BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRẦN KHẮC THẠC

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT VỊ TRÍ
HỢP LÝ CỦA CỬA LẤY NƯỚC VÀO SÔNG ĐÁY ĐẢM BẢO YÊU CẦU
CẤP NƯỚC VÀ TẠO DỊNG CHẢY THƯỜNG XUN CHO SƠNG ĐÁY

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TRẦN KHẮC THẠC

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT VỊ TRÍ
HỢP LÝ CỦA CỦA LẤY NƯỚC VÀO SÔNG ĐÁY ĐẢM BẢO YÊU CẦU
CẤP NƯỚC VÀ TẠO DỊNG CHẢY THƯỜNG XUN CHO SƠNG ĐÁY

Chun ngành: Thủy văn học
Mã số: 9440224

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1.GS.TS Phạm Thị Hương Lan

2.PGS.TS Tan Soon Keat

HÀ NỘI, NĂM 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Trần Khắc Thạc

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, NCS xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể các thầy hướng dẫn
cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đó là GS.TS Phạm Thị Hương Lan,
PGS.TS Tan Soon Keat đã luôn định hướng và sát sao cùng NCS trong q trình học
tập và nghiên cứu, khơng những thế tập thể các Thầy hướng dẫn còn tạo điều kiện về
kinh phí để NCS được tham gia các hội thảo quốc tế về ngành nước tại Singapore, tham
gia nhiều đề tài nghiên cứu khoa học các cấp.
NCS cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy trong Ban Giám hiệu, Phịng
Đào tạo ĐH&SĐH, Bộ mơn Kỹ thuật sông và Quản lý thiên tai – Khoa Thủy văn và Tài
nguyên nước, Phòng Hợp tác Quốc tế - Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện để
NCS được đi học tập nâng cao trình độ tại Singapore, Nhật Bản cũng như đã tạo điều
kiện về thời gian, ln động viên để NCS hồn thành q trình học tập, nghiên cứu của
mình.

Từ đáy lịng mình em xin được gửi lời cảm ơn đến các GS, PGS, TS và các nhà khoa
học trong và ngồi Trường đã ln góp ý về chun mơn cho NCS trong suốt q trình
nghiên cứu để hoàn thiện luận án.
NCS cũng xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã ln động viên, khích lệ để
NCS hồn thành luận án tiến sĩ của mình.

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................ix
MỞ ĐẦU………………………………………………………………….……………1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG TRÌNH LẤY
NƯỚC TRÊN SƠNG…………………………………………………………...……..8
1.1

Các nghiên cứu trên thế giới ...........................................................................8

1.1.1

Về nghiên cứu phân loại các CTLN ............................................................8

1.1.2

Về nghiên cứu diễn biễn bồi lắng đoạn sông cửa vào CTLN: ....................9

1.1.3

Về nghiên cứu xác định vị trí cửa lấy nước: .............................................13


1.1.4

Về nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả lấy nước: ............................. 14

1.1.5 Nhận xét chung về các nghiên cứu trên thế giới có liên quan đến nội dung
của luận án .............................................................................................................15
1.2

Các nghiên cứu trong nước ...........................................................................16

1.2.1

Về nghiên cứu diễn biễn bồi lắng đoạn sông cửa vào CTLN: ..................16

1.2.2

Về nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả lấy nước: ............................. 17

1.2.3

Các nghiên cứu có liên quan trên đoạn sơng Hồng qua Hà Nội ...............18

1.2.4 Nhận xét chung về các nghiên cứu trong nước có liên quan đến nội dung
của luận án .............................................................................................................27
1.3

Tổng quan khu vực nghiên cứu ....................................................................29

1.3.1


Vị trí khu vực nghiên cứu .........................................................................29

1.3.2

Đặc điểm địa hình .....................................................................................31

1.3.3

Đặc điểm địa chất, địa mạo .......................................................................32

1.3.4

Đặc điểm khí tượng, thủy văn ...................................................................32

1.3.5

Cụm cơng trình cống Cẩm Đình – Hiệp Thuận ........................................34

1.4

Định hướng nghiên cứu của luận án ............................................................ 36

1.5

Kết luận chương 1 ..........................................................................................38

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN LỰA
CHỌN VỊ TRÍ LẤY NƯỚC HỢP LÝ ĐẢM BẢO YÊU CẦU LẤY NƯỚC MÙA
KIỆT VÀ THOÁT LŨ…………………………………………………………… …39

2.1 Đánh giá hiện trạng một số cơng trình lấy nước dọc sơng Hồng trên địa
bàn Hà Nội ................................................................................................................39

iii


2.1.1

Hiện trạng một số cơng trình lấy nước trên địa bàn Hà Nội .....................39

2.1.2 Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng lấy nước của các cơng
trình lấy nước của một số cống trong những năm gần đây trên địa bàn Hà
Nội……………………………………………………………………………….45
2.2

Cơ sở lý thuyết dòng phân tầng/dòng dị trọng tại khu vực cửa lấy nước 51

2.2.1

Hệ phương trình cơ bản về dịng phân tầng/dịng dị trọng .......................53

2.2.2 Phân tích lựa chọn mơ hình tốn mơ phỏng dòng chảy và diễn biến lòng
dẫn khu vực cửa lấy nước ......................................................................................59
2.3

Đề xuất bộ tiêu chí xác định vị trí cửa lấy nước thích hợp ........................65

2.4

Kết luận chương 2 ..........................................................................................71


CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VỊ TRÍ CỬA LẤY NƯỚC VÀO
SƠNG ĐÁY…………………………………………………………………………..74
3.1 Thiết lập mơ hình và mơ phỏng các kịch bản tính tốn phục vụ xác định vị
trí lấy nước hợp lý khu vực cửa vào sông Đáy ......................................................74
3.2 Ứng dụng mơ hình tốn MIKE3FM mơ phỏng chế độ thủy lực, diễn biến
lịng dẫn khu vực cửa vào sơng Đáy .......................................................................78
3.2.1

Xác định phạm vi và miền tính tốn của khu vực nghiên cứu ..................78

3.2.2

Thiết lập hệ thống lưới tính tốn ............................................................... 79

3.2.3

Thiết lập địa hình tính tốn .......................................................................79

3.2.4

Thiết lập các CSDL biên và CSDL hiệu chỉnh, kiểm định mô hình .........82

3.2.5 Thiết lập mơ hình MIKE11 mơ phỏng dịng chảy và bùn cát làm số liệu đầu
vào tính tốn cho mơ hình MIKE3FM ..................................................................89
3.2.6

Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình thủy động lực MIKE3FM ........100

3.2.7 Kết quả mơ phỏng diễn biến lịng dẫn khu vực cửa vào sơng Đáy với điều

kiện các cơng trình hiện trạng .............................................................................106
3.2.8

Kết quả đánh giá khả năng lấy nước của cống Cẩm Đình hiện trạng .....110

3.2.9 Định hướng giải pháp bổ sung cấp nước mùa kiệt và cấp nước thường xuyên
cho lưu vực sơng Đáy, nâng cao khả năng thốt lũ .............................................115
3.3 Kết quả tính tốn diễn biến lịng dẫn và đánh giá khả năng lấy nước khu
vực cửa vào sông Đáy theo các kịch bản lấy nước khác nhau ...........................118
3.3.1 Kết quả đánh giá khả năng lấy nước tại các vị trí cơng trình lấy nước khác
nhau…………………………………………………………………………….118
3.3.2

Đánh giá diễn biến lịng dẫn theo kịch bản vị trí lấy nước khác nhau ....123

iv


3.4 Đề xuất vị trí lấy nước hợp lý đảm bảo yêu cầu lấy nước và thoát lũ khu
vực cửa vào sơng Đáy ............................................................................................134
3.4.1

Xác định vị trí cửa lấy nước ổn định cấp nước theo yêu cầu ..................134

3.4.2 Đề xuất vị trí lấy nước thích hợp theo tiêu chí đảm bảo về hàm lượng bùn
cát………………………………………………………………………………137
3.4.3 Kiến nghị đề xuất vị trí lấy nước hợp lý vùng cửa vào sơng Đáy đảm bảo
yêu cầu lấy nước mùa kiệt và thoát lũ. ................................................................138
3.5 Kiến nghị một số giải pháp nâng cao khả năng cấp nước mùa kiệt và thốt
lũ cống Cẩm Đình ..................................................................................................141

3.5.1

Các giải pháp phi cơng trình ...................................................................141

3.5.2

Giải pháp cơng trình ................................................................................146

3.6

Kết luận chương 3 ........................................................................................148

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………….. 141
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ ......................................................... 152
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 153

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Lưu vực sơng Đáy và vị trí khu vực nghiên cứu ..........................................31
Hình 1. 2. Hình Cụm cơng trình đầu mối phân lũ sơng Đáy ........................................35
Hình 2.1. Vị trí và địa hình cống Liên Mạc…………………………………………...40
Hình 2.2. Vị trí và địa hình cống Xn Quan ................................................................ 42
Hình 2.3. Vị trí và địa hình cống Cẩm Đình .................................................................43
Hình 2.4. Vị trí cống và trạm bơm Phù Sa ...................................................................45
Hình 2.5. Mặt cắt dọc dịng phân tầng khơng đều theo hai chiều và ba chiều ..............54
Hình 3.1. Kịch bản tính tốn .........................................................................................75
Hình 3.2. Vị trí cửa lấy nước Cẩm Đình cũ (vị trí 1), Cẩm Đình mới (vị trí 2), cách vị trí
Cẩm Đình cũ 600m về phía hạ lưu theo các kịch bản tính tốn được mơ phỏng trong mơ

hình MIKE3FM .............................................................................................................77
Hình 3.3. Vị trí cửa lấy nước (vị trí 3) theo các kịch bản tính tốn được mơ phỏng trong
mơ hình MIKE3FM .......................................................................................................77
Hình 3.4. Phạm vi miền tính tốn và các biên của mơ hình ..........................................78
Hình 3.5. Lưới tính tốn khu vực nghiên cứu ............................................................... 79
Hình 3.6. Địa hình mơ phỏng đoạn sơng Hồng và khu vực cửa vào sơng Đáy ............80
Hình 3.7. Mơ phỏng các cơng trình trong mơ hình MIKE3FM khu vực nghiên cứu ...81
Hình 3.8. Phân giải theo chiều sâu dịng chảy của mơ hình MIKE3 ............................ 82
Hình 3.9. Sơ đồ vị trí các mặt cắt hiệu chính, kiểm định trong mơ hình ......................84
Hình 3.10. Sơ đồ mạng thủy lực mùa kiệt sơng Hồng – Sơng Thái Bình .....................89
Hình 3.11. Sơ đồ mạng thủy lực mùa lũ sơng Hồng – Sơng Thái Bình ........................96
Hình 3.12. Kết quả hiệu chỉnh lưu lượng bùn cát tại trạm Thượng Cát và Hà Nội cho
trận lũ năm 1996. ...........................................................................................................99
Hình 3.13. Kết quả kiểm định lưu lượng bùn cát tại trạm Thượng Cát và Hà Nội cho trận
lũ năm 2002 ...................................................................................................................99
Hình 3.14. Tương quan giữa lưu lượng nước và lưu lượng bùn cát tính tốn và thực đo
tại mặt cắt MC-1 trong thời đoạn lũ năm 1996 ...........................................................105
Hình 3.15. Tương quan giữa lưu lượng nước và lưu lượng bùn cát tính tốn và thực đo
tại mặt cắt MC-1 trong thời đoạn lũ năm 2002 ...........................................................105

vi


Hình3.16. Thay đổi cao trình lịng dẫn theo chiều dọc đoạn sơng nghiên cứu trường hợp
lấy nước mùa kiệt ........................................................................................................108
Hình3.17. Thay đổi cao trình lịng dẫn theo chiều dọc đoạn sơng nghiên cứu. ..........110
Hình 3.18. Mực nước nhỏ nhất tính tốn dọc sơng Đáy ứng với các mức đưa nước vào
sông Đáy từ 30 - 100m3/s - Trường hợp kiệt 2003 - 2004. .........................................111
Hình 3.19. Quá trình mực nước tại cống Cẩm Đình trong năm kiệt 2003 - 2004......111
Hình 3.20.Mực nước sơng Hồng tại cửa cống Cẩm Đình và lưu lượng vào sơng Đáy

