Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Thủy văn: Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy do mưa và đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực Lái Thiêu - tỉnh Bình Dương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Thủy văn "Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy do mưa và đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực Lái Thiêu - tỉnh Bình Dương" được thực hiện với mục tiêu áp dụng mô hình mô phỏng dòng chảy do mưa và thoát nước cho lưu vực Lái Thiêu, TX.Thuận An, tỉnh Bình Dương; đánh giá khả năng thoát nước mưa của lưu vực nghiên cứu; đề xuất giải pháp giảm ngập úng cho lưu vực Lái Thiêu – tỉnh Bình Dương. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Thủy văn: Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy do mưa và đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực Lái Thiêu - tỉnh Bình Dương

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy do mưa và đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực Lái Thiêu – Tỉnh Bình Dương” là bài của cá nhân em. Nội dung bài đồ án không sao chép nội dung cơ bản từ các bài đồ án khác và sản phẩm của bài đồ án là của chính bản thân xây dựng nên. TP HCM, ngày 21 tháng 12 năm 2018 Sinh viên thực hiện Lê Thúy Phượng i
LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Thủy văn với đề tài “Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy do mưa và đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực Lái Thiêu – Tỉnh Bình Dương” đã hoàn thành với sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy TS.Trương Văn Hiếu để đồ án được hoàn thành đúng với thời gian quy định. Thời gian làm đồ án tốt nghiệp giúp em hệ thống lại kiến thức đã được học để áp dụng hoàn thành đồ án. Vì điều kiện thời gian thực hiện đồ án còn hạn chế nên em chưa giải quyết được nhiều vấn đề cần đề cập. Mặt khác do bản thân chưa có kinh nghiệm, trình độ kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo tận tình và đóng góp ý kiến của các thầy cô giúp cho đồ án của em được cải thiện và hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng với lòng biết ơn sâu sắc của mình, em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Trương Văn Hiếu cùng các thầy cô trong khoa Khí Tượng - Thủy Văn, bộ môn Thủy Văn trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường TP. HCM và đặc biệt là Giáo viên Chủ nhiệm thầy Cấn Thu Văn đã tạo mọi điều kiện, tận tâm giảng dạy và tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 21 tháng 12 năm 2018 Sinh viên thực hiện Lê Thúy Phượng ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC LÁI THIÊU TỈNH BÌNH DƯƠNG ........4 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ...........................................................................................4 1.1.1 Vị trí địa lý ..............................................................................................................4 1.1.2 Đặc điểm địa hình ...................................................................................................5 1.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng ...............................................................................6 1.1.4 Các đặc trưng về khí tượng ....................................................................................7 1.1.5 Các đặc trưng về thủy văn ......................................................................................8 1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ- XÃ HỘI ............................................................................10 1.2.1 Dân số ...................................................................................................................10 1.2.2 Tình hình sử dụng đất và các dự án đô thị ...........................................................10 1.2.3 Cơ cấu kinh tế và Tốc độ tăng trưởng ..................................................................11 1.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ VÀ LỚP PHỦ MẶT ĐỆM .......................................................................................................................................12 1.3.1 Sự phân bố kênh rạch, sông suối trên lưu vực .....................................................12 1.3.2 Lớp phủ mặt đệm ..................................................................................................13 1.3.3 Hệ thống các công trình thủy lợi trên lưu vực ......................................................14 1.4 KHÁI QUÁT HIỆN TRẠNG TÌNH HÌNH NGẬP ................................................15 1.4.1 Nguyên nhân gây ngập úng ..................................................................................15 1.4.2 Hiện trạng tình hình ngập trên lưu vực ................................................................16 iii
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY DO MƯA...........................................................................................................18 2.1 CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN TÁC ĐỘNG ĐẾN DÒNG CHẢY ĐÔ THỊ ...................18 2.1.1 Tác động của khí hậu (chủ yếu là yếu tố mưa).....................................................18 2.1.2. Tác động của quá trình đô thị hóa .......................................................................18 2.2 MỘT SỐ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY THÔNG DỤNG .....................19 2.2.1 Mô hình tính toán lượng mưa hiệu quả ................................................................19 2.2.2 Mô hình dòng chảy bề mặt ...................................................................................20 2.2.3 Mô phỏng dòng chảy trong hệ đường dẫn thoát nước đô thị ...............................25 2.3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐỂ MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY DO MƯA ..............................................................................................................................26 2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH EPA SWMM (EPA’s STORM WATER MANAGEMENT MODEL) ..........................................................................................28 2.4.1 Khái quát về SWMM............................................................................................28 2.4.2 Cấu trúc của mô hình ............................................................................................29 2.4.3 Các thành phần của SWMM.................................................................................30 2.4.4 Cơ sở toán học về dòng chảy của mô hình SWMM .............................................31 2.4.5 Các ứng dụng điển hình của SWMM ...................................................................33 2.4.6 Khả năng mô phỏng của mô hình EPA SWMM ..................................................34 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWMM MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY DO MƯA CHO LƯU VỰC NGHIÊN CỨU .......................................................................36 3.1 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU ĐIỀU KIỆN BIÊN ...........................................................36 3.2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM MƯA .............................................................................36 3.3 TÍNH TOÁN MƯA PHỤC VỤ QUY HOẠCH, THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ.................................................................................................................................38 3.3.1 Các cơ sở tính toán ...............................................................................................38 3.3.2 Các kết quả tính toán mưa cường độ cao trạm Tân Sơn Hòa ...............................39 3.3.3 Tương quan mưa ngày trạm Tân Sơn Hòa với trạm Thuận An ...........................42 iv
3.3.4 Mô hình mưa thiết kế theo tần suất trạm Thuận An ............................................47 3.3.5. Lựa chọn tần suất mưa thiết kế ............................................................................48 3.4 PHