LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên học viên:

TRẦN THỊ HUYỀN

Lớp cao học:

CH23Q21

Chuyên ngành:

Kỹ thuật Tài Nguyên nước

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu khả năng tiêu úng cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ
đoạn qua tỉnh Vĩnh Phúc ứng với các kịch bản lũ”.
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn do tôi làm, những kết quả nghiên
cứu tính toán trung thực. Trong quá trình làm luận văn tôi có tham khảo các tài liệu
liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và tính cấp thiết của đề tài. Tôi không sao
chép từ bất kỳ nguồn nào khác, nếu vi phạm tôi xin chịu trách nhiệm trước Khoa và
Nhà trường.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Học viên

Trần Thị Huyền

i

ii


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu khả năng tiêu úng cho lưu vực sông Phan – Cà Lồ
đoạn qua tỉnh Vĩnh Phúc ứng với các kịch bản lũ” đã được tác giả hoàn thành đúng
thời hạn quy định và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu trong đề cương được phê duyệt.
Trong quá trình thực hiện, nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Trường Đại
học Thuỷ Lợi, Viện Quy hoạch Thủy lợi và đồng nghiệp, tác giả đã hoàn thành luận
văn này.
Tác giả chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn, Viện Quy hoạch Thủy lợi Hà
Nội cùng thầy giáo PGS.TS Ngô Văn Quận Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội đã tận
tình hướng dẫn giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội, các thầy
cô trong khoa Kỹ thuật tài nguyên nước đã tận tụy giảng dạy tác giả trong suốt quá
trình học Đại học và Cao học tại trường.
Tuy đã có những cố gắng song do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế, luận
văn này không thể tránh khỏi những tồn tại, tác giả mong nhận được những ý kiến
đóng góp và trao đổi chân thành của các thầy cô giáo, các anh chị em và bạn bè đồng
nghiệp. Tác giả rất mong muốn những vấn đề còn tồn tại sẽ được tác giả phát triển ở
mức độ nghiên cứu sâu hơn góp phần ứng dụng những kiến thức khoa học vào thực
tiễn phục vụ đời sống sản xuất.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017


Tác giả

Trần Thị Huyền

iii


iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. iii
MỞ ĐẦU

................................................................................................................. 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN......................................................................................... 5
1.1 Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan .............................................................5
1.1.1

Các nghiên cứu trên thế giới .............................................................................5

1.1.2

Các nghiên cứu ở Việt Nam ...............................................................................6

1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu .................................................................................11
1.2.1


Vị trí địa lý .......................................................................................................11

1.2.2

Đặc điểm địa hình.............................................................................................12

1.2.3

Đặc điểm khí hậu ..............................................................................................13

1.2.4

Đặc điểm mạng lưới sông ngòi ........................................................................16

1.2.5

Tình hình dân sinh - kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu ....................................19

1.2.6

Hiện trạng công trình tiêu vùng nghiên cứu .....................................................23

1.2.7

Hiện trạng úng ngập và nguyên nhân gây úng ngập trên lưu vực nghiên cứu .....24

1.3 Kết luận chương 1 .................................................................................................28
CHƯƠNG 2 PHÂN VÙNG TIÊU VÀ XÂY DỰNG KỊCH BẢN TIÊU............... 29
2.1 Phân vùng tiêu ......................................................................................................29

2.1.1

Cơ sở phân vùng tiêu ........................................................................................29

2.1.2

Kết quả phân vùng và phân khu tiêu thoát nước ..............................................32

2.2 Xây dựng kịch bản nghiên cứu tiêu thoát nước ....................................................42
2.2.1

Cơ sở xây dựng kịch bản ..................................................................................42

2.2.2

Nội dung các kịch bản tính toán .......................................................................44

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG TIÊU ÚNG CHO LƯU VỰC NGHIÊN
CỨU THEO CÁC KỊCH BẢN LŨ ........................................................................... 45
3.1 Lựa chọn công cụ tính toán...................................................................................45
3.1.1

Lựa chọn mô hình thủy lực ..............................................................................45

3.1.2

Lựa chọn mô hình tính toán thủy văn...............................................................47

3.2 Thiết lập mô hình tính toán ...................................................................................48
v



3.2.1

Tính toán thủy văn ........................................................................................... 48

3.2.2

Tính toán thủy lực ............................................................................................ 51

3.3 Tính toán kiểm tra hiệu chỉnh các thông số của mô hình thủy lực ....................... 55
3.3.1. Hiệu chỉnh, mô phỏng mô hình ........................................................................... 55
3.3.2 Kiểm định mô hình ............................................................................................... 58
3.4 Tính toán khả năng tiêu úng theo các kịch bản lũ ................................................ 61
3.4.1

Kết quả tính toán .............................................................................................. 61

3.4.2

Nhận xét kết quả tính toán ............................................................................... 72

3.4.3

Kết luận về các nguyên nhân gây úng ngập ..................................................... 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 83
I

KẾT LUẬN ............................................................................................................ 83


II

KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 87
CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN.................................................................................... 89

