Nghiên cứu đánh giá các giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất trong điều kiện mực nước sông hồng bị hạ thấp cho hệ thống thủy nông bắc hưng hải

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn là do tôi làm và được sự hướng dẫn khoa học của
GS.TS Trần Đình Hịa và TS Nguyễn Quang Phi.Trong q trình làm tơi có tham khảo
các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài. Các tài
liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết. Những nội
dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và phù hợp với
thực tiễn của cơng trình. Nếu vi phạm tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày

tháng

TÁC GIẢ

Lê Thị Thùy

i

năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài “Nghiên
cứu, đánh giá các giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất trong điều kiện mực nước
sông Hồng bị hạ thấp cho hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải” là kết quả của q
trình cố gắng khơng ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của
các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm
ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu khoa học vừa
qua.
Đặc biệt, xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn đến GS.TS Trần Đình Hịa và TS Nguyễn
Quang Phi đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất cho tơi hồn thành làm luận

văn. Xin chân thành cảm ơn tồn thể q thầy cơ trong Khoa Kỹ thuật tài nguyên
nước, Trường Đại học Thuỷ lợi đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm
quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn nhóm đề tài “ Nghiên cứu tổng thể giải pháp đập dâng nước
nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước, đảm bảo an ninh nguồn nước cho vùng hạ
du Sông Hồng” đã cung cấp các số liệu và các đơn vị liên quan đã giúp đỡ tơi rất nhiều
từ q trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đơn vị cơng tác và các đồng nghiệp đã
hỗ trợ tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện luận văn.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2019

TÁC GIẢ

Lê Thị Thùy

ii


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................1
1. Sơ lược về hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải ............................................................... 1
2. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................. 1
II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU............................................................... 3
1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................3
2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................3
3. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................3

III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................3
1. Cách tiếp cận ...............................................................................................................3
2.Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 4
V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN..........................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP LẤY NƯỚC
TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG BỊ HẠ THẤP VÀ TỔNG QUAN VÙNG
NGHIÊN CỨU ................................................................................................................6
1.1 Tổng quan các nghiên cứu về giải pháp lấy nước trong điều kiện mực nước bị hạ
thấp ..................................................................................................................................6
1.1.1 Tổng quan các nghiên cứu thế giới ........................................................................6
1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước ...................................................................9
1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu ....................................................................................15
1.2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ....................................................................15
1.2.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu ................................ 21
1.2.3 Tổng quan về nguồn nước và hiện trạng cụm cơng trình đầu mối Cống Xuân
Quan- Báo Đáp. .............................................................................................................22
1.2.4 Quy trình vận hành cấp nước trong mùa khô của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng
Hải…………………………………………………………………………………….27
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH NHU CẦU NƯỚC VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG NƯỚC
VÙNG NGHIÊN CỨU..................................................................................................31

iii


2.1 Phân vùng thủy lợi cấp nước ................................................................................... 31
2.1.1 Tiểu vùng I: Tiểu vùng Gia Lâm .......................................................................... 31
2.1.2 Tiểu vùng II: Tiểu vùng Gia Thuận ..................................................................... 31
2.1.3 Tiểu vùng III : Tiểu vùng Châu Giang ................................................................. 32
2.1.4 Tiểu vùng IV : Tiểu vùng Bắc Kim Sơn .............................................................. 32
2.1.5 Tiểu vùng V : Tiểu vùng Cẩm Giàng - TP. Hải Dương ....................................... 32

2.1.6 Tiểu vùng VI: Tiểu vùng Ân Thi ......................................................................... 33
2.1.7 Tiểu vùng VII : Tiểu vùng Bình Giang - Bắc Thanh Miện .................................. 33
2.1.8 Tiểu vùng VIII : Tiểu vùng Tứ Lộc (Gia Lộc - Tứ Kỳ) ....................................... 33
2.1.9 Tiểu vùng IX : Tiểu vùng Tây Nam Cửu An ....................................................... 34
2.1.10 Tiểu vùng X : Tiểu vùng Đông Nam Cửu An .................................................... 34
2.2 Định hướng phát triển các ngành kinh tế và chỉ tiêu dùng nước của hệ thống thuỷ
lợi Bắc Hưng Hải........................................................................................................... 34
2.2.1 Định hướng phát triển các ngành kinh tế ............................................................. 34
2.2.2 Chỉ tiêu dùng nước ............................................................................................... 42
2.2.3 Tổng nhu cầu dùng nước hiện tại ......................................................................... 56
2.3 Tính tốn cân bằng nước của hệ thống.................................................................... 58
2.3.1 Mơ phỏng thủy lực hệ thống hiện nay.................................................................. 59
2.3.2 Cân bằng nước ...................................................................................................... 64
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP ĐẬP DÂNG LẤY NƯỚC
PHỤC VỤ SẢN XUẤT CHO HỆ THỐNG THỦY NÔNG BẮC HƯNG HẢI TRONG
ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG HỒNG HẠ THẤP ................................................. 69
3.1 Các cơ sở đề xuất giải pháp ..................................................................................... 69
3.1.1 Yêu cầu thực tiễn của đề xuất ............................................................................. 69
3.1.2 Nguyên tắc đề xuất .............................................................................................. 69
3.2 Phân tích giải pháp đập dâng nước hạ lưu cống Xuân Quan .................................. 70
3.2.1 Yêu cầu khi thiết kế, lựa chọn kết cấu đập........................................................... 70
3.2.2 Quy mơ cơng trình đập dâng nước Xuân Quan................................................... 71
3.2.3 Khả năng cấp nước của hệ thống Bắc Hưng Hải trong trường hợp xây dựng đập
....................................................................................................................................... 77
3.2.4 Hiệu quả dự án mang lại ...................................................................................... 78

iv


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................83

1. KẾT LUẬN................................................................................................................83
2. KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................84

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Địa hình hệ thống Bắc Hưng Hải phân theo các vùng ................................. 17
Bảng 1.2: Lượng mưa trung bình nhiều năm tại vùng Bắc Hưng Hải .......................... 19
Bảng 1.3: Nhiệt độ trung bình nhiều năm tại một số trạm trong vùng ......................... 19
Bảng 1.4: Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm tại một số trạm trong vùng ............ 20
Bảng 1.5: Tổng số giờ nắng trung bình nhiều năm tại một số trạm .............................. 20
Bảng 1.6: Tốc độ gió trung bình nhiều năm tại khu vực Bắc Hưng Hải ...................... 21
Bảng 1.7: Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải .................... 21
Bảng 1.8: Phân bố dân cư vùng Bắc Hưng Hải năm 2018............................................ 22
Bảng 1.9: Các thông số thiết kế cống Xuân Quan ........................................................ 25
Bảng 2.1: Cơ cấu sử dụng đất hiện trạng và phương hướng cho phát triển nông nghiệp
vùng Bắc Hưng Hải…………………………………………………………………...35
Bảng 2.2: Dự kiến phát triển đàn gia súc gia cầm ở các vùng theo các giai đoạn ........ 37
Bảng 2.3: Dự báo dân số vùng Bắc Hưng Hải theo các giai đoạn ............................... 40
Bảng 2.4: Hệ số tưới sơ bộ của hệ thống ..................................................................... 50
Bảng 2.5: Hệ số tưới đã hiệu chỉnh của hệ thống......................................................... 52
Bảng 2.6: Hệ số tưới theo tháng các tiểu vùng (l/s/ha) ................................................. 53
Bảng 2.7 : Hệ số tưới thiết kế cho các tiểu vùng........................................................... 53
Bảng 2.8: Tiêu chuẩn dùng nước cho đô thị ................................................................. 55
Bảng 2.9: Lưu lượng nước yêu cầu ở giai đoạn hiện tại (m3/s).................................... 56
Bảng 2.10: Bảng tổng hợp nhu cầu lưu lượng nước hiện tại của các tiểu vùng 3 tháng
kiệt nhất……………………………………………………………………………….57
Bảng 2.11 : Lưu lượng nước yêu cầu giai đoạn 2030 (m3/s) ........................................ 58
Bảng 2.12: Biên tính tốn thủy lực vùng Bắc Hưng Hải .............................................. 62

Bảng 2.13: Đặc trưng các sơng, mặt cắt địa hình hiện trạng......................................... 63
Bảng 2.14: Cao độ - Diện tích các ơ ruộng vùng Bắc Hưng Hải .................................. 64
Bảng 2.15: Diện tích tưới hiện trạng theo các tiểu vùng............................................... 65
Bảng 2.16: Bảng đánh giá khả năng cấp nước cho hệ thống Bắc Hưng Hải ................ 66
Bảng 3.1 : Khả năng lấy nước của cống Xuân Quan .................................................... 77
Bảng 3.2 : Khả năng lấy nước của cống Xuân Quan sau khi xây dựng đập ................. 77

vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cơng trình Táo Nga (bên trái) và cơng trình Tân Sạp (bên phải) ...................7
Hình 1.2: Một số cơng trình đập dâng nước bằng cao su ................................................7
Hình 1.3: Bản đồ các cơng trình đập dâng trên sơng Murray .........................................8
Hình 1.4: Hình ảnh âu thuyền và đập dâng trên sơng Murray ........................................8
Hình 1.5: Đập ngăn mặn, giữ ngọt Thảo Long.............................................................. 10
Hình 1.6: Cống Đị Điệm – Thạch Hà - Hà Tĩnh ..........................................................10
Hình 1.7: Đập Lâm Cấm ............................................................................................... 11
Hình 1.8: Đập hạ lưu Sơng Dinh ...................................................................................11
Hình 1.9: Một số hình ảnh trạm bơm dã chiến .............................................................. 13
Hình 1.10: Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải...................................................................16
Hình 1.11: Cống Xuân Quan tại xã Xuân Quan - huyện Văn Giang ............................ 17
Hình 3.1: Vị trí tuyến cơng trình nhìn từ google earth ..................................................72
Hình 3.2: Bình đồ vị trí tuyến cơng trình ......................................................................73
Hình 3.3: Phối cảnh cơng trình điều tiết nước Xn Quan ...........................................73
Hình 3.4: Phối cảnh tổng thể cơng trình ........................................................................75

vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
NN&PTNT

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

CN-XD

Công nghiệp – Xây dựng

CN

Công nghiệp

KTXH

Kinh tế xã hội

QH

Quy hoạch

UBND

Ủy ban nhân dân

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

EVN

Tập đoàn điện lực Việt Nam

FAO

Tổ chức Liên Hợp Quốc về lương thực và nông nghiệp

viii


MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1. Sơ lược về hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải
Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải được xây dựng bắt đầu từ cuối năm 1958, có vị trí địa
lý nằm ở giữa đồng bằng sơng Hồng có diện tích tự nhiên là 214.932ha, được xác định
theo toạ độ: 20º30’ đến 21º07’ vĩ độ Bắc; 105º50’ đến 106º36’ kinh độ Đông, được
bao bọc bởi 4 con sơng lớn:
Sơng Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km;
Sông Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km;
Sơng Thái Bình ở phía Đơng với độ dài phần chảy qua hệ thống là 73km;
Sông Hồng ở phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống là 57km.
Tồn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần trong đê là 192.045ha, ngoài đê
22.887ha bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên ( 10 huyện), 7 huyện thị của Hải
Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố Hà Nội.
Hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải bao gồm:
Cụm cơng trình đầu mối cống Xuân Quan, cống Báo Đáp;
- 235km kênh trục chính;
- 13 cơng trình điều tiết trên kênh chính, âu thuyền và cống đầu kênh nhánh cấp I;
- Trên 300 trạm bơm lớn, nhỏ;

- Trên 800 cống tưới, tiêu cho phạm vi > 250ha;
- Hàng ngàn km kênh các loại và hàng ngàn cống nhỏ.

2. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải được xây dựng từ năm 1958. Vùng Bắc Hưng Hải
gồm tỉnh Hưng Yên, phần lớn tỉnh Hải Dương, một phần tỉnh Bắc Ninh và TP Hà Nội,
nằm giữa các sơng Hồng (phía Tây), sơng Đuống (phía Bắc), sơng Thái Bình (phía
Đơng), sơng Luộc (phía Nam), trong phạm vi các vĩ độ 20030 - 21007 và các kinh độ

1


105050 - 106036. Vùng có hình tứ giác, mỗi chiều khoảng 50 ÷ 70 km, diện tích
2002,3 km2, dân cư đông đúc, nhiều đô thị và khu công nghiệp lớn. Đây là hệ thống
thuỷ lợi lớn nhất của đồng bằng Bắc Bộ nước ta.
Nước tưới được lấy từ sông Hồng chủ yếu qua cống Xuân Quan (rộng 19m, 4 khoang
cửa, lưu lượng 75m3/s). Nước tiêu chủ yếu qua các cống Cầu Xe (rộng 56m, 7 khoang
cửa, lưu lượng 230m3/s), An Thổ (rộng 56m, 6 khoang cửa và 1 âu thuyền, lưu lượng
105m3/s). Ngồi ra cịn có một số trạm bơm kết hợp tưới - tiêu trực tiếp với các sông
lớn tại những vùng hẹp ven các sông Đuống, Luộc, Thái Bình. Hệ thống sơng chính
dài 200km.
Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải đã góp phần quan trọng ổn định và phát triển nơng
nghiệp trong tồn vùng. Gần đây đã có một số dự án sửa chữa, nâng cấp, bổ sung các
cơng trình. Tuy nhiên, những thay đổi lớn trong gần 50 năm qua cùng với một số tác
động của tự nhiên và xã hội đã làm cho hệ thống trở nên bất cập. Đó là:
- Sự chi phối mạnh mẽ đối với dòng chảy của các nhà máy thuỷ điện trên thượng
nguồn cả trong mùa khô và mùa lũ.Yêu cầu tưới và tiêu ngày càng đòi hỏi đa dạng và
nghiêm ngặt hơn do chuyển đổi sản xuất nơng nghiệp.Q trình cơng nghiệp hố và đơ
thị hố diễn ra hết sức nhanh chóng ln đặt ra nhiều vấn đề mới về nước: cấp nước ổn
định, chống ngập, chất lượng nước, môi trường,...

- Biến động có tính cực đoan của khí hậu.
- Cơng trình xuống cấp do sử dụng nhiều năm, thiếu kinh phí và quản lý yếu kém, quy
mơ khơng đủ, mặt bằng bị lấn chiếm,..nên việc sửa chữa, mở rộng, nâng cấp rất khó
khăn. Nhiều kênh bị bồi lắng, thu hẹp nhưng khơng thể nạo vét, mở rộng vì khơng có
chỗ đào & đổ đất.
Mực nước sơng Hồng bị hạ thấp đã tác động rất lớn đến khả năng lấy nước phục vụ
sản xuất của các hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải. Nhiều trạm bơm, cống lấy nước
trực tiếp đã bị trơ chõ, cao trình mực nước vào cống không đảm bảo yêu cầu lấy nước
vào đồng. Trong bối cảnh đó, Bộ NN&PTNT đã đề xuất nhiều giải pháp để tháo gỡ
khó khăn như đề nghị nhà nước can thiệp xả nước bổ sung từ các hồ chứa thượng

2


nguồn để nâng cao mực nước; xây dựng các trạm bơm dã chiến; tăng cường công tác
nạo vét kênh mương,.vv.. Tuy nhiên các giải pháp này cũng mang tính thời vụ và chưa
thật căn cơ.
Từ những phân tích trên, việc ” Nghiên cứu, đánh giá các giải pháp lấy nước phục
vụ sản xuất trong điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp cho Hệ thống thủy
nông Bắc Hưng Hải ” nhằm làm rõ hơn cơ sở để đề xuất xây dựng các giải pháp cơng
trình trên sơng Hồng nâng cao mực nước ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước, đảm
bảo an ninh nguồn nước cho Hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải là hết sức cần thiết và
cấp bách.
II. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá, phân tích được các giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất cho hệ thống thủy
nông Bắc Hưng Hải trong điều kiện mực nước sông Hồng bị hạ thấp.Tập trung phân
tích giải pháp cơng trình đập dâng hạ lưu cống Xuân Quan.
2. Phạm vi nghiên cứu