.....................................................................................................................................112
Hình 3.21. Mực nước nhỏ nhất tính tốn dọc sơng Đáy ứng với các mức đưa nước vào
sơng Đáy từ 450m3/s....................................................................................................114
Hình 3.22. Mực nước tính tốn dọc sơng Đáy ứng với trường hợp tính tốn cống lấy
nước tại Cẩm Đình.......................................................................................................118
Hình 3.23. Mực nước tính tốn dọc sơng Đáy ứng với trường hợp tính tốn cống lấy
nước tại Vân Cốc .........................................................................................................119
Hình 3.24. Mực nước tính tốn dọc sơng Đáy ứng với trường hợp tính tốn cống lấy
nước tại Hát Mơn .........................................................................................................119
Hình3.25. Mực nước lớn nhất tính tốn tại một số vị trí dọc sơng Đáy khi đưa nước với
Q = 450m3/s +sơng Tích 60m3/s, lịng dẫn sơng đã cải tạo. ........................................120
Hình 3.26. Phân bổ trường vận tốc tại khu vực kênh Cẩm Đình thời điểm 8h ngày 20/04,
dịng chảy kiệt năm 2004 (trường hợp cải tạo lòng dẫn + CTLN mới, Q = 100m3/s) 124
Hình 3.27. Phân bố trường vận tốc tại khu vực cống đầu mối Cẩm Đình thời điểm 8h
ngày 20/04, dịng chảy kiệt năm 2004 (trường hợp cải tạo lịng dẫn + CTLN mới,
Q=100m3/s) ..................................................................................................................124
Hình 3.28. Mức độ bồi xói lịng dẫn trên đoạn kênh Cẩm Đình và khu vực cửa vào sơng
Đáy ngày 20/03, dòng chảy kiệt 2004 (trường hợp cải tạo lòng dẫn + CTLN mới, Q =
100m3/s) .......................................................................................................................125
Hình 3.29. Mức độ bồi xói lịng dẫn trên đoạn kênh Cẩm Đình thời điểm 16h ngày 20/04,
dòng chảy kiệt 2004 (trường hợp cải tạo lịng dẫn + CTLN mới, Q=100m3/s) ..........125
Hình 3.30. Phân bố trường vận tốc tại khu vực kênh Cẩm Đình thời điểm 8h ngày 20/04,
trường hợp đưa nước thường xuyên Q = 450m3/s – năm 1996 ...................................127

vii


Hình 3.31. Phân bố trường vận tốc tại khu vực cống đầu mối Cẩm Đình thời điểm 8h
ngày 20/04, trường hợp đưa nước thường xuyên Q = 450m3/s – năm1996 ................128
Hình 3.32. Mức độ bồi xói lịng dẫn trên đoạn kênh Cẩm Đình thời điểm 16h ngày 20/03

(Q = 450m3/s) ..............................................................................................................128
Hình 3.33. Mức độ bồi xói lịng dẫn trên đoạn kênh Cẩm Đình thời điểm 16h ngày 20/04
(Q = 450m3/s) ..............................................................................................................129
Hình 3.34. Tốc độ bồi xói lịng dẫn sơng đoạn sơng Hồng, khu vực cửa vào kênh Cẩm
Đình thời điểm 8h ngày 20/04 (Q = 450m3/s). ...........................................................130
Hình 3.35. Vận chuyển bùn cát lơ lửng tại cống Cẩm Đình và dọc kênh Cẩm Đình
(Q=450m3/s). ...............................................................................................................130
Hình 3.36. Mức độ xói bồi lịng dẫn đoạn kênh Cẩm Đình thời điểm 8h ngày 10/7/1996
.....................................................................................................................................131
Hình 3.37. Mức độ xói bồi lịng dẫn đoạn kênh Cẩm Đình thời điểm 8h ngày 10/08/1996
.....................................................................................................................................132
Hình 3.38. Phân bố trường vận tốc tại khu vực cống Cẩm Đình, cơng trình phân lũ mới
Hát Môn, cống Hiệp Thuận thời điểm 8h ngày 10/07 .................................................133
Hình 3.39. Thay đổi mặt cắt tại vị trí mặt cắt, khu vực cửa vào kênh Cẩm Đình .......134
Hình 3.40. Tương quan lưu lượng nước lấy vào cống Cẩm Đình - mực nước sơng Hồng
tại cửa cống - Góc lấy nước trong mùa kiệt ................................................................135
Hình 3.41. Tương quan lưu lượng nước lấy vào cống Cẩm Đình - Mực nước sông Hồng
tại cửa cống - Chiều dài đoạn sông cong trong mùa kiệt ............................................136
Hình 3.42. Tương quan lưu lượng nước lấy vào cống Cẩm Đình - Mực nước sơng Hồng
tại cửa cống - Chiều dài kênh dẫn ...............................................................................136
Hình 3.43. Tương quan lưu lượng nước lấy vào cống Cẩm Đình - Mực nước sông Hồng
tại cửa cống – Lưu lượng bùn cát trong mùa lũ ..........................................................137
Hình 3.44. Tương quan lưu lượng mực nước tại Cống Cẩm Đình trong mùa kiệt .....141

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Bộ tiêu chí lựa chọn vị trí cửa lấy nước ........................................................69
Bảng 3.1. Vị trí các mặt cắt hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình .....................................84

Bảng 3.2. Kết quả hiệu chỉnh thơng số mơ hình trong mùa kiệt 2001 ..........................93
Bảng 3.3. Kết quả kiểm định mô hình trong mùa kiệt 2003 .........................................94
Bảng 3.4. Kết quả hiệu chỉnh thơng số mơ hình thủy lực với trận lũ 1996 .................97
Bảng 3.5. Kết quả kiểm định thông số mô hình thủy lực với trận lũ 2002 ...................97
Bảng 3.6. Kết quả kiểm định mơ hình MIKE 3FM, trường hợp dịng chảy kiệt 2001
.....................................................................................................................................102
Bảng 3.7. Kết quả kiểm định mơ hình MIKE 3FM, trường hợp dòng chảy kiệt 2003
.....................................................................................................................................102
Bảng 3.8.Kết quả hiệu chỉnh mơ hình MIKE 3FM, trường hợp lũ 1996: ...................103
Bảng 3.9.Kết quả kiểm định mơ hình MIKE 3FM, trường hợp lũ 2002 .....................104
Bảng 3.10. Khả năng lấy nước tại các vị trí cơng trình khác nhau trong 5 tháng mùa kiệt
năm 2003-2004 (từ tháng 1/12 đến 30/4 năm sau……………………………..104
Bảng 3.11. Khả năng lấy nước tại các vị trí cơng trình khác nhau trong 5 tháng mùa kiệt
năm 2003-2004 (từ 1/12 đến 30/4 năm sau).........................................................111
Bảng 3.12. Thay đổi mực nước tại các vị trí dọc sơng Đáy trong các phương án đưa nước
thường xuyên………………………………………………………………….112

ix


BẢNG TỪ VIẾT TẮT
BĐKH:

Biến đổi khí hậu

CTLN:

Cơng trình lấy nước

KHTL:


Khoa học thủy lợi

NCS:

Nghiên cứu sinh

CSDL:

Cơ sở dữ liệu

NCKH:

Nghiên cứu khoa học

x


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN
Trong thời gian qua, do tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động khai thác sử
dụng nước trên lưu vực sông Hồng đã làm suy giảm nguồn nước, gây bồi lắng, xói lở
lịng dẫn đặc biệt tại các khu vực cửa lấy nước. Mực nước sông Hồng vào mùa kiệt
thường xuyên hạ thấp, nhất là năm 2010 mực nước tại Hà Nội chỉ còn +0,1m. Thời tiết
biến đổi bất thường và có xu hướng ngày càng cực đoan đang làm cho hàng trăm ha đất
nông nghiệp của Hà Nội không đủ nước tưới vào mùa kiệt. Diễn biến bất thường của
mực nước sông Hồng đã làm ảnh hưởng lớn đến các cửa lấy nước và các trạm bơm tưới
trên sông Hồng.
Sông Hồng là sông lớn nhất chảy qua thành phố Hà Nội với chiều dài là 37km có lưu
lượng trung bình năm đạt 2.640 m3/s với tổng lượng nước trung bình nhiều năm là 83,5

tỷ m3. Trên tuyến sơng Hồng hiện nay có nhiều cơng trình lấy nước tưới. Do đặc điểm
có lượng phù sa cao nên tại các cửa lấy nước thường có diễn biến bồi lắng rất phức tạp.
Diễn biến mực nước, lưu lượng trong mùa kiệt cũng như mưa lũ sau khi các cơng trình
hồ chứa phía thượng nguồn đi vào hoạt động có sự thay đổi đáng kể ảnh hưởng khá lớn
đến diễn biến lòng dẫn cũng như khả năng cấp nước của hạ lưu nói chung và khu vực
Hà Nội nói riêng. Sơng Đáy có thể coi là một chi lưu của sông Hồng với chiều dài 240km
có cửa vào tại Hát Mơn trên sơng Hồng, trước kia sông Đáy chuyển nước trực tiếp từ
sông Hồng ra biển qua cửa Như Tân. Từ năm 1937, đã xây dựng đập Đáy với mục đích
ngăn lũ khơng cho vào sông Đáy để bảo vệ các vùng đô thị và sản xuất nông nghiệp của
các tỉnh Hà Tây (cũ), Hà Nam, Nam Định. Và chỉ phân lũ từ sông Hồng vào sông Đáy
bảo vệ cho Hà Nội trong trường hợp xảy ra lũ đặc biệt lớn khi mực nước tại Hà Nội lên
trên mức +11m. Kể từ khi đưa vào vận hành, đập Đáy đã hai lần phân lũ cho các trận lũ
tháng 8/1945 và tháng 8/1971. Sau trận lũ 1971, đập Đáy đã được cải tạo lại nhằm đảm
bảo lưu lượng phân lũ qua cơng trình tối đa là 5.000m3/s. Tuy nhiên, theo nghiên cứu
năm 2002 của Viện khoa học thủy lợi, khả năng phân lũ qua đập Đáy hiện nay chỉ vào
khoảng 2.800-4.000m3/s. Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi về khả năng thốt lũ có thể

1


chỉ ra rằng: Từ năm 1937 đến nay do không được chuyển nước thường xun dẫn đến
lịng sơng Đáy bị chết dần, hầu như khơng cịn dịng chảy trên đoạn 23km từ đập Đáy
đến cầu Mai Lĩnh. Không những thế, lưu vực sơng Đáy đã có những thay đổi đáng kể
về cơ cấu kinh tế, đơ thị hóa, sự phát triển của cụm công nghiệp, trung tâm thương mại,
du lịch, giao thơng vận tải. Năm 2011, Chính phủ đã ban hành Nghị định 04/2011/NĐCP quy định về việc xóa bỏ khu phân chậm lũ trên lưu vực sông Đáy trong đó có nội
dung cải tạo lịng dẫn sơng Đáy để chủ động đưa nước từ sông Hồng vào sông Đáy với
lưu lượng mùa kiệt từ 30-100m3/s; mùa lũ từ 500-800m3/s; đồng thời sử dụng sơng Đáy
làm cầu chì để chuyển lưu lượng tối đa 2.500m3/s từ sông Hồng vào sông Đáy. Bên cạnh
đó, trên sơng Đà từ năm 2007-2009, các hồ chứa phía Trung Quốc đã giữ lại một lượng
nước khoảng 10-20%. Cụ thể hơn, vào thời kỳ đầu mùa lũ, cuối mùa kiệt (tháng 5, tháng

6) năm 2009 thiếu nước xảy ra trên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, do phía
Trung Quốc đã giữ lại hơn 30% lượng nước làm ảnh hưởng đến nguồn nước về hạ lưu,
ngay cả đoạn sông Hồng qua cầu Long Biên cũng bị kiệt. Mức độ đơ thị hóa ngày càng
cao ở Hà Nội, nhất là sau khi Hà Nội mở rộng và quy hoạch Hà Nội đến năm 2030 được
duyệt thì diện tích đất nơng nghiệp, cơ cấu cây trồng cũng thay đổi nhiều so với trước
đây. Điều này cũng tác động lớn đến nhu cầu cấp nước cho nông nghiệp và sinh hoạt
vào mùa kiệt tại Hà Nội, đòi hỏi phải nâng cao yêu cầu lấy nước phục vụ phát triển kinh
tế xã hội.
Cụm cơng trình cống Cẩm Đình - Hiệp Thuận thuộc cụm cơng trình đầu mối Hát Mơn
- đập Đáy gồm cống lấy nước Cẩm Đình (cống Hát Mơn), kênh dẫn Cẩm Đình – Hiệp
Thuận (kênh dẫn Hát Môn – đập Đáy) và cống lấy nước Hiệp Thuận (cống đập Đáy)
được khởi công xây dựng năm 2002 và hồn thành vào năm 2004. Cống có nhiệm vụ
lấy nước từ sơng Hồng theo kênh Cẩm Đình - Hiệp Thuận dài 11.295m, chiều rộng đáy
kênh là 22m dẫn nước từ sơng Hồng vào sơng Đáy, khơi phục lại dịng chảy về mùa kiệt
của sông Đáy và cấp bổ sung nguồn nước cho hạ du phục vụ sản xuất nông nghiệp, công
nghiệp, cải tạo môi trường và sinh hoạt. Tuy nhiên, từ khi đưa vào vận hành đến nay
việc dẫn nước sơng Hồng qua cống Cẩm Đình vào kênh Cẩm Đình - Hiệp Thuận vào
mùa kiệt hầu như không đảm bảo yêu cầu thiết kế và gần như không lấy được nước về
mùa kiệt. Kênh dẫn thượng lưu cống Cẩm Đình dài 700m từ cửa cống ra sơng Hồng có
bề rộng đáy kênh là 22m.Theo điều tra của nghiên cứu sinh năm 2014 lòng dẫn đã bị
2


