Nghiên cứu đề xuất phương án nạo vét cải tạo lòng dẫn sông Nhuệ đảm bảo yêu cầu cấp nước sản xuất vụ Đông Xuân
Tóm tắt: Sau 75 năm vận hành, các sông trục trong hệ thống thủy lợi Sông Nhuệ đã bị
xuống cấp rất nghiêm trọng: đáy sông bị phù sa bồi cao hơn cao độ thiết kế từ 1,5 đến 2,5
m làm ảnh hởng đến khả năng cấp nớc sản xuất vụ đông - xuân. Bài báo giới thiệu kết
quả nghiên cứu đánh giá khả năng cấp nớc theo hiện trạng lòng dẫn và xác định bề rộng
đáy sông Nhuệ ở cao độ thiết kế cần phải nạo vét, cải tạo đáp ứng yêu cầu sản xuất và phát
triển kinh tế - xã hội của các tỉnh Hà Tây, Hà Nam và Thủ đô Hà Nội trong tơng lai
g kênh mương thì phải tính thử dần các giá trị Q. Tương ứng với từng giá trị hệ số tưới q sẽ xác định được các trị số lưu lượng Q cho các điểm khống chế dọc sông Nhuệ. Kết quả tính toán đường mặt nước sẽ giúp đánh giá khả năng cấp nước tưới tự chảy hay động lực tại các điểm lấy nước, từ đó có cơ sở đề xuất phương án giải quyết tốt nhất cho hệ thống. 3. kết quả nghiên cứu 3.1. Các phương án nghiên cứu 3.1.1. Đánh giá khả năng cấp nước tưới theo hiện trạng lòng dẫn a) Khi điều kiện biên là mực nước khống chế thấp nhất trong quy trình vận hành, có thể xảy ra các trường hợp sau về kết quả tính toán mực nước tại hạ lưu Liên Mạc I HHL: - Nếu HHL Qtính toán phải tiến hành tính toán thử dần các giá trị Qđầu mối (hay q) đến khi Qcần = Qtính toán. - Nếu HHL > HTL-75% = 4,0 m thì kết luận sông Nhuệ không thể cấp đủ lưu lượng. Bước tiếp theo là phải giảm hệ số tưới (thay đổi lưu lượng cần cấp tại đầu mối), tính toán lại và tiếp tục so sánh mực nước hạ lưu cống Liên Mạc I với mực nước thượng lưu HTL75%. b) Khi điều kiện biên là mực nước khống chế để đảm bảo cấp đủ lưu lượng: Tính toán thử dần các giá trị biên mực nước để đảm bảo HHL < HTL-75% và Qcần = Qtính toán. Căn cứ 5 kết quả tính toán, so sánh với mực nước khống chế tưới tự chảy sẽ xác định được khả năng cấp nước tự chảy thực của các điểm lấy nước cũng như toàn bộ hệ thống. c) Căn cứ vào đặc điểm hệ thống và quy trình vận hành sẽ xem xét các phương án tưới sau: + Phương án VH1: vận hành tưới đồng thời cho 56.506 ha đất canh tác thuộc hệ thống lấy nước từ sông Nhuệ. + Phương án VH2: vận hành tưới luân phiên. Theo đó việc tưới cho hệ thống được chia thành 02 giai đoạn: - Tưới cho 23.733 ha đất canh tác thuộc đoạn trên Đồng Quan. - Tưới cho 32.773 ha đất canh tác thuộc đoạn dưới Đồng Quan. Khi tính thử dần, lưu lượng chảy qua cống được tính toán theo công thức sau : Q = zghb n ..2... (m3/s) Trong đó: : Hệ số lưu lượng, sơ bộ tính toán lấy = 0,95 b: Tổng chiều rộng cống (m). hn : Cột nước chảy ngập trên cao trình đáy cống (m). z: Chênh lệch mực nước thượng – hạ lưu (m). 3.1.2. Nghiên cứu đề xuất phương án cải tạo lòng dẫn sông Nhuệ Căn cứ vào hiện trạng mặt cắt sông Nhuệ cho phép đề xuất 9 phương án cải tạo lòng dẫn (bảng 4). Nội dung của phương án là mở rộng mặt cắt ướt, khơi sâu luồng lạch, phá bỏ các chướng ngại vật. Trong các phương án nạo vét, cao độ đáy sông thiết kế lấy bằng cao độ ngưỡng cống điều tiết đã có trên sông (bảng 3). Bảng 4: Đề xuất các phương án nạo vét sông Nhuệ TT Phương án Bề rộng đáy nạo vét cho các đoạn sông (m) Liên Mạc – Hà Đông (b1) Hà Đông - Đồng Quan (b2) Đồng Quan - Nhật Tựu (b3) 1 Phương án 1 25 m 25 m 25 m 2 Phương án 2 30 m 25 m 25 m 3 Phương án 3 K1+104K5+500: b1-1=35m K6 K16: b1-2=30 m 25 m 25 m 4 Phương án 4 30 m 30 m 30 m 5 Phương án 5 K0+104K5+500: b=35 m K6 K16: b = 