Toàn bộ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải vùng tưới của cống Xuân Quan (lấy nước
trực tiếp từ sông Hồng).
3. Đối tượng nghiên cứu
Nguồn cấp nước chính cho hệ thống là cống Xuân Quan và các đối tượng sử dụng
nước chính trên vùng tưới như: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi, thủy
sản, môi trường, đô thị, giao thông.
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận chủ trương chính sách của trung ương: Xây dựng các giải pháp cơng trình

đảm bảo nguồn nước cho Hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải.
- Tiếp cận nhu cầu thực tiễn: Xác định vấn đề gặp phải do hạ thấp mực nước sông

Hồng đặc biệt về mùa kiệt: ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt, môi
trường, giao thông thủy,...Tiếp cận các giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất trong bối
cảnh mực nước bị hạ thấp đã có; tiếp cận định hướng xây dựng các giải pháp cơng
trình là hướng đi đúng, phù hợp với nhu cầu của Hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải.
- Tiếp cận có sự tham gia: Đánh giá nhu cầu thực tế của cộng đồng từ đó đưa ra giải

3


pháp thích ứng với quy luật phát triển xã hội trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước
- Tiếp cận thực tế: thu thập, nghiên cứu các số liệu về điều kiện tự nhiên, thuỷ văn

cơng trình.
- Tiếp cận lịch sử , kế thừa có bổ sung.
- Tiếp cận đáp ứng nhu cầu.

2.Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa
- Phương pháp điều tra, khảo sát
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, phân tích
- Phương pháp chuyên gia
- Phương pháp mơ hình hố.

V. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP LẤY NƯỚC
TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG BỊ HẠ THẤP VÀ TỔNG QUAN
VÙNG NGHIÊN CỨU.
1.1. Tổng quan các nghiên cứu về giải pháp lấy nước trong điều kiện mực nước bị hạ
thấp
1.1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới
1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước
1.2. Tổng quan vùng nghiên cứu
1.2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu
1.2.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu
1.2.3 Tổng quan về nguồn nước và hiện trạng cụm cơng trình đầu mối Cống Xn
Quan-Báo Đáp
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH NHU CẦU NƯỚC VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG
NƯỚC VÙNG NGHIÊN CỨU

4

2.1. Phân vùng thủy lợi cấp nước
2.2. Xác định nhu cầu nước của hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải
2.2.1 Định hướng phát triển các ngành kinh tế
2.2.2 Chỉ tiêu dùng nước
2.3. Tính tốn cân bằng nước của hệ thống
2.3.1 Mô phỏng thủy lực hệ thống hiện nay
2.3.2 Cân bằng nước
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP ĐẬP DÂNG LẤY NƯỚC
PHỤC VỤ SẢN XUẤT CHO HỆ THỐNG THỦY NÔNG BẮC HƯNG HẢI
TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG HỒNG HẠ THẤP
3.1. Các cơ sở đề xuất giải pháp
3.1.1 Yêu cầu thực tiễn của đề xuất
3.1.2 Nguyên tắc đề xuất
3.2. Phân tích giải pháp đập dâng nước hạ lưu cống Xuân Quan
3.2.1 Yêu cầu khi thiết kế, lựa chọn kết cấu đập
3.2.2 Quy mơ cơng trình đập dâng nước Xn Quan
3.2.3 Khả năng cấp nước của hệ thống Bắc Hưng Hải trong trường hợp xây dựng đập
3.2.4 Hiệu quả dự án đưa lại

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP LẤY
NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN MỰC NƯỚC SÔNG BỊ HẠ THẤP VÀ
TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan các nghiên cứu về giải pháp lấy nước trong điều kiện mực nước bị
hạ thấp
1.1.1 Tổng quan các nghiên cứu thế giới
Trên thế giới, việc khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn nước trước những tác động bất
lợi của biến đổi khí hậu đã được các quốc gia chú ý. Ngoài các giải pháp quản lý, khai

thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước của quốc gia mình, các nước cũng đã tập
trung nghiên cứu, ứng dụng và triển khai các giải pháp cơng trình trên các lưu vực
sơng để dâng cao mực nước tưới, cấp nước cho các ngành sử dụng để góp phần đảm
bảo an ninh nguồn nước, cải tạo môi trường và phát triển kinh tế xã hội mà khơng làm
ảnh hưởng đến khả năng tiêu thốt lũ. Trải qua q trình thực tế phát triển, cơng nghệ
xây dựng các cơng trình ngăn sơng, dâng nước để khai thác hay những cơng trình trạm
bơm bơm nước trực tiếp từ sơng chính để sử dụng mà vẫn bảo vệ nguồn nước đã đạt
được nhiều thành tựu khoa học công nghệ đáng kể.
Giải pháp hệ thống các cơng trình đập dâng nước
- Đập ngăn triều Táo Nga (Trung Quốc): nằm tại vị trí cửa ra sơng Táo Nga nhập vào
sơng Tiền Đường thuộc thành phố Thiệu Hưng tỉnh Chiết Giang. Cơng trình có nhiệm
vụ sử dụng hiệu quả đa mục tiêu như ngăn triều (lũ); lợi dụng nguồn nước, cải tạo môi
trường sinh thái..Tổng chiều rộng thông thủy là 560m với cao trình đáy cống là -1.0 m
và được chia thành 28 khoang, kích thước mỗi khoang 20m*5m. [1]
Cũng tại Trung Quốc, cơng trình phịng lũ Tân Sạp (Xinzha) nằm trên kênh đào Tô
Nam thuộc địa phận thành phố Thường Châu, tỉnh Giang Tơ là điển hình cho các loại
cơng trình ngăn sơng. Cơng trình này được khởi cơng 04/2001, đến 05/2002 thông qua
nghiệm thu vận hành thử, tháng 12/2002 hồn thành xây dựng cơng trình và đến tháng
04/2004 thơng qua nghiệm thu hồn thành cơng trình. Đây là cơng trình có cửa van
thép hình thức thùng nổi nặng 800 tấn lớn nhất Châu Á hiện nay. thùng nổi nặng 800
tấn lớn nhất Châu Á hiện nay.[2]

