Một số kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tiễn tư vấn thiết kế các công trình ngăn sông lớn

Like và chia sẻ bài viết

Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam là đơn vị được chủ đầu tư tin tưởng giao nhiệm vụ thực hiện công tác tư vấn thiết kế nhiều công trình ngăn sông điều tiết cho các vùng miền trong cả nước, đặc biệt là các công trình chống ngập cho thành phố Hồ Chí Minh. Đến nay, công tác khảo sát, lập thiết kế cơ sở cho các công trình được giao đã cơ bản hoàn thành đúng tiến độ với chất lượng và các giải pháp kỹ thuật mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và xã hội cao.

Để đạt được kết quả đó, bên cạnh việc có đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn tốt, tâm huyết với nghề còn có sự đầu tư, chuẩn bị rất quan trọng từ kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học trước và trong quá trình thực hiện dự án. Bài báo giới thiệu một số kết quả nghiên cứu được ứng dụng vào thiết kế cho các công trình ngăn sông lớn.
I. Đặt vấn đề
1.1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Như chúng ta đã thấy do tác động của con người và biến đổi khí hậu toàn cầu, tài nguyên nước bắt đầu suy thoái: nguồn nước ngày càng thiếu hụt trầm trọng, nước biển dâng nhanh, xâm nhập mặn sâu vào nội đồng, diễn biến thời tiết trở nên bất thường và cực đoan hơn, lũ lụt có thể diễn ra rất bất ngờ với cường độ lớn trong thời gian ngắn v.v... là những vấn đề lớn và cấp bách đặt ra yêu cầu đối với các công trình ngăn sông không những ngăn mặn, giữ ngọt mà phải chủ động, kịp thời và không ảnh hưởng đến khả năng thoát lũ. Mặt khác, một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu để thực hiện tốt các Nghị quyết của Đảng và Nhà nước về vấn đề Tam nông đó là phải chủ động được nguồn nước.
Chính vì vậy, việc xây dựng các công trình ngăn sông ven biển nói chung và các sông lớn nói riêng là một nhiệm vụ hết sức khẩn trương để phục vụ phát triển và phát triển bền vững kinh tế xã hội. Với những cửa sông lớn và sâu vùng ven biển hay các con sâu chảy qua các thành phố, khu dân cư đông đúc và công nghiệp phát triển, thì các biện pháp thi công truyền thống sẽ gặp nhiều khó khăn, phức tạp, trong nhiều trường hợp là không khả thi kể cả với giá thành xây dựng cao.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Công nghệ ngăn các sông lớn còn nhiều vấn đề rất phức tạp. Với đặc điểm nổi bật về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội như ở ĐBSCL, hay đồng bằng sông Hồng, việc ngăn các sông này không chỉ là các công trình mang tầm khu vực mà còn mang tầm cỡ quốc tế. Vì vậy, cần phải tiếp tục được đầu tư nghiên cứu một cách toàn diện cả về chiều rộng lẫn chiều sâu nhằm phục vụ một cách thiết thực nhất cho thực tế. Đây là một bước chuẩn bị chiến lược quan trọng về cơ sở khoa học cho đề xuất các giải pháp, phương án kỹ thuật hợp lý phục vụ phát triển kinh tế xã hội. Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần quan trọng giúp cho việc lựa chọn phương án quy hoạch, thiết kế, xây dựng các công trình ngăn sông một cách hợp lý, hiệu quả. Đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến nhanh đòi hỏi phải có giải pháp kịp thời cho việc chống nước biển dâng, xâm nhập mặn và những diễn biến bất thường của thời tiết.
Đề tài nghiên cứu đã giải quyết được nhiều vấn đề quan trọng trong việc chuẩn bị những nội dung cần thiết để giúp cho công tác lập dự án, thiết kế, đầu tư xây dựng các công trình có hiệu quả cao.
II. Một số kết quả nghiên cứu của đề tài đã được ứng dụng vào tư vấn thiết kế cho các công trình ngăn sông
2.1. Giới thiệu chung
Trước đây, hầu hết các công trình ngăn sông đều được xây dựng theo phương pháp truyền thống. Trong những năm vừa qua, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã nghiên cứu và ứng dụng thành công một số công nghệ ngăn sông mới, nổi bật là công nghệ đập Trụ đỡ và công nghệ đập Xà lan (được bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1990). Tuy nhiên, các công nghệ này mới được nghiên cứu áp dụng cho các công trình ngăn sông vừa và nhỏ, có cột nước thấp. Khi xây dựng các con sông lớn, cột nước sâu, địa chất và điều kiện quản lý vận hành phức tạp thì việc thiết kế thi công công trình sẽ gặp nhiều khó khăn, cần thiết phải có những bước đột phá mạnh mẽ về công nghệ và đầu tư thiết bị tiên tiến trong xây dựng công trình.
Tư duy mới trong xây dựng công trình ngăn sông lớn, khác nhiều so với tư duy thiết kế xây dựng công trình ngăn sông truyền thống. Nhiều vấn đề kỹ thuật chuyên sâu cần phải được đầu tư nghiên cứu ở mức độ cao. Các giải pháp thi công, thiết bị thi công cũng là những vấn đề lớn đòi hỏi đầu tư nhiều hơn cả về chất xám và kinh phí. Vật liệu chính và phụ trong xây dựng, thi công, chế tạo công trình đều là những vấn đề lớn quyết định đến sự thành công trong thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn.
Nhận thức rõ về vấn đề này, nhằm tiếp cận một cách mạnh mẽ, sâu rộng hơn các công nghệ tiên tiến trên thế giới phục vụ nhu cầu cấp bách của thực tế sản xuất, tiếp theo những thành công của các nghiên cứu đã đạt được ở những năm trước, trong giai đoạn 2006 -2010, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã đề xuất và tiến hành nghiên cứu 2 đề tài khoa học liên quan đến công nghệ ngăn sông phục vụ cho 2 đồng bằng quan trọng là ĐBSCL và ĐB sông Hồng.
2.2. Những kết quả nghiên cứu đã đạt được
(1) Năm 2006, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã giao cho Viện Khoa học Thủy lợi thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng ven biển”.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã giải quyết được nhiều vấn đề quan trọng trong việc chuẩn bị những nội dung cần thiết giúp cho công tác lập dự án, thiết kế, đầu tư xây dựng các công trình ngăn sông lớn có hiệu quả cao. Những đóng góp chính của đề tài này gồm:
Bước đầu xây dựng được các cơ sở khoa học cho việc quyết định đầu tư xây dựng các công trình ngăn sông lớn như: Phân tích tính cấp thiết phải xây dựng công trình; Đánh giá môi trường chiến lược cho một công trình ngăn sông lớn điển hình; Định hướng quy hoạch và thứ tự ưu tiên xây dựng các công trình ngăn sông lớn ở ĐBSCL.
Đã tổng quan các kết quả nghiên cứu, ứng dụng công nghệ mới trong xây dựng các công trình ngăn sông lớn trên thế giới.
 
Trên cơ sở kế thừa các kết quả nghiên cứu của những đề tài trước đây, trong nghiên cứu phát triển nhóm nghiên cứu đã đề xuất thêm 2 công nghệ thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn có thể áp dụng phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của nước ta gồm: công nghệ đập Trụ Phao, công nghệ đập Xà lan liên hợp. Tuỳ thuộc và điều kiện tự nhiên, kỹ thuật cụ thể để lựa chọn 1 trong 2 công nghệ này một cách hợp lý. Ngoài ra, một số kết cấu, hạng mục công trình khác có thể dùng chung cho cả 2 công nghệ trên như âu thuyền, cầu giao thông, cửa van,.v.v. cũng đã được đề cập để có thể lựa chọn áp dụng phù hợp.
Đã xây dựng được quy trình công nghệ thiết kế xây dựng công trình ngăn sông lớn đối với các công nghệ đã đề xuất.
