Kết quả tính toán thủy văn thủy lực bằng phần mềm mike 11 - Dự án thủy lợi thượng Mỹ Trung - Quảng Bình

1 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY LỰC DỰ ÁN THỦY LỢI THƯỢNG MỸ TRUNG THE RESULTS OF CALCULATIONS HYDROLOGY, FLOW PHENOMENA FOR THUONG MY TRUNG PROJECT PGS-TS. Nguyễn Quốc Dũng – Viện Thủy công TS. Lê Văn Nghị - Phòng TN trọng điểm QG về ĐLH sông biển KS. Nguyễn Thị Thu Nga – Viện Thủy công Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết quả tính toán thủy văn - thủy lực vùng đồng bằng Nam Quảng Bình phục vụ thiết kế kỹ thuật cải tạo nâng cấp hệ thống thủy lợi Thượng Mỹ Trung nhằm ngăn mặn, tiêu úng, tháo lũ, bảo vệ môi trường... cho vùng Quảng Ninh – Lệ Thủy (Quảng Bình). Lần đầu tiên, bằng các công cụ toán học hiện đại, dự án đã hoàn thành việc tính toán thủy văn, thủy lực cho một hệ thống phức tạp như vùng Thượng Mỹ Trung. Abstrac: This paper presents the results of calculations hydrologic - flow phenomenal for the plains of the Southern Quang Binh province in the technical design phase to improve and upgrade the Thuong My Trung irrigation systems to prevent salt, targets correctly, remove flood, environmental protection... for the Quang Ninh - Le Thuy (Quang Binh). This is the first time, using modern mathematical tools, the project has completed calculations hydrology, flow phenomena for a complex system like the Thuong My Trung. 1. Bối cảnh ra đời của dự án Tỉnh Quảng Bình nằm ở khu vực Bắc Trung Bộ, là nơi có chiều ngang hẹp nhất đất nước. Trong cơ cấu kinh tế của Tỉnh, nông lâm ngư nghiệp đóng vai trò chủ đạo, tuy nhiên diện tích đất canh tác lại chiếm tỷ lệ không lớn trong tổng diện tích tự nhiên của toàn tỉnh và chủ yếu tập trung dọc đường quốc lộ 1A với hai đồng bằng chính: Bắc Quảng Bình (gồm 4 huyện Bố Trạch, Quảng Trạch, Tuyên Hoá và Minh Hoá) và Nam Quảng Bình (Thành phố Đồng Hới, Quảng Ninh, Lệ Thuỷ). Vùng Thượng Mỹ Trung thuộc đồng bằng Nam Quảng Bình là vùng trũng nhất nằm ở trung tâm của lưu vực sông Nhật Lệ - Kiến Giang, rốn trũng là phá Hạc Hải. Đây là khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng chảy sông Kiến Giang, lũ tập Hậu từ sông Long Đại, chế độ thủy triều tại cửa Nhật Lệ, các sông Hói trên lưu vực sông Nhật Lệ đều đi qua vùng (trừ sông Long Đại và Lệ Kỳ). Do sông suối khá dốc, mưa tập trung nên nước lũ rất ác liệt, nước lũ tập trung rất nhanh và mạnh nên thường gây ra tình trạng úng lớn trong khu vực. Hệ thống công trình thủy lợi trong vùng có nhiệm vụ ngăn mặn, chống lũ Sớm và lũ Tiểu Mãn để bảo vệ sản xuất. Tuy nhiên, thực tế cho thấy hệ thống công trình thủy lợi chưa được quy hoạch một cách tổng thể và đã bị xuống cấp một cách nghiêm trọng, không thể thực hiện được nhiệm vụ bảo vệ sản xuất như đã đặt ra. Vì vậy, vùng Thượng Mỹ Trung trở thành một “điểm nóng“ của tỉnh Quảng Bình về công tác Thuỷ lợi, với nhiệm vụ trọng tâm là giải quyết công tác thuỷ lợi nội đồng, cải tạo nâng cấp hệ thống thủy lợi đảm bảo chống được lũ Sớm và lũ Tiểu mãn; Kết hợp với việc vận hành hợp lý cống Mỹ Trung nhằm trả lại môi trường tự nhiên cho Phá Hạc hải để tổ chức khai thác nguồn lợi Thuỷ - Hải sản. Tiểu dự án Thủy lợi Thượng Mỹ Trung thuộc Dự án Thủy lợi Miền Trung được phê duyệt năm 2007 nhằm giải quyết các nhiệm vụ trọng tâm như đã nêu trên. 2. Vị trí vùng dự án Dự án Thượng Mỹ Trung được giới hạn từ đập Mỹ Trung ở phía Bắc đến đường Cam Liên ở phía Nam; Phía Tây giáp với Hói Sỏi, Hói Đò, Hói 186, Hói An Sơn và sông Kiến Giang; Phía Đông giáp với đường Quốc lộ IA. Vùng dự án có toạ độ địa lý: từ 170 15' 20'' đến 170 19' 30'' Vĩ Độ Bắc, từ 1060 42' 00'' đến 1060 45' Kinh Độ Đông; trải dài trên địa giới hành chính của 14 Xã thuộc 2 huyện: Quảng