30 m 30 m 30 m 6 Phương án 6 35 m 30 m 30 m 7 Phương án 7 37 m 30 m 30 m 8 Phương án 8 38 m 30 m 30 m 9 Phương án 9 39 m 30 m 30 m 3.2. Kết quả tính toán khả năng cấp nước theo hiện trạng lòng dẫn sông Nhuệ Kết quả tính toán ở bảng 5 cho thấy với hiện trạng lòng dẫn sông Nhuệ không đủ khả năng cấp nước tưới theo yêu cầu thiết kế: a) Trường hợp duy trì mực nước khống chế tưới theo quy trình vận hành, lòng dẫn sông Nhuệ hiện tại chỉ có thể đảm bảo: - Khi vận hành tưới đồng thời cho toàn bộ diện tích canh tác của hệ thống thì chỉ cấp được hệ số tưới q = 0,480 l/s.ha 6 - Khi vận hành tưới luân phiên: đáp ứng được yêu cầu cho khu vực trên Đồng Quan còn khu vực dưới Đồng Quan chỉ cấp được hệ số tưới q = 0,769 l/s.ha. b) Để có thể cấp đủ nước tưới đồng thời cho cả hệ thống theo hệ số tưới thiết kế (qtk = 1,20 l/s.ha) thì mực nước sông Hồng tại Liên Mạc phải đạt tới cao độ + 5,23 m. Bảng 5: Kết quả tính toán đường mực nước theo hiện trạng lòng dẫn Trường hợp tưới qtk = 1,20 l/s.ha qđảm bảo (l/s.ha) Qđầu mối (m 3/s) ZHL (m) Qđầu mối (m 3/s) ZHL (m) Tưới đồng thời 85,36 5,23 q = 0,480 l/s.ha 31,54 3,99 Tưới thượng lưu Đồng Quan 36,24 4,00 Thoả mãn Tưới hạ lưu Đồng Quan 49,79 4,50 q = 0,769 l/s.ha 32,13 3,98 c) Kết quả tính toán phù hợp với các số liệu thống kê của Công ty khai thác công trình thủy lợi sông Nhuệ: hàng năm trên hệ thống có khoảng 3.500 ha - 4.000 ha đất canh tác phải dùng nước lấy từ các kênh chìm thông qua các máy bơm nhỏ. Mặc dù theo tính toán, các công trình đã có đáp ứng được yêu cầu tưới cho toàn bộ diện tích canh tác của hệ thống nhưng tình trạng thiếu nước vẫn thường xuyên xảy ra, nhất là ở các vùng xa nằm ở cuối kênh và các vùng ranh giới giữa khu tưới động lực và khu tưới tự chảy. d) Kết quả tính toán đường mặt nước cho thấy công trình đầu mối có khả năng cấp đủ lưu lượng theo yêu cầu nhưng hiệu quả cấp nước không cao do mực nước cấp không đảm bảo. Nguyên nhân chính là do tổn thất dọc đường trên hệ thống còn rất lớn. Lòng dẫn sông Nhuệ cũng như các trục sông khác trong hệ thống không chỉ có quá nhiều vật cản mà còn bị bồi lấp nghiêm trọng, nhất là tại khu vực các cửa lấy nước chính. 3.3. Kết quả tính toán các phương án cải tạo lòng dẫn sông Nhuệ Hiệu quả nạo vét lòng dẫn sông Nhuệ thể hiện ở khả năng chuyển tải lưu lượng nước của sông sau khi nạo vét. Kết quả tính toán ở bảng 6 cho thấy hiệu quả nạo vét ở các đoạn sông là rất khác nhau: - Nếu tăng bề rộng đáy sông từ 25 m (phương án 1) lên 30 m (phương án 2) cho đoạn Liên Mạc - Hà Đông còn các đoạn sông phía dưới Hà Đông vẫn giữ bề rộng 25 m thì hệ số tưới tăng 0,111 l/s.ha (tăng 13,1%). - Nếu giữ nguyên bề rộng đáy sông đoạn Liên Mạc - Hà Đông 30 m (phương án 2), tăng bề rộng đáy sông nạo vét từ 25 m lên 30 m (phương án 4) cho toàn bộ sông Nhuệ nằm phía dưới đập Hà Đông (từ Hà Đông đến Nhật Tựu) thì hệ số tưới chỉ tăng 0,049 l/s.ha (tăng 5,1 %). - Khi tăng bề rộng đáy sông nạo vét từ 25 m (phương án 1) lên 30 m (phương án 4) cho toàn bộ sông Nhuệ thì hệ số tưới tăng 0,16 l/s.ha (tăng 18,8%). - Nếu tăng bề rộng đáy sông nạo vét từ 30 m (phương án 4) lên 35 m (phương án 6) cho đoạn Liên Mạc - Hà Đông còn các đoạn sông phía dưới Hà Đông vẫn giữ bề rộng 30 m thì hệ số tưới tăng 0,105 l/s.ha (tăng 10,4%). - Để đáp ứng được hệ số tưới qtk = 1,20 l/s.ha cho toàn bộ hệ thống khi dẫn nước tưới đồng thời thì bề rộng đáy sông Nhuệ ở cao độ thiết kế tối thiểu phải đạt 39 m cho đoạn Liên Mạc - Hà Đông và 30 m