(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp công trình đập dâng điều tiết phân lưu dòng chảy sông Hồng sông Đuống, nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước trên sông Hồng về mùa kiệt

BẢN CAM KẾT

Họ và tên học viên: Đặng Văn Kiên
Chuyên ngành:

Xây dựng cơng trình thủy

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu giải pháp cơng trình đập dâng điều tiết phân lưu
dịng chảy sơng Hồng – sơng Đuống, nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước
trên sơng Hồng về mùa kiệt”.
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hồn tồn là do tơi làm. Những kết quả
nghiên cứu, tính tốn là trung thực, khơng sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào
khác. Nếu vi phạm tôi xin hồn tồn chịu trách nhiệm và chịu bất kỳ hình thức kỷ luật
nào của Khoa và Nhà trường.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2016

Học viên cao học

Đặng Văn Kiên

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS
Trần Đình Hịa đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn tác giả
trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi về sự giúp đỡ
trong suốt thời gian tác giả học tập và nghiên cứu tại trường.

Cảm ơn các anh chị em trong Trung tâm cơng trình đồng bằng ven biển và đê điều –
Viện Thủy Công - Viện khoa học Thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát cánh cùng
tác giả trong quá trình nghiên cứu. Đặc biệt là các đồng nghiệp thuộc Bộ mơn phát
triển cơng nghệ mới, nhóm thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng thể giải pháp cơng trình
đập dâng nước nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước, đảm bảo an ninh nguồn
nước cho vùng hạ du Sơng Hồng” đã đóng góp cho tác giả nhiều ý kiến hay và cung
cấp nhiều thông tin bổ ích.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình
đã ln quan tâm, động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành
luận văn này.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2016

Tác giả

Đặng Văn Kiên


MỤC LỤC
1. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................... 1
2. Mục đích của đề tài.................................................................................................. 4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 4
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:.......................................................... 5
5. Kết quả đạt được của luận văn:............................................................................. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 6
1.1. Tổng quan các giải pháp phân lưu dịng chảy sơng Hồng – sông Đuống đã
nghiên cứu.................................................................................................................... 6
1.1.1. Các kết quả nghiên cứu đã có............................................................................. 6
1.1.2. Những ngun nhân dẫn điến tình tình trạng hạ thấp mực nước trên sơng Hồng

về mùa kiệt:
10
1.1.3. Đề xuất định hướng giải quyết vấn đề nghiên cứu............................................ 11
1.2. Tổng quan các cơng trình đập dâng điều tiết trong nước và trên thế giới....12
1.2.1. Tổng quan trên thế giới..................................................................................... 12
1.2.2. Tổng quan trong nước....................................................................................... 17
1.3. Kết luận chương................................................................................................ 22
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẬP DÂNG..................24
2.1. Cơ sở phân tích lựa chọn giải pháp đập dâng điều tiết phân lưu dịng chảy
sơng Hồng – sơng Đuống........................................................................................... 24
2.1.1. Đánh giá thực trạng dòng chảy về mùa kiệt..................................................... 24
2.1.2. Phương án điều tiết tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng Hồng – sơng Đuống về mùa
kiệt : 28
2.1.3. Phương án điều tiết tỷ lệ phân lưu dòng chảy sông Hồng – sông Đuống về mùa
lũ

32

2.2. Đề xuất giải pháp kết cấu đập dâng điều tiết phân lưu dịng chảy sơng Hồng
– sơng Đuống..............................................................................................................36
2.2.1. Đập dâng nước bằng hệ thống xà lan cố định có cửa van điều tiết:.................36
2.2.2. Đập dângcố địnhđiều tiết bằng cửa van lớn..................................................... 39
2.3. Phân tích lựa chọn giải pháp và bố trí tổng thể đập dâng.............................. 42


2.3.1. Phân tích lựa chọn quy mơ, giải pháp đập dâng lựa chọn................................ 42
2.3.2. Bố trí các hạng mục đập dâng điều tiết............................................................ 43
2.4. Kết luận chương 2............................................................................................. 46
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH CHO PHƯƠNG ÁN
CHỌN......................................................................................................................... 48

3.1. Cơ sở tính tốn ổn đinh giải pháp đập dâng................................................... 48
3.1.1. Thông số thiết kế............................................................................................... 48
3.1.2. Điều kiện địa chất............................................................................................. 48
3.2. Tổ hợp tải trọng................................................................................................. 52
3.2.1. Tải trọng và tổ hợp tải trọng............................................................................. 52
3.2.2. Kết quả tổ hợp tải trọng.................................................................................... 53
3.3. Tính tốn ổn định cơng trình điều tiết............................................................. 53
3.3.1. Tính tốn ổn định thấm đập dâng..................................................................... 54
3.3.2. Tính tốn ổn định đập dâng.............................................................................. 57
3.4. Kết luận chương................................................................................................ 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 74
PHỤ LỤC TÍNH TỐN............................................................................................ 78

