MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà (BNH) là một trong những hệ thống tiêu động lực lớn nhất
ở Việt Nam, với tổng diện tích tiêu 85.326 ha thuộc khu vực đồng chiêm trũng của các
tỉnh Nam Định, Hà Nam. Trước khi xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện lớn, đây là
vùng bị úng ngập nghiêm trọng, tình trạng ngập úng thường xuyên diễn ra trong mùa
mưa, chỉ với trận mưa 150mm đã gây ngập lụt cho toàn vùng trong thời gian dài và
người dân đã phải thốt lên “Thà rằng ở vậy cho xong, chớ đi lấy chồng ở chốn đồng
chiêm”, bởi cái cảnh sống ngâm da và chết ngâm xương..
Trong thập niên 1960 - 1970, Nhà nước đã đầu tư xây dựng hệ thống 6 trạm bơm điện
lớn: Như Trác, Hữu Bị, Cốc Thành, Cổ Đam, Vĩnh Trị, Nhâm Tràng với tổng lưu
3

lượng bơm tiêu là 220 m /s, hệ số tiêu bình quân toàn vùng đạt 2,9 l/s/ha. Sau khi hoàn
thành xây dựng hệ thống 6 trạm bơm lớn, bước đầu đã giải quyết được tình trạng ngập
úng thường xuyên trong khu vực và nâng diện tích cấy lúa vụ mùa và diện tích trồng
màu lên đáng kể.
Trải qua hơn 50 năm khai thác vận hành, sau nhiều lần quy hoạch, đầu tư xây dựng bổ
sung, một số trạm bơm đã được xây dựng để nâng cao năng lực tiêu cho hệ thống như:
Nhân Hòa, Vĩnh Trị 2, Sông Chanh, Quang Trung…đã nâng hệ số tiêu của hệ thống
lên 4,67l/s/ha với tổng lưu lượng bơm là 350,49m3/s.
Tuy nhiên, trải qua một quá trình phát triển kinh tế - xã hội, trong hệ thống đã có nhiều
biến động lớn: Cơ cấu kinh tế, cơ cấu cây trồng vật nuôi có những thay đổi đáng kể;
diện tích dành cho công nghiệp, khu dân cư và đô thị tăng nhiều, kéo theo là việc san
lấp ao, hồ cũng gia tăng, cùng với tác động tiêu cực của Biến đổi khí hậu, nước biển
dâng, đã làm cho nhu cầu tiêu nước của hệ thống tăng lên rất nhanh. Bên cạnh đó, hệ
thống công trình thuỷ lợi sử dụng lâu năm đã xuống cấp, không còn đảm bảo năng lực
thiết kế, hệ thống kênh trục dẫn nước bị bồi lắng, công trình bị lấn chiếm đã làm hạn
chế đáng kể năng lực tiêu, dẫn đến sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực tiêu và
nhu cầu tiêu của hệ thống, nên tình trạng ngập úng trong khu vực xảy ra thường xuyên




5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu tiếp thu và sử dụng có chọn lọc kết quả nghiên
cứu và thành tựu khoa học của các tác giả đã nghiên cứu về những vấn đề có liên quan.
- Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu: Điều tra, thu thập tài liệu, khảo sát và nghiên
cứu thực tế, phân tích đánh giá và tổng hợp tài liệu để từ đó rút ra các cơ sở khoa học
và khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
- Phương pháp mô hình mô phỏng: Sử dụng mô hình toán để mô phỏng hệ thống tiêu.
- Phương pháp phân tích thống kê: Sử dụng trong tính toán tần suất mưa, mực nước
sông thiết kế và xây dựng hàm hồi quy thực nghiệm.
- Phương pháp tối ưu hóa: Để xác định tần suất mực nước sông thiết kế tối ưu.
- Phương pháp phân tích tổng hợp.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học: Luận án đã cung cấp được phương pháp luận khoa học cho việc
xác định tần suất mực nước sông thiết kế hợp lý đảm bảo tổng chi phí xây dựng và
quản lý vận hành các trạm bơm tiêu là nhỏ nhất; xây dựng được mối quan hệ giữa hệ
số tiêu với tỷ lệ diện tích ao hồ và chiều sâu trữ cho hệ thống BNH.
- Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đã xác định được nhu cầu tiêu và đánh giá năng lực tiêu
của hệ thống trong điều kiện BĐKH, NBD; Xây dựng được cơ sở khoa học cho cho
việc đề xuất giải pháp quy hoạch các hồ điều hòa đa mục tiêu nhằm giảm nhu cầu tiêu.
7. Bố cục của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án được trình bày trong 3 chương:
Chương 1- Tổng quan
Chương 2- Đánh giá khả năng tiêu úng của hệ thống tiêu Bắc Nam Hà trong điều kiện
biến đổi khí hậu nước biển dâng
Chương 3- Xây dựng cơ sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp nhằm nâng cao năng
lực và hiệu quả của hệ thống tiêu BNH trong điều kiện BĐKH NBD.

3

dẫn nước bị bồi lắng; công trình bị lấn chiếm làm hạn chế đáng kể năng lực tiêu của
hệ thống dẫn đến sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực tiêu và nhu cầu tiêu của
hệ thống, nên tình trạng ngập úng trong khu vực xảy ra thường xuyên và ngày càng
khốc liệt.

4


Với những lý do trên, tác giả đã lựa chọn hệ thống tiêu Bắc Nam Hà để nghiên cứu
trong luận án này.
1.1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình
Bắc Nam Hà là vùng đồng chiêm trũng của Đồng bằng Bắc Bộ, nằm trải dài từ
o

’

”

o

’

”

o ’

o

’



3.113,75

3,7

3,7

0,5 – 0,75

12.857,75

15,1

18,8

0,75 – 1,0

22.127,15

26,1

44,9

1,0 – 1,25

16.506,87

19,4

64,3


93,44

>3,0

2.491,25

2,9

96,34

Đồi núi

406,25

0,47

96,81

Ao hồ

2.374,86

3,2

100

Với đặc điểm địa hình có nhiều khu vực lòng chảo, phân bố cao độ ruộng đất cao, thấp
không đồng đều, lại bị bao bọc bốn bề là sông nên giải pháp tiêu úng cho khu vực rất
phức tạp, khó khăn chỉ có duy nhất giải pháp tiêu bằng động lực.

7


- Sông Đáy: Chảy ở phía Tây và phía Nam lưu vực, sông Đáy trước đây là một phân
lưu của sông Hồng, đến năm 1937 sau khi xây dựng đập Đáy nước lũ sông Hồng
không thường xuyên vào sông Đáy nữa, sông Đáy trở thành sông nội địa.
Bảng 1.2. Các mực nước tháng trên sông Hồng, sông Đáy, sông Đào [1]
Tháng (cm)
Trạm

Mực nước
I

Hưng Yên
(S.Hồng)

II

III

IV

V

VI

VII VIII IX

X


39

99

147

147 172

85

69

Max

194 178 184 169 300 381 469

577

429 405 355

229

TB

86

76

71


24

Max

141 135 130 148 194 251 350

308

369 322 303

162

TB

60

54

50

58

76

119 163

180

178 146 111


Nam Định
(S. Đào)
-9

91

Ninh Bình
(S.Đáy)
20

50

17

- Sông Đào: Bắt nguồn từ sông Hồng ở phía Bắc phà Tân Đệ (Thái Bình) chảy qua
Thành phố Nam Định, gặp sông Đáy ở Thanh Khê, hợp thủy lại tạo thành sông Đại
Giang đổ ra biển. Sông có chiều dài khoảng 50km, chiều rộng trung bình (500600)m. Đây là con sông quan trọng đưa nguồn nước từ sông Hồng bổ sung cho hạ du
lưu vực sông Đáy cả mùa kiệt và mùa lũ.
Ngoài những sông tiêu trực tiếp liên quan đến khu vực nêu trên, còn có những sông
gián tiếp ảnh hưởng đến hệ thống như: sông Đuống, sông Luộc, sông Trà lý. Hàng
năm, về mùa lũ, nước trên thượng nguồn dồn về khu vực đã được phân sang các sông
Đuống, sông Luộc và sông Trà Lý, song vẫn còn trên 50% lượng nước lũ phía thượng
nguồn dồn về khu vực. Do vậy, Hệ thống tiêu Bắc Nam Hà là khu vực chịu ảnh hưởng

8


trực tiếp, mạnh mẽ của việc điều tiết các hồ chứa trên thượng nguồn sông Hồng, nên
việc tiêu úng cho hệ thống gặp phải rất nhiều khó khăn.
Trong hệ thống còn có một mạng lưới sông tiêu nội địa được nối với nhau qua các


4,6

5,4

6,2

+6,3

0,2

Hữu Bị

Sông Hồng

3,8

4,8

5,8

+5,2

0,3

Cổ Đam

Sông Đáy

2,1


4,2

+4,6

-0,6

1.1.2.3. Thủy triều
Vùng nghiên cứu bị ảnh hưởng thủy triều Vịnh Bắc Bộ, chế độ nhật triều, một ngày có
một đỉnh và một chân triều, thời gian triều lên khoảng 11 giờ và triều xuống khoảng 13
giờ, biên độ triều trung bình từ (1,6 -1,7)m, lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11m.
Ảnh hưởng của triều mạnh nhất vào các tháng mùa kiệt, giảm đi trong các tháng lũ
lớn. Sóng triều truyền sâu vào nội địa 150 km về mùa cạn và (50 - 100) km về mùa lũ.
9


1.1.3. Hiện trạng hệ thống tiêu Bắc Nam Hà
1.1.3.1. Các công trình đầu mối đã xây dựng
Hệ thống thủy nông Bắc Nam Hà hiện có 15 trạm bơm tiêu lớn và 477 trạm bơm nhỏ,
trạm bơm nội đồng để phục vụ tưới, tiêu cục bộ với tổng diện tích cần tiêu là: 85.326
ha. Hầu hết các trạm bơm lớn được xây dựng từ những năm 60, 70 của thế kỷ trước.
Những năm gần đây do tình trạng úng ngập thường xuyên xảy ra trong khu vực nên hệ
thống đã được đầu tư xây dựng thêm một số trạm bơm như Nhân Hòa, Vĩnh Trị 2,
Kinh Thanh và các trạm bơm khác. Thông số kỹ thuật, quy mô của một số trạm bơm
như các bảng dưới.
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của một số trạm bơm [1]

3

Lưu lượng (m /s)

trạm

trạm

(%)

(m)

1

Như Trác

6

O6-87

3,0

18

12,96

72

-4,74

2

Hữu Bị


4

Cốc Thành

7

O6-145

8,0

56

43,12

77

-6,3

5

Sông Chanh

34

24HT-90

1,11

37,77


8,2

24,6

18,94

77

-3,5

8

Cổ Đam

7

8,0

56

42,56

76

-4,77

9

Kinh Thanh


1600ZLB8.35
O6-145
HTĐ 3700 -5
O6-87

10

Comment [WU1]:
ddđ


Bảng 1.5. Quy mô một số trạm bơm trong hệ thống [1]

TT

Tên trạm
bơm

Năm
xây

Triền
sông

dựng

Địa phận

Quy mô (số
3


6 x 11.000

18

7.408

3.950

2

Hữu Bị 1

1966

Hồng

Lý Nhân

4 x 32.000

32,0

8.312

6.158

3

Nhân Hòa


12.207

5

Nhâm Tràng

1969

Đáy

Th. Liêm

6 x 11.000

18

5.447

4.655

6

Kinh Thanh

1993

Đáy

Th. Liêm


2003

Đáy

Ý Yên

3x29.520

24,6

-

6.895

9

Cốc Thành

1964

Đào

Vụ Bản

7 x 32.000

56

12.221

Đam và Vĩnh Trị.
- Cống Cánh Gà điều tiết nước giữa sông Sắt và sông Tiên Hương, phân tách 2 lưu vực


Cốc Thành và Vĩnh Trị.
- Cống La Chợ, điều tiết 2 lưu vực Hữu Bị và Cốc Thành.
- Cống Vùa, điều tiết 2 lưu vực Như Trác và Hữu Bị.
Bảng 1.6. Hệ thống kênh trục chính và cống điều tiết của 6 trạm bơm lớn [2]
Hệ tiêu

