑣 là cao trình mực nước sơng thiết kế; 𝑍

ngày nhiều năm của hai tháng 8, 9; K là trị số được xác định qua q trình tính tốn ở
vị trí xây dựng cơng trình và gắn với sơng tiêu cụ thể để từ đó lựa chọn K tương ứng
���𝑠 , chọn được 𝑍𝑠𝑣 rồi mới xác
với 𝑍𝑠 có chỉ tiêu chi phí tính tốn nhỏ nhất (K = 𝑍𝑠𝑣 /𝑍

���𝑠 , tức là K gần
định được K), và tác giả có nhận xét: 𝑍𝑠𝑣 chênh lệch nhau rất ít so với 𝑍
���𝑠 (tương ứng với P TK ≈ 50%).
bằng 1 hay 𝑍𝑠𝑣 nằm rất gần 𝑍

* Để tiết kiệm điện năng trong quá trình bơm tiêu, tác giả Đỗ Minh Thu [22] không

tiến hành xác định mực nước sông thiết kế cho trạm bơm tiêu, mà tiến hành xác định
cao trình thiết kế đáy cống tháo qua đê hợp lý, làm cơ sở cho việc thiết kế cống tháo,
bể tháo nhằm giảm cột nước địa hình dư thừa mà bơm phải khắc phục trong các lần
bơm tiêu.
Nhận xét:
Qua các đề xuất và kết quả nghiên cứu trên cho thấy:
- Một số tác giả đã tập trung đề xuất lựa chọn mực nước sơng thiết kế là mực nước

bình qn vụ tiêu P = 50% hoặc P ≈ 50% do tại vị trí này mực nước sơng dao động hài
hịa nhất, tạo cho máy bơm làm việc với hiệu suất cao nên hao phí điện năng là nhỏ
nhất. Tuy nhiên, khi chọn tần suất mực nước sông thiết kế ở mức P = 50% sẽ làm tăng
đáng kể chi phí xây dựng cơng trình tháo, do chiều sâu đặt cơng trình và kích thước
các cấu kiện cơng trình tăng theo, song sự gia tăng chi phí xây dựng nêu trên chưa
được các tác giả xem xét thấu đáo, chưa đánh giá tác động của nó đến tính hiệu quả
của các trạm bơm tiêu.
- Ngược lại với đề xuất của một số tác giả trước, để giảm điện năng tiêu thụ trong quá
trình bơm tiêu, tác giả Đỗ Minh Thu đã chú trọng việc đánh giá sự gia tăng chi phí xây
dựng khi hạ thấp cao trình đáy cống tháo để khắc phục cột nước địa hình dư thừa, song
tác giả lại bỏ qua việc xem xét sự giảm hiệu suất của bơm khi hạ thấp cơng trình tháo,
do cột nước thiết kế bơm (hay điểm công tác thiết kế của bơm) tác giả vẫn xác định
theo cách thông thường (tương ứng với tần suất mực nước sông 10%). Tức là, khi càng
hạ thấp cao trình đáy cống tháo thì điểm cơng tác thực tế của bơm càng cách xa điểm
công tác thiết kế nên hiệu suất bơm càng thấp. Ngoài ra, tác giả đã khống chế khoảng

24


xác định của cao trình đáy cống tháo (Z đcống max ; Z đcống min ) một cách khiên cưỡng theo
kinh nghiệm, nên nhiều giá trị cao trình đáy cống chưa được xem xét, hay nói cách
khác là khoảng xác định của các cao trình đáy cống tháo mà tác giả xem xét chưa
mang tính bao qt.
1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu về quản lý vận hành hệ thống tiêu Bắc Nam
Hà
Trải qua một quá trình khai thác lâu dài, mặc dù trong những năm gần đây hệ thống
BNH đã được quan tâm nâng cấp, tu sửa nhưng việc tiêu úng cho hệ thống vẫn luôn là
một trong những vấn đề căng thẳng, úng lụt vẫn xảy ra thường xuyên làm ảnh hưởng lớn
đến đời sống và sản xuất của nhân dân trong vùng. Để giải quyết tồn tại trên của hệ
thống, đã có nhiều đề tài tập trung nghiên cứu, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề tiêu

úng cho hệ thống:
* Nhóm tác giả Trịnh Quang Hịa, Dương Văn Tiển và nnk [2] đã xây dựng được một
hệ điều hành quản lý hệ thống 6 trạm bơm điện lớn Hà Nam - Nam Định thực hiện các
chức năng:
- Quản trị tồn bộ những dữ liệu về khí tượng, thủy văn trên khu vực, các số liệu địa
hình, các con sơng trong sơ đồ tính tốn, cùng địa hình các khu ngập; các thơng số
cùng khả năng tháo nước của các cống điều tiết then chốt, các đường đặc tính cơng tác
của trạm bơm đầu mối.
- Nhận dạng quy mô lũ trên sông Hồng, nhận dạng cấp mưa nội đồng (to, vừa, nhỏ)
trước từng đợt tiêu.
- Tính tốn đường mặt nước trên các kênh trục tiêu chính của hệ thống.
- Đặt mối liên hệ ngược giữa đường mặt nước trên hệ thống với sự hoạt động của các
cống điều tiết chính, các trạm bơm đầu mối phục vụ cho việc điều khiển đường mặt
nước trong việc tiêu úng.
* Nhóm tác giả Phạm Việt Hịa và nnk [1] đã chỉ ra việc ngập úng trên hệ thống BNH
do những ngun nhân sau: Do địa hình lịng chảo, cao độ mặt đất thấp lại xa cơng trình
đầu mối tiêu; mưa trên khu vực chủ yếu tập trung vào mùa mưa (chiếm 70 – 80% lượng
mưa năm); trong vụ tiêu, nước từ thượng nguồn đổ về làm mực nước các sông bao

25