Ninh (Võ Ninh, 2 Gia Ninh, Tân Ninh, An Ninh và Vạn Ninh) và Lệ Thuỷ (Liên Thuỷ, Phong Thuỷ, Cam Thuỷ, Thanh Thuỷ, Hồng Thuỷ, Lộc Thuỷ, An Thuỷ , Sơn Thuỷ và Hoa Thuỷ). Hình 1. Sơ đồ khu vực Thượng Mỹ Trung 3. Mục tiêu, nhiệm vụ dự án a. Mục tiêu - Giải quyết công tác thuỷ lợi nội đồng nhằm đưa nước tưới vào ruộng trên cơ sở nguồn nước đã được cấp đủ cho toàn lưu vực, đảm bảo tốt nhiệm vụ tưới, tiêu; - Nâng cấp, gia cố hệ thống đê bao tăng cường khả năng phòng chống tác động của thiên tai như: ngăn lũ Tiểu Mãn, lũ Sớm và ngăn mặn cho vùng chuyên canh lúa; - Trả lại môi trường tự nhiên cho phá Hạc Hải để tổ chức khai thác nguồn lợi Thuỷ, Hải sản, tạo điều kiện để nhân rộng mô hình sản xuất lúa và nuôi trồng thuỷ sản cho vùng trong đê; - Cải thiện chất lượng đất canh tác, khắc phục tình trạng ô nhiễm nước. b. Nhiệm vụ của dự án Đưa diện tích 4 188ha đất canh tác vào sản xuất theo mô hình sản xuất như sau: - Sản xuất 2 vụ lúa Đông xuân và Hè thu trên diện tích ruộng 870 ha. - Sản xuất lúa vụ Đông xuân và lúa Tái sinh kết hợp nuôi cá trên diện tích ruộng 3318ha. Từ đó, nhiệm của dự án được xác định cụ thể trên các mặt tưới, tiêu, ngăn mặn, ngăn lũ như sau: * Nhiệm vụ tưới: 4.188 ha (Tưới bằng trọng lực: 3.318 ha, Tưới bằng động lực: 870 ha); * Nhiệm vụ tiêu : 4.188 ha (Tiêu bằng trọng lực: 870 ha, Tiêu bằng động lực: 3.318 ha); * Nhiệm vụ ngăn lũ Sớm, Lũ Tiểu mãn : 4 188 ha; * Nhiệm vụ ngăn mặn tràn, mặn thấm : 2 481 ha. 4. Mô tả hệ thống thuỷ lợi Thượng Mỹ Trung Công trình cấp nước Hiện tại các công trình cấp nước ở đầu mối đã xây dựng được hai hồ chứa nước loại vừa là Cẩm Ly, An Mã và 21 hồ chứa nhỏ, đập tạm. Các hồ chứa có trữ lượng khoảng 120 triệu m3 nước, kết hợp với hồ Rào Đá hiện đang được xây dựng có dung tích 60 triệu m3 nước, sẽ đảm bảo cấp đủ nước cho các ngành kinh tế theo quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội trong khu vực đến năm 2010. 3 Đê bao vùng Hiện trạng toàn vùng dự án đã hình thành các tuyến đê bao được chia thành 11 tiểu vùng có tổng chiều dài khoảng 83 km. Tuy nhiên một số tuyến đê chưa đủ mặt cắt thiết kế, mái đê chưa được cứng hoá... nên không đủ khả năng để chống lũ Sớm và lũ Tiểu mãn và thường bị sạt lở trong mùa lũ Chính vụ. Hàng năm các con đê này đều phải đắp lại để bảo vệ diện tích gieo cấy vụ Hè thu trên 1300 ha. Cống dâng, giữ nước Cống Mỹ Trung được xây dựng vào năm 1990, là công trình thủy lợi lớn nhất vùng đồng bằng Quảng Ninh – Lệ Thủy, có nhiệm vụ: ngăn mặn, giữ ngọt và tiêu thoát lũ. Tổng chiều rộng thoát nước của cống là 80m, chia thành 20 khoang, mỗi khoang rộng 4m. Hệ thống cửa van tự động thuỷ lực kiểu cánh cửa làm việc một chiều, làm bằng bê tông cốt thép, hiện tại có 1 cửa đã hỏng, các cửa khác cũng chịu ảnh hưởng xâm thực trong môi trường nước mặn. Đập ngăn sông chưa được gia cố mái và chân đập, song qua theo dõi trên 10 năm quản lý khai thác, đập vẫn làm việc ổn định, không xói mái và đáy khi có lũ tràn qua. Vì vậy, chỉ cần sửa chữa cửa van đảm bảo ổn định lâu dài và vận hành linh hoạt, tiện theo yêu cầu sản xuất trong huyện Quảng Ninh nói chung và phục vụ sản xuất trong vùng dự án nói riêng. Bên cạnh đó do yêu cầu trả lại môi trường sinh thái tự nhiên cho vùng phá Hạc Hải nên quy trình vận hành cống Mỹ Trung cần được thay đổi cho phù hợp. Các cống lớn dâng nước như Sa Vàng, Hói Trâu, An Lạc đã được xây dựng. Để hoàn thiện bậc thang thứ nhất về ngăn mặn trữ ngọt theo tuyến Sa Vàng – An Lạc – Hói Đại cần xây dựng thêm cống Hói Đại nhằm kết hợp với cống An Lạc, Sa Vàng tạo nguồn tiếp nước, dẫn qua các đoạn sông, hói để cấp nước cho các tiểu vùng trong vùng dự án. Trạm bơm Vùng nghiên cứu có 15 trạm bơm đã xây dựng, nhưng do hoạt động đã lâu nên