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: Ngập lụt tại Thái Lan ...................................................................................... 5
Hình 1-2: Hà Nội ngày 02/11/2008 ................................................................................ 7
Hình 1.3. Bản đồ ví trí vùng nghiên cứu ....................................................................... 11
Hình 1.4: Một vài hình ảnh về hiện trạng các đoạn sông vùng nghiên cứu .................. 17
Hình 2-1: Phân vùng lưu vực tiêu, và vị trí công trình của vùng nghiên cứu ............... 40
Hình 2-2: Vị trí các ô tiêu tính toán ............................................................................... 41
Hình 3-1: Đường quá trình mưa – dòng chảy tại nút KX01 (trạm đo mưa Tam Đảo)
theo cấp lũ 10 năm ......................................................................................................... 49
Hình 3-2: Đường quá trình mưa – dòng chảy tại nút ND01 (trạm đo mưa Vĩnh Yên)
theo cấp lũ có chu kỳ lặp lại 10 năm ............................................................................. 50
Hình 3-3: Đường quá trình mưa – dòng chảy tại nút BX01 (trạm đo mưa Vĩnh Yên)
theo cấp lũ có chu kỳ lặp lại 10 năm ............................................................................. 50
Hình 3.4: Sơ đồ mạng lưới sông vùng nghiên cứu ........................................................ 54
Hình 3-5: Thông số mô hình tại mặt cắt đại diện sông Tranh ....................................... 56
Hình 3-6: Thông số mô hình tại mặt cắt đại diện sông Cầu Bòn .................................. 56
Hình 3-7: Kết quả mô phỏng lũ tháng 8/2013 tại cầu Vũ Di ........................................ 57
Hình 3-8: Kết quả mô phỏng lũ tháng 8/2013 tại điều tiết Lạc Ý ................................ 57
Hình 3-9: Kết quả mô phỏng lũ tháng 8/2013 tại cống Sáu Vó (phía sông) ................ 59

Hình 3-10: Kết quả mô phỏng lũ tháng 8/2013 tại cầu Khả Do ................................... 60
Hình 3-11: Đường quá trình mực nước và lưu lượng lũ tại nút Nghĩa Lập .................. 60
Hình 3-12: Đường quá trình mực nước và lưu lượng lũ tại nút Vũ Di ......................... 61
Hình 3-13: Đường quá trình mực nước và lưu lượng lũ tại Cầu Bòn ........................... 61
Hình 3-14: Đường quá trình mực nước và lưu lượng lũ qua Xuân Phương ................. 62
Hình 3-15: Đường quá trình lưu lượng lũ có chu kỳ lặp lại 10 năm qua các vị trí đại
diện trên sông chính ..................................................................................................... 63
Hình 3-16: Đường quá trình mực nước lũ có chu kỳ lặp lại 10 nằm tại các vị trí đại
diện trên sông chính....................................................................................................... 63
vii


Hình 3-17: Diễn biến lũ có chu kỳ lặp lại 10 năm tại lưu vực B1 ............................... 64
Hình 3-18: Diễn biến lũ có chu kỳ lặp lại 10 năn tại lưu vực B2 ................................. 64
Hình 3-19: Diễn biến lũ có chu kỳ lặp lại 10 năm tại lưu vực B3 ................................ 65
Hình 3-20: Diện tích ngập theo các cấp mưa thời gian 1h (mô hình 2008) .................. 65
Hình 3-21: Phân tích độ sâu ngập theo các cấp mưa .................................................... 66
Hình 3-22: Diễn biến ngập vùng nghiên cứu (F (ha)~ t(giờ) ........................................ 66
Hình 3-23: Mô phỏng phạm vi có khả năng ngập lớn nhất khi xuất hiện mưa lũ có chu
kỳ lặp lại 1 năm ............................................................................................................. 69
Hình 3-24: Mô phỏng phạm vi có khả năng ngập lớn nhất khi xuất hiện mưa lũ có chu
kỳ lặp lại 10 năm ........................................................................................................... 70
Hình 3-25: Mô phỏng phạm vi có khả năng ngập lớn nhất khi xuất hiện mưa lũ có chu
kỳ lặp lại 10 năm ........................................................................................................... 71

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Đặc điểm địa hình lưu vực sông Phan – Là Lồ ............................................ 14

Bảng 1-2: Mưa trung bình tháng tại các trạm vùng nghiên cứu.................................... 14
Bảng 1-3: Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày max của các đợt mưa lớn gần đây..................... 14
Bảng 1-4: Tổng hợp số lượng công trình trên hệ thống sông chính .............................. 16
Bảng 1-5: Diện tích sử dụng đất của vùng nghiên cứu năm 2015 ................................ 22
Bảng 1-6: Hiện trạng các trạm bơm tiêu lưu vực sông Phan - Cà Lồ ........................... 23
Bảng 1-7: Diện tích bị ảnh hưởng úng ngập trong một số năm gần đây....................... 25
Bảng 2-1: Tóm tắt kết quả phân khu, nút tính toán tiêu thoát ...................................... 33
Bảng 3-1: Tổng hợp số liệu mặt cắt địa hình hệ thống sông Phan – Cà Lồ .................. 51
Bảng 3-2: Mực nước lớn nhất thực đo và mô phỏng tại các vị trí kiểm tra .................. 55
Bảng 3-3: Tổng hợp kết quả tính toán diện tích có khả năng bị ngập từng tiểu lưu vực
tương ứng với các mô hình lũ theo thời gian ................................................................ 67
Bảng 3-4: Phân tích khả năng tiêu thoát của lưu vực B – Vùng đồng bằng hạ du........ 81

ix



MỞ ĐẦU
1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, do quá trình phát triển về kinh tế - xã hội, đô thị hóa và
công nghiệp hóa của khu vực một cách nhanh chóng, nhu cầu tiêu của tỉnh Vĩnh Phúc
đặc biệt các huyện nằm phía đông nam Vĩnh Phúc nằm trong lưu vực sông Phan – Cà
Lồ đã tăng lên rất nhiều. Nhiều khu công nghiệp và dân cư hình thành nhanh chóng
kéo theo sự thay đổi về nhu cầu tiêu thoát nước trong khu vực. Sự hình thành các khu
công nghiệp và dân cư mới làm thu hẹp đất sản xuất nông nghiệp, san lấp nhiều ao hồ,
đồng ruộng, làm giảm khả năng trữ nước, chôn nước dẫn đến làm tăng hệ số tiêu nước.
Hơn nữa các công trình thủy lợi hiện có thiếu đồng bộ, thiết kế theo tiêu chuẩn cũ, đã