đất cát bồi lắng tương đối lớn trung bình so với thiết kế là 1,03m. Tuyến kênh Cẩm Đình
– Hiệp Thuận cũng bị bồi, hiện tượng bồi lắng trong kênh khơng đều, có vị trí bồi lắng
lớn, có vị trí không bồi lắng, nguyên nhân do từ khi đưa vào hoạt động chưa được nạo
vét.
Theo nghị định 04/2011/NĐ-CP của Chính phủ, với mục tiêu làm sống lại sông Đáy quy
định yêu cầu cấp nước thường xuyên:
- Mùa kiệt từ 30 -100m3/s;

- Mùa lũ là 500 - 800m3/s;
Và đảm nhiệm phân lũ với lưu lượng 2.500m3/s nên cụm cơng trình đầu mối cửa vào
sơng Đáy là một cụm cơng trình rất lớn. Có nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học về
khu vực cửa vào sông Đáy nhưng chủ yếu là nghiên cứu đưa ra giải pháp chỉnh trị, ổn
định lòng dẫn khu vực cửa Đáy mà chưa có nghiên cứu nào xem xét vị trí lấy nước thích
hợp khu vực cửa vào sơng Đáy để từ đó đưa ra những giải pháp hợp lý đảm bảo yêu cầu
lấy nước và thốt lũ. Đặc biệt hệ thống CTLN Cẩm Đình - Hiệp Thuận được thiết kế,
xây dựng với QTK=36,24m3/s (đối với mùa kiệt) và QTK=70m3/s (đối với mùa lũ) hiện
khơng hồn thành nhiệm vụ đề ra.
Mặc dù đã có nhiều báo cáo về hiện tượng bồi lắng tại các cửa lấy nước và các giải pháp
giảm thiểu, nhưng hiện chưa có một nghiên cứu toàn diện về vấn đề này, làm cơ sở trong
quy hoạch và thiết kế cơng trình lấy nước. Cửa lấy nước tại cửa sông Đáy theo quy
hoạch sẽ có lưu lượng thiết kế lớn hơn nhiều so với những cửa lấy nước trên sông Hồng,
biên độ lưu lượng giữa các thời điểm lấy nước mùa lũ và mùa kiệt cũng rất lớn. Do đó,
diễn biến lịng dẫn tại cửa lấy nước sông Đáy cũng sẽ rất phức tạp so với những cơng
trình lấy nước hiện có trên sơng Hồng.
Chính vì vậy việc “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn đề xuất vị trí hợp lý của cửa
lấy nước hợp lý vào sông Đáy đảm bảo yêu cầu lấy nước và tạo dòng chảy thường xuyên
cho sông Đáy” là cần thiết và cấp bách làm cơ sở cho các giải pháp nâng cao hiệu quả
lấy nước của các cơng trình lấy nước đã có trên sơng Hồng.

3


2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Đề xuất được các tiêu chí lựa chọn vị trí cửa lấy nước hợp lý, đảm bảo yêu cầu lấy
nước mùa kiệt và thoát lũ;
- Xác định được vị trí cửa lấy nước hợp lý khu vực cửa vào sông Đáy đảm bảo yêu cầu
phát triển kinh tế xã hội.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Các cửa lấy nước trên sơng Hồng đoạn qua Hà Nội và các tiêu
chí xác định vị trí cửa lấy nước thích hợp.
Phạm vi nghiên cứu: Đoạn sơng Hồng dài 27km từ Km30 ÷ Km47 +500 (khu vực cửa
vào sông Đáy).
4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để đạt được các mục tiêu đề ra, NCS lựa chọn cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
như sau:
a. Tiếp cận hệ thống
Tiếp cận từ thực tế: Thu thập, cập nhật thông tin, đo đạc, quan sát, đánh giá thực tế. Thu
thập các tài liệu thiết kế, xây dựng các cống lấy nước dọc hệ thống sông Hồng, đặc biệt
các CTLN trên địa bàn Hà Nội.
Khai thác, kế thừa, sử dụng có chọn lọc các kết quả nghiên cứu của những đề tài, dự án
trước đây có liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án.
Nghiên cứu của luận án phải đặt trong điều kiện tồn tuyến sơng Hồng, đặc biệt trong
điều kiện địa hình lịng dẫn có nhiều thay đổi và tình hình phát triển kinh tế xã hội trên
lưu vực cũng có nhiều thay đổi.
Tiếp cận từ những thông tin trên cơ sở nắm bắt được các phương pháp mới, công nghệ
hiện đại. Tiếp cận từ các cơng trình ứng dụng thực tế.
b. Phương pháp nghiên cứu

4


Thu thập, điều tra hiện trường phân tích đánh giá tổng hợp các tài liệu đã có. Điều tra
và khảo sát hiện trường là phương pháp nghiên cứu đáng tin cậy phục vụ việc nghiên
cứu của luận án. Công tác khảo sát thực địa chỉ tập trung vào các khu vực có các biến
động mạnh về lịng dẫn hoặc có khả năng sạt lở bờ sông, đặc biệt tại khu vực cửa tiếp
nhận lượng phân lũ từ sông Hồng sang sông Đáy, nội dung và khối lượng khảo sát thực
địa chỉ thực hiện khi các khu vực đó khơng có hoặc thiếu tài liệu. Tận dụng các kết quả
mới nhất về địa hình, thủy văn, địa chất từ các đề tài, từ các dự án, luận án có liên quan

đến nội dung nghiên cứu của luận án.
Phương pháp thống kê: Thống kê các giải pháp cơng trình ổn định cửa vào và lòng dẫn
đã áp dụng ở các nước trên thế giới để lựa chọn áp dụng vào Việt Nam; thống kê các
cơng trình chỉnh trị sơng bảo vệ bờ đã và đang xây dựng ở nước ta để thấy được những
tồn tại, trong đó tập trung vào các vấn đề liên quan đến thoát lũ và cấp nước. Trên cơ sở
các số liệu thống kê đề xuất giải pháp khắc phục các tồn tại. Thống kê khả năng lấy nước
của các CTLN dọc sông Hồng đoạn qua Hà Nội.
Phương pháp phân tích, kế thừa các tài liệu, các cơng trình khoa học đã được cơng nhận
có liên quan đến nội dung của luận án, từ đó lựa chọn đề xuất được giải pháp công nghệ
phù hợp với điều kiện tự nhiên và khả năng thiết bị, con người và nguồn vốn xây dựng
cho các cơng trình bảo vệ bờ ổn định lịng dẫn trên sơng Đáy, các cơng trình chỉnh trị
đảm bảo yêu cầu lấy nước của các cống lấy nước, góp phần phát triển thủ đơ.
Phương pháp mơ hình tốn: Đề tài sử dụng mơ hình MIKE 11, MIKE3FM để tính tốn
cho nhiều trường hợp, nhiều kịch bản, làm cơ sở đưa ra những luận cứ khoa học chắc
chắn cho việc xác lập cơ sở khoa học xác định vị trí lấy nước thích hợp, đặc biệt trường
hợp nghiên cứu điển hình trên khu vực cửa vào sơng Đáy đảm bảo yêu cầu lấy nước và
thoát lũ phục vụ phát triển kinh tế xã hội.
Phương pháp chuyên gia: Thông qua các hội thảo khoa học để lấy ý kiến đóng góp và
tham khảo kinh nghiệm của các chuyên gia. Các nhà khoa học đã hướng dẫn cụ thể về
phương pháp xác định vị trí của lấy nước hợp lý đảm bảo yêu cầu lấy nước và thoát lũ
phục vụ phát triển kinh tế xã hội.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
5


a. Ý nghĩa khoa học
Việc đề xuất các tiêu chí lựa chọn vị trí cửa lấy nước trên sơng hợp lý và phương pháp
xác định có vai trị quan trọng và mang ý nghĩa khoa học lớn khi đảm bảo các cơng trình
sau khi xây dựng hoạt động ổn định, an tồn về lấy nước và thốt lũ.
Bổ sung phương pháp luận phục vụ quy hoạch thiết kế các công trình lấy nước và thốt

lũ trên hệ thống sơng.
b. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả áp dụng thành công của luận án cho xác định vị trí cửa lấy nước vào sông Đáy
là tài liệu tham khảo tốt cho các cơ quan quản lý trong việc quy hoạch, thiết kế, duy tu,
nâng cấp cơng trình lấy nước trên sơng, đặc biệt cần sử dụng mơ hình tốn trong nghiên
cứu xác định vị trí cửa lấy nước vì những tính ưu việt về khả năng thay đổi phương án
nghiên cứu, về thời gian và kết quả mơ phỏng phục vụ phân tích.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án được trình bày theo 3 chương:
Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về cơng trình lấy nước trên sông.
Chương này nêu các vấn đề nghiên cứu về xác định vị trí cửa lấy nước, diễn biến bồi
lắng đoạn sông cửa vào CTLN, nghiên cứu về các giải pháp nâng cao hiệu quả lấy nước
trên thế giới cũng như trong nước. Tổng quan khu vực nghiên cứu và định hướng nghiên
cứu của luận án.
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xác định vị trí lấy nước hợp lý đảm
bảo yêu cầu lấy nước về mùa kiệt và thoát lũ.
Chương này nêu lên được hiện trạng một số cơng trình lấy nước dọc sơng Hồng, cơ sở
lý thuyết về dòng phân tầng/ dòng dị trọng tại khu vực cửa lấy nước và đề xuất bộ tiêu
chí xác định vị trí cửa lấy nước thích hợp
Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn vị trí cửa lấy nước vào sông Đáy.

6


Chương này tập trung phân tích ứng dụng mơ hình tốn để mơ phỏng chế độ thủy lực,
diễn biến lịng dẫn khu vực cửa vào sông Đáy và đè xuât vị trí lấy nước hợp lý đảm bảo
yêu cầu lấy nước và thốt lũ khu vực cửa vào sơng Đáy và đề xuất một số giải pháp nâng
cao khả năng cấp nước mùa kiệt và thốt lũ cống Cẩm Đình.

7



CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CƠNG TRÌNH LẤY
NƯỚC TRÊN SÔNG
1.1 Các nghiên cứu trên thế giới
Ở nước ta cũng như một số nước trên thế giới đã xây dựng nhiều CTLN trên sông. Các
nước đi đầu trong công cuộc xây dựng các hệ thốngCTLN phải kể đến như: Nga, Hà
Lan, Trung Quốc, Nhật Bản,… Trung Quốc có trên 55 triệu cống, trạm bơm lớn nhỏ
đảm nhận việc tưới tiêu cho hơn 6 triệu ha đất nông nghiệp.Cáctrạm bơm lớn phải kể
đến như: Jiangdu, Yingquan, Tao Dam Niyaz Yingshang, Yingshang Three Mile,…Tuy
nhiên trong những năm gần đây hiệu quả hoạt động của các trạm bơm, cống lấy nước
không cao gây hạn hán và lãng phí điện. Nga, Mỹ, Nhật cũng là những nước có nhiều
hệ thống lấy nước đang hoạt động phục vụ cho nông nghiệp và sinh hoạt. CTLN được
xây dựng để lấy nước từ sông, hồ chứa vào các hệ thống cơng trình thủy lợi kênh,
mươngphục vụ các yêu cầu phát triển kinh tế xã hội như: tưới, phát điện, cung cấp nước
sinh hoạt, công nghiệp, du lịch, cải tạo môi trường cảnh quan. Tùy thuộc vào từng điều
kiện thực tế về địa hình lưu vực, hình dạng của sơng cũng như u cầu lấy nước để thiết
kế các CTLN khác nhau.
Có rất nhiều các nghiên cứu về các cơng trình lấy nước trên thế giới như Ramamurthy,
A.S. and M.G. Satish, (1988); Ingle, R.N. and A.M. Mahankal, (1990); Raudkivi, A.J.,
(1993); Alireza Masjedi and Amir Taeedi (2011), Averty (1989), Cho (1985), Lindnet
(1952), Neary (1995), Karami (2009), Yang (2009), Karami (2010), Hamsanpour
(2006), Neary (1999), Barkdral (1999), BHRH (1989), Bourard (1992), Shafai (1999),
Omidbeigi (2009). Cụ thể các nội dung nghiên cứu của các nhà khoa học này tập trung
vào các vấn đề sau:
1.1.1 Về nghiên cứu phân loại các CTLN
Avery, P(1989)[1] đã phân loại các CTLN như sau: CTLN bên cạnh là các CTLN có
phương của dịng chảy vào CTLN hợp với phương của dịng chảy trong sơng chính một
góc xấp xỉ 900; CTLN chính diện là CTLN có phương của dịng chảy vào cơng trình lấy


