Nghiên cứu giải pháp hạn chế bồi lắng trước cửa lấy nước trước đập dâng sau đoạn sông cong áp dụng cho đầu mối lấy nước của hệ thống thủy lợi Bắc Nghệ An

Cửa lấy nước thường đặt ở các đoạn sông thẳng hoặc trước đỉnh cong của bờ lõm nhằm tăng khả năng lấy nước và giảm bồi lấp. Nhưng do điều kiện địa hình, địa chất mà phải bố trí ở phía sau của đỉnh cong. Trường hợp điển hình là của lấy nước của hệ thống thủy lợi Bắc Nghệ An – cụm đầu mối Đô Lương. Bài báo này trình bày giải pháp hạn chế bồi lắng trước cửa lấy nước bằng việc xác định tuyến bờ sông hợp lý theo lý thuyết của dòng chảy trên sông cong áp dụng cho cụm công trình đầu mối Đô Lương – Nghệ An. Kết quả đã được kiểm chứng trên mô hình vật lý tỷ lệ 1/70.

1. MỞ ĐẦU

Các cửa lấy nước ven sông đặt sau đỉnh cong của bờ lõm, đặc biệt là lấy nước trước đập dâng thường bị bồi lắng nghiêm trọng. Với quán tính của dòng chảy cong cùng tác động của đập dâng làm biến đổi mạnh mẽ lòng dẫn và đường bờ khu vực cửa lấy nước, gây bồi lắng nghiêm trọng, cụm đầu mối Đập dâng Đô Lương là trường hợp điển hình.

Cụm đầu mối Bara Đô Lương, tỉnh Nghệ An gồm đập dâng dài khoảng 350m, 01 cửa xả cát và cửa lấy nước Tràng Sơn đặt bên bờ trái thượng lưu đập dâng qua cống Mụ Bà cấp nước tưới cho 4 huyện Đô Lương, Yên Thành, Diễn Châu và Quỳnh Lưu. Công trình được xây dựng, vận hành từ năm 1939.

Trong 80 năm hoạt động đập dâng Đô Lương đã gây ra nhiều biến động lòng dẫn và bờ sông, như sự chuyển đổi lạch, cắt bãi và bồi lắng (Hình 1). Hiện tượng bồi lắng trước cửa lấy nước của cụm đầu mối Đô lương là điển hình về sự bồi lắng, hàng năm phải đầu tư nạo vét sau mỗi mùa lũ. Cùng với sự cố kẹt cửa van xả cát năm 1979, bãi bồi thượng lưu cửa lấy nước càng phát triển tạo nên khu bãi mới có đường bờ nhô cong ra lòng sông (chiếm 1/3 lòng dẫn phía bên trái), chắn hướng dòng chảy vào cửa lấy nước, làm thay đổi hình thái dòng chảy khu vực công trình, giảm hiệu quả lấy nước tưới. Cùng với hệ thống kênh và công trình đầu mối đã xuống cấp, cụm đầu mối Đô Lương nay được cải tạo nâng cấp nhằm đáp ứng yêu cầu về lấy nước và giảm bồi lắng trước của lấy nước cống Tràng Sơn.

Công trình được nâng cấp tại tuyến đập dâng hiện hữu, thuộc địa phận hai xã Tràng Sơn và Đặng Sơn, huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An. Đập dâng dài 334.50 m (không kể các trụ pin) gồm 01 khoang tràn tràn tự do có chiều rộng thông nước 295.50 m, cao trình đỉnh ngưỡng tràn +10.50 m. Cửa xả cát gồm 02 khoang có cửa van, mỗi khoang có chiều rộng thông nước +21.00 m; cao trình ngưỡng cửa van +7.26 m. Cống lấy nước Tràng Sơn: nằm bên trái sát tường cánh thượng lưu cửa lấy nước, tim cống dọc theo kênh chính, vị trí cửa vào tại K0+000.

Tuyến kè bờ thượng lưu cửa lấy nước dài gần 700m được thiết kế nối tiếp từ tuyến kè hiện hữu cùng với việc nạo vét bãi bồi hiện trạng ở thượng lưu đầu mối đến cao trình +7.26m tạo dòng chảy thuận dòng vào cửa lấy nước và giảm bồi lắng cho thượng lưu cửa lấy nước, tăng hiệu quả xả cát trong mùa lũ. Qua nghiên cứu các giai đoạn khác nhau đường bờ được các đơn vị tư vấn thiết kế đề xuất không trên cơ sở qui luật của dòng chảy ở đoạn sông cong, nên không đảm bảo được yêu cầu đã đặt ra. Qua nghiên cứu thí nghiệm trên mô hình vật lý kết hợp với lý thuyết về dòng chảy trên đoạn sông cong đã đề xuất tuyến kè phù hợp cho kết quả thí nghiệm bồi nhỏ nhất và đảm bảo được yêu cầu thuận dòng khi xả cát và lấy nước.

Bài bào này trình bày kết quả lựa chọn tuyến kè bờ trái đập dâng Đô Lương phía cống Tràng Sơn, nhằm đảm bảo yêu cầu thuận dòng tạo điều kiện cho cống Tràng Sơn lấy nước và giảm bồi lắng, xói lở.

2. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU, CÁC TRƯỜNG HỢP THÍ NGHIỆM

2.1. Mô hình thí nghiệm

2.2. Các phương án nghiên cứu

3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

3.1. Phân bố lưu tốc, lưu hướng các phương án đường bờ

3.2. Kết quả thí nghiệm bồi lắng

4. NHẬN XÉT, KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].        P.G. Kixelep, A.D Altsul, nnk (2008), Sổ tay tính toán thủy lực, NXB xây dựng.

[2].       Lê Văn Nghị,  nnk (2016), Kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực cụm đầu mối Bara Đô Lương, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực hóc sông biển.

[3].        Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2004), Động lực học dòng sông và chỉnh trị sông, NXB Nông nghiệp.