xuống cấp, kênh bị bồi lắng, mặt cắt ngang bị thu hẹp, công trình trạm bơm đầu mối và
công trình trên kênh xuống cấp nghiêm trọng… thiếu năng lực quản lý. Công tác quản
lý vận hành còn nhiều hạn chế như việc phân cấp quản lý chưa rõ ràng, chưa có chế tài
trong quản lý công trình dẫn đến tình trạng lấn chiếm ao hồ, đầm, các trục tiêu gây ắch
tắc, mặt cắt không bảo đảm thoát lũ, giảm khả năng điều tiết lũ của các hồ. Các hồ lớn
trong vùng như hồ Đại Lải, Xạ Hương đã và đang sử dụng với mục đích du lịch vì vậy
chưa kiểm soát được việc xả lũ cũng như đóng vai trò nhận nước tiêu cho vùng.
Cùng với tình trạng ngập lụt thì ô nhiễm nguồn nước cũng là một trong những vấn đề
cấp thiết của vùng hiện nay, tình trạng ô nhiễm đã xảy ra ở lưu vực sông Phan, bao
gồm sông, hồ xung quanh thành phố Vĩnh Yên. Ô nhiễm nguồn nước không chỉ ảnh
hưởng sức khỏe cộng đồng mà nó ảnh hưởng đến kế hoạch trung và dài hạn của tỉnh
Vĩnh Phúc để phát triển các ngành dịch vụ và du lịch để phấn đấu kinh tế xã hội của
vùng như là một phần của khu vực thủ đô Hà Nội.
Theo các kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam do Bộ Tài nguyên và Môi trường,
cũng như tình hình lũ lụt thực tế đã xảy ra trong khu vực nghiên cứu trong những năm
gần đây đã công bố, tình hình lũ lụt ở khu vực nghiên cứu có thể sẽ bất lợi hơn nhiều
trong tương lai. Trong mùa mưa, những cơn mưa lớn có xu hướng tăng về tần suất và
cường độ. Ngược lại, lượng mưa giảm trong mùa khô sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến

1


sản xuất nông nghiệp. Như vậy, sự thay đổi khí hậu cũng sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến
nguồn cung cấp nước, thoát nước và giảm nhẹ thiên tai tại khu vực nghiên cứu.
Vì vậy việc nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu của tỉnh Vĩnh Phúc ứng với các phương
án làm cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp công trình đảm bảo yêu cầu tiêu cho
Vĩnh Phúc là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2.

MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI


- Đánh giá khả năng tiêu thoát lũ của lưu vực nghiên cứu ở thời đoạn hiện tại.
- Thiết lập mô hình toán - thủy lực mô phỏng diễn biến lũ để nghiên cứu đánh giá khả
năng và mức độ úng ngập trên lưu vực trong điều kiện hệ thống tiêu thoát nước như
hiện nay khi xuất hiện các trận mưa lũ có các chu kỳ lặp lại khác nhau.
3.

CÁCH TIẾP CẬN

1)

Tiếp cận kế thừa:

Trong những năm qua đã có một số công trình khoa học nghiên cứu về quy hoạch
phòng chống lũ, trên lưu vực sông Phan - Cà Lồ nói chung và đoạn qua tỉnh Vĩnh Phúc
nói riêng. Việc kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu này sẽ giúp đề tài có định
hướng giải quyết vấn đề một cách khoa học hơn.
2)

Tiếp cận thực tiễn:

Tiến hành thu thập số liệu hiện trạng và định hướng phát triển kinh tế xã hội, cơ sở hạ
tầng của vùng nghiên cứu làm cơ sở cho việc tính toán diễn biến úng ngập của vùng và
xây dựng bản đồ ngập lụt.
3)

Tiếp cận các phương pháp mô hình toán và các công cụ tính toán hiện đại:

Để phục vụ nghiên cứu, luận văn sử dụng các mô hình toán - thủy lực đang được sử
dụng rộng rãi ở nước ta, công nghệ GIS).

4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1)

Phương pháp kế thừa:

Luận văn sẽ kế thừa các tài liệu, kết quả tính toán của các nghiên cứu đã thực hiện trên
địa bàn vùng nghiên cứu.
2)

Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu:
2


Để thực hiện luận văn, tác giả đã đi thực tế cùng với các chuyên gia của Viện Quy
hoạch Thủy lợi thực hiện điều tra, thu thập tài liệu trong vùng nghiên cứu bao gồm: tài
liệu về điều kiện tự nhiên; tài liệu về nguồn nước (sông ngòi, khí tượng, thủy văn); tài
liệu về hiện trạng và phương hướng phát triển kinh tế - xã hội; tài liệu về hiện trạng hạ
tầng thủy lợi, tài liệu về hiện trạng úng ngập và các giải pháp tiêu úng đã được áp dụng
trên lưu vực nghiên cứu
3)

Phương pháp mô hình hóa:

Ứng dụng mô hình toán - thủy lực 1 chiều để diễn toán dòng chảy lũ trên lưu vực.
4)

Phương pháp chuyên gia:


Tham khảo, tập hợp ý kiến từ các nhà khoa học về các nội dung liên quan đến đề tài và
vùng nghiên cứu.
5.

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN

1) Phân tích, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và đặc điểm mưa lũ vùng
nghiên cứu.
2) Đánh giá tình hình úng lụt và phân tích các nguyên nhân gây úng lụt trên lưu vực,
các giải pháp tiêu thoát nước và phòng chống úng lụt đã và đang áp dụng trên lưu vực
từ trước đến nay.
3) Thiết lập được mô hình toán - thủy lực mô phỏng diễn biến lũ để nghiên cứu đánh
giá khả năng và mức độ úng ngập trên lưu vực theo các kịch bản xuất hiện mưa lũ.
4) Tính toán và đánh giá khả năng tiêu thoát nước của hệ thống các công trình tiêu
thoát nước, của các trục tiêu nước đã có trên lưu vực và mức độ ngập lụt của lưu vực
nghiên cứu khi xuất hiện các trận mưa lũ có các chu kỳ lặp lại khác nhau.
5) Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở để đề xuất các giải pháp tiêu úng cho
vùng nghiên cứu.

3


4


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan

1.1


1.1.1 Các nghiên cứu trên thế giới
Ngập lụt là một trong những loại thiên tai gây nhiều thiệt hại nhất cho loài người.
Không những làm thiệt hại rất lớn về của cải vật chất, lũ lụt còn gây thương vong về
người và động vật do tai nạn chết đuối hoặc bị thương do ngập nước. Ví dụ:
- Trận lụt năm 1931 do sông Hoàng Hà Trung Quốc gây ra đã làm khoảng trên 800
nghìn người thiệt mạng. Trận lụt sông Dương Tử năm 1998 đã làm 14 triệu người
Trung Quốc mất hết nhà cửa.
- Trận lũ lụt ở Mozambique năm 2000 đã gây lụt cho gần như toàn bộ đất nước trong
thời gian 3 tuần làm hàng nghìn người chết và đất nước bị phá hủy một cách nặng nề.
- Năm 2010, Pakistan đất nước luôn phải hứng chịu những trận lũ lụt có sức tàn phá
lớn đã phải hứng
chịu trận lũ kinh
hoàng

nhất

trong

lịch sử đã làm 1.800
người chết và 21
triệu người bị ảnh
hưởng.
- Gần đây nhất là
trận lũ lụt xảy ra ở
Thái Lan năm 2011
đã

gây


hậu

quả

nghiêm trọng làm
400

người

Hình 1-1: Ngập lụt tại Thái Lan

thiệt

mạng và thiệt hại về kinh tế hàng trăm tỷ bạt.
Không chỉ gây ra những hậu quả trước mà sau khi đi qua lũ lụt còn để lại hậu quả
khác như:

5


- Gây ô nhiễm và khan hiếm nguồn nước vì khi xảy ra lũ lụt sẽ mang theo các chất
bẩn, chất thải tiếp xúc trực tiếp với nguồn nước sinh hoạt và các nguồn nước khác.
- Do nguồn nước ô nhiễm nên việc vệ sinh kém sẽ dễ gây các bệnh truyền nhiễm phát
tán từ nước như dịch tả, ghẻ lở…
Theo thống kê, đầu thế kỷ XX trung bình mỗi năm trên thế giới, thiệt hại do ngập lụt
vào khoảng 100 triệu USD; đến nửa sau của thế kỷ con số này đã vượt quá 1 tỷ USD,
trong mười năm trở lại đây thì con số thiệt hại trên 10 tỷ USD.
Trước tình hình đó việc nghiên cứu khả năng tiêu úng được các nước trên thế giới đã
và đang được đặc biệt quan tâm, hiện nay có nhiều hướng tiếp cận khác nhau.
1.1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

1.1.2.1 Tình hình ngập lụt trong nước
Trong những năm gần đây cùng với sự ảnh hưởng biến đổi khí hậu và nước biển dâng
thì tình hình ngập lụt ở Việt Nam diễn ra càng ngày càng phức tạp theo cả không gian
lẫn thời gian. Lũ xảy ra do nhiều loại hình, như bão và áp thấp nhiệt đới gây mưa lớn
kéo dài. Đặc biệt là lũ lớn trên các hệ thống sông Hồng, Cầu, Thương, Mã, Vu Gia Thu Bồn… đã gây thiệt hại lớn hàng năm cho vùng hạ du. Lũ là tác nhân làm chậm
tiến trình phát triển kinh tế xã hội, lũ không chỉ làm thiệt hại lớn tới tài sản của nhân
dân, của xã hội mà còn gây thiệt hại tới cả tính mạng của nhân dân. Những năm gần
đây trên toàn quốc nói chung đã ghi nhận được những trận mưa hình thành nên những
trận lũ lớn bất thường.
Do hội tụ thuần túy của gió đông nam dưới tác động của khối áp cao lạnh ở phía bắc di
chuyển xuống phía nam đã gây ra trận mưa cực lớn, xảy ra gần như đồng thời trên toàn
bộ vùng đồng bằng Bắc Bộ với tâm mưa là khu vực Hà Nội. Tổng lượng mưa đo được
trong 3 ngày từ 31/10 đến 2/11 tại nội thành Hà Nội lên tới gần 600 mm, Hà Đông trên
830 mm, Thanh Oai 988 mm, Chương Mỹ 727 mm, các tỉnh Ninh Bình, Nam Định,
Thái Bình, Hưng Yên, Hải Dương và Hải Phòng từ 400 – 600 mm, Vĩnh Yên 508 mm,
Tam Đảo 463 mm, Phúc Yên 405 mm, Bắc Ninh 200 – 300 mm…
Ngoài nguyên nhân do công tác quản lý vận hành tiêu thoát nước yếu kém và bị động
đã làm cho tình hình trở nên trầm trọng hơn dẫn đến không kiểm soát được, mưa cực

6


lớn trên diện rộng đã làm cho cả Hà Nội và nhiều địa phương khác bị tê liệt vì ngập
chìm trong biển nước nhiều ngày liền. Tính đến ngày 30/10 toàn bộ vùng đồng bằng
mới gieo trồng được 385.000 ha trên tổng số 570.000 ha cây vụ đông nhưng mưa lũ đã
làm khoảng 252.000 ha diện tích cây trồng nói trên bị ngập và mất trắng. Riêng Hà
Nội tính đến ngày 03/11/2008 đã có khoảng trên 56.500 ha rau màu và cây vụ đông,
gần 2.400 ha lúa mùa
muộn chưa kịp thu
hoạch, 2.700 ha hoa,