6


Hình 1.1: Cơng trình Táo Nga (bên trái) và cơng trình Tân Sạp (bên phải)
Trên các dịng chính, để khai thác sử dụng nguồn nước mà không ảnh hưởng đến khả
năng tiêu thốt lũ, đảm bảo mơi trường thì các cơng trình dâng nước có kết cấu dạng
đập cao su đã được sử dụng. Ưu điểm của loại hình cơng trình điều tiết này là kết cấu
đơn giản, ít ảnh hưởng đến khả năng tiêu thốt lũ, có thể cho nước tràn qua để đảm

bảo dịng chảy phía hạ lưu nhưng nhược điểm của lạo kết cấu này là tuổi thọ không
cao. Trên thế giới, Trung Quốc là quốc gia ứng dụng loại hình kết cấu dạng đập cao su
khá phổ biển.

b. Đập cao su Nine Dragon - Yihe River,
a. Đập cao su Xiaobudong- Yihe River,
Linyi, Shandong Province, China, chiều
Linyi, Shandong Province, China, chiều
cao 4,5m; 10 khoang mỗi khoang 77m
cao 3,5m; 16 khoang mỗi khoang 70m
Hình 1.2: Một số cơng trình đập dâng nước bằng cao su
- Hệ thống đập dâng trên sông Murray (Úc): Lịch sử phát triển nông nghiệp dọc sông
Murray được bắt đầu từ những năm 1880 mang lại hiệu quả kinh tế cao trong vùng.
Tuy nhiên những vấn đề chuyển đổi đất đai, biến đổi khí hậu và thiếu hụt nguồn nước
đã đặt ra một nhu cầu cấp thiết là giải pháp khai thác đa mục tiêu nguồn nước trên

7


sơng Murray được duy trì hiệu quả và lâu dài. Hệ thống các đập dâng nước, âu thuyền,
hệ thống kênh để tạo nên những kho chứa nước phục vụ cho tưới tiêu dọc theo sông
Murray đã được xây dựng nhằm đáp ứng các yêu cầu cấp thiết.[3]

Hình 1.3: Bản đồ các cơng trình đập dâng trên sơng Murray
Trên dịng chính sơng Murray hiện tại đã xây dựng 10 cơng trình đập dâng nước kết
hợp âu thuyền để giữ nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp.

Hình 1.4: Hình ảnh âu thuyền và đập dâng trên sông Murray

8

1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu trong nước
1.1.2.1. Giải pháp làm đập cố định, đập tạm ở hạ du để dâng mực nước:
- Các cơng trình vùng cửa sơng, cửa biển:
Đối với cơng nghệ xây dựng các cơng trình ngăn sông, điều tiết, bảo vệ nguồn
nước đã được nghiên cứu và ứng dụng vào Việt Nam từ rất lâu và ngày càng phát triển
thông qua các kết quả nghiên cứu khoa học.
Từ các cơng trình dâng nước, điều tiết đã được xây dựng từ thời Pháp như Đập
đáy, Barra Đô Lương đến các cơng trình hiện đại ngày nay như cơng trình Thảo Long,
các cơng trình ngăn sơng Trụ đỡ, Xà Lan, đập dâng Văn Phong…Tất cả cho thấy trình
độ xây dựng các cơng trình trên sơng tại Việt Nam ngày càng phát triển và hồn thiện
hơn thơng qua các kết quả nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm và ứng dụng thực tế. Một
số cơng trình đập có thể liệt kê như sau:
+ Đập ngăn mặn, giữ ngọt Thảo Long (Sông Hương - Thừa Thiên Huế):
Đập Thảo Long nằm tại cửa sông Hương với nhiệm vụ ngăn mặn, giữ nguồn
nước ngọt của sông Hương phối hợp với hồ Tả Trạch đảm bảo cung cấp đủ nước cho
các nhu cầu nông nghiệp, công nghiệp, môi trường sinh thái, dân sinh vùng đồng bằng
sông Hương và cải thiện cảnh quan du lịch thành phố Huế. Khơng ảnh hưởng tới khả
năng thốt lũ của sông Hương so với hiện trạng đập Thảo Long cũ, Đảm bảo giao
thông thủy trên sông Hương với thuyền tải trọng 50T, kết hợp làm cầu giao thông bộ
qua sông cho phương tiện tải trọng H13, mặt cầu rộng 10,0m tải trọng cầu H30-XB80.
Quy mơ cơng trình: Tổng chiều rộng thông nước 472,5m; cống gồm 15 khoang,
mỗi khoang rộng 31,5m và âu thuyền rộng 8m. Cửa van Clape trục dưới điều khiển
bằng xi lanh thủy lực, nhịp cầu 33m, mặt cầu rộng 10m với tải trọng H30-XB80,
chênh lệch mực nước 1,2m. Đây là cơng trình ngăn mặn giữ ngọt lớn nhất Đông Nam
Á. Nhờ ứng dụng công nghệ đập trụ đỡ nên đã tiết kiệm được kinh phí đầu tư tới 35%
so với cống truyền thống.

9

Hình 1.5: Đập ngăn mặn, giữ ngọt Thảo Long
Thời gian xây dựng và hồn thành cơng trình từ năm 2004 đến 2007.
+ Đập ngăn mặn, giữ ngọt Đị Điểm (Sơng Nghèn - Hà Tĩnh):
Cơng trình xây dựng trên sơng Nghèn – Hà Tĩnh với nhiệm vụ ngăn mặn giữ ngọt cho
sông Nghèn, tạo nguồn nước tưới cho 6.671ha đất canh tác phía hạ lưu cống Đồng
Huề và cung cấp nước cho công nghiệp, sinh hoạt của nhân dân trong vùng nhưng vẫn
đảm bảo tiêu thốt lũ, khơng làm xấu đi so với hiện trạng và kết hợp giao thông thuỷ
bộ trong vùng.

Hình 1.6: Cống Đị Điệm – Thạch Hà - Hà Tĩnh
+ Một số cơng trình khác như:
Cống Phó Sinh (Bạc Liêu): Gồm 3 khoang cửa van tự động, mỗi cửa rộng 7,5m.
Chênh lệch mực nước 23m. Cầu giao thông H13-X60.
Cống Sông Cui, gồm 2 cửa mỗi cửa 7,5m, chênh lệch mực nước 3m;

10


Cống Hiền Lương huyện Tư Nghĩa tỉnh Quảng Ngãi, có khẩu độ 64m, gồm 16 cửa tự
động Bc = 4m, chênh lệch mực nước 2m, cầu rộng 4m, H13-X60.
- Các cơng trình vùng trung du:
+ Hệ thống các đập dâng nước trên hệ thống sông Dinh (Ninh Thuận):
Sông Dinh bắt nguồn từ dãy núi cao E Lâm Thông giáp với tỉnh Lâm Đồng ở vùng
Phan Rang. Sơng có chiều dài 130 km, lưu vực 2050 km², lưu lượng trung bình
39m³/s, lưu lượng thấp nhất 3,35 – 8,0m³/s, tại hạ nguồn của thuỷ điện Đa Nhim.
Trên dịng chính sơng Dinh từ thượng nguồn hiện tại có 3 con đập đã được xây dựng là
Song Pha, Nha Trinh và Lâm Cấm. Nhiệm vụ của các đập bậc thang này là dâng và
giữ nước phục vụ tưới tiêu cho nông nghiệp và các mục đích khác. Bậc thang cuối

cùng ở hạ lưu sơng Dinh có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt cung cấp nước cho nông
nghiệp, sinh hoạt và công nghiệp của TP. Phan Rang Tháp Chàm và tỉnh Ninh Phước.
Hiện nay bậc thang cuối cùng là đập hạ lưu sông Dinh đang được chuẩn bị xây dựng.

Hình 1.7: Đập Lâm Cấm

Hình 1.8: Đập hạ lưu Sơng Dinh

+ Đập Lâm Cấm: có cao độ +7,4m được xây dựng cách cửa sông Cái 15 km. Mặt cắt
ngang của đập trên thượng nguồn là 3 km với trữ lượng nước khoảng 1,5 – 2,0 triệu
m3 vào mùa khô và được bổ sung khoảng 12m3/s lưu lượng từ thuỷ điện Song Pha.
Lưu lượng thấp nhất (vào những tháng mùa khô – tháng tư) tại đập Lâm Cấm sau khi
tưới tiêu ước lượng khoảng 2,0 – 3,5m3/s.
+ Đập hạ lưu sông Dinh: Nằm cách cửa biển 2,5km với nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt
đảm bảo cung cấp nước cho các hộ dùng nước TP. Phan Rang và huyện Ninh Phước.
Quy mơ cơng trình gồm đập ngăn mặn 6 khoang, mỗi khoang rộng 37,8m; cửa van

11


phẳng kéo đứng. Âu thuyền rộng 6,2m; Cầu giao thông tải trọng HL93, rộng 18m.
Giải pháp đập dâng hạ lưu sông giải quyết được đồng thời nhu cầu sửa dụng nước của
nhiều ngành khác nhau, mang tính ổn định lâu dài. Khơng những thế giải pháp cịn
dâng cao mực nước trên sông giúp cho một số vùng đồng bằng ở thượng lưu sông chủ
động lấy nước thuận lợi hơn phục vụ các nhu cầu khác nhau của các ngành kinh tế.
Tuy nhiên, giải pháp có tổng mức đầu tư lớn, ảnh hưởng lớn đến mơi trường, xã hội
khu vực vì vậy cần xem xét tính tốn, kỹ lưỡng và so sánh với nhiều phương án khác.
1.1.2.2 Giải pháp sử dụng hệ thống trạm bơm:
Khi mực nước sông xuống thấp hơn cao trình đáy bể hút của trạm bơm, cao trình
đáy của cống lấy nước, hoặc khi mực nước cao hơn cao trình đáy bể hút của trạm bơm,

cao trình đáy của cống lấy nước, nhưng không đủ độ sâu để trạm bơm và cống làm
việc theo thiết kế. Khắc phục tình trạng trên bằng giải pháp lắp đặt hệ thống máy bơm
thay thế, lấy nước vào hệ thống kênh, hoặc bơm bổ sung mực nước bể hút của trạm
bơm cũ (dạng hệ thống bơm hai cấp); lắp đặt hệ thống bơm phụ, bơm nước qua cửa
cống lấy nước bị treo đáy vào hệ thống kênh (sơng) trục chính. Giải pháp sử dụng hệ
thống trạm bơm thay thế có thể thực hiện việc lấy nước trực tiếp từ sông vào hệ thống
kênh trục chính, hoặc áp dụng cho việc lấy nước từ kênh trục chính vào kênh nhánh ở
bên trong nội đồng.
- Trên thực tế những năm gần đây, khi mực nước sông Hồng xuống thấp, các địa
phương vùng đồng bằng Bắc Bộ đã áp dụng giải pháp sử dụng hệ thống trạm bơm thay
thế lấy nước phục vụ canh tác vụ Đông-Xuân. Do đặc điểm trạm bơm được lắp đặt
phục vụ cho việc lấy nước tạm thời trong thời gian mùa kiệt và được dỡ bỏ khi mực
nước sông lên cao, nên trạm bơm được mang tên: "Trạm bơm dã chiến". Từ năm 2007
đến nay, các trạm bơm dã chiến đã làm việc rất hiệu quả thay thế việc lấy nước của các
trạm bơm: Phù Sa, Đan Hoài, Xuân Phú, Thanh Điềm...
- Ưu điểm của giải pháp sử dụng hệ thống trạm bơm khơng làm thay đổi lịng dẫn sơng
Hồng và chế độ dịng chảy trên sơng; khơng ảnh hưởng đến lĩnh vực giao thông thủy
và hệ thống đê điều, triển khai thực hiện đơn giản và nhanh chóng, với nhiều loại quy
mô khác nhau.

12


- Nhược điểm: Giải pháp lấy nước bằng trạm bơm phải chi phí tăng thêm cho lắp đặt
hệ thống máy bơm, cho nguồn năng lượng hoạt động của máy bơm (điện hoặc xăng
dầu), dẫn đến chi phí cho canh tác nơng nghiệp cao hơn.
Chi phí điện, xăng dầu tăng thêm tùy thuộc vào tình hình khơ hạn của các năm và
nguồn nước của từng địa phương. Theo số liệu của Vụ Quản lý cơng trình Thủy lợi và
An tồn đập, Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn, Chi phí
điện, xăng dầu tăng thêm lấy nước canh tác vụ Đông-Xuân năm 2005-2006 của các địa

phương thuộc Bắc Hưng Hải: Hưng Yên 5,6 tỷ, Hải Dương 3,6 tỷ, Bắc Ninh 2,8 tỷ.[5]

Hình 1.9: Một số hình ảnh trạm bơm dã chiến
Nhận xét:
- Giải pháp lấy nước bằng bơm đáp ứng được nhu cấu cấp nước cho nông nghiệp, phục
vụ canh tác lúa Đông- Xuân, đảm bảo an ninh lương thực cho vùng đồng bằng Bắc Bộ
nói chung và hệ thống thủy nơng Bắc Hưng Hải nói riêng.
- Cũng giống như giải pháp xả nước tăng cường phục vụ lấy nước canh tác nơng
nghiệp, trong khi chưa có một giải pháp cơ bản, căn cơ giải quyết đồng thời các nhu

13


cầu sử dụng nước của nhiều ngành khác nhau, giải pháp lấy nước bằng bơm vẫn được
xem là giải pháp cấp bách, “cứu cánh” cho ngành nông nghiệp, giải quyết nhiệm vụ
tình thế, lấy nước phục vụ canh tác vụ Đông-Xuân. Thực tế những năm vừa qua, giải
pháp lấy nước bằng bơm luôn được áp dụng kết hợp với giải pháp xả nước tăng cường,
các nhà máy thủy điện xả nước nâng cao mực nước hạ lưu sông Hồng, giảm cột nước
đẩy của máy bơm, hiệu xuất làm việc của máy bơm cao hơn, các trạm bơm "dã chiến"
lấy nước dễ dàng hơn, giảm chi phí năng lượng vận hành máy bơm.
Để đảm bảo nước tưới khi bị nước sông xuống quá thấp, người ta sẽ lắp thêm các trạm
bơm dã chiến bổ sung. Trạm bơm hoạt động khi mực nước sông xuống thấp và sẽ tháo
cất khi mực nước sông dâng cao.
Giải pháp này đơn giản, tuy nhiên các trạm bơm này thường chóng hỏng vì các điều
kiện vận hành không ổn định, máy phải tháo lắp vận chuyển nhiều lần. Điều kiện bao
che hạn chế cũng ảnh hưởng nhiều đến độ bền và chất lượng hoạt động của máy.
1.1.2.3 Giải pháp điều tiết xả nước của các hồ chứa thuỷ điện ở thượng nguồn.
Nội dung của giải pháp xả nước đáp ứng các yêu cầu ở hạ lưu: Các nhà máy thủy
điện phát điện với mức đảm bảo lưu lượng về hạ lưu hệ thống sông đủ lớn và thường
xun, duy trì mực nước trên sơng ln đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của các ngành