cho đoạn Hà Đông - Nhật Tựu (phương án 9). - Địa hình lòng dẫn đoạn sông Nhuệ đoạn từ Nhật Tựu đến Lương Cổ và sông Đáy không ảnh hưởng đến kết quả tính toán thủy lực nạo vét cải tạo các đoạn sông phía trên. Tuy nhiên, việc nạo vét lòng dẫn đoạn sông này cho phù hợp với chế độ thủy lực của các đoạn sông phía trên lại có tác dụng hạn chế tốc độ bồi lắng lòng dẫn và nâng cao hiệu quả nạo vét cho các đoạn sông phía trên. 7 Bảng 6: Kết quả tính toán các phương án với trường hợp tưới đồng thời Mô tả phương án qTK =1,20 l/s.ha qđảm bảo (l/s.ha) Qđầu mối (m 3/s) ZHL (m) Qđầu mối (m 3/s) ZHL (m) 1 b1 = b2 = b3 = 25 m 85,36 4,50 q = 0,850 l/s.ha 60,64 3,99 2 b1=30 m b2 = b3 = 25 m 85,36 4,36 q = 0,961 l/s.ha 68,41 3,99 3 b1-1= 35 m; b1-2= 30 m b2 = b3 = 25 m 85,36 4,24 q = 1,000 l/s.ha 71,23 3,99 4 b1 = b2 = b3 = 30 m 85,36 4,24 q = 1,010 l/s.ha 71,94 3,99 5 b1-1= 35 m; b1-2= 30 m b2 = b3 = 30 m 85,36 4,17 q = 1,058 l/s.ha 75,33 3,99 6 b1=35 m b2 = b3 =30 m 85,36 4,09 q = 1,115 l/s.ha 79,36 3,99 7 b1=37 m b2 = b3 =30 m 85,36 4,04 q=1,150 l/s.ha 81,83 3,99 8 b1=38 m b2 = b3 =30 m 85,36 4,02 q=1,170 l/s.ha 83,24 3,99 9 b1 =39 m b2 = b3 =30 m 85,36 3,99 q=1,190 l/s.ha 84,65 3,99 4. Kết luận và kiến nghị 4.1. Kết luận - Để đảm bảo tưới với hệ số tưới mặt ruộng qtk = 1,20 l/s.ha cho toàn bộ hệ thống khi dẫn nước tưới đồng thời thì bề rộng đáy sông Nhuệ ở cao độ thiết kế phải đạt tối thiểu 39,0 m cho đoạn Liên Mạc - Hà Đông và 30,0 m cho đoạn Hà Đông - Nhật Tựu. - Trong trường hợp áp dụng hệ số tưới mặt ruộng q = 1,00 l/s.ha thì bề rộng đáy sông Nhuệ ở cao độ thiết kế tối thiểu phải đạt 30,0 m cho tất cả các đoạn sông. 4.2. Kiến nghị - Xây dựng lại cống Liên Mạc trên đê sông Hồng. Hiện tại cống Liên Mạc cũ sau hơn 70 năm khai thác đã bị xuống cấp rất nghiêm trọng không đáp ứng được yêu cầu phòng chống lũ cho Thủ đô Hà Nội, không lấy được đủ nước cho hệ thống khi mực nước sông Hồng xuống thấp hơn mực nước thiết kế, không lấy được phù sa khi mực nước sông Hồng lớn hơn mức báo động I (lớn hơn +10,5 m). - Tất cả các sông nội đồng trong hệ thống Sông Nhuệ phải sớm được nạo vét, khơi sâu, mở rộng lòng dẫn và phá bỏ chướng ngại vật cho phù hợp với mặt cắt thiết kế. Tài liệu tham khảo 1. Quy trình vận hành hệ thống công trình thủy lợi Sông Nhuệ (Ban hành theo Quyết định số 105/2002/QĐ-BNN-QLN ngày 19-11-2002 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn). 2. Trung tâm Khoa học và Triển khai kỹ thuật thủy lợi: Báo cáo đầu tư dự án sửa chữa nâng cấp hệ thống công trình thủy lợi Sông Nhuệ. Hà Nội 11-2006. 8 Study on propose of projects of dredge Nhue riverbed to ensure the demand of water supply in the fifth-month crop Eng. Le Thi Thanh Thuy Irrigation and Drainage Section- Water Resources University Abstract: Almost all of main channels of this irrigation system have been in bad condition after 75 years of operation. The deposit of silt raised the level of the riverbeds from 1.5 m to 2.5 m higher than design. That due to bad affect of water supply capability for irrigation in the fifth-month crop. In this study, the author not only introduced the results of the research on the evaluation of water supply capacity in actual situation but also defined the new widths of riverbeds needed to be dredge to meet the demand of production and socioeconomic development of Ha Tay, Ha Nam and Ha Noi in the future.
File đính kèm:
- nghien_cuu_de_xuat_phuong_an_nao_vet_cai_tao_long_dan_song_n.pdf