một số trạm bơm đã xuống cấp nghiêm trọng. Kênh dẫn bể hút và kênh xả bị bồi lắng ảnh hưởng nhiều đến việc tiêu thoát nước trong mùa mưa lũ dẫn đến ảnh hưởng tới thời vụ và năng suất cây trồng. Hệ thống cống dưới đê Cho đến nay vùng dự án đã xây dựng hàng trăm cống dưới đê tuy nhiên vẫn chưa đủ năng lực tưới, tiêu và cống chưa hoàn chỉnh: chưa có cửa van (hiện dùng phai gỗ) hoặc có cửa van nhưng đã hư hỏng nên vận hành không linh hoạt, không kín nước. Hệ thống kênh mương Hệ thống kênh mương tưới, tiêu ở đây cơ bản đã hình thành với kết cấu chủ yếu là bằng đất. Hàng năm phải tu bổ nạo vét. 5. Những vấn đề tồn tại trong giai đoạn thiết kế cơ sở Giai đoạn thiết kế cơ sở đã làm tốt vai trò của mình, tuy nhiên vẫn còn tồn tại một số vấn đề lớn: - Chưa có quy hoạch phân vùng phục vụ tưới tiêu cho các cụm cống + trạm bơm. - Chưa định hướng cấp nước tưới về vụ Hè thu cho tiểu vùng 1 vì nguồn nước cát sẵn có không đủ để đảm bảo nhu cầu tưới. - Chưa lựa chọn được giải pháp công trình cho việc cấp nước ngọt từ Hói Đò về tiểu vùng 8. - Chưa đề cập đến phương án xử lý chống mặn thấm qua đê. - Đặc biệt trong giai đoạn DAĐT không tính toán thủy lực mà sử dụng kết quả tính toán của “Luận chứng kinh tế kỹ thuật công trình ngăn mặn, tiêu úng cống Mỹ Trung - Lệ Ninh - Quảng Bình”. Bài toán thuỷ lực mạng sông này đã được tính toán cách đây 23 năm (1985), đến nay địa hình lòng dẫn, bề mặt lưu vực đã có những thay đổi đáng kể, do vậy các kết quả tính toán không còn chính xác và phù hợp với hiện trạng. 4 6. Những vấn đề cần giải quyết trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật Với những vấn đề còn tồn tại trong giai đoạn TKCS đã nêu trên, yêu cầu đặt ra trong giai đoạn TKKT: - Quy hoạch phân vùng phục vụ tưới tiêu cho các cụm cống + trạm bơm. - Kết hợp với lịch thời vụ cây trồng để đưa ra chế độ vận hành cống Mỹ Trung và các cụm cống + trạm bơm cho phù hợp. - Thiết lập và tính toán lại bài toán thủy văn, thủy lực mạng sông. - Xây dựng Cống Hạc Hải 1+2 tại vị trí hai đầu Hói Ngay. Nhiệm vụ chủ yếu của cống Hạc Hải 1+2 là trong thời gian lấy nước từ Hói Đò vào Tiểu vùng 8, hai cống sẽ đóng lại để đảm bảo nước cấp từ Hói Đò vượt Hói Ngay tại cống Hác Ló và đổ trược tiếp vào trục tưới nội vùng của tiểu vùng. - Định hướng xây dựng hệ thống cấp nước tưới cho tiểu vùng 1 bằng xi phông lấy nước từ trục tưới ở tiểu vùng 2 vượt qua làng Bến Mốc cấp nước cho tiểu vùng. - Sử dụng các kênh sát chân đê làm kênh dẫn nước ngọt và đồng thời cũng là kênh tách mặn ép phèn, thau chua rửa phèn; 7. Phương pháp tính toán a. Phương pháp luận tính toán thủy văn thủy lực * Cách tiếp cận - Tiếp cận theo tổng thể: Để xác định được qui mô kích thước công trình và hệ thống đê bao thì cần phải đặt vùng nghiên cứu trong tổng thể của bài toàn thủy văn thủy lực lưu vực sông Nhật Lệ. - Tiếp cận chi tiết: Để xác định được cao trình đê bao hợp lý, qui mô kích thước các công trình tiêu thoát nước trong vùng dự án, cần thiết phải tiếp cận một cách cụ thể và chi tiết vùng dự án. * Chương trình và mô hình tình toán: - Phương pháp tính toán: Sử dụng mô hình toán thủy văn thủy lực - Mô hình toán học được sử dụng + Mô hình tính toán thủy văn: Kéo dài dòng chảy đến bằng mô hình Mike- NAM + Tính toán tần suất: theo phương pháp thống kê + Tính toán thủy lực mạng sông: Bằng chương trình MIKE 11- HD Trong dự án này chương trình MIKE 11 HD và MIKE – NAM được sử dụng là phiên bản MIKE 2005 hoặc MIKE 2007 có bản quyền với mã hiệu khóa cứng là MZ- 1440 và MZ -1441. Chương trình MIKE 11 là một phần mềm diễn toán dòng chảy 1 chiều trên hệ thống sông, mô phỏng dòng chảy, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát cho các hệ thống sông kênh, các hệ thống tưới, tiêu... MIKE 11- có khả năng vượt trội so với các mô hình tương tự, trong việc sử dụng, mô phỏng, tính toán dòng chảy 1 chiều. MIKE 11 cho phép mô phỏng đoạn sông, ô ruộng, công trình điều tiết, hồ chứa, hiện tượng vỡ đê, vỡ đập, các công trình điều khiển. Ngoài ra MIKE 11 còn cho phép người dùng tự định nghĩa các dạng công trình khác mà nó chưa đề cấp đến (như bậc nước, xi phông...). Đây là một công cụ mô hình 1 chiều có giao diện thân thiện người dùng, quản lý, thao tác được cho cả các hệ thống phức tạp và đơn giản, có tính mềm dẻo cao và tốc độ tính toán nhanh. Với giao diện đồ họa, giúp cho người sử dụng phân tích kết quả một cách trực quan. Cùng khả năng hỗ trợ của MIKE- GIS, cho phép thành lập được các bản đồ ngập lụt một cách thuận tiện và chính xác. Chương trình này là một công cụ hoàn hảo và hiệu quả cho các ứng dụng về kỹ thuật, thuỷ lợi, chất lượng nước. Trong dự án này, MIKE 11 được sử dụng để tính dòng chảy lũ, kết hợp với MIKE - GIS để thành lập các bản đồ ngập lụt và MIKE - NAM để tính toán biên lưu lượng từ số liệu khí tượng - thuỷ văn và MIKE ECOLAB để tính toán truyền chất. 5 b. Thời đoạn và trường hợp tính toán * Thời đoạn tính toán Căn cứ lịch thơi vụ sản xuất nông nghiệp trên vùng thượng Mỹ Trung, cụ thể như sau: + Vụ Đông xuân gieo cấy từ 15/12 đến 15/1, kết thúc vào 20/5 (năm sau). + Vụ Hè thu gieo cấy từ 25/5 đến 10/ 06 thu hoạch trước ngày 10/9. - Thời kỳ chống lũ bảo vệ sản xuất (bao gồm cả lũ tiểu mãn và lũ sớm) trong 2 trường hợp. + Từ 1/3 đến 5/9 + Gạn triều tiêu úng vụ phục vụ gieo cấy và bảo vệ vụ Đông xuân từ 1/12 đến 20/2 năm sau. * Trường hợp và phương án tính toán + Địa hình hiện trạng + Địa hình với cao trình đê bao thiết kế. + Địa hình với hệ thống cống dưới đê thiết kế. + Địa hình với hệ thống cống dưới đê thiết kế và xây mới các cống điều tiết. + Địa hình nạo vét các kênh, hói; Với các phương án địa hình theo qui hoạch tính tối thiểu 03 phương án để so chọn. + Tính theo thời gian thực (trận mưa và triều thực tế) + Tính toán theo tần suất (mưa và triểu tiêu theo tần suất) c. Tài liệu, số liệu sử dụng trong tính toán * Số liệu khí tượng thủy văn theo thời gian - Số liệu mưa, bốc hơi ngày tại các trạm thủy văn trong khu vực từ năm 1960 đến 2006; - Số liệu mực nước giờ tại các trạm thủy văn Đồng Hới, Phan Xá, Kiến Giang (cửa Nhật Lệ) trong các thời đoạn tính toán thủy lực; - Số liệu mực nước lớn nhất, nhỏ nhất trong ngày tại trạm thủy văn Tân Mỹ (cửa sông Ranh) từ 1960 đến 2006, nhằm tính toán xác định mô hình triều tiêu thiết kế. - Số liệu về dòng chảy (lưu lượng) của trạm thủy văn Kiến Giang và Tám Lu trong thời đoạn từ 1960 đến 1976. * Số liệu về địa hình và không gian - Bản đồ hiện trạng, qui hoạch thủy lợi vùng Nam Quảng Bình; - Bình đồ tỷ lệ 1/100 khu vực dự án, đo năm 2008; - Mặt cắt sông, kênh, hói trên toàn lưu vực sông Nhật Lệ đo năm 2005 và đo bổ sung kiểm tra năm 2008. - Trắc dọc hiện trạng các tuyến đê, các bờ sông; - Qui mô kích thước các cống dưới đê, cống điều tiết (cao độ đáy, chiều cao, bề rộng). - Cao trình các tuyến đường giao thông. 8. Kết quả a. Thiết lập mô hình thủy lực dòng chảy lũ trên hệ thống sông Phạm vi xây dựng mô hình một chiều là toàn bộ vùng đồng bằng ven biển nằm về phía Đông đường Trường Sơn, riêng hai nhánh chính là: sông Long Đại được bắt đầu từ trạm thủy văn Tám Lu và sông Kiến Giang được bắt đầu từ trạm thủy văn Kiến Giang. Toàn bộ vùng mô phỏng được chia làm 77 ô chứa lũ không kể vùng đầm phá. 6 Hình 2. Sơ đồ các ô chứa lũ trong mô hình MIKE 11 Để hiệu chỉnh mô hình tiến hành so sánh số liệu thực đo lũ 2005 và số liệu tính toán. Lũ 2005 xảy ra từ ngày 8 đến 14 tháng 10 năm 2005. Hình 3. Mực nước tính toán và thực đo tại thượng, hạ lưu Mỹ Trung 2005 Hình 4. Lưu lượng tính toán tại cống Mỹ Trung 2005 Mô hình được hiệu chỉnh với lũ 2005 mang tính toán với lũ 2006 để xem khả năng phù hợp của số liệu tính toán và thực đo. Hình 5. Mực nước tính toán và thực đo lũ sớm 2006 tại TL Mỹ Trung Hình 6. Mực nước tính toán và thực đo lũ sớm 2006 tại hạ lưu Mỹ Trung 7 Qua kết quả tính toán hiệu chỉnh và kiểm chứng đối với lũ muộn 2005 và lũ sớm 2006 cho thấy kết quả tính toán và thực đo khớp nhau về hình dạng, giá trị đỉnh lũ sai khác nhau 3-5cm. Kết quả đó cho phép khẳng định mô hình thủy lực lũ tràn đồng được thiết lập bằng mô hình MIKE 11 và MIKE/NAM, cho phép tính toán mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Nhật Lệ có đủ độ tin cậy, là cơ sở để tính toán các phương án cải tạo hệ thống. b. Kết quả tính toán thủy văn. - Mô hình mưa tiêu thiết kế cho thời kỳ từ tháng 3 đến tháng 9, tần suất 10%, thời đoạn 5 ngày lớn nhất có tổng lượng mưa là 301mm. - Mô hình mưa tiêu cho trường hợp gạn triều tiêu úng tháng 12, tần suất 10%, thời đoạn 5 ngày lớn nhất có tổng lượng mưa 164mm. - Mô hình mưa tiêu cho trường hợp tiêu vụ Đông Xuân, tần suất 10%, thời đoạn 5 ngày lớn nhất có tổng lượng mưa là 114mm. - Mô hình triều tiêu thiết kế trong thời kỳ từ tháng 3 đến tháng 9, tần suất 10%, thời đoạn 7 ngày có chân triều là -12,02cm. - Mô hình triều tiêu thiết kế trong thời gian gạn triều tiêu úng, tần suất 10%, thời đoạn 10 ngày có chân triều là 1,82cm. c. Kết quả tính toán thủy lực. - Kết quả tính toán thủy lực tiêu thoát Lũ Sớm và Lũ Tiểu mãn theo 3 nhóm phương án: + Kết quả tính toán thủy lực tiêu thoát lũ với địa hình hiện trạng cho thấy: Đê bao hiện trạng không có khả năng ngăn được lũ sớm 10%. Đường quá trình mực nước tại tiểu vùng TMT 3-1 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 24 48 72 96 120 144 168 T(giờ) H(m) HT 0509 HT 1009 Hình 7. Mực nước, lũ sớm 10%, địa hình hiện trạng tại tiểu vùng TMT3-1 Đường quá trình mực nước tại tiểu vùng TMT 7 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 24 48 72 96 120 144 168 T(giờ) H(m) HT 0509 HT 1009 Hình 8. Mực nước, lũ sớm 10%, địa hình hiện trạng tại tiểu vùng TMT7 Đường quá trình mực nước tại tiểu vùng TMT 9-1 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 24 48 72 96 120 144 168 T(giờ) H(m) HT 0509 HT 1009 Hình 9. Mực nước, lũ sớm 10%, địa hình hiện trạng tại tiểu vùng TMT9-1 Đường quá trình mực nước tại tiểu vùng TMT 10 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 24 48 72 96 120 144 168 T(giờ) H(m) HT 0509 HT 1009 Hình 10. Mực nước, lũ sớm 10%, địa hình hiện trạng tại tiểu vùng TMT10 + Kết quả tính toán thủy lực tiêu thoát lũ với địa hình đê bao cho thấy: Khi hoàn chỉnh hệ thống đê bao vùng Thượng Mỹ Trung sẽ làm mực nước trên toàn vùng tăng từ 16 đến 34cm đối với 8 trường hợp tính đến ngày 05/09. Với cống Hói Đại có B = 20cm sẽ không làm mực nước trên vùng Thượng Mỹ Trung tăng. · PA1- Không có cống: Hạc Hải 1, Hạc Hải 2 và Hói Đại; · PA2- Có cống: Hạc Hải 1, Hạc Hải 2 với B = 12m và Hói Đại B=12m; · PA3- Có cống: Hạc Hải 1, Hạc Hải 2 với B = 12m và Hói Đại B=15m; · PA4- Có cống: Hạc Hải 1, Hạc Hải 2 với B = 12m và Hói Đại B=18m; · PA5 – Có cống Hạc Hải 1 và Hạc Hải 2, có cống Hói Đại B=20m (PA5), · PA6- Có cống: Hạc Hải 1, Hạc Hải 2 với B = 12m và Hói Đại B=24m. Bảng 1. Mực nước lũ sớm tại một số vị trí, với địa hình có đê bao tính đến ngày 05/09 TT Vị trí PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA5 -PA0 1 TL Mỹ Trung 0.60 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.16 2 HL Mỹ Trung 0.93 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 -0.03 3 TL An Lạc 1.12 1.37 1.41 1.40 1.39 1.39 1.39 0.30 4 HL An lạc 1.10 1.34 1.38 1.37 1.36 1.36 1.36 0.29 5 TL Sa Vàng 0.84 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.11 0.28 6 HL Sa Vàng 0.81 1.05 1.05 1.06 1.06 1.06 1.06 0.26 7 Phan Xá 1.48 1.74 1.79 1.77 1.76 1.75 1.75 0.31 9 TL cống H Đại 0.82 1.08 1.38 1.26 1.18 1.14 1.10 0.34 10 HL cống H Đại 0.81 1.05 1.05 1.06 1.06 1.06 1.06 0.26 11 TL Cống HH2 0.99 1.24 1.28 1.27 1.27 1.27 1.26 0.30 12 HL Cống HH2 0.96 1.21 1.20 1.19 1.19 1.19 1.19 0.24 13 TL Cống HH1 0.66 0.97 0.99 0.98 0.98 0.98 0.98 0.34 14 HL Cống HH1 0.65 0.95 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.27 15 Ngã 3 SV-Hđại 1.27 1.58 1.65 1.62 1.60 1.60 1.59 0.33 16 TL C9-22 0.64 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.16 17 HL C9-22 0.62 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 0.17 18 Ngã 3 186A-Asơn 0.69 0.98 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.34 19 Ngã 3 BT-H Đại 1.27 1.58 1.65 1.62 1.60 1.60 1.59 0.33 20 Ngã 3 HĐò-186A 0.65 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.25 21 Ngã 3 HĐò-Hquan 0.67 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.34 22 Ngã 3 HĐò-Hsỏi 0.63 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.17 23 Đầu Hquan 0.69 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.34 24 Ngã 3 HQ-HCùng 1.42 1.68 1.73 1.71 1.70 1.69 1.69 0.32 25 Ngã 3 HQ-HHH 0.76 1.01 1.02 1.01 1.01 1.01 1.01 0.26 26 Ngã 3 Hsỏi-KG 0.60 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.16 27 Ngã 3 KG_MV 1.43 1.69 1.74 1.72 1.71 1.71 1.70 0.32 28 Ngã 3 KG-TL 1.36 1.62 1.67 1.65 1.64 1.63 1.63 0.32 29 Ngã 3 MKè-HĐò 0.65 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.22 30 Ngã 3 MV-BT 1.37 1.67 1.73 1.70 1.69 1.68 1.68 0.34 31 Ngã 3 MV-S.Vàng 1.36 1.67 1.72 1.70 1.69 1.68 1.67 0.34 32 Ngã 3 PhKỳ-186A 0.69 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.34 33 Ngã 3 TL_Hđại 1.19 1.53 1.62 1.58 1.56 1.55 1.54 0.33 34 Ngã 4 HQ-An Son 0.68 0.98 0.99 0.98 0.98 0.98 0.98 0.34 35 Ngã 4 HQ-Phoà 0.69 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.34 36 Ngã 4HQ-PKỳ 0.69 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.34 Ghi chú: PA5-PA0. chênh lệch mực nước giữa phương án có cống Hạc hải 1, Hạc Hải 2, cống Hói Đại B=20m và phương án không có cống. + Kết quả tính toán thủy lực tiêu thoát lũ với phương án nạo vét các kênh tiêu cho thấy: Khi tiến hành nạo vét các kênh, Hói sẽ làm giảm mực nước trên vùng Thượng Mỹ Trung từ 0,2 - 0,8cm, đặc biệt một số nơi giảm từ 8 - 12cm. · PA5.1 - Không có cống Hạc Hải 1 và Hạc Hải 2, có cống Hói Đại B=20m, 9 · PA5.2 - Có cống Hạc Hải 1 và Hạc Hải 2, có cống Hói Đại B=20m (PA5), · PA5.3 - Có cống Hạc Hải 1 và Hạc Hải 2, có cống Hói Đại B=20m, các cống C9-22, C9- 31, Hói Sỏi mở 1 chiều. · PA5.4 - Không có cống Hạc Hải 1 và Hạc Hải 2, có cống Hói Đại B=20m, Nạo vét một số kênh nhưng không nạo Hói Hạc Hải. · PA5.5 - Không có cống Hạc Hải 1 và Hạc Hải 2, có cống Hói Đại B=20m, Nạo vét một số kênh kể cả Hói Hạc Hải. Bảng 2. Mực nước lũ sớm 10% tại một số vị trí, với địa hình có đê bao, cống Hói Đại có B=20m PA tính đến 10-09 PA tính đến 05-09 Vị trí PA5-1 PA5-2 PA5-3 PA5-4 PA5-5 PA5-1 PA5-2 PA5-3 PA5-4 PA5-5 TL Mỹ Trung 0.80 0.80 0.81 0.81 0.80 0.72 0.72 0.73 0.72 0.72 HL Mỹ Trung 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 TL An Lạc 1.45 1.47 1.47 1.43 1.41 1.37 1.39 1.38 1.33 1.29 HL An lạc 1.42 1.44 1.44 1.41 1.38 1.35 1.36 1.36 1.30 1.27 TL Sa Vàng 1.17 1.18 1.18 1.19 1.18 1.10 1.11 1.10 1.10 1.08 HL Sa Vàng 1.12 1.13 1.13 1.14 1.13 1.05 1.06 1.05 1.06 1.05 TL cống H Đại 1.22 1.22 1.23 1.29 1.28 1.14 1.14 1.14 1.19 1.17 HL cống H Đại 1.12 1.13 1.13 1.14 1.13 1.05 1.06 1.05 1.06 1.05 Phan Xá 1.84 1.84 1.85 1.78 1.77 1.75 1.75 1.75 1.66 1.65 