HÌNH MINH HOẠ
Hình 1: Bản đồ hệ thống dịng chảy lưu vực sơng Hồng..........................................1
Hình 2: Diễn biến mặt cắt ngang sơng Hồng tại trạm Thượng Cát qua từng thời kỳ 2
Hình 3: Diễn biến tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng Hồng qua sơng Đuống
...................................................................................................................................
3
Hình 4: Hiện tượng sa mạc hóa trên Sơng Hồng.......................................................4
Hình 1.1. Phương án kè bãi Bắc Cầu...........................................................................7
Hình 1.2. Mặt bằng kè bãi Bắc Cầu.............................................................................7
Hình 1.3. Cắt dọc tuyến kè bãi Bắc Cầu......................................................................8
Hình 1.4. Phương án lấp hố xói cửa vào sơng Đuống.................................................8
Hình 1.5. Mặt bằng phạm vi lấp hố xói........................................................................9


Hình 1.6. Mặt cắt ngang hố xói điển hình....................................................................9
Hình 1.7. Quy mơ dự án khơi phục 4 dịng sơng chính tại Hàn Quốc........................13
Hình 1.8. 02 đập dâng điển hình vùng trung du trên sông Yeongsan – Hàn Quốc.....15

Hình 1.9. 02 đập dâng điển hình vùng trung du trên sơng Nakdong – Hàn Quốc.....16
Hình 1.10. Một số cơng trình đập dâng và âu thuyền trên sơng Murray.....................17
Hình 1.11. Một số cơng trình đập dâng trên sơng Dinh...............................................18
Hình 1.12. Đập dâng Văn Phong (Bình Định).............................................................19
Hình 1.13. Cơng trình Thảo Long – Huế.....................................................................20
Hình 1.14. Đập dâng Barra Đơ Lương – Nghệ An......................................................21
Hình 1.15. Phương án nâng cấp Barra Đơ Lương......................................................22
Hình 2.1. Quá trình lưu lượng mùa kiệt tại Sơn Tây khi các hồ vận hành bình thường .
......................................................................................................................25
Hình 2.2. Quá trình lưu lượng tại Sơn Tây khi các hồ thượng nguồn xả nước gia tăng.
......................................................................................................................26
Hình 2.3. Đường quá trình mực nước tại cống Liên Mạc, TV Hà Nội, cống Xuân
Quan khi các hồ vận hành bình thường
.....................................................................................................................................
26
Hình 2.4. Đường quá trình mực nước tại cống Liên Mạc, TV Hà Nội, cống Xuân
Quan khi các hồ xả nước gia tăng...............................................................................27
Hình 2.5. Vị trí tuyến đập dâng lựa chọn tính tốn....................................................29
Hình 2.6. Đường mực nước tại một số vị trí khi có đập dâng Long Tửu và Xuân Quan
......................................................................................................................29
Hình 2.7. Đường mực nước dọc sông Hồng (từ ngã 3 Lô Hồng đến Ba Lạt).............30
Hình 2.8. Mặt cắt ngang đập dâng.............................................................................36
Hình 2.9. Kết cấu phao điều tiết.................................................................................37
Hình 2.10. Kết cấu trụ pin dạng đặc............................................................................39
Hình 2.11. Kết cấu trụ pin dạng phao..........................................................................40
Hình 2.12. Kết cấu dầm van.........................................................................................41
Hình 2.13. Sơ đồ vị trí tuyến dự kiến đập dâng............................................................44
Hình 2.14. Kết cấu trụ pin và dầm van.........................................................................45

Hình 3.1: Mơ hình hóa thấm qua dầm van giữa 2trụ.................................................55
Hình 3.2: Thấm qua dầm van – Tổ hợp cơ bản 2.......................................................56
Hình 3.3: GradientXY qua dầm van giữa trụ T1.T2- tổ hợp cơ bản 2........................56
Hình 3.4: Gradient XY tại cửa vào và cửa ra dầm van...............................................57


Hình 3.5: Sức kháng ngang của cọc...........................................................................66


Hình 3.6: Mặt bằng bố trí cọc....................................................................................68
Hình 3.7: Sơ đồ tính lún.............................................................................................70
BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Bảng tỷ lệ phân lưu sơng Hồng – sông Đuống của Bộ Tài nguyên và Môi
trường
.....................................................................................................................................
11
Bảng 2.1: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống (%) ứng với 2 kịch bản vận hành hồ chứa
thướng nguồn
.....................................................................................................................................
27
Bảng 2.2: Mực nước max khi xây dựng hai đập dâng điều tiết...................................30
Bảng 2.3: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống..................................................................31
Bảng 2.4: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống..................................................................32
Bảng 2.5: Các trường hợp tính tốn ảnh hưởng thốt lũ của đập dâng Long Tửu.....33
Bảng 2.6: Kết quả tính tốn mực nước với lũ 500 năm...............................................34
Bảng 2.7: Tỷ lệ phân lưu vào sông Đuống các trường hợp thiết kế cống Long Tửu,..35
Bảng 3.1: Tổ hợp mực nước tính tốn ổn định cơng trình..........................................48
Bảng 3.2: Tính chất cơ lý của các lớp đất theo bảng sau:..........................................50
Bảng 3.3: Tổ hợp tải trọng tính tốn thiết kế..............................................................53
Bảng 3.4: Tổ hợp tải trọng tính tốn kiểm tra............................................................53

Bảng 3.5: Bảng tính sức chịu tải đất nền....................................................................58
Bảng 3.6: Bảng tính áp lực đáy móng.........................................................................59
Bảng 3.7: Lực tác dụng lên từng đầu cọc ứng với các trường hợp.............................68
Bảng 3.8: Tổ hợp tải trọng sử dụng tác dụng đáy móng.............................................69
Bảng 3.9: Đặc trưng hình học của đáy khối móng quy ước........................................71


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đồng bằng sơng Hồng là vùng kinh tế, chính trị, văn hố và xã hội quan trọng của đất
nước. Trong vùng có nhiều thành phố và cơng trình quan trọng trong đó có thủ đơ Hà
Nội - trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị của đất nước, là nơi tập trung dân cư đơng
đúc. Vì vậy việc quản lý khai thác nguồn nước 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.
Hệ thống sông Hồng là hợp lưu của 3 con sông: Thao, Đà và Lơ hợp thành. Ở hạ lưu,
sơng Hồng có các phân lưu: Đáy, Đuống, Luộc, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ. Trong đó, sơng
Đuống (dài 64 km), sơng Luộc (dài 74 km) chuyển nước từ sơng Hồng sang sơng Thái
Bình; sơng Trà Lý (dài 64 km), phân lưu tả ngạn sông Hồng đổ ra biển, sông Đào Nam
Định (dài 31,5 km) đưa nước sông Hồng sang sông Đáy, sông Ninh Cơ (dài 51,8 km)
chảy ra biển.

Hình 1: Bản đồ hệ thống dịng chảy lưu vực sông Hồng

1


Trong những năm gần đây,hiện tượng xói sâu và mở rộng mặt cắt ướt lịng dẫn trên
sơng Hồng, sơng Lơ, sông Đuống diễn biến ngày càng phức tạp. Theo tài liệu khảo sát
địa hình và tổng hợp số liệu đo đạc mặt cắt sông qua các năm do Viện Quy hoạch thủy
lợi thực hiện năm 2011, cao độ lịng sơng Lơ, sơng Hồng và sơng Đuống đều bị xói

sâu. Trên sông Lô, đáy sông bị hạ thấp từ 6-8m so với địa hình năm 2000, thậm chí có
vị trí bị hạ thấp đến 9-12m, trên sông Đuống cao độ đáy sơng hạ thấp từ 4-6m, cịn
trên sơng Hồng tại vị trí Sơn Tây đáy sơng hạ thấp đến 5m. Mặt cắt ngang sông ở phần
nước thấp cũng bị mở rộng do vậy, diện tích mặt cắt ướt tăng cao.
DIỄN BIẾN MẶT CẮT NGANG TẠI TRẠM THỦY VĂN THƯỢNG CÁT THEO CÁC NĂM
Cao độ (m)
14.0
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
-4.0
-6.0
-8.0

2010
2009
2008

0

2007
20

2005
2006

Khoảng cách (m)

1990

Hình 2: Diễn biến mặt cắt ngang sông Hồng tại trạm Thượng Cát qua từng thời kỳ
Theo báo cáo “Đánh giá phân tích thực trạng, nguyên nhân và tác động của sự suy
giảm mực nước thời kỳ mùa Kiệt hạ du Sông Hồng” của GS.TS Hà Văn Khối trong
buổi toạ đàm: Hiện trạng suy giảm nước về mùa khô và các giải pháp đảm bảo an
ninh nguồn nước hạ du Sông Hồng do Hội đập lớn Việt Nam và Viện Khoa học Thủy
Lợi Việt Nam tổ chức. GS.TS Hà Văn Khối đã nêu ra một số ngun nhân chính dẫn
tới tình trạng hạ thấp mực nước trên sông Hồng về mùa kiệt:
+ Do tác động của bồ lắng bùn cát tại các hồ chứa trên sông Hồng;
+ Do khai thác cát quá mức trên sông Lô, sông Hồng và sông Đuống;
+ Sự thay đổi tỷ lệ lượng nước phân sang sông Đuống.