8


nước gần như song song với phương của dòng chảy trong sơng chính; CTLN có đập;
CTLN khơng đập; CTLN có cửa điều tiết, CTLN khơng có cửa điều tiết.
GTZ(1989) [2] phân loại cửa lấy nước theo cửa lấy nước ở bên (Lateral Intake) có hoặc
khơng có đập dâng; cửa lấy dạng Chi Rôn/ở đáy (Tyrolean/Bottom Intake) và chỉ ra các
yêu cầu đối với CTLN: Lấy đủ nước theo biểu đồ đã định (số lượng); Đảm bảo chất
lượng nước lấy vào kênh (ngăn bùn cát có thơ, vật nổi); Kiểm sốt được ảnh hưởng đến
môi trường chung; Các yêu cầu chung khác: ổn định, thuận tiện thi công, quản lý, tạo
cảnh quan hài hịa, giữ gìn bảo vệ mơi trường, phát triển du lịch, sử dụng tổng hợp nguồn
nước, có kết cấu đơn giản và giá thành hợp lý.
Abbasi (2003)[4]phân loại cửa lấy nước theo cửa lấy nước bao gồm cửa lấy nước có đập
dâng; cửa lấy nước ở đáy. Cửa lấy nước có đập dâng thường bao gồm 2 bộ phận chính,
đập dâng và cửa lấy nước, trong đó đập dâng có nhiệm vụ dâng mực nước đảm bảo một
mực nước tối thiểu ở thương lưu đập dâng và cho phép lấy một lượng nước Qp từ sông
trong bất kỳ thời kỳ nào. Cửa lấy nước ở đáy chỉ thích hợp cho những sơng ở vùng đồi
núi có độ dốc cao từ 1% đến 10%. Tại những đọan sông này, tốc độ dòng chảy lớn dẫn
đến bùn cát đáy tương đối thô nên các hạt không thể lọt qua các khe chắn rác ở cửa lấy
nước. Cửa lấy nước loại này thường được thiết kế cắt ngang qua sông và được bao phủ
bởi một tấm sàng hoặc tấm phẳng được đục lỗ. Các tấm sàng thường được thiết kế có
khả năng tự lọc, tuy nhiên trên thực tế thường khó đảm bảo như thiết kế.
1.1.2 Về nghiên cứu diễn biễn bồi lắng đoạn sơng cửa vào CTLN:
Qua phân tích các nghiên cứu trên thế giới cho thấy, hiện nay để nghiên cứu đánh giá
diễn biến lịng dẫn nói chung và khu vực cửa lấy nước nói riêng thường thực hiện theo
4 phương pháp như sau:
- (1) Phương pháp đo đạc, thu thập, phân tích các tài liệu thực đo: Sử dụng các tài liệu
về địa hình, các tài liệu khơng ảnh, viễn thám, các số liệu có được trong nhiều năm tiến
hành phân tích vị trí, quy mơ, tốc độ xói, bồi trên mặt bằng, trên mặt cắt dọc, mặt cắt
ngang, tìm ra quy luật thống kê và xu thế phát triển của đoạn sông nghiên cứu. Đối với

phương pháp này cần có những thiết bị đo đạc hiện đại, nhanh chóng chính xác. Xác
định được trường vận tốc dịng chảy ở các độ sâu khác nhau, xác định được độ sâu lòng

9


dẫn theo các tọa độ địa lý mong muốn tuy nhiên địi hỏi đầu tư về thời gian, kinh phí
thực hiện.
- (2) Phương pháp công thức kinh nghiệm: Từ những số liệu thực tế đo đạc hiện trường
và trong phòng thí nghiệm thiết lập các cơng thức kinh nghiệm và bán kinh nghiệm để
sử dụng các công thức kinh nghiệm để tính tốn diễn biến lịng dẫn. Phương pháp này
đơn giản nhưng áp dụng cho từng trường hợp cụ thể.
- (3) Phương pháp mơ hình vật lý: Mơ phỏng thu nhỏ đoạn sơng nghiên cứu lại trong
một khu vực có trang thiết bị thí nghiệm, tái diễn dịng chảy trong sông thiên nhiên theo
các định luật tương tự để quan sát, đo đạc và từ các số liệu đo đạc tìm ra quy luật diễn
biến của đoạn sơng. Phương pháp mơ hình vật lý có hạn chế là rất khó thỏa mãn các
điều kiện tương tự, nhất là các điều kiện tương tự về bùn cát nên có thể có những sai
lệch nhất định giữa mơ hình và ngun hình, đặc biệt trong điều kiện nước ta các nghiên
cứu mới dừng ở mức mô phỏng xu thế diễn biến, chưa lượng hóa được diễn biến vận
chuyển và bồi lắng bùn cát đặc biệt khu vực cửa lấy nước như thế nào. Mặt khác chi phí
xây dựng mơ hình vật lý rất lớn, khó đáp ứng trong điều kiện của Việt Nam, đặc biệt
trong nghiên cứu thực hiện luận án.
- (4) Phương pháp mơ hình tốn: Dựa vào các hệ phương trình tốn mơ tả quy luật của
dịng chảy và bùn cát tại đoạn sông nghiên cứu, xác định các điều kiện biên, điều kiện
ban đầu hợp lý, tìm các lời giải giải tích, lời giải số trị cho các vấn đề nghiên cứu. Phương
pháp này, với sự giúp đỡ của máy tính điện tử đã cho phép mơ tả những gì xảy ra trong
quá khứ, những gì xảy ra trong tương lai với những điều kiện thay đổi theo các kịch bản
khác nhau, nhưng phương pháp này chỉ có độ tin cậy khi số liệu đầu vào phải có đủ độ
tin cậy.
Bosman D.E. và nnk (2002)[5] đã nghiên cứu điều tra thực địa, đánh giá bồi lắng bùn

cát tại các kênh dẫn nước vào các trạm bơm lấy nước ven sông ở vùng South Africa, nơi
việc lấy nước từ sông gặp nhiều trở ngại do vấn đề bồi lắng, do các kênh dẫn nước