2.200 ha cây ăn quả,
9.700 ha nuôi thủy
sản bị ngập và mất
trắng
Đặc biệt là đợt lũ kép
tháng

10/2010

do

mưa lũ kéo dài nhiều
ngày đã gây thiệt hại
nặng nề về tài sản

Hình 1-2: Hà Nội ngày 02/11/2008

cho người dân các địa phương dải miền Trung. Riêng Hà Tĩnh đã có 51 người chết,
tổng thiệt hại về tài sản ước tính 6.374 tỷ đồng. Các tỉnh Quảng Trị, Quảng Bình, Hà
Tĩnh, Nghệ An và Thanh Hoá đã bị thiệt hại lớn với tổng số 143 người chết, hàng trăm
người bị thương. Tỉnh Quảng Ngãi có trên 50.000 ngôi nhà bị ngập. Tỉnh Bình Định
mưa lũ nhấn chìm 20.000 nhà dân, thành phố Quy Nhơn bị ngập nước với mức ngập
sâu từ 0,5 m đến 2,0 m. Tỉnh Phú Yên nhiều tuyến đường ở thành phố Tuy Hoà đã bị
ngập sâu từ 0,5 m đến 1,0 m. Mưa lũ cũng gây sạt lở nặng các tuyến đường 1A, đường
sắt, chia cắt mạng lưới đường giao thông liên huyện đặc biệt là các tuyến đường ở
vùng hạ lưu các sông.
Trận mưa kéo dài từ ngày 27/7/2015 đến 02/08/2015 diễn ra trên diện rộng ở hầu hết
các tỉnh Bắc bộ, đặc biệt tại tỉnh Quảng Ninh đã xảy ra đợt mưa lũ lịch sử lớn nhất
trong 50 năm qua. Mưa lũ gây ra ngập lụt, sạt lở đất nghiêm trọng trên địa bàn của
tỉnh, cụ thể lượng mưa lớn nhất trong 6 giờ là 249 mm tại Cửa Ông từ 13 giờ đến 19

giờ ngày 26/7. Lượng mưa lớn nhất trong 12 giờ là 296 mm tại Bãi Cháy từ 19 giờ
7


ngày 27/7 đến 7 giờ ngày 28/7. Lượng mưa 1 ngày max là 437 mm tại Cửa Ông từ 19
giờ ngày 25/7 đến 19 giờ ngày 26/7. Lượng mưa 3 ngày max là 865 mm tại Cửa Ông
từ 19 giờ ngày 25/7 đến 19 giờ ngày 28/7. Tổng lượng mưa lớn nhất cả đợt là 1.400
mm tại Cửa Ông từ 19 giờ ngày 25/7 đến 19 giờ ngày 2/8. Mưa lũ, sạt lở đất đã gây
thiệt hại nặng nề cho tỉnh Quảng Ninh làm 17 người chết, 32 người bị thương, 28 nhà
đổ sập, 150 nhà tốc mái xiêu vẹo, 9.046 nhà bị ngập, 4.329 ha hoa màu bị thiệt hại,
2.079 con gia ầm bị chết, 1.070 ha nuôi thủy sản và 880 lồng bè nuôi tôm cá bị thiệt
hại, 300.000 m3 đất đường quốc lộ, tỉnh lộ bị sạt lở.
1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Cho đến nay đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu các vấn đề liên quan đến tiêu
thoát nước cho lưu vực sông và hệ thống thủy lợi đã được công bố, được tóm tắt thành
các nhóm đề tài sau đây:
1) Nhóm kết quả nghiên cứu của các chuyên gia và tổ chức quốc tế:
Trong những năm gần đây có nhiều chuyên gia và tổ chức quốc tế đến nghiên cứu về
thủy lợi Việt Nam với mục đích tìm kiếm cơ hội đầu tư, định hướng đầu tư hoặc viện
trợ phát triển. Một trong các công trình khoa học thuộc nhóm này là "Báo cáo đánh
giá tổng quan ngành thủy lợi ở Việt Nam" [17] do WB, ADB, FAO, UNDP và nhóm
các tổ chức phi chính phủ liên quan tới thủy lợi thực hiện năm 1996. Theo báo cáo nói
trên thì lũ lụt và úng ngập là mối đe doạ chủ yếu đối với sự phát triển bền vững các
vùng kinh tế của Việt Nam nhất là vùng châu thổ sông Hồng và sông Thái Bình. Trên
cơ sở đó báo cáo khuyến nghị chiến lược phát triển là củng cố hệ thống đê điều, cải
thiện hệ thống báo động lũ lụt, tăng cường khả năng trữ và điều tiết nước, phục hồi các
hệ thống tưới tiêu để sử dụng và kiểm soát nước tốt hơn.
2) Nhóm dự án quy hoạch tiêu nước và đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng tiêu nước
cho các hệ thống thủy lợi:
Ngoài Viện Quy hoạch Thủy lợi còn có Trường Đại học Thủy lợi và một số cơ quan

chuyên môn khác thuộc Bộ Nông nghiệp và PTNT nghiên cứu thực hiện nhiều dự án
quy hoạch tiêu thoát nước như: Quy hoạch phòng chống lũ đồng bằng sông Hồng
(1999) [13], Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Hồng – sông Thái
Bình (2007) [14], Rà soát bổ sung quy hoạch tiêu nước cho hệ thống thủy lợi Sông
8