Trên cơ sở, nền tảng các kết quả nghiên cứu của đề tài này, mà ngay sau khi được Nhà nước giao nhiệm vụ tư vấn thiết kế cho các công trình ngăn sông lớn phục vụ cho dự án chống ngập úng ở TP. Hồ Chí Minh (cống Kinh Lộ, cống sông Kinh, cống Tân Thuận, cống Kinh Hàng, cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè), và một số công trình ngăn sông lớn ở các địa phương khác như cống Cái Lớn (Kiên Giang), đập sông Dinh (Ninh Thuận),..v..v., Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam đã triển khai đáp ứng kịp thời được tiến độ và đề xuất được các phương án kỹ thuật tối ưu.
(2) Song song với các công trình ngăn sông phục vụ cho công tác chống ngập và ngăn mặn vùng cửa sông ven biển, việc xây dựng các công trình điều tiết trên nhằm chống hạn cho các vùng đồng bằng ven biển cũng như trung du miền núi có một tầm quan trọng đặc biệt. Vì lẽ đó, đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước “Nghiên cứu giải pháp công trình điều tiết mực nước trên hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ chống hạn, phát triển kinh tế đồng bằng Bắc Bộ” đã được Nhà nước giao cho Viện KHTL VN thực hiện từ năm 2007 - 2010. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài nhằm: Đề xuất được vị trí và giải pháp công trình dâng nước trên hệ thống sông Hồng vào mùa kiệt đảm bảo không ảnh hưởng đến thoát lũ và giao thông thủy.
Đề tài đã tập trung nghiên cứu và đạt được các kết quả chính như sau:
- Đã nêu bật được tính cấp thiết và cơ sở khoa học của việc đề xuất các giải pháp công nghệ xây dựng công trình điều tiết: Trên cơ sở tổng quan tình hình khai thác sử dụng nguồn nước trên hệ thống sông Hồng về mùa kiệt, về điều kiện tự nhiên và dân sinh kinh tế; về tình hình phát triển kinh tế - xã hội và nhu cầu dùng nước hiện tại và trong tương lai năm 2020, và 2050 cũng như hiện trạng và tình hình quản lý vận hành khai thác các công trình thủy lợi trên hệ thống sông Hồng đề tài đã  nghiên cứu đánh giá, phân tích và làm rõ được thực trạng thiếu hụt nguồn nước và mực nước trên hệ thống sông Hồng về mùa kiệt trong hiện tại và trong tương lai. Báo cáo đã tính toán cân bằng nước và kiểm tra khả năng thoát lũ cho cả hệ thống sông Hồng từ thượng nguồn về đến cửa sông ven biển khi xây dựng công trình. Đã tiến hành đánh giá tác động môi trường chiến lược trong điều kiện xây dựng công trình. Đề tài cũng đã xác định được sơ bộ các vùng và vị trí tuyến xây dựng công trình điều tiết cho toàn hệ thống sông Hồng, đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, xã hội khi xây dựng công trình điều tiết mực nước làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp.
- Đề tài đã nghiên cứu và đề xuất được các giải pháp công nghệ xây dựng công trình điều tiết, công trình âu thuyền có tính khả thi cao: Trên cơ sở tổng quan các công nghệ xây dựng công trình ngăn sông đã có ở trong nước cũng như trên thế giới, đề tài đã đề xuất 4 nhóm công nghệ xây dựng công trình điều tiết (với 7 giải pháp). Các phương án xây dựng công trình khá chi tiết, từ nguyên lý bố trí kết cấu, nguyên lý vận hành cho đến phân tích, tính toán ổn định cho các hạng mục chính của công trình cũng như biện pháp thi công xây dựng công trình. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã cụ thể hoá 1 phần công nghệ thông qua việc chế tạo 3 mô hình trình diễn và quy trình vận hành công trình điều tiết.