Sông trục

Chiều dài

chính

(km)

Như

Sông Long

Trác

Xuyên

12

Điểm hợp lưu
S. Long Xuyên – S. Châu tại cống Vùa

12

Kênh T5
Vĩnh

8,6

Kênh T5-K.Chính Tây tại cống La
Chợ;
S.Tiên Hương-S. Sắt tại Cánh
Hương
S.Sắt-S.Châu tại An Bài; Kênh .S17
tại

An Bài,

cống S17; S. Mỹ Đô tại cống Mỹ Đô;

Mỹ Đô

S. Tiên Hương tại cống Cánh Gà
S.KinhThuỷ - Kênh T10; S.Kinh
Thuỷ-

Cầu Ghéo; Lầy;

37,7

S. Biên Hoà



Cánh Gà

Gà; S.Tiên Hương-S.Chanh; S. Tiên

S. Sắt

Trị

La Chợ,

Mỹ Đô; Nga
Nam
Nga Nam; Lầy

1.1.3.3. Đánh giá hiện trạng các công trình đã có
* Về công trình đầu mối:
Các trạm bơm lớn máy móc, thiết bị đã cũ kỹ, thời gian làm việc từ (40 - 50) năm hiện
tại đã xuống cấp mạnh, hiệu suất bơm không cao, lưu lượng thiết kế không đạt, hầu hết
chỉ ở mức (75 - 80)% năng lực thiết kế. Mặc dù trong hệ thống đã được xây dựng thêm
một số trạm bơm nhằm nâng cao hệ số tiêu của hệ thống nhưng đến giai đoạn hiện tại
hệ số tiêu của hệ thống cũng mới chỉ đạt 4,67l/s/ha, chưa đảm bảo nhu cầu tiêu thực tế
đặt ra.
12


* Về hệ thống kênh tiêu và các công trình trên kênh
Hầu như toàn bộ các tuyến kênh trên hệ thống đều bị bồi lấp mạnh gây ách tắc dòng
chảy; do khối lượng bồi lấp quá lớn, nguồn kinh phí cho tu sửa, nạo vét hạn chế nên có
những tuyến kênh từ năm 1964 trở lại đây chưa một lần được nạo vét, cao trình đáy

nhất trên 50 nghìn ha (2005); năm có diện tích mất trắng lớn nhất trên 10 nghìn ha
(2004).
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về tác động của BĐKH,
NBD đến các hệ thống tiêu nước
1.2.1. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về tác động của BĐKH, NBD đến các
hệ thống tiêu nước
Trong những năm gần đây, đã có nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu về tác động của
BĐKH đến mưa tiêu, nhu cầu tiêu và hệ thống tiêu, điển hình như các nghiên cứu
sau:
* Grum M. và Jorgensen [3] - Nghiên cứu Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tiêu
nước đô thị: một đánh giá dựa trên mô phỏng mô hình khí hậu vùng. Trong nghiên cứu
này, các tác giả đã sử dụng phương pháp mô phỏng mô hình khí hậu vùng (RCM) để
đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến sự thay đổi của cường độ mưa và biểu đồ mưa, từ
đó đánh giá được ảnh hưởng đến dòng chảy trong hệ thống tiêu thoát nước đô thị.
* O. Mark, G. Svensson và nnk [4] - Nghiên cứu Phân tích và thích nghi với những tác
động của BĐKH đến những hệ thống tiêu. Mục đích của nghiên cứu là nâng cao hiểu
biết và kiến nghị chiến lược thích ứng BĐKH đối với các hệ thống thoát nước nhằm
giảm thiểu tổn thương do BĐKH gây ra. Nghiên cứu đã phân tích ảnh hưởng của
BĐKH đến sự thay đổi trong biểu đồ mưa ở những nước Bắc Âu và đã phác thảo chiến
lược giảm thiểu tác động của BĐKH đến các hệ thống tiêu. Nghiên cứu đã tập trung
vào: hướng dẫn liên quan đến chiến lược giảm thiểu tác động của BĐKH đến các hệ
thống tiêu; hướng dẫn về cách thực hiện phân tích đánh giá tác động của BĐKH đến
hệ thống tiêu và giới thiệu kết quả phân tích tác động của BĐKH đến những hệ thống
tiêu ở Helsingborg, Kalmar Sweden và Odense của Đan Mạch.
* K. Berggren [5] - Nghiên cứu Những chỉ số để đánh giá tác động của BĐKH đến
tiêu nước. Nghiên cứu đã khảo sát những chỉ số được sử dụng để mô tả và so sánh
những tác động và những biện pháp thích ứng trong những hệ thống tiêu hiện có.
Những vấn đề của hệ thống tiêu dưới tác động của BĐKH như: ngập lụt bề mặt, sự

14

thời lượng 2 giờ, tần suất 10% và mực nước của những sông bao quanh tần suất 5% đã
được chọn để mô phỏng hệ thống tiêu. Đối với mưa tương lai, những thông tin BĐKH

15


phân giải cao đã được tạo ra qua sử dụng kịch bản phát thải trung bình SRES A1B
được tính từ mô hình khí hậu vùng REGCM3. Số liệu mực nước biển dâng từ nguồn
cấp hai đã được bổ sung với tần suất 5% để mô phỏng kịch bản tương lai. Đô phân giải
DEM 10 m đã được sử dụng để mô tả địa hình lưu vực và hệ thống tiêu. Kết quả mô
phỏng đã cho thấy rằng, những mương nhánh cấp 2 sẽ không đủ năng lực để dẫn nước
mưa ứng với trận mưa thiết kế và vùng ngập úng sẽ tăng lên đáng kể từ sau năm 2030.
* Ahmed S, Tsanis I [9] - Nghiên cứu Tác động của BĐKH đến mưa thiết kế và năng
lực của hệ thống quản lý nước mưa - Một nghiên cứu điển hình ở lưu vực tiêu miền
núi phía Tây miền Trung Canada. Nghiên cứu này đánh giá tác động tiềm năng của sự
thay đổi lượng mưa cực hạn đến những hệ thống tiêu ở vùng núi phía Tây miền Trung
Canada. Mưa thiết kế cho vùng nghiên cứu được tính toán từ dữ liệu quan trắc và kết
quả mô phỏng khí hậu từ Chương trình đánh giá biến đổi khí hậu vùng Bắc Mỹ
(NARCCAP) dựa trên kịch bản SRES A2. Phân tích tần suất đã được thực hiện dựa
trên chuỗi số liệu lượng mưa lớn nhất năm qua sử dụng phân bố xác suất phù hợp nhất.
Kiểm định Pearson và Kolmogorov-Smirnov đã được sử dụng để kiểm tra sự phù hợp
(goodness of fit) của các phân bố xác suất. Kết quả chỉ rằng, phân bố L-moment đã
được chọn là phân bố tốt nhất. Lượng mưa thiết kế được tính toán từ số liệu đo đạc và
mô hình khí hậu được sử dụng như đầu vào mô hình SWMM để mô phỏng dòng chảy
và phân tích thủy lực cho hệ thống tiêu thoát nước. Kết quả cho thấy rằng, khi lượng
mưa mùa lũ tăng lên theo các kịch bản BĐKH cần thiết phải cập nhật, điều chỉnh tiêu
chuẩn thiết kế đối với hệ thống kênh nhánh, hồ điều hòa trong vùng. Kết quả đánh giá
cũng cho rằng, hệ thống tiêu thoát sẽ bị hư hỏng dưới tác động của BĐKH.
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu về tác động của BĐKH, NBD đến các hệ thống
tiêu nước ở Việt Nam

tiêu nước Đồng Bằn Bắc Bộ như sau:
- Kết quả tính toán hệ tiêu với kịch bản BĐKH, NBD theo các giai đoạn: Tổng lượng
mưa 5 ngày max đến năm 2020 tăng từ (2 - 5)% so với hiện tại (năm 2010), đến năm
2030 tăng từ 6% so với hiện tại, đến năm 2050 tăng từ (7 - 9)% so với hiện tại, năm
2100 tăng từ (10 - 18)% so với hiện tại. Tính toán tiêu với cơ cấu sử dụng đất 2010,
2020, 2030, 2050 theo mưa các giai đoạn đến năm 2010, 2020, 2030, 2050 kết quả
tính hệ số tiêu đều tăng lên nhiều so với hiện tại, do mưa tăng lên, đồng thời với quá