Nhuệ (2007) [10], Quy hoạch phòng chống lũ các tỉnh từ Quảng Bình đến Bình Thuận
(2012) [15], Quy hoạch phòng chống lũ sông Hoàng Long (2014) [11] .v.v…
Các dự án quy hoạch nói trên tuy đã đề cập đến một số biện pháp lớn phòng chống lũ
và tăng cường khả năng tiêu thoát lũ cho các lưu vực sông và các hệ thống thủy lợi
nhưng chưa đề cập đến hoặc tuy có đề cập đến nhưng vẫn còn ở mức độ thấp về ảnh
hưởng của quá trình tiêu nước nông nghiệp, quá trình đô thị hoá, công nghiệp hoá, đến
hệ số tiêu, nhu cầu tiêu nước và khả năng tiêu nước của các hệ thống thủy lợi đã có.
Các giải pháp đề xuất nhằm đáp ứng yêu cầu tiêu nước đến sau năm 2020, 2025 phần
lớn mang tính tổng quan và định hướng, chưa đưa ra được các giải pháp cụ thể cũng
như phân tích cơ sở khoa học của các giải pháp đó cho từng hệ thống thủy lợi.
3) Nhóm các đề tài nghiên cứu khoa học:
Sau đây là khái quát một số đề tài NCKH điển hình thuộc nhóm này:
a) Đề tài khoa học cấp Nhà nước: Cân bằng nước hệ thống sông Hồng và sông Thái
Bình và các lưu vực độc lập thuộc Bắc Bộ (1994)[12] do Viện Quy hoạch Thủy lợi chủ
trì đã đưa ra nhiều số liệu về nhu cầu sử dụng và tiêu nước cho đồng bằng Bắc bộ
nhưng chưa đề cập đến ảnh hưởng của quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá cũng
như sự biến động của cơ cấu sử dụng đất đến nhu cầu tiêu và hệ số tiêu ở khu vực này.
b) Đề tài khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu, tổng kết và đánh giá thực trạng phân vùng tiêu
nước mặt ở một số hệ thống thủy nông đồng bằng Bắc Bộ (2001) [16], do PGS.TS. Lê
Quang Vinh chủ trì đã đưa ra bức tranh tổng hợp về thực trạng công trình tiêu nước và
khả năng đáp ứng của các công trình tiêu nước trong các hệ thống thủy lợi thuộc đồng
bằng Bắc Bộ trong đó nhấn mạnh các công trình tiêu úng đã có mới chỉ đáp ứng được
50% nhu cầu tiêu của cả vùng. Kết quả nghiên cứu cũng phát hiện và phân tích các

nguyên nhân chính gây nên tình trạng úng ngập thường xuyên và kéo dài trên các hệ
thống thủy lợi hiện nay. Đề tài đã đưa ra bức tranh tổng quan về quá trình thay đổi hệ
số tiêu qua các thời kỳ phát triển thủy lợi, các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tiêu, phân
loại hệ số tiêu, các quan điểm mới trong tính toán hệ số tiêu, cơ sở khoa học và thực
tiễn một số biện pháp giảm nhẹ hệ số tiêu.
c) Đề tài khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghiệp hoá và đô thị hoá

9


đến hệ số tiêu vùng đồng bằng Bắc bộ (2010) [9], do Trung tâm Khoa học và Triển
khai kỹ thuật thủy lợi chủ trì. Kết quả nghiên cứu của đề tài là đã đề xuất được các giải
pháp cơ bản điều chỉnh quy hoạch tiêu nước mặt cho các hệ thống thủy lợi và ứng
dụng kết quả nghiên cứu cho hệ thống thủy lợi Sông Nhuệ.
Tồn tại lớn nhất của các đề tài khoa học nói trên là chưa đưa ra được các giải pháp cụ
thể để nâng cao năng lực tiêu nước cho từng hệ thống thủy lợi có xét đến quy hoạch
phát triển kinh tế - xã hội cụ thể của từng địa phương và ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu, nước biển dâng.
4) Nhóm kết quả nghiên cứu trong luận văn cao học và luận án tiến sĩ:
Cho đến nay có nhiều luận án tiến sĩ và luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp nâng cao
năng lực tiêu nước cho một số lưu vực sông và hệ thống thủy lợi cụ thể như: lưu vực
sông Hương [2], sông Bến Hải [1], sông Thạch Hãn – Ô Lâu [4], sông Kỳ Cùng [8],
các hệ thống thủy lợi Nam và Bắc Thái Bình [5], [7], Xuân Thủy [3], …
Kết quả nghiên cứu của các luận án và luận văn nói trên cũng đã nêu và phân tích
được cơ sở khoa học của các giải pháp đã đề xuất nhằm đạt được các mục tiêu nghiên
cứu đề ra.
1.1.2.3 Nhận xét chung về các công trình nghiên cứu có liên quan
Tiêu nước đang là một vấn đề rất quan trọng vì nó tác động vô cùng to lớn đến quá
trình phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Cho đến nay đã có rất nhiều công trình
KHCN ở trong và ngoài nước nghiên cứu những vấn đề liên quan đến tiêu nước cho

các lưu vực sông và hệ thống thủy lợi đã được công bố.
Khi tính toán tiêu nước, các dự án quy hoạch này đều sử dụng các phần mềm mạnh,
chủ yếu là các mô hình thuộc họ MIKE như MIKE 11, MIKE 21, MIKE 21C, MIKE
FLOOD và MIKE 21FM để nghiên cứu, đánh giá khả năng chuyển tải nước trên mạng
lưới sông cũng như khả năng tiêu thoát nước của hệ thống thủy lợi và hệ thống các
mạng lưới sông.
Tuy nhiên phần lớn các công trình này hoặc là mới chỉ đưa ra được các giải pháp lớn,
mang tính tổng thể cho cả vùng rộng lớn hoặc mới chỉ nghiên cứu cho một tiểu vùng
và đề xuất một số giải pháp cụ thể phù hợp với điều kiện tự nhiên, điều kiện phát triển

10


kinh tế - xã hội của từng lưu vực sông hay từng khu vực cụ thể tại thời điểm nghiên
cứu. Chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu khả năng tiêu úng cho lưu vực
sông Phan – Cà Lồ tương ứng với các kịch bản lũ.
Mỗi lưu vực sông, mỗi vùng cụ thể có các điều kiện tự nhiên, điều kiện phát triển kinh
tế - xã hội khác nhau. Kết quả nghiên cứu của các công trình khoa học nói trên chỉ
mang tính chất tham khảo và định hướng nghiên cứu cho luận văn này.
1.2

Tổng quan vùng nghiên cứu

1.2.1 Vị trí địa lý
Vùng nghiên cứu nằm phía nam của tỉnh Vĩnh Phúc với diện tích lưu vực 710 km2
chiếm 2/3 diện tích tỉnh Vĩnh Phúc, được bao quanh bởi bờ tả của đê sông Phó Đáy,
bờ tả đê sông Hồng, đê của sông Cà Lồ và dãy núi Tam Đảo.
Vùng nghiên cứu có 7 đơn vị hành chính bao gồm thành phố Vĩnh Yên, thị xã Phúc
Yên và 5 huyện: Tam Dương, Tam Đảo, Bình Xuyên, Vĩnh Tường và Yên Lạc.
Lưu vực này sau khi tiêu qua trục chính sẽ tiêu tiếp ra sông Cà Lồ đoạn qua Hà Nội

sau đó tiêu ra sông Cầu qua cửa Phúc Lộc Phương.

Hình 1.3. Bản đồ ví trí vùng nghiên cứu

11


1.2.2 Đặc điểm địa hình
Vùng nghiên cứu thuộc trung du miền núi phía bắc vì vậy điều kiện địa hình của vùng
khá phức tạp, hướng dốc Tây Bắc - Đông Nam.
- Các huyện phía bắc như Tam Dương, Tam Đảo, Bình Xuyên ở độ cao chủ yếu từ
+300m đến +700m.
- Các huyện phía Nam và Đông Nam như Vĩnh Tường, Yên Lạc, Bình Xuyên, Vĩnh
Yên ở độ cao từ +10.0m đến + 12.0m.
- Một số vùng tiếp giáp với đê sông Hồng nằm phía Tây nam ở độ cao +5,0 ~ +8.0m.
Chính vì sự chênh lệch cao độ quá lớn như vậy khiến việc tiêu úng của vùng gặp nhiều
khó khăn đặc biệt đối với các huyện phía Nam khi phải hứng chịu nước mưa từ nội tại
lại cộng thêm nước mưa tạo thành dòng chảy từ phía Bắc và Tây Bắc xuống.
Bảng 1-1: Đặc điểm địa hình lưu vực sông Phan – Là Lồ
Cao độ (m)

Phân bổ diện tích theo cao độ(ha)
Tổng

B1

B2

B3


C

83

59

4

143

5

468

4

296

168

6

1421

19

1019

383


7

3698

48

2710

939

8

6966

8

177

4655

2127

9

13118

22

1003


8741

3352

10

21838

89

4751

12535

4462

11

28412

722

7854

14547

5290

12


32809

1679

9789

15483

5858

13

36248

2544

11049

16258

6397

14

38098

3136

11343


16735

6884

15

39628

3704

11404

17059

7461

Tự nhiên

71001

8806

11472

19600

31124

12



1.2.3 Đặc điểm khí hậu
Lưu vực sông Phan - Cà Lồ đoạn qua tỉnh Vĩnh Phúc nằm trong vùng nhiệt đới gió
mùa với khí hậu nóng ẩm mưa nhiều:
1) Nhiệt độ: Do vùng nghiên cứu thuộc khu vực Bắc Bộ nên có 2 mùa rõ tệt là mùa
nóng và mùa lạnh: mùa nóng ẩm kéo dài từ tháng 4 đến tháng 11; mùa lạnh, khô diễn
ra từ tháng 12 đến tháng 3. Nhiệt độ giữa các mùa chênh lệch nhau đáng kể, nhiệt độ
trung bình nhiều năm là 23,3 ÷ 23,40C. Nhiệt độ cao nhất rơi vào các tháng 5, 6, 7 giữ
nhiệt cao nhất 32 ÷ 330C. Nhiệt độ thấp nhất vào các tháng mùa đông tháng 12, 1, 2
khoảng 15 ÷ 200C.
2) Số giờ nắng: Tổng số giờ nắng bình quân của vùng trong năm là 1.400 đến 1.800
giờ, trong đó, tháng có nhiều giờ nắng trong năm nhất là tháng 6 và tháng 7, tháng có
ít giờ nắng trong năm ít nhất là tháng 3.
3) Bốc hơi: Lượng bốc hơi bình quân trong năm của vùng là 1.040 mm, lượng bốc hơi
bình quân trong 1 tháng từ tháng 4 đến tháng 11 là 107,58 mm, từ tháng 12 đến tháng
3 năm sau là 71,72 mm.
4) Độ ẩm không khí: Độ ẩm bình quân cả năm là 83%. Nhìn chung độ ẩm không có
sự chênh lệch nhiều qua các tháng trong năm giữa vùng núi với vùng trung du và vùng
đồng bằng. Vùng núi độ ẩm không khí được đo tại trạm Tam Đảo, vùng trung du được
đo tại trạm khí tượng Vĩnh Yên.
5) Gió: Trong năm có 2 loại gió chính: Gió đông nam thổi từ tháng 4 đến tháng 9; gió
đông bắc thổi từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Tốc độ gió trung bình 1-2 m/s.
6) Mưa: Tại vùng nghiên cứu có 2 trạm đo mưa là Tam Đảo (đo mưa khu vực vùng
núi) và Vĩnh Yên (đo mưa khu vực trung du và đồng bằng). Lượng mưa trung bình
hàng năm đạt 1.400 đến 1.600 mm. Lượng mưa phân bố không đều trong năm, tập
trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô
từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm.

