Vấn đề dự báo diễn biến lòng dẫn sông Hồng khi xét đến khai thác cát trên lòng sông

Tính toán dự báo diễn biến lòng dẫn trên hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình  trong điều kiện tự nhiên và có xét đến quá trình xói phổ biến do xây dựng các hồ chứa thượng du đã được thực hiện từ nhiều năm trước...

Phương pháp cũng như kỹ năng tính toán dự báo trong các điều kiện trên không phải là vấn đề quá phức tạp, tuy nhiên việc tính toán dự báo sẽ trở nên phức tạp gấp nhiều lần trong điều kiện có các tác động của hoạt động khai thác cát với các điểm khai thác được phân bố  trên phạm vi rộng, công suất và thời gian khai thác không đồng nhất.

Nhằm nâng cao năng lực tính toán cũng như đáp ứng được yêu cầu tính toán dự báo trong các điều kiện thực tế của công tác quản lý, khai thác dòng sông, bài báo này sẽ trình bầy kết quả phân tích, tính toán thử nghiệm dự báo diễn biến lòng dẫn sông Hồng có xét đến tác động của  quá trình khai thác cát theo thời gian và không gian trên lòng sông.

MỞ ĐẦU

Trong công tác quản lý, khai thác  dòng sông, việc theo dõi đánh giá diễn biến chế độ thủy động lực, lòng dẫn luôn được coi là một trong các nhiệm vụ trọng tâm, thường xuyên đặc biệt là các đánh giá mang tính chất dự báo. Từ đầu những năm 1980, các nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn cũng như chế độ thủy động lực của hệ thống sông Hồng đã triển khai và được coi là nhiệm vụ đặc biệt quan trọng khi bắt đầu xây dựng các hồ chứa lớn trên thượng nguồn. Với ảnh hưởng của hệ thống hồ chứa, lòng dẫn hạ du đã có những thay đổi vừa mang tính đột biến vừa kéo dài theo thời gian và trên phạm vi không gian của toàn hệ thống sông.

Việc đánh giá quá trình cũng như dự báo diễn biến chế độ thủy động lực nói cung mà cụ thể là diễn biến lòng dẫn hạ du sông Hồng sau các hồ chứa nói riêng đã được nghiên cứu và có những kết quả giá trị, phục vụ công tác quản lý, khai thác dòng sông. Tuy nhiên kể từ đầu những năm 1990 trở lại đây, việc theo dõi và nghiên cứu diễn biến vùng hạ du hệ thống sông Hồng ( trừ sông Lô sau hồ Tuyên Quang) ít được quan tâm trong khi các tác động đến quá trình diễn biến dòng sông không chỉ là hồ chứa thượng nguồn mà còn là các hoạt động phát triển hạ tầng, khai thác tài nguyên đặc biệt là khai thác cát với phạm vi và quy mô ngày càng mở rộng và khó kiểm soát.

Chính vì vậy, một nhiệm vụ quan trọng nhất trong nghiên cứu sông ngòi tại thời điểm này không những phải đánh giá được tác động tổng hợp của các hoạt động khai thác dòng sông đến diễn biến mà còn dự báo được quá trình diễn biến chế độ thủy động lực lòng dẫn của hệ thống sông Hồng.

Việc tính toán dự báo lòng dẫn sông ngòi nói chung và sông Hồng nói riêng trong điều kiện tự nhiên cũng như chịu tác động của các hệ thống hồ chứa và phát triển hạ tầng trên lưu vực sông không quá phức tạp về phương pháp tính cũng như phân tích nhưng khi xét đến các tác động của khai thác cát đến diễn biến và tính toán dự báo diễn biến lòng dẫn lại khá phức tạp, không chỉ ở công cụ tính mà còn việc mô phỏng quá trình khai thác cát với các yêu tố không gian (vị trí), thời gian và tổng lượng khai thác. Ở trên lưu vực sông Hồng, Thái Bình và hầu hết các lưu vực sông khác,  hiện chưa có các tính toán dự báo diễn biến lòng dẫn sông  ngòi có xét đến tác động của quá trình khai thác cát.

Một số đề tài nghiên cứu cũng như các nghiên cứu khác trong vài năm gần đây có đề cập đến tác động của khai thác cát nhưng thực chất chưa hề nghiên cứu được tác động liên tục của quá trình khai thác cát đến diễn biến lòng dẫn và thủy lực trong tương lai. Các nghiên cứu thực chất chỉ giả thiết quy mô của vùng khai thác cát (hay là giả thiết địa hình lòng sông sau khi sau khai thác cát) và từ đó đánh giá các đặc trưng thủy lực với lòng dẫn sau khai thác cát. Một điểm quan trọng nữa là các số liệu giả thiết quy mô vùng khai thác chưa mang tính thực tế và vững chắc về căn cứ  khoa học (thực chất chỉ là các sơ đồ mô phỏng địa hình lòng sông cuối quá trình khai thác, mặc dù có dựa trên một khu vực, đoạn sông nào đó).

Chính vì vậy, nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn sông ngòi (sông Hồng) trong điều kiện khai thác cát thực tế là một bài toán quan trong có ý nghĩa cả về thực tiễn và khoa học.

Nội dung bài báo dưới đây sẽ đề cập đến 2 vấn đề chính

- Khái quát công cụ sử dụng sử dụng trong tính toán mô phỏng bài toán dự báo diễn biến lòng dẫn trong điều kiện chung và khả năng mô phỏng quá trình khai thác cát

- Vấn đề mô phỏng quá trình khai thác cát thực tế

Các kết quả tính toán kiểm nghiệm nêu ở mục III chỉ phục vụ đánh giá bước đầu, kết quả tính toán đầy đủ sẽ trình bày trong các nghiên cứu tiếp theo.

1. CÔNG CỤ SỬ DỤNG TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG BÀI TOÁN DỰ BÁO DIỄN BIẾN LÒNG DẪN TRONG ĐIỀU KIỆN XÉT ĐẾN KHAI THÁC CÁT

2. PHÂN TÍCH VÀ MÔ PHỎNG KHAI THÁC CÁT PHỤC TÍNH TOÁN DỰ BÁO DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG

2.1 Tình hình khai thác thực tế và dự kiến khai thác cát trên sông Hồng

2.2 Thiết lập kịch bản mô phỏng việc khai thác cát

3. THỬ NGHIỆM TÍNH TOÁN DỰ BÁO DIỄN BIẾN LÒNG DẪN SÔNG HỒNG CÓ XÉT ĐẾN KHAI THÁC CÁT

4. TRAO ĐỔI VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]        Nguyễn Ngọc Quỳnh - Phòng TNTĐ Quốc gia về động lực học sông biển – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam: Các báo cáo chuyên đề phân tích diễn biến lòng dẫn thuộc đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu dự báo xu thế biến đổi hạ thấp lòng dẫn và đề xuất giải pháp khắc phục, khai thác hiệu quả công trình thủy lợi trên hệ thống sông Hồng “, 2016;

[2]        Phạm Đình - Phòng TNTĐ Quốc gia về động lực học sông biển – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam: “Nghiên cứu ảnh hưởng của việc khai thác cát đến chế độ dòng chảy, diễn biến lòng dẫn và đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ phục vụ công tác quản lý, quy hoạch khai thác cát hợp lý trên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình”, Đề tài độc lập cấp NN, mã số: ĐTĐL.2012-T/27;

[3]        Nguyễn Ngọc Quỳnh & NNK: Kết quả nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn và chế độ thủy văn, thủy lực hạ du sông Lô - Gâm do ảnh hưởng của thủy điện Tuyên Quang, Tạp chí KHCN Thủy lợi, năm 2013.