TL Cống HH2 1.32 1.34 1.35 1.32 1.29 1.25 1.27 1.26 1.21 1.17 HL Cống HH2 1.29 1.26 1.28 1.24 1.18 1.22 1.19 1.23 1.19 1.13 TL Cống HH1 1.04 1.06 1.10 1.05 1.01 0.97 0.98 1.01 0.95 0.89 HL Cống HH1 1.02 0.98 1 0.98 0.89 0.95 0.92 0.98 0.93 0.84 Ngã 3 SV-Hđại 1.67 1.68 1.68 1.59 1.58 1.59 1.60 1.59 1.48 1.47 TL C9-22 0.87 0.87 0.84 0.87 0.87 0.80 0.80 0.79 0.81 0.80 HL C9-22 0.85 0.85 0.86 0.86 0.85 0.79 0.79 0.79 0.79 0.79 Ngã 3 186A-Asơn 1.07 1.08 0.97 1.07 1.04 0.98 0.98 0.87 0.94 0.91 Ngã 3 BT-H Đại 1.67 1.68 1.68 1.59 1.58 1.59 1.60 1.59 1.48 1.47 Ngã 3 HĐò-186A 0.96 0.96 0.88 0.95 0.94 0.88 0.88 0.81 0.86 0.84 Ngã 3 HĐò-Hquan 1.07 1.07 0.96 1.06 1.03 0.98 0.98 0.86 0.93 0.90 Ngã 3 HĐò-Hsỏi 0.86 0.86 0.82 0.86 0.85 0.80 0.80 0.77 0.79 0.79 Đầu Hquan 1.08 1.09 0.97 1.07 1.05 0.99 0.99 0.87 0.94 0.92 Ngã 3 HQ-HCùng 1.77 1.78 1.78 1.71 1.70 1.69 1.69 1.69 1.61 1.59 Ngã 3 HQ-HHH 1.09 1.09 1.13 1.08 1.05 1.01 1.01 1.06 0.98 0.94 Ngã 3 Hsỏi-KG 0.80 0.80 0.81 0.81 0.80 0.72 0.72 0.73 0.73 0.73 Ngã 3 KG_MV 1.79 1.79 1.80 1.72 1.71 1.70 1.71 1.70 1.61 1.60 Ngã 3 KG-TL 1.71 1.72 1.72 1.66 1.64 1.63 1.63 1.63 1.55 1.53 Ngã 3 MKè-HĐò 0.93 0.93 0.87 0.92 0.91 0.85 0.85 0.80 0.84 0.83 Ngã 3 MV-BT 1.76 1.77 1.77 1.70 1.69 1.68 1.68 1.68 1.59 1.57 Ngã 3 MV-S.Vàng 1.76 1.77 1.77 1.69 1.68 1.67 1.68 1.68 1.59 1.57 Ngã 3 PhKỳ-186A 1.08 1.09 0.98 1.08 1.05 0.99 0.99 0.87 0.94 0.92 Ngã 3 TL_Hđại 1.62 1.63 1.63 1.56 1.55 1.54 1.55 1.54 1.45 1.43 Ngã 4 HQ-An Son 1.07 1.08 0.97 1.07 1.04 0.98 0.98 0.86 0.93 0.91 Ngã 4 HQ-Phoà 1.08 1.09 0.97 1.07 1.05 0.99 0.99 0.87 0.94 0.92 Ngã 4HQ-PKỳ 1.08 1.08 0.97 1.07 1.05 0.99 0.99 0.87 0.94 0.92 - Kết quả tính toán thủy lực gạn triều tiêu úng trong 3 trường hợp: + LM-0: Địa hình hiện trạng đê, triều và mưa thiết kế 10% + LM-1: Địa hình hoàn thiện hệ thống đê, cống dưới đê như hiện trạng, triều và mưa thiết kế 10%. + LM-2: Địa hình hoàn thiện hệ thống đê, cống dưới đê như dự án đầu tư, triều và mưa thiết kế 10%. 10 Bảng 3. Diễn biến mực nước trên các ô ruộng khi gan triều tiêu úng sau 7, 10, 12, 15 ngày (m) Tiểu vùng LM0 LM1 LM2 7 ngày 10 ngày 12 ngày 15 ngày 7 ngày 10 ngày 12 ngày 15 ngày 7 ngày 10 ngày 12 ngày 15 ngày TMT 1 0.45 0.18 0.07 0.02 0.43 0.21 0.06 -0.01 0.41 0.20 0.05 -0.04 TMT 2 0.47 0.20 0.10 0.04 0.45 0.21 0.08 0.01 0.44 0.21 0.07 0 TMT 3-1 0.67 0.39 0.25 0.14 0.65 0.38 0.24 0.13 0.65 0.37 0.23 0.12 TMT 3-2 0.75 0.45 0.30 0.17 0.74 0.45 0.29 0.16 0.73 0.43 0.28 0.15 TMT 4 0.79 0.47 0.32 0.19 0.77 0.47 0.32 0.18 0.76 0.45 0.30 0.16 TMT 5 0.66 0.38 0.24 0.13 0.64 0.37 0.23 0.12 0.63 0.36 0.22 0.11 TMT 6 0.79 0.48 0.32 0.19 0.78 0.48 0.32 0.18 0.77 0.46 0.31 0.17 TMT 7 0.64 0.33 0.21 0.11 0.64 0.33 0.20 0.10 0.64 0.36 0.21 0.11 TMT 8 0.50 0.25 0.16 0.09 0.51 0.27 0.15 0.07 0.51 0.27 0.15 0.07 TMT 9-1 0.45 0.19 0.10 0.04 0.41 0.19 0.07 0.01 0.41 0.19 0.07 0 TMT 9-2 0.48 0.28 0.19 0.11 0.51 0.29 0.18 0.09 0.49 0.27 0.16 0.07 TMT 9-3 0.53 0.33 0.23 0.13 0.61 0.37 0.24 0.13 0.59 0.35 0.22 0.11 TMT 10 0.50 0.32 0.22 0.13 0.58 0.37 0.24 0.13 0.57 0.36 0.22 0.12 TMT 11 0.52 0.34 0.23 0.14 0.61 0.39 0.25 0.14 0.59 0.37 0.23 0.12 Với mô hình mưa tiêu 5 ngày lớn nhất 10% thì vùng Thượng Mỹ Trung phải gạn triều tiêu úng tối thiểu là 12 ngày thì lớp nước trên mặt ruộng còn từ 0,3 – 0,4m, sau 15 ngày còn 0,2 – 0,3m. Vậy việc lựa chọn cống dưới đê nhằm mục tiêu tăng cường khả năng tiêu thoát nước mặt ruộng cho từng ô ruộng nhỏ trong các tiểu vùng là cần thiết. d. Nhiệm vụ, vai trò của cống Mỹ Trung Khi dự án thượng Mỹ Trung đựơc hoàn thành, cống Mỹ Trung mất đi 3/7 nhiệm vụ so với ban đầu đặt ra là: Ngăn mặn tràn; Chống mặn thấm và giữ ngọt, thay vào đó là nhiệm vụ điều chỉnh độ mặn trên phá hạc Hải. Như vậy sau này cống Mỹ trung sẽ có 5 nhiệm vụ là: + Gạn triều tiêu úng; + Ngăn lũ tiểu mãn và lũ sớm của sông Long Đại tập hậu (Ngăn lũ tập hậu); + Điều chỉnh độ mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản; + Thau rửa chua phèn; + Thoát lũ chính vụ; Với 5 nhiệm vụ mà cống Mỹ Trung sẽ đảm nhận trong tình hình mới, thì vai trò của nó là rất to lớn đối với sản xuất nông nghiệp, thủy sản, phòng chống lũ lụt, giảm nhẹ thiên tai bảo vệ các ngành sản xuất. Ngoài vai trò phục vụ sản xuất nông nghiệp thì nay cống Mỹ Trung còn có thêm vai trò điều chỉnh độ mặn phục vụ phát triển thủy sản và là tuyến phòng thủ số 1 khi chống lũ tiểu mãn và lũ sớm tập hậu từ Long Đại góp phần bảo vệ các hoạt động dân sinh kinh tế các trên vùng Thượng Mỹ Trung. e. Quy trình vận hành cống Mỹ Trung - Trong các thời đoạn lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ cuối vụ cống làm việc 1 chiều chảy từ phá ra biển nhằm thoát lũ, chống lũ tập hậu, gạn triều tiêu úng (như hiện tại). - Trong thời điểm lũ chính vụ, mở toàn bộ cửa van cho dòng chảy tự do. - Thời kỳ dòng chảy kiệt (tháng 4 – 8. Hiện tại, thời đoạn này đang đóng): + Đề nghị mở cửa để tăng độ mặn trên phá Hạc Hải, cải tạo chất lượng nước, góp phần thau chua xổ phèn các khu ruộng quanh phá (sau khi hoàn thành dự án Thượng Mỹ Trung). + Khi có mưa lớn gây ngập úng, để cửa van làm việc 1 chiều chảy ra biển để gạn triều tiêu úng. 11 9. Kết luận Vùng Lệ Thuỷ - Quảng Ninh là vựa lúa quan trọng nhất của tỉnh Quảng Bình, tiềm năng về phát triển kinh tế nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản ở đây còn rất lớn. Nhưng do điều kiện khí tượng thủy văn, điều kiện địa hình rất phức tạp, muốn phát triển nông nghiệp ở đây một cách bền vững thì Thủy lợi cần được đầu tư đồng bộ, dứt điểm để phát huy tác dụng tổng hợp. Dự án Thượng Mỹ Trung sau khi được hoàn thành và đưa vào hoạt động sẽ góp phần trả lại môi trường sinh thái tự nhiên cho vùng phá Hạc Hải, người dân sẽ sản xuất nông nghiệp kết hợp với nuôi trồng thủy sản. Công trình Hồ chứa nước Rào Đá ra đời sẽ cấp đủ nước cho sản xuất nông nghiệp, dân sinh và công nghiệp trong vùng. Đó là những điều kiện tốt để vùng này ổn định sản xuất và phát triển kinh tế. Dự án Thượng Mỹ Trung giai đoạn TKKT đã giải quyết được những vấn đề còn tồn tại trong giai đoạn trước, đồng thời cũng thực hiện được một số vấn đề mang tính đột phá: - Sử dụng các công cụ toán học hiện đại để nghiên cứu các vấn đề thủy văn, thủy lực trên lưu vực sông Nhật Lệ, cụ thể lá sử dụng bộ phần mềm MIKE 11; - Tiếp cận một cách tổng thể toàn lưu vực sông Nhật Lệ, chi tiết nhất khi đề cập đầy đủ đến các công trình trên hệ thống sông; - Đề cập đầy đủ các vấn truyền lũ, truyền mặn, mặn thấm trong đất trên đồng bằng Lệ Ninh, qui trình vận hành cống Mỹ Trung, - Xác định rõ nhiệm vụ và vai trò của cống Mỹ Trung trong tình hình mới, - Đánh giá được mức độ lan truyền mặn trên phá Hạc Hải nhằm phục vụ cho việc phát triển ngành nghề nuôi trồng thủy sản trong vùng dự án. Tuy nhiên, vấn đề còn tồn tại của dự án là chưa giải quyết hiệu quả tình trạng nhiễm chua phèn rất nặng trên đất canh tác ở một số ruộng xã Gia Ninh và Vạn Ninh. Vấn đề này đòi hỏi có sự kết hợp của nhiều ngành, vì mỗi giải pháp Thủy lợi không thể giải quyết triệt để được. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Viện Khoa học Thuỷ lợi (2009), Báo cáo thủy lực, Báo cáo thủy nông - Dự án Thuỷ lợi miền Trung (ADB4) - Tiểu dự án Thượng Mỹ Trung – Giai đoạn thiết kế kỹ thuật, Hà Nội. [2]. Viện Khoa học Thuỷ lợi (11/2007), Báo cáo kết quả đề tài : Nghiên cứu quy trình vận hành cống Mỹ Trung đảm bảo ngăn mặn, tiêu úng, bảo vệ môi trường, phát triển bền vững, Hà Nội.