kinh tế:
- Cấp nước sinh hoạt;
- Cấp nước công nghiệp;
- Cấp nước cho ngành nông nghiệp: Trồng trọt, nuôi trồng Thủy sản, phục vụ chăn
nuôi;
- Đảm bảo giao thông thủy;
- Đảm bảo môi trường sinh thái vùng hạ lưu.
+ Trên sông Hồng: Mực nước sông Hồng và các tháng mùa kiệt, từ tháng I đến tháng
IV thường rất thấp, mực nước tại Hà Nội thường giao động từ +0,5m đến +1,5m. Do
vậy hàng năm để phục vụ nước cho làm đất, Bộ NN-PTNT đã thống nhất với EVN

14


thực hiện 3 đợt xả nước từ các hồ chứa thủy điện Hịa Bình, Thác Bà, Tun Quang để
bổ sung nước cho hạ du.
+Trên sông Vu Gia-Thu Bồn: Nhà máy Thủy điện Đăk Mi 4 xả về hạ lưu với lưu
lượng lớn nhất là 25m3/s. Trong trường hợp hạn hán nghiêm trọng phải phối hợp với
các cơng trình khác và các địa phương đảm bảo tối đa cho nhu cầu nước sinh hoạt của
nhân dân và cho sản xuất nông nghiệp.
Nhận xét:
Từ phân tích trên, nhu cầu xả nước đáp ứng các yêu cầu dùng nước ở hạ lưu yêu cầu
Hồ Hịa Bình cần có dung tích trung bình mùa kiệt lớn hơn nhiều dung tích thực của
hồ.
Bản chất của giải pháp là nâng mức nước của hạ du sông Hồng bằng việc xả nước của
các hồ chứa Thuỷ điện ở thượng nguồn. Giải pháp này không tốn kém. Tuy nhiên, đây
là giải pháp cần phải nghiên cứu và tính tốn kĩ vì:
- Tốn nhiều nước, vì một phần lớn nước xả từ các hồ chứa thuỷ điện bị chảy mất ra
biển. Mỗi đợt mở nước ở các hồ thượng nguồn thì lượng nước cấp cho tưới tiêu và
sinh hoạt chỉ chiếm khoảng 20%.

- Thường thì vào mùa kiệt, các hồ thuỷ điện cũng đã cạn kiệt nên không đảm bảo an
ninh về năng lượng.
1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu
1.2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu
1.2.1.1 Vị trí địa lý
a) Vị trí địa lý hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải
- Hệ thống Thuỷ lợi Bắc Hưng Hải có vị trí địa lý nằm ở giữa đồng bằng sơng Hồng,

được xác định theo toạ độ: 20º30’ đến 21º07’ vĩ độ Bắc; 105º50’ đến 106º36’ kinh độ
Đông, được bao bọc bởi 4 con sơng lớn:
- Sơng Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km;

15


- Sơng Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km;
- Sơng Thái Bình ở phía Đơng với độ dài phần chảy qua hệ thống là 73km;
- Sơng Hồng ở phía Tây với độ dài phần chảy qua hệ thống là 57km.
- Toàn khu vực rộng: 214.932ha, diện tích phần trong đê là 192.045ha, ngồi đê

22.887ha (Quy hoạch 2009) bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện), 7
huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố
Hà Nội.

Hình 1.10: Bản đồ hệ thống Bắc Hưng Hải
b) Vị trí địa lý và nhiệm vụ cơng trình cống Xn Quan
Cống Xn Quan thuộc xã Xn Quan, huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên. Cống Xuân
Quan là cơng trình đầu mối quan trọng có vai trị đặc biệt quan trọng trong việc lấy
nước trực tiếp từ sông Hồng cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp.

16


- Nhiệm vụ cơng trình
+ Cống Xn Quan đảm bảo tưới cho 111.057 ha diện tích canh tác, tạo nguồn cấp

nước sinh hoạt cho hơn 3 triệu người dân, các khu công nghiệp... trong hệ thống Bắc
Hưng Hải.
+ Đảm bảo an tồn cơng trình, chủ động phịng chống bão lụt.
+ Kết hợp phát triển giao thơng thuỷ.

Hình 1.11: Cống Xn Quan tại xã Xuân Quan - huyện Văn Giang
1.2.1.2 Đặc điểm địa hình
Địa hình dốc dần từ Tây Bắc xuống Đơng Nam hình thành 3 vùng chính:
- Ven sơng Hồng, sơng Đuống mức cao trung bình +4,00m đất pha thịt nhẹ, trung tính

ít chua, lượng thấm cao, nước ngầm ở thấp;
- Trung tâm khu vực cao trình từ +2,00m đến + 2,50m thuộc đất thịt nặng, độ chua

cao, nước ngầm thấp;
- Ven sơng Luộc, sơng Thái bình thấp trung bình +1,00m đến +1,20m chỗ thấp nhất

+0,50m chua vừa đến ít chua, mực nước ngầm cao.
Bảng 1.1: Địa hình hệ thống Bắc Hưng Hải phân theo các vùng
TT
1

Các vùng tưới hiện trạng
Gia Lâm

17

Cao độ (m)
3 - 4,5