Căn cứ vào số liệu đo đạc thực tế tại trạm Hà Nội trên sông Hồng và trạm Thượng Cát
trên sông Đuống từ năm 1957 đến năm 2011, tiến hành so sánh tỷ lệ giữa trạm
Thượng Cát với tổng của trạm Hà Nội và Thượng Cát, dòng chảy mùa kiệt từ
tháng 1 đến tháng 4 giai đoạn trước năm 2000 tỷ lệ phân lưu là 25%, đến năm 2010 tỷ
lệ phân lưu lên đến 40%-45%. Sự thay đổi này sẽ làm suy giảm đáng kể mực nước
mùa kiệt từ sau cửa vào sơng Đuống đến Hưng n, gây ra tình trạng khó khăn trong
việc lấy nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp trong đó có cơng trình lấy nước Xn
Quan.

Diễn biến tỉ lệ phân lưu dịng chảy mùa cạn sơng Hồng qua sơng Đuống

Tỉ lệ phân lưu (%)

45
40
35
30
25
20
15
10
19551960196519701975198019851990199520002005201
Năm

0

Hình 3: Diễn biến tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng Hồng qua sơng Đuống
Trước tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng đang ngày càng cấp thiết, đe dọa đến
ah ninh nguồn nước, Việt Nam được dự báo là một trong những quốc gia chịu ảnh
hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Các dịng sơng chính trong đó có sông Hồng
đang bị mặn tấn công, nước mặn đã lấn sâu dọc theo sơng Hồng lên phía thượng lưu,
có những thời điểm lên đến vài chục km. Ảnh hưởng của mặn làm cho nguồn nước bị
ô nhiễm, độ mặn vượt quá mức cho phép không đảm bảo cho việc lấy nước tưới cho
nông nghiệp, đặc biệt là các tỉnh giáp biển như Nam Định, Ninh Bình, Thái
Bình...Cùng với việc hạ thấp mực nước và thiếu hụt nguồn nước trên sông Hồng càng
làm gia tăng khả năng xâm nhập mặn hiện tại và dự báo càng trầm trọng trong tương
lai.


Có thể thấy rằng, vấn đề hạ thấp mực nước sông Hồng về mùa kiệt, đặc biệt trong điều
kiện biến đổi khí hậu, khan hiếm nguồn nước hiện nay đã và đang là một vấn đề quan
trọng, đặt ra một thách thức lớn, ảnh hưởng tới hầu hết các lĩnh vực của đời sống, kinh
tế xã hội đối với toàn bộ hạ du sơng Hồng.

Hình 4: Hiện tượng sa mạc hóa trên Sơng Hồng
Đề tài:“Nghiên cứu giải pháp cơng trình đập dâng điều tiết phân lưu dịng chảy
sơng Hồng – sơng Đuống, nhằm ứng phó tình trạng hạ thấp mực nước trên sông
Hồng về mùa kiệt.” là cấp thiết trược thực trạng hạ thấp mực nước sông Hồng về mùa
kiệt.
2. Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp đập dâng nước điều tiết phân lưu dòng chảy sơng
Hồng – sơng Đuống, Phân tích tính tốn ổn định nền công đập dâng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :
Đối tương nghiên cứu: Giải pháp đập dâng điều tiết tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng
Hồng – sơng Đuống.
Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn:
- Nghiên cứu tổng quan các loại hình kết cấu đập dâng trong nước và trên thế giới;
- Phân tích, đề xuất giải pháp kết cấu đập dâng;
- Tính tốn ổn định nền đập dâng;


4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Cách tiếp cận:
Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học
hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu cơng trình ngăn
sơng, lấn biển trên thế giới cũng như trong nước đã có kết hợp tìm hiểu, thu thập, và
phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện trạng những
vị trí đề xuất xây dựng cơng trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù hợp với tình
hình điều kiện cụ thể của nước ta.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mơ hình tốn và các phần mềm ứng dụng.
+ Phương pháp chuyên gia.