17


trình công nghiệp, đô thị hoá ngày càng tăng, vì vậy ao hồ, đất nông nghiệp càng bị
thu hẹp nên khả năng trữ nước ngày càng giảm, thời gian tiêu càng phải tiêu gấp rút
hơn.
- Toàn vùng có diện tích cần tiêu 1.162.160ha, đến năm 2050 do ảnh hưởng biến đổi
khí hậu lượng mưa thời đoạn tiêu tăng, cùng với tốc độ phát triển đô thị, công nghiệp
trong vùng tăng nên nhu cầu tiêu tăng lên 35,7% so với hiện tại, mực nước chân triều
tại vùng ven biển tăng lên sẽ gây ảnh hưởng tới tiêu thoát, cần nâng cấp, xây mới các
công trình tiêu đầu mối và nội đồng, kết hợp nạo vét các trục tiêu trong các hệ thống.
- Đến năm 2030, mực nước trên sông Hồng, sông Đuống, sông Thái Bình và các triền
sông khác đều tăng lên khoảng (0,20 - 0,26)m, ở vùng ảnh hưởng triều do tác động của
tăng lên của mực nước biển nên mực nước trên các triền sông đều tăng lên khoảng
(0,18 - 0,20)m. Riêng lưu lượng tiêu đổ vào sông Đáy tăng lên khá nhiều, đoạn từ Ba
3

Thá trở xuống lưu lượng tăng lên khoảng 300 m /s, làm cho mức độ tăng mực nước
trên sông Đáy, sông Hoàng Long là khá lớn, tại Ba Thá tăng thêm 1,28m, Phủ Lý
0,73m các đoạn sông còn lại khoảng (0,30 - 0,48)m.
- Đến năm 2050 Mực nước trên sông Hồng tăng lên khoảng 0,42m, ở vùng ảnh hưởng
triều do tác động của tăng lên của mực nước biển nên mực nước trên các triền sông

mô hình mưa điển hình trong quá khứ, từ lượng mưa 5 ngày lớn nhất tần suất 10%, thu
phóng có được mô hình mưa thiết kế trong giai đoạn 2020, 2050. Tác giả sử dụng
phương pháp tính hệ số tiêu theo quy định hiện hành và mô hình SWMM để mô phỏng
hệ thống tiêu. Kết quả tính toán đã chỉ ra rằng, đến năm 2020, nhu cầu tiêu của lưu vực
tăng lên 2,13% và đến năm 2050, nhu cầu tiêu tăng lên 5,65% so với thời kỳ nền 19801999. Hạn chế của nghiên cứu này là mô hình mưa tiêu thiết kế trong tương lai được
xác định dựa trên kịch bản biến đổi lượng mưa mùa hè, trong khi tương quan giữa
lượng mưa mùa hè và lượng mưa 5 ngày lớn nhất không cao nên kết quả tính lượng
mưa 5 ngày lớn nhất không chính xác.
* Đồng Xuân Nghĩa [16] - Nghiên cứu Ảnh hưởng của BĐKH đến nhu cầu tiêu nước
của hệ thống tiêu Phú Sơn-Yên Bồ- Ba Vì, Hà Nội. Tác giả đã sử dụng kịch bản
BĐKH, NBD năm 2012 của Bộ TN&MT cho vùng Hà Nội (KB B2). Để tính toán mưa
tiêu thiết kế, tác giả cũng đã sử dụng tương quan giữa lượng mưa mùa hè và lượng
mưa 3 ngày lớn nhất năm từ liệt mưa trong quá khứ. Từ phương trình tương quan này
và kịch bản về mức tăng lượng mưa mùa hè trong giai đoạn 2020, 2050, tác giả đã xác
định được lượng mưa 3 ngày lớn nhất bình quân nhiều năm và lượng mưa 3 ngày lớn
nhất tần suất 10% trong giai đoạn 2020, 2050. Sử dụng mô hình mưa điển hình trong
quá khứ để thu phóng có được mô hình mưa thiết kế trong giai đoạn 2020, 2050. Tác

19


giả sử dụng phương pháp tính hệ số tiêu theo quy định hiện hành và mô hình SWMM
để mô phỏng hệ thống tiêu. Kết quả tính toán đã chỉ ra rằng, đến năm 2020, nhu cầu
tiêu của lưu vực tăng lên 3,53% và đến năm 2050, nhu cầu tiêu tăng lên 8,25% so với
thời kỳ nền 1980-1999. Cũng như nghiên cứu của tác giả Vũ Trọng Bằng, hạn chế của
nghiên cứu này là lượng mưa tiêu thiết kế trong tương lai được xác định dựa trên kịch
bản biến đổi lượng mưa mùa hè, trong khi tương quan giữa lượng mưa mùa hè và
lượng mưa 5 ngày lớn nhất không cao nên kết quả tính lượng mưa 5 ngày lớn nhất
không chính xác.
* Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Phú Quỳnh [17]: Cơ sở xác định khẩu độ cống vùng bao

quan giữa lượng mưa ngày max với lượng mưa năm, mùa, tháng của quá khứ lại rất
thấp nên kết quả tính toán chưa có tính sát thực cao.
Ngoài ra, một số nội dung còn chưa được nghiên cứu giải quyết gồm:
- Chưa có nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH, NBD đến khả năng làm việc của các
trạm bơm tiêu.
- Chưa có nghiên cứu, tính toán, đánh giá chi tiết ảnh hưởng của BĐKH, NBD đến các
hệ thống tiêu thoát nước bằng động lực ở vùng ĐBBB nói chung và hệ thống tiêu nước
vùng Bắc Nam Hà nói riêng.
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu về phương pháp xác định mực nước sông
thiết kế cho các trạm bơm tiêu
Trong công tác thiết kế các trạm bơm nói chung, trạm bơm tiêu nói riêng, để lựa chọn
được máy bơm và xác định các thông số thiết kế của công trình trạm, người thiết kế
phải xác định được các mực nước thiết kế ở bể hút, bể tháo và cột nước của trạm bơm.
Theo Tiêu chuẩn kỹ thuật TCKT 05-2015/BNN cột nước thiết kế của trạm bơm tiêu
được xác định theo công thức:
���� = ����� − ��ℎ�� + � ℎ��
(1.1)
Trong đó: ���� là cột nước thiết kế; ����� là mực nước bể tháo thiết kế;
��ℎ�� là mực nước bể hút thiết kế; ∑ ℎ�� là tổng tổn thất cột nước trong đường
ống hút, ống đẩy và các thiết bị trên đường ống.
Cũng theo Tiêu chuẩn TCKT 05-2015/BNN, ����� được xác định theo công
thức:
����� = ����ô��� �� + ℎ��
(1.2)

21


Trong đó: ����ô���


(100 - 280)cm; vùng ven biển từ (30 - 42)cm.

