BẢN CAM KẾT
Họ và tên học viên: Đặng Văn Kiên
Chuyên ngành:

Xây dựng công trình thủy

Tên đề tài luận văn: “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”.
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả
nghiên cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào
khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn 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 Hòa 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

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................6
1.1. Tổng quan các giải pháp phân lưu dòng chảy sông Hồng – sông Đuống đã
nghiên cứu ......................................................................................................................6
1.1.1. Các kết quả nghiên cứu đã có : ............................................................................6
1.1.2. Những nguyên nhân dẫn điến tình tình trạng hạ thấp mực nước trên sông Hồng
về mùa kiệt: ....................................................................................................................10
1.1.3. Đề xuất định hướng giải quyết vấn đề nghiên cứu .............................................11
1.2. Tổng quan các công 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 dòng chảy
sông Hồng – sông 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 dòng chảy sông Hồng – sông 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 dòng chảy sông Hồng
– sông 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 mô, giải pháp đập dâng lựa chọn.................................42
iii


Hình 3:

Diễn biến tỷ lệ phân lưu dòng chảy sông Hồng qua sông Đuống ................. 3

Hình 4:

Hiện tượng sa mạc hóa trên Sông 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 sông 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 mô dự án khôi phục 4 dòng sông chính tại Hàn Quốc ......................... 13
Hình 1.8. 02 đập dâng điển hình vùng trung du trên sông Yeongsan – Hàn Quốc ..... 15
iv


Hình 1.9. 02 đập dâng điển hình vùng trung du trên sông Nakdong – Hàn Quốc ......16
Hình 1.10. Một số công trình đập dâng và âu thuyền trên sông Murray ......................17
Hình 1.11. Một số công trình đập dâng trên sông Dinh ................................................18
Hình 1.12. Đập dâng Văn Phong (Bình Định)...............................................................19
Hình 1.13. Công trình Thảo Long – Huế .......................................................................20
Hình 1.14. Đập dâng Barra Đô Lương – Nghệ An ........................................................21
Hình 1.15. Phương án nâng cấp Barra Đô 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


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 toán ảnh hưởng thoát lũ của đập dâng Long Tửu ..... 33
Bảng 2.6: Kết quả tính toán 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 toán ổn định công 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 toán thiết kế ............................................................... 53
Bảng 3.4: Tổ hợp tải trọng tính toán 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

vi


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đồng bằng sông Hồng là vùng kinh tế, chính trị, văn hoá và xã hội quan trọng của đất
nước. Trong vùng có nhiều thành phố và công trình quan trọng trong đó có thủ đô Hà
Nội - trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị của đất nước, là nơi tập trung dân cư đông
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 Lô hợp thành. Ở hạ lưu,


2010

0.0

2009

-2.0

Khoảng cách (m)

Hình 2:

640

620

600

580

560

540

520

500

480


160

140

120

80

2006

100

-8.0
60

2007

40

-6.0
0

2008

20

-4.0

2005

35
30
25
20
15
10
1955

Hình 3:

1960

1965

1970

1975

1980 1985
Năm

1990

1995

2000

2005

2010

2. Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp đập dâng nước điều tiết phân lưu dòng chảy sông
Hồng – sông Đuống, Phân tích tính toán 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 dòng chảy sông
Hồng – sông 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 toán ổn định nền đập dâng;

4


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 công trình ngăn
sông, 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 công trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù hợp với tình hình
điều kiện cụ thể của nước ta.


Đề tài khoa học công 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 phòng 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 – sông Đuống từ đó đưa ra giải pháp công
trình để đảm bảo yêu cầu phân lưu. Đề tài đã nghiên cứu đã tính toán tỷ lệ phân lưu
của sông Hồng và sông Đuống cho 2 giải pháp công trình bằng mô hình tính toán và
mô 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 toán của đề tài. Giải pháp bố trí công 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 sông Đuống.
Tuyến kè có kết cầu lõi bằng đất đắp đầm chặt và được bảo vệ bằng lớp đá lát trong
khung bê tông, bên dưới có bố trí tầng lọc ngược và gia cố bằng cọc bê tông cốt thép.
Tuyến kè mũ hướng về phía luồng của sông Đuống để cắt bớt dòng chảy đổ vào sông
Đuống.

6


Hỡnh 1.1.

Phng ỏn kố bói Bc Cu

ti ó tớnh toỏn vi 3 phng ỏn chiu di tuyn kố khỏc nhau (50m, 150m, 250m)
nhng m hiu qu iu tit t l phõn lu khụng cao ch gim c 1,0% (mựa l) v
1,7% (mựa kit). T l phõn lu tng khi chiu di tuyn kố tng, nhng vic tng
chiu di tuyn kố s dn n co hp ca vo ca sụng ung v kố s nm vo v trớ

KT 0
m BT
tấ
t
á
L

M1

Lát tấm bê tông
KT 0,5x0,5x0,3m

Đá lá
t tron
g
Đá lá
t tron
g

k hun

k hun

Khung ô BT
trồng cỏ

g bê
tông

g bê


8


Tại vị trí cửa vào của sông Đuống, địa hình lòng sông tự nhiên vị xói sâu dẫn tới tình
trạng dòng chảy tập trung sang sông Đuống làm mất cân bằng tỷ lệ phân lưu dòng
chảy trên sông Hồng – sông Đuống. Giải pháp lấp hố xói đoạn cửa vào sông 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
HuyÖn §«ng Anh

L1

L2
ng
s«
ng
hå

L2

X· §«ng Héi
HuyÖn §«ng Anh

L3

L3

Hình 1.5.

Lợi Việt Nam tổ chức. GS.TS Hà Văn Khối đã nêu ra một số nguyên 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 lòng dẫn ở hạ du sông Hồng gây ra tình
trạng hạ thấp mực nước trên sông Hồng.
+ Do tình trạng khai thác cát quá mức trên sông Lô, sông Hồng và sông Đuống: Thực
trạng quản lý khai thác cát tràn lan trên sông Hồng càng làm cho lòng dẫn trên sông
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 – sông Đuống của Viện khí tượng thủy văn – Bộ Tài nguyên và
Môi trường năm 2012 – 2013, tỷ lệ phân lưu dòng chảy sông Hồng – sông Đuống về
10


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 Yên, gây ra tình
trạng khó khăn cho việc lấy nước của các công trình đầu mối trong đó có công trình
lấy nước Xuân Quan và một số công 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 quá mức trên sông Lô, sông Hồng và sông Đuống làm cho điều kiện địa hình lòng
sông Hồng ngày càng hạ thấp, Cùng với sự phân lưu dòng chảy sông Hồng sang sông
Đuống làm cho tình trạng hạ thấp mực nước sông 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

giải pháp kết cấu đập dâng;
-

Tính toán ổn định nền đập dâng điều tiết phân lưu dòng chảy sông Hồng – sông

Đuống được lựa chọn.
1.2.
1.2.1.

Tổng quan các công trình đập dâng điều tiết trong nước và trên thế giới
Tổng quan trên thế giới

Hiện nay, các công 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 công trình đập dâng trên thế giới rất đa dạng về kết cấu và phong phú về giải
pháp xây dựng, lắp đặt công trình.
1.2.1.1. Dự án khôi phục 4 dòng sông chính tại Hàn Quốc
Tại Châu Á trong lĩnh vực quy hoạch, khai thác và bảo vệ nguồn nước cũng như xây
dựng các công 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
12


dòng sông 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 “Khôi phục 4 dòng sông 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

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
dòng 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 khôi phục lại dòng sông 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 khôi phục 04 con sông
chính sông Hàn, Nakdong, Geum và Yeongsan tại Hàn Quốc, có nhiều điểm tương
14


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 công trình đập dâng điều tiết phân lưu dòng
chảy sông Hồng – sông 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 dòng chảy sông Hồng sông Đuống nâng
cao được đầu nước phía thượng lưu, cải tạo được nguồn nước chảy vào cho các tuyên
sông nhánh như: sông Tích, sông Đáy, sông Nhuệ, sông Bắc Hưng Hải, .... nâng cao
được trữ lượng nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho mùa kiệt và giảm được lượng

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.

16


Hình 1.10.
1.2.2.

Một số công trình đập dâng và âu thuyền trên sông Murray

Tổng quan trong nước

Hiện nay ở trong nước đã có nhiều khu vực đối diện với tình trạng hạn hán kéo dài gây
thiệt hại nặng về sản xuất nông nghiệp như: Tình trạng hạn hán của các tỉnh miền
trung đặc biệt là Ninh Thuận, Bình Thuận; và các tỉnh miền tây nam bộ của nước ta
trong năm những năm gần đây. Chính vì thế việc xây đựng các đập dâng nhằm bảo vệ
và nâng cao mực nước trên các con sông để phục vụ sản xuất nông nghiệp là hết sức
cần thiết.
Một số sự án điển hình:
1.2.2.1. 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. Sông 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
17


Trên dòng chính sông 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

ha; Khu tưới Vĩnh Thạnh 1.017ha; Khu tưới Vĩnh Hiệp 400ha; Khu tưới Hà Thanh
313 ha).
Đập dâng Văn Phong: Công trình cấp III, tổng chiều dài đập 542,20m, chiều cao đập
lớn nhất 19,50m, kết cấu bằng BÊ TÔNG CốT THÉP, kết hợp cầu giao thông rộng
7m, tải trọng H30.
Hệ thống kênh tưới: Tổng chiều dài kênh 274,4km và 3.357 công trình trên kênh
Đền bù, di dân, tái định cư và giải phóng mặt bằng cho toàn bộ dự án Hợp phần khu
tưới Văn Phong.

Hình 1.12.

Đập dâng Văn Phong (Bình Định)

1.2.2.3. Đập Thảo Long tỉnh Thừa Thiên Huế
Vị trí công trình: Công trình Thảo Long nằm trên Sông Hương- xã Phú Tân - Huyện
Phú Vang - Tỉnh Thừa Thiên Huế.
Nhiệm vụ công trình: 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. Không ảnh hưởng tới khả năng thoát lũ của sông Hương so với
hiện trạng đập Thảo Long cũ, Đảm bảo giao thông thủy trên sông Hương với thuyền
19