+ Phương pháp phân tích, tổng hợp.
5. Kết quả đạt được của luận văn:
 Tổng quan về các hình loại đập dâng nước;
 Đề xuất một số giải pháp kết cấu đập dâng có thể áp dụng.
 Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu đập dâng phù hợp với điều kiện điều tiết tỷ
lệ phân lưu của sơng Hồng – sơng Đuống.
 Tính tốn ổn định nền đập dâng phương án chọn.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan các giải pháp phân lưu dịng chảy sơng Hồng – sơng Đuống đã
nghiên cứu
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các giải pháp điều tiết phân lưu dòng chảy sơng
Hồng – sơng Đuống trong đó có: Đề tài khoa học cơng nghệ cấp Nhà nước: « Nghiên
cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lưu hợp lý tại các phân lưu sông Hồng – sông
Đuốngvà sông Hồng, sông Luộc » của PGS.TS.Nguyễn ngọc Quỳnh, phịng thí
nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học sông biển – Viện khoa học thủy lợi Việt
nam.
1.1.1. Các kết quả nghiên cứu đã có :
Đề tài khoa học cơng nghệ cấp Nhà nước của PGS.TS.Nguyễn ngọc Quỳnh: « Nghiên
cứu đề xuất giải pháp ổn định tỷ lưu hợp lý tại các phân lưu sông Hồng – sông Đuống
và sông Hồng, sông Luộc” của phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học
sông biển – Viện khoa học thủy lợi Việt nam; đề tài đã nghiên cứu, phân tích và đề
xuất tỷ lệ phân lưu hợp lý của sông Hồng – sơng Đuống từ đó đưa ra giải pháp cơng
trình để đảm bảo yêu cầu phân lưu. Đề tài đã nghiên cứu đã tính tốn tỷ lệ phân lưu
của sơng Hồng và sơng Đuống cho 2 giải pháp cơng trình bằng mơ hình tính tốn và
mơ hình vật lý thu được kết quả như sau:
1.1.1.1. Giải pháp kè phân lưu ở đầu bãi Bắc Cầu
Giải pháp kè phân lưu ở đầu bãi Bắc Cầu là một trong những giải pháp được đề xuất
để tính tốn của đề tài. Giải pháp bố trí cơng trình kè phân lưu (dạng mõm cá) ở đầu

bãi Bắc Cầu để ổn định, chống xói lở đầu bãi và góp phần điều chỉnh, ổn định tỷ lệ
phân lưu vào sơng Đuống.
Tuyến kè có kết cầu lõi bằng đất đắp đầm chặt và được bảo vệ bằng lớp đá lát trong
khung bê tơng, bên dưới có bố trí tầng lọc ngược và gia cốbằng cọc bê tông cốt thép.
Tuyến kè mũ hướng về phía luồng của sơng Đuống để cắt bớt dịng chảy đổ vào sơng
Đuống.


Hình 1.1. Phương án kè bãi Bắc Cầu
Đề tài đã tính tốn với 3 phương án chiều dài tuyến kè khác nhau (50m, 150m, 250m)
nhưng mà hiệu quả điều tiết tỷ lệ phân lưu không cao chỉ giảm được 1,0% (mùa lũ) và
1,7% (mùa kiệt). Tỷ lệ phân lưu tăng khi chiều dài tuyến kè tăng, nhưng việc tăng
chiều dài tuyến kè sẽ dẫn đến co hẹp cửa vào của sơng Đuống và kè sẽ nằm vào vị trí
hố xói (giải pháp cơng trình phức tạp và tốn kém). Sau khi phân tích tác giả lựa chọn
phương án chiều dài tuyn kố L=250m
chi tiết mặt bằng kè phân lu
tỷ lệ: 1/2.000

M1

M2

Lát tấm bê tông
KT 0,5x0,5x0,3m

Khung ô BT
trồng cỏ

M2

Hỡnh 1.2. Mt bằng kè bãi Bắc Cầu

M1


mặt cắt dọc kè phân lu (M1- M1)
tỷ lệ: 1/250

M2

Hỡnh 1.3. Cắt dọc tuyến kè bãi Bắc Cầu
1.1.1.2. Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống
Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống: Lấp các hố xói ở đoạn sơng Đuống từ
cửa vào đến cầu Đơng Trù, giải pháp này làm giảm phạm vi diện tích mặt cắt ngang
dịng chảy trên đoạn cửa vào sơng Đuống theo phương đứng, hạn chế tỷ lệ phân lưu.

Hình 1.4. Phương án lấp hố xói cửa vào sơng Đuống


Tại vị trí cửa vào của sơng Đuống, địa hình lịng sơng tự nhiên vị xói sâu dẫn tới tình
trạng dịng chảy tập trung sang sơng Đuống làm mất cân bằng tỷ lệ phân lưu dịng
chảy trên sơng Hồng – sơng Đuống. Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sơng Đuống để
ứng phó với tình trạng trên. Hố xói được lấp đến cao trình +5 bằng bao tải cát và gia
cố ở trên là thảm đá.
X· Xu©n Canh Hun §«ng Anh

L1

X· §«ng Héi Hun §«ng Anh

L1

Hình 1.5. Mặt bằng phạm vi lấp hố xói

Hình 1.6. Mặt cắt ngang hố xói điển hình.


Đề tài đã tính tốn với 3 phương án cao trình lấp hố xói khác nhau (-3.0m, -5.0m, 7.0m), sau khi tính tốn với cao trình lấp hố xói là (-3.0m) hiệu quả tỷ lệ phân lưu
giảm khá lớn từ 3,4% - 3,8% (mùa lũ) và lên đến 6% (mùa kiệt) tiệm cận với tỷ lệ
phân lưu hợp lý. Tỷ lệ phân lưu giảm khi cao trình lấp hố xói giảm, nhưng việc tăng
cao trình lấp hố xói sẽ ảnh hưởng tới chiều giao thơng thủy của tuyến Việt Trì –
Quảng Ninh qua cửa sơng Đuống. Sau khi phân tích tác giả lựa chọn phương án lấp hố
xói ở cao trình -5,0m đảm bảo u cầu giao thơng thủy.
Để đảm bảo tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng tác giả đã đề xuất kết hợp cả hai phương án
kè bãi bãi bắc cầu với chiều dài L=250m và lấp hố xói cửa vào sơng Đuống đến (5.0m)
1.1.2. Những ngun nhân dẫn điến tình tình trạng hạ thấp mực nước trên sơng
Hồng về mùa kiệt:
Theo báo cáo “Đánh giá phân tích thực trạng, nguyên nhân và tác động của sự suy
giảm mực nước thời kỳ mùa Kiệt hạ du Sông Hồng” của GS.TS Hà Văn Khối trong
buổi toạ đàm: “Hiện trạng suy giảm nước về mùa khô và các giải pháp đảm bảo an
ninh nguồn nước hạ du Sông Hồng” do Hội đập lớn Việt Nam và Viện Khoa học Thủy
Lợi Việt Nam tổ chức. GS.TS Hà Văn Khối đã nêu ra một số ngun nhân chính dẫn
tới tình trạng hạ thấp mực nước trên sông Hồng về mùa kiệt:
+ Do tác động của bồ lắng bùn cát tại các hồ chứa trên sông Hồng: Với việc xây
dựng các hồ chứa trên thượng nguồn các con sông đã dẫn tới hiện tượng bùn cát được
giữ lại ở các hồ chứa gây ra hiện tượng xói nước trong cho hạ du. Hiện tượng xói nước
trong đã gây ra tình trạng xói lở và hạ thấp lịng dẫn ở hạ du sơng Hồng gây ra tình
trạng hạ thấp mực nước trên sơng Hồng.
+ Do tình trạng khai thác cát q mức trên sơng Lô, sông Hồng và sông Đuống: Thực
trạng quản lý khai thác cát tràn lan trên sông Hồng càng làm cho lịng dẫn trên sơng

Hồng (đặc biệt là mùa kiệt).
+ Sự thay đổi tỷ lệ lượng nước phân sang sông Đuống: Căn cứ vào nghiên cứu về tỷ
lệ phân lưu sông Hồng – sơng Đuống của Viện khí tượng thủy văn – Bộ Tài nguyên và
Môi trường năm 2012 – 2013, tỷ lệ phân lưu dịng chảy sơng Hồng – sơng Đuống về


mùa kiệt trong những năm ngần đây từ 40%-45%. Sự thay đổi này sẽ làm suy giảm
đáng kể mực nước mùa kiệt từ sau cửa vào sông Đuống đến Hưng n, gây ra tình
trạng khó khăn cho việc lấy nước của các cơng trình đầu mối trong đó có cơng trình
lấy nước Xn Quan và một số cơng trình khác.
Bảng 1.1. Bảng tỷ lệ phân lưu sông Hồng – sông Đuống của Bộ Tài nguyên và Môi
trường

Do tác động của bồ lắng bùn cát tại các hồ chứa trên sông Hồng và tình trạng khai thác
cát q mức trên sơng Lô, sông Hồng và sông Đuống làm cho điều kiện địa hình lịng
sơng Hồng ngày càng hạ thấp, Cùng với sự phân lưu dịng chảy sơng Hồng sang sơng
Đuống làm cho tình trạng hạ thấp mực nước sơng Hồng về mùa kiệt ngày càng trở lên
khốc liệt. Trước thực trạng đó để cân đối với nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất nông
nghiệp các hồ chứa thượng nguồn đã phải xả xuống hạ lưu một lượng nước lớn hơn rất
nhiều so với nhu cầu sử dụng nước, gây áp lức tới yêu cầu sử dụng nước của các hồ
chứa.
1.1.3. Đề xuất định hướng giải quyết vấn đề nghiên cứu
1.1.3.1. Mục tiêu và nhiệm vụ
+) Mục tiêu:


Đề xuất giải pháp đập dâng tại vị trí cửa sơng Đuống nhằm điều tiết phân lưu dịng
chảy sơng Hồng – sơng Đuống, ứng phó với tình trạng hạ thấp mực nước sông Hồng
về mùa kiệt.
+) Nhiệm vụ:

- Đảm bảo tỷ lệ phân chia lưu lượng hợp lý giữa sông Hồng vào sông Đuống;
- Kết hợp dâng nước thượng lưu về mùa kiệt đảm bảo các yêu cầu cho tưới tiêu nơng
nghiệp, cải thiện mơi trường các dịng sơng nhánh;
- Đảm bảo giao thông thủy được thông suốt trên sông Đuống;
- Khơng ảnh hưởng đến khả năng tiêu thốt về mùa lũ.
1.1.3.2. Những vấn đề cần nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan các loại hình kết cấu đập dâng trong nước và trên thế giới;
- Nghiên cứu các phương án điều tiết phân lưu sông Hồng – sông Đuống, đề xuất
giải pháp kết cấu đập dâng;
- Tính tốn ổn định nền đập dâng điều tiết phân lưu dịng chảy sơng Hồng – sông
Đuống được lựa chọn.
1.2. Tổng quan các công trình đập dâng điều tiết trong nước và trên thế giới
1.2.1. Tổng quan trên thế giới
Hiện nay, các cơng trình đập dâng nhằm cải tạo môi trường, dâng cao mực nước đã
được thực hiện rất nhiều, nhằm khai thác một cách hiệu quả đa mục tiêu nguồn nước
trên thế giới trước thực trạng biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp. Tùy thuộc vào điều
kiện tự nhiên, nhiệm vụ công trình cũng như khả năng kinh tế kỹ thuật của mỗi nước,
những cơng trình đập dâng trên thế giới rất đa dạng về kết cấu và phong phú về giải
pháp xây dựng, lắp đặt cơng trình.
1.2.1.1. Dự án khơi phục 4 dịng sơng chính tại Hàn Quốc
Tại Châu Á trong lĩnh vực quy hoạch, khai thác và bảo vệ nguồn nước cũng như xây
dựng các cơng trình thủy lợi, Hàn Quốc được biết đến với rất nhiều dự án có quy mô
lớn, mang tầm cỡ thế giới như dự án đê biển Seamangeum hay dự án “khôi phục 4


dịng sơng chính - 4 Major Rivers Restoration Projects”. Nếu như dự án xây dựng đê
biển Seamangeum được triển khai nhằm mục đích chống lũ, nước biển dâng và lấn
biển thì dự án “Khơi phục 4 dịng sơng chính tại Hàn Quốc lại nhằm mục đích “tăng
trưởng xanh – Green Growth”, cải tạo môi trường sinh thái và giảm thiểu thiệt hại, rủi
ro do lũ lụt, hạn hán gây ra hàng năm; nâng cao cột nước trên các sông nhằm phục vụ

sản xuất nông nghiệp; phục hồi hệ sinh thái dọc sông và tạo ra các khu vực, không
gian nghỉ dưỡng dọc sơng để thúc đẩy phát triển vùng.

Hình 1.7. Quy mơ dự án khơi phục 4 dịng sơng chính tại Hàn Quốc
Đây là dự án được thiết lập để giải quyết những thách thức lớn về mặt môi trường của
04 con sông lớn: sông Hàn, Nakdong, Geum và Yeongsan tại Hàn Quốc. Sự thiệt hại
hàng năm gây nên bởi hạn hán là rất lớn, nghiêm trọng nhất là mất hệ sinh thái và suy
thối mơi trường sống. Sự thiệt hại được dự báo ngày càng tăng bởi các hiện tượng
thời tiết cực đoạn của biến đổi khí hậu. Ở Hàn Quốc, hạn hán được dự kiến sẽ trở nên
thường xuyên hơn 3đến 4 lần trong tương lai gần.
+) Tạo hồ chứa nước: Để bảo đảm đủ lượng nước theo nhu cầu sử dụng nước, sẽ tiến
hành xây dựng tuyến đường thủy và 16 đập dâng tạo hồ chứa nước trên 04 con sông


chính. Với 16 đập dâng dự kiến để bảo đảm 800 triệu m 3. Ngoài ra, 16 đập dâng trên
04 con sơng chính sẽ tăng cột nước cho 96 hồ chứa nơng nghiệp hiện có để đảm bảo
250 triệu m3. Ngồi ra, việc xây dựng ba đập kích thước vừa và nhỏ dự kiến sẽ mang
lại hơn 250 triệu m3. Những cơng trình này sẽ giúp cho việc lưu trữ lượng nước cần
thiết trong mùa khô. Kết hợp với giải pháp nạo vét luồng lạch, nạo vét lịng sơng để
tăng sức chứa cho các tuyến sông, giảm mực nước lũ,….. làm cho lưu lượng lũ đổ về
hạ lưu giảm xuống, kết hợp khả năng lưu trữ nước cho mùa khô được an toàn hơn.
Điều này sẽ làm giảm đáng kể lũ lụt, hạn hán hàng năm và các thiệt hại mà chúng gây
ra.
+) Kiểm soát lũ: Để đảm bảo khả năng tiêu thoát lũ giải pháp được nghiên cứu đề
xuất là mở rộng các cửa sông của các sông nhánh, cho phép giảm nhanh mực nước và
tăng lưu lượng tiêu thốt lũ ở các cửa sơng. Ngồi ra, để làm chậm dòng lũ, các vùng
đất trũng được quy hoạch làm các vùng chậm lũ hoặc kiểm soát lũ, trữ lượng chứa lũ
lên đến 920 triệu m3.
+) Chất lượng nước và phục hồi sinh thái: Đến năm 2012, chất lượng nước của
dịng chính đã được cải thiện với mức trung bình của mức hai (Biochemical Oxygen

Demand ít hơn 3ppm) bằng cách mở rộng các cơ sở xử lý nước thải và thiết lập các cơ
sở giảm tảo xanh. Hơn nữa, cố gắng để khơi phục lại dịng sơng sinh thái, tạo ra vùng
hệ sinh thái ven sông.
+) Tạo ra các không gian đa năng cho cư dân địa phương: Để tạo ra các bờ sông là
một khu vực đa năng để cải thiện lối sống, giải trí, du lịch, các hoạt động văn hóa, và
tăng trưởng xanh, làn đường xe đạp (1,728km) sẽ được phát triển, các chương trình
tour du lịch sẽ được đẩy mạnh, và các môn thể thao sẽ được mở rộng tại đây.
+) Sông theo định hướng phát triển cộng đồng: Dự án cũng sẽ góp phần vào sự phát
triển khu vực thông qua các kế hoạch khác nhau mà sử dụng các cơ sở hạ tầng được
quy hoạch trong dự án và cảnh quan.
Nhận xét về mục tiêu nhiệm vụ:


Mục tiêu và nhiệm vụ của "Dự án xanh New Deal", trong đó có khơi phục 04 con
sơng chính sơng Hàn, Nakdong, Geum và Yeongsan tại Hàn Quốc, có nhiều điểm
tương


đồng với giải pháp đập dâng điều tiết phân lưu sông Hồng – sông Đuống nhằm nâng
cao mực nước sông Hồng về mùa kiệt:
- Đảo bảo an toàn nguồn nước: Giải pháp cơng trình đập dâng điều tiết phân lưu dịng
chảy sơng Hồng – sơng Đuống cũng đặt ra nhiệm vụ về an toàn nguồn nước cho khu
vực đồng bằng Bắc Bộ;
- Nâng cao đầu nước phục vụ sản xuất nông nghiệp: Tương tự "Dự án xanh New
Deal", giải pháp đập dâng điều tiết phân lưu dịng chảy sơng Hồng sơng Đuống nâng
cao được đầu nước phía thượng lưu, cải tạo được nguồn nước chảy vào cho các tuyên
sông nhánh như: sơng Tích, sơng Đáy, sơng Nhuệ, sơng Bắc Hưng Hải, .... nâng cao
được trữ lượng nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho mùa kiệt và giảm được lượng
nước phải xả xuống hạ lưu của các hồ chứa trên thượng nguồn;
- Đảm bảo luồng giao thông thủy: Tương tự "Dựán xanh New Deal", giải pháp đập

dâng cũng đảm bảo yêu cầu giao thông thủy trên sông Đuống;
Dưới đây là một số hình ảnh về các giải pháp đập dâng điều điều tiết dòng chảy trong
dự án cải tạo 4 dịng sơng chính sơng Hàn, Nakdong, Geum và Yeongsan tại Hàn
Quốc.

Hình 1.8. 02 đập dâng điển hình vùng trung du trên sông Yeongsan – Hàn Quốc


Hình 1.9. 02 đập dâng điển hình vùng trung du trên sông Nakdong –Hàn Quốc
1.2.1.2. Hệ thống đập dâng trên sông Murray (Úc)
Nhu cầu về nguồn nước cho nông nghiệp, sinh hoạt,… ngày càng lớn, nhu cầu cần
thiết xây dựng các dạng đập dâng, tạo hồ chứa nước trên tuyến sơng đảm bảo nguồn
nước là điều hiển nhiên. Điển hình là năm 1982 đã xẩy ra một đợt hạn hạn rất lớn, đặt
ra yêu cầu rất lớn cho nguồn nước từ sông Murray. Phong trào xây dựng các hồ trữ
nước, phân phối nước tự phát bất nguồn từ Kyabram hình thành dọc theo thung lũng
Murray để đảm bảo nhu cầu sử dụng nước của các vùng đất và bảo vệ lợi ích của
người dân trong khu vực. Điều này đặt vấn đề cho việc xây dựng các hồ chứa nước có
tính chất hệ thống trên sơng Murry đã trở thành nhu cầu hiển nhiên.
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 nông nghiệp. Đây là dự án có tính chất và
nhiệm vụ tương đối giống với việc nghiên cứu hệ thống đập dâng trên sơng Hồng.
Dưới đây là một số hình ảnh về các giải pháp đập dâng điều điều tiết dòng chảy trên
sông Muray nhằm nâng cao mực nước phục vụ sản xuất nông nghiệp.