22


Từ các kết quả thống kê, nghiên cứu, tác giả kết luận: i) Nếu lấy mực nước bình quân
ngắn ngày lớn nhất ứng với P = 10% làm mực nước bể tháo thiết kế sẽ thiên lớn, nhất
là ở vùng giữa và vùng giáp ranh với trung du. ii) Nếu dùng mực nước bình quân ngắn
ngày lớn nhất ứng với P = 10% làm mực nước bể tháo thiết kế thì bể tháo sẽ rất cao,
năng lượng tổn hao hàng năm sẽ rất lớn, thậm chí có thể tăng (60 – 80)%. iii) Nếu
dùng mực nước bình quân ngắn ngày lớn nhất ứng với P = 10% để chọn máy bơm thì
phần lớn thời gian làm việc của bơm sẽ nằm ngoài vùng hiệu suất cao.
Để tiết kiệm năng lượng bơm tiêu, từ các kết quả thống kê, nghiên cứu, tác giả đã đề
xuất: “Đối với vùng đồng bằng sông Hồng, sông Thái Bình và các vùng đồng bằng
tương tự, mực nước bể tháo thiết kế nên xác định bằng mực nước bình quân vụ tiêu (từ
tháng 6 đến tháng 10 hoặc từ tháng 7 đến tháng 9) ở miền Bắc Việt Nam ứng với tần
suất P = 50%”
* Tác giả Trần Thanh Thủy [20] phát hiện một phương pháp xác định mực nước sông
thiết kế của Ty Thủy lợi Giang Tô Trung Quốc như sau:
“ - Khi tiêu ra sông nhỏ không ảnh hưởng thủy triều với quan hệ mưa đồng và lũ sông
chặt chẽ, hay tiêu ra sông lớn vùng ven biển mà mực nước sông chủ yếu là do thủy
triều quyết định, thì dùng quan hệ cùng tần suất để tính toán tiêu.
- Khi tiêu ra sông lớn mà nước sông do mưa lũ toàn vùng quyết định (quan hệ mưa
đồng, lũ sông hầu như không có) thì không kể tần suất tiêu (P X) ) là bao nhiêu đều dùng
mực nước sông P H = 50% để thiết kế”.
Từ phương pháp trên tác giả Trần Thanh Thủy đã nhận xét: “Cả hai trường hợp trên
đều không nói rõ cơ sở tính toán (kinh nghiệm chăng?). Tuy vậy, đối với trường hợp
lấy cùng tần suất trong điều kiện mưa lũ như vậy là hợp lý, còn đối với trườn hợp chỉ
lấy P H = 50% có thể thiếu an toàn”.
* Khi nghiên cứu xác định mực nước sông thiết kế hợp lý để xây dựng trạm bơm tưới

các cấu kiện công trình tăng theo, song sự gia tăng chi phí xây dựng nêu trên chưa
được các tác giả xem xét thấu đáo, chưa đánh giá tác động của nó đến tính hiệu quả
của các trạm bơm tiêu.
- Ngược lại với đề xuất của một số tác giả trước, để giảm điện năng tiêu thụ trong quá
trình bơm tiêu, tác giả Đỗ Minh Thu đã chú trọng việc đánh giá sự gia tăng chi phí xây
dựng khi hạ thấp cao trình đáy cống tháo để khắc phục cột nước địa hình dư thừa, song
tác giả lại bỏ qua việc xem xét sự giảm hiệu suất của bơm khi hạ thấp công trình tháo,
do cột nước thiết kế bơm (hay điểm công tác thiết kế của bơm) tác giả vẫn xác định
theo cách thông thường (tương ứng với tần suất mực nước sông 10%). Tức là, khi càng
hạ thấp cao trình đáy cống tháo thì điểm công tác thực tế của bơm càng cách xa điểm
công tác thiết kế nên hiệu suất bơm càng thấp. Ngoài ra, tác giả đã khống chế khoảng

24


xác định của cao trình đáy cống tháo (Z đcống max ; Z đcống min ) một cách khiên cưỡng theo
kinh nghiệm, nên nhiều giá trị cao trình đáy cống chưa được xem xét, hay nói cách
khác là khoảng xác định của các cao trình đáy cống tháo mà tác giả xem xét chưa
mang tính bao quát.
1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu về quản lý vận hành hệ thống tiêu Bắc Nam
Hà
Trải qua một quá trình khai thác lâu dài, mặc dù trong những năm gần đây hệ thống
BNH đã được quan tâm nâng cấp, tu sửa nhưng việc tiêu úng cho hệ thống vẫn luôn là
một trong những vấn đề căng thẳng, úng lụt vẫn xảy ra thường xuyên làm ảnh hưởng
lớn đến đời sống và sản xuất của nhân dân trong vùng. Để giải quyết tồn tại trên của hệ
thống, đã có nhiều đề tài tập trung nghiên cứu, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề tiêu
úng cho hệ thống:
* Nhóm tác giả Trịnh Quang Hòa, Dương Văn Tiển và nnk [2] đã xây dựng được một
hệ điều hành quản lý hệ thống 6 trạm bơm điện lớn Hà Nam - Nam Định thực hiện các
chức năng: