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

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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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


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

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

Giải pháp đập phao di động tháo lắp hàng năm

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

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

Hình 8: Đơn nguyên phao điều tiết

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

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

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

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

Giải pháp Đập cao su

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

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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

2.
3.
4.
5.

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