13



Bảng 1-2: Lượng mưa trung bình tháng tại các trạm vùng nghiên cứu
Đơn vị: mm

Tháng

1

2

Vĩnh
Yên

89

35

Tam
Đảo

10

80

3

4

5


6

7

8

9

10

11

12

56,2 101,1

76,8

153

198

236

220

61,5

9,0


9,5

78,9 112,6

107,8

227

167

185

310

117

26

38

Nguồn: Chi cục Thủy lợi tỉnh Vĩnh Phúc

Các trận mưa lớn nhất năm của vùng nghiên cứu thường kéo dài từ 3 đến 5 ngày và
thường xảy ra trên một diện rộng bao trùm toàn vùng. Đặc biệt thấy rõ là các trận mưa
do bão đổ bộ và gió mùa đông bắc, thường gây ra mưa lớn liên tục từ 2 đến 3 ngày, tập
trung vào tháng 7, 8 hàng năm.
Trong giai đoạn 10 năm từ năm 2004 đến năm 2013 có tớ 5 năm gồm: 2006, 2008,
2010, 2012 và 2013 xuất hiện các đợt mưa tập trung lớn. Cụ thể như sau:
Bảng 1-3: Lượng mưa 1, 3, 5, 7 ngày max của các đợt mưa lớn gần đây
Năm


Trạm
Tam Đảo

2006
Vĩnh Yên

Tam Đảo
2008
Vĩnh Yên

2012

Tam Đảo

Đặc trưng

X (mm)

P (%)

1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max
1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max
1 ngày max

3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max
1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max
1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max

109,5
276,6
294,3
295,7
131,1
280,9
286,4
288,4
328,1
449,8
475,9
526,7
361,7
500,3
522,6
565,9
143,4
284,8
358,5


91,1
45,5
54,1
65,1
37,5
9,3
16,1
21,7
2,2
2,7
7,2
5,6
0,5
0,6
0,9
0,7
77,5
41,7
29,0

14

Thời gian xuất hiện
17/8
16 ÷ 18/8
16 ÷ 20/8
15 ÷ 21/8
18/8
16 ÷ 18/8

15 ÷ 19/8
16 ÷ 22/8
31/10
31/10 ÷ 2/11
31/10 ÷ 4/11
31/10 ÷ 6/11
31/10
31/10 ÷ 2/11
31/10 ÷ 4/11
31/10 ÷ 6/11
18/8
17 ÷ 19/8
17 ÷ 21/8


Năm

Trạm

Vĩnh Yên

Tam Đảo
2013
Vĩnh Yên

Đặc trưng

X (mm)

P (%)


7 ngày max
1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max
1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max
1 ngày max
3 ngày max
5 ngày max
7 ngày max

432,6
125,9
226,3
226,3
226,3
211,2
275,5
298,1
487,8
121,3
167,6
167,7
289

18,4

40,7
18,9
31,3
42,4
36,4
46,0
50,4
9,3
44,0
40,3
59,1
21,6

Thời gian xuất hiện
16 ÷ 22/8
18/8
17 ÷ 19/8
16 ÷ 20/8
16 ÷ 22/8
3/8
7 ÷ 9/8
3 ÷ 7/8
3 ÷ 9/8
3/8
7 ÷ 9/8
5 ÷ 9/8
3 ÷ 9/8

Nguồn: Chi cục Thủy lợi tỉnh Vĩnh Phúc


a) Trận mưa từ ngày 31/10 đến 6/11/2008 có tổng lượng mưa 5 ngày ở Vĩnh Yên và
Tam Đảo là 522,6 mm và 475,9 mm; lượng mưa 7 ngày là 565,9 mm và 526,7 mm.
Đây là trận mưa lớn lịch sử của vùng nghiên cứu, đặc biệt nó lại xảy ra vào đầu tháng
11 trái với quy luật tự nhiên, hậu quả gây ra của trận mưa này là rất lớn đối vùng
nghiên cứu.
b) Trận mưa diễn ra từ ngày 3 đến ngày 9/8/2013: Nếu xét tổng lượng mưa 5 ngày từ
ngày 3 đến ngày 7/8/2013 ở cả hai trạm chỉ tương đương với một trận mưa thường
xuyên: lượng mưa 5 ngày trạm Vĩnh Yên là 167,7 mm, trạm Tam Đảo 298,1 mm. Tuy
nhiên, ngay sau khi xảy ra mưa lớn 5 ngày, vùng lại tiếp tục xuất hiện luôn một đợt
mưa từ ngày 8/8/2013, tổng lượng mưa 7 ngày tăng lên khá lớn: Trạm Vĩnh Yên lượng
mưa 7 ngày là 289 mm; trạm Tam Đảo 487,8 mm. Mưa lớn cả về tổng lượng lẫn
cường độ liên tiếp xảy ra trên diện rộng và kéo dài đã gây lên tình trạng lũ trồng lũ và
hậu quả là gây lên tình trạng úng ngập kéo dài.
c) Các trận mưa lớn diễn ra trên diện rộng, thường khi Vĩnh Yên mưa thì Tam Đảo
cũng mưa thậm chí mưa to hơn. Do chênh lệch quá lớn về cao độ nên lũ từ Tam Đảo
dồn về hạ du rất nhanh khiến cho khu vực đồng bằng không tiêu thoát được gây úng
ngập cục bộ.
Như vậy, trong giai đoạn gần đây tình hình mưa lũ lớn, tập trung xuất hiện khá thường
15