- Đề tài đã nghiên cứu, phân tích và thiết kế sơ bộ cho 1 vị trí tuyến công trình theo một trong những giải pháp đã được nghiên cứu: Từ kết quả nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ, kết hợp với kết quả nghiên cứu xác định các vị trí tuyến công trình, đề tài đã chọn một vị truyến tuyến bố trí công trình mang tính cấp thiết và hiệu quả nhất trên hệ thống để lập hồ sơ thiết kế sơ bộ cho phương án chọn. Các nội dung hồ sơ thiết kế sơ bộ đủ để có những đánh giá, nhận xét và so sánh về tính khả thi cũng như hiệu quả xây dựng công trình.
Kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên là cơ sở khoa học, nhằm đề xuất các phương án công trình hợp lý tạo điều kiện thuận lợi cho các bước tiếp theo của quá trình đầu tư xây dựng công trình.
Việc nghiên cứu công nghệ xây dựng các công trình điều tiết ngăn sông Hồng để không chỉ đảm bảo cấp nước cho nông nghiệp mà còn đáp ứng nhu cầu cho phát triển công nghiệp, sinh hoạt đô thị nông thôn, phục vụ giao thông thuỷ, nuôi trồng thuỷ sản, du lịch, đến quản lý khai thác điện năng của các hồ thủy điện và đặc biệt là bảo vệ môi trường sinh thái của một dòng sông và dân sinh, phát triển kinh tế đến tận vùng cửa sông ven biển. Đồng thời vẫn đảm bảo khả năng tiêu thoát lũ về mùa mưa nhằm phục vụ cho phát triển kinh tế ở đồng bằng sông Hồng là một vấn đề khoa học rất phức tạp nhưng cũng rất cấp bách.
Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Là cơ sở cho việc phân tích lựa chọn phương án công trình hợp lý của quá trình đầu tư xây dựng công trình ở những giai đoạn tiếp theo. Là cơ sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất các giải pháp phục vụ chống hạn, ứng phó với biến đổi khí hậu cũng như hoạch định kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội cho vùng Hà Nội nói riêng và đồng bằng sông Hồng nói chung. Trong quá trình thực hiện, một phần kết quả nghiên cứu đã được áp dụng chuyển giao ký kết hợp đồng lập hồ sơ thiết kế cho 01 Dự án xây dựng công trình trên sông thuộc hệ thống sông Hồng đoạn qua Lào Cai – Yên Bái.  Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần quan trọng trong việc tham khảo, điều chỉnh quy hoạch xây dựng thành phố Hà Nội lấy sông Hồng làm trục phát triển.
III. Một số đề xuất kiến nghị
1. Đối với các công trình ngăn sông vùng đồng bằng sông Cửu Long
(1). Giải pháp xây dựng công trình ngăn sông ngay trên lòng sông là một hướng nghiên cứu mới, hiện đại đáp ứng được yêu cầu thực tế, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội rất lớn. Vì vậy, các công nghệ này nên được ứng dụng trong xây dựng các công trình ngăn sông rộng, cột nước sâu một cách mạnh mẽ hơn.
(2). Công trình ngăn sông lớn ở ĐBSCL là những công trình mang tầm quốc tế. Các kết quả nghiên cứu bước đầu của đề tài là rất quan trọng và thiết thực. Tuy nhiên, đây là những vấn đề lớn, phức tạp vì vậy, cần thiết phải được tiếp tục xem xét thêm một cách kỹ lưỡng và phải có lộ trình cho những vấn đề liên quan đến các công nghệ đã được đề xuất nói riêng và công nghệ ngăn sông lớn nói ở một số vấn đề khác như:
-  Nghiên cứu, làm chủ được các công nghệ xử lý nền móng; Hạ thủy công trình; Vật liệu xây dựng,.v.v..
-  Thí nghiệm diễn biến lòng dẫn trong và sau khi xây dựng công trình.
-  Nghiên cứu xây dựng các phương án khai thai công trình theo hướng đa mục tiêu để có những sự chuẩn bị cần thiết ngay từ giai đoạn khảo sát, thiết kế chuẩn bị đầu tư công trình.