10


thường nhỏ hơn sông rất nhiều lần. Việc đưa ra các giải pháp giảm thiểu bồi lắng tại cửa
hút cho các trạm bơm là cần thiết.
Mehdi Karami Moghadam(2010)[6] đã nghiên cứu chế độ thủy động lực và vận chuyển
bùn cát của sông Ohio ảnh hưởng đến cống lấy nước trên cơ sở sử dụng mơ hình vật lý.
Trong nghiên cứu này, kênh lấy nước hợp với kênh chính một góc 30 o sẽ cho kết quả
tốt nhất về việc lấy nước với lưu lượng lớn nhất và hàm lượng bùn cát là nhỏ nhất. Tuy
nhiên nghiên cứu hạn chế cho tính tốn với dịng chảy có hệ số Froude từ 0,35 đến 0,4
và khơng tính tốn cho dịng chảy kiệt.
Neary V.S và nnk(1999)[7] đã sử dụng mơ hình số trị 3D để mơ phỏng dịng chảy đoạn
ngay cửa vào cống lấy nước. Sử dụng phương trình Navier-Stokes trong đó xem xét hệ
số Reynolds trung bình với mơ hình rối của Wilcox, trong đó xem xét dịng chảy tại
kênh hở chữ T.
Moussa (2010) [8]áp dụng mơ hình 2-D (CCHE2D) phân tích và giải quyết vấn đề bồi
lắng tại của lấy nước của trạm bơm Rowd El-Farag. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có sự
thay đổi về mặt hình thái theothời gian do lượng bùn cát bị bồi lắng tại khu vực cửa lấy
nước vào trạm bơm.
R.Goudarzizadeh (2010) [9]đã sử dụng phương pháp thể tích – khối lượng mơ phỏng ba
chiều dịng chảy tại cửa vào kênh dẫn CTLN bằng cách giải phương trình Navier-Stokes
và mơ hình rối κ−(RNG). Phương trình được giải theo phương pháp phần tử hữu hạn.
Các kết quả cho thấy giá trị lưu lượng vào kênh dẫn CTLN phụ thuộc vào chiều dài và
chiều rộng của kênh dẫn lấy nước.
Ashraf. M. Elmoustafa (2011) [10]đã sử dụng mơ hình thủy lực 2-D (RMA2) để đánh
giá vị trí lấy nước thích hợp bên bờ Tây sơng Nile ở Assuit. Tuy nhiên, mơ hình mơ
phỏng theo lưới chữ nhật với độ phân giải thơ 20x20m, vì vậy khơng mơ phỏng chi tiết

được cơng trình lấy nước như nào trong mơ hình.
Noor F.N. Shahidanvà nnk (2012)[11] đã nghiên cứu ứng dụng mô hình HEC-RAS và
mơ hình CCHE2D để mơ phỏng dịng chảy và diễn biến lòng dẫn khu vực cửa lấy nước
Ijok trên sơng Ijok của Malaysia. Kết quả từ mơ hình HEC-RAS đã được sử dụng như

11


là đầu vào cho mơ hình CCHE2D.Kết quả cho thấy lưu lượng dòng chảy ảnh hưởng đến
phân phối và sự tích tụ trầm tích khu vực nghiên cứu.Vận tốc dịng chảy ở phía trước
của cửa lấy nước nhỏ có thể góp phần tích tụ bùn cát và gây nên những bãi bồi trước
cửa lấy nước, làm giảm khả năng lấy nước của kênh dẫn.
Adel A.Asharivà nnk(2015)[12] đã tính tốn phân bố vận tốc tại cửa lấy nước theo
phương pháp khối lượng hữu hạn, kết quả so sánh với thí nghiệm là khá hợp lý.Dịng
chảy được mơ phỏng trong kênh hình chữ nhật và phương trình Navier-Stokes được giải
bằng phương pháp khối lượng hữu hạn (FVM).Các tính tốn dịng chảy đã được thực

12


hiện trong mơ hình ba chiều bằng cách sử dụng K-ε-RNG và các mơ hình rối K-ε-tiêu
chuẩn.
Martin (2015) đã xây dựng mơ hình thủy động lực học 2D tính tốn chế độ dòng chảy
tại khu vực cửa vào cửa lấy nước ở British Columbia. Các kết quả của nghiên cứu mơ
hình số 2D này cho thấy nếu bổ sung một cửa cống thứ hai ở phía cuối của đập dẫn dịng
có thể tăng vận tốc ở vị trí cửa vào cống lấy nước, tăng cường sự vận chuyển bùn cát ở
khu vực đó. Khi cả hai phía bắc và phía nam cống được mở, vận tốc ở khu vực phía nam
của cửa lấy nước tăng lên nhiều so với mô hình hiện trạng.
Margriet M. (2006):Đã có những nghiên cứu về diễn biến lòng dẫn và các giải pháp
chỉnh trị ổn định lịng dẫn trên sơng Rhine. Sơng Rhine dài 3200km và có diện tích lưu

vực là 185.000 km2. Có rất nhiều các biện pháp kiểm soát lũ, tăng khả năng thoát lũ
được thực hiện như xây dựng hệ thống đê, nạo vét lịng dẫn tăng khả năng thốt lũ, các
cơng trình thốt lũ thơng qua việc tạo dịng mới ở phía thượng lưu. Tuy nhiên việc xây
dựng lấn chiếm khai thác bãi dọc sông Rhine vào những năm đầu thế kỷ 20 đã khiến
nhiều thành phố dọc theo sông Rhine, Moselle và Meuse bị ngập lụt vào những năm
1993, 1995, gây sạt lở, xói lở bờ và tạo ra những bãi bồi làm hạn chế việc cấp nước cho
thành phố trong mùa kiệt. Chính vì vậy việc bảo vệ sơng, ổn định bờ lòng dẫn đã được
đầu tư nghiên cứu, đặc biệt sau lũ 1993. Các giải pháp được đề ra bao gồm kè bảo vệ bờ
kết hợp cảnh quan sinh thái mơi trường.
Ngồi ra cịn một số các nghiên cứu về diễn biến lòng dẫn và đề xuất giải pháp chỉnh trị
như nghiên cứu của Barkdrai (1999), Omidbeigi (2009), Karami (2009).
1.1.3 Về nghiên cứu xác định vị trí cửa lấy nước:
Gango Schmid (2000)[3]đã nghiên cứu một số cửa lấy nước trên sơng Río Mameyes,
cửa lấy nước Miradero nằm trên sơng asco, cửa lấy nước trên sơng Fajardo, CTLN
trên sơng Blancovà cho thấy cửa lấy nước thường được bố trí ở bờ lõm của sông cong.
S. Ali Akbar Salehi (2008)[13] nghiên cứu thí nghiệm trên mơ hình vật lý xác định vị
trí cửa lấy nước với các đoạn sơng thẳng, sông cong. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các
cống lấy nước nên bố trí ở bờ sơng cong, góc lấy nước là 600 ÷900.

13