-  Nghiên cứu các thiết bị chuyên dùng phục vụ cho thi công các công trình ngăn sông lớn;
Tiếp tục phải có những đề tài nghiên cứu sâu hơn về các vấn đề trên và trước khi áp dụng rộng rãi vào thực tế, nên có những công trình thử nghiệm rút kinh nghiệm và hoàn thiện công nghệ.
2. Đối với các công trình ngăn sông vùng đồng bằng sông Hồng
(1) Giải pháp xây dựng công trình điều tiết nước trên sông Hồng nhằm sử dụng hiệu quả lượng nước xả từ các hồ chứa nước thượng nguồn sẽ khắc phục triệt để việc thiếu nước của các hệ thống thủy nông ở các vùng hạ du. Việc xây dựng các công trình này trên hệ thống sông Hồng sẽ đảm bảo cho các nhà máy thủy điện ở thượng nguồn không còn trong tình trạng phải xả nước bắt buộc để cung cấp nước phục vụ cho nông nghiệp, làm giảm hiệu quả kinh tế như hiện nay. Công trình điều tiết góp phần cải thiện tình hình giao thông thủy. Việc tạo được một nguồn nước mặt dồi dào chủ động cho việc phòng chống ô nhiễm và cải tạo môi trường có một ý nghĩa rất quan trọng, đặc biệt đối với một thủ đô phát triển tầm cỡ như Hà Nội. Việc xây dựng công trình tạo ra một hồ nước lớn cho vùng thủ đô là một tài sản quý giá không thể tính được bằng tiền.
Chính vì vậy, chúng tôi kiến nghị các kết quả nghiên cứu của đề tài sớm được xem xét ứng dụng vào thực tiễn.
(2) Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề cần phải được tiếp tục tư nghiên cứu, phân tích đánh giá thêm ở những giai đoạn tiếp theo như:
-  Nghiên cứu, khảo sát thu thập tài liệu về thuỷ văn, thủy lực, thí nghiệm diễn biến lòng dẫn thượng hạ lưu công trình;
- Cần có 1 dự án quy hoạch tổng thể cho các công trình điều tiết trên hệ thống sông Hồng nói riêng và sông Hồng – sông Thái Bình nói chung.
- Trong giai đoạn tiếp theo của dự án cần phải tham vấn đầy đủ quy hoạch giao thông nút hai đầu công trình, quy hoạch chung trong đồ án quy hoạch thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050, quy hoạch thành phố hai bên bờ sông Hồng, quy hoạch về hành lang thoát lũ trên sông Hồng đoạn qua Hà Nội, v.v…
- Công trình cần phải được thiết kế với công năng sử dụng theo hướng đa mục tiêu nhất là kết hợp giữa nhiệm vụ thủy lợi, giao thông và du lịch. Công trình điều tiết trên sông là một công trình khai thác đa mục tiêu và có liên quan mật thiết tới rất nhiều công trình liên quan đến khai thác và quản lý nguồn nước, vì vậy cần phải có một quy trình vận hành công trình hợp lý để khai thác một cách tối ưu nguồn nước.
Tài liệu tham khảo
1. Trần Đình Hoà và nnk, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu công nghệ để thiết kế, xây dựng công trình ngăn sông lớn vùng ven biển”, Hà Nội 12/2010.
2. Trần Đình Hoà và nnk, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước “Nghiên cứu giải pháp công trình điều tiết trên hệ thống sông Hồng mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế đồng bằng Bắc Bộ”, Hà Nội 12/2010.
 Tác giả: PGS.TS. Trần Đình Hòa
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
Viết và chia sẻ bình luận: Like để cập nhật các bài viết qua facebook. Cảm ơn bạn đã ghé thăm, ủng hộ!

About Tứ Đoàn Ngọc

Đoàn Ngọc Tứ chào mừng bạn tới với website và cảm ơn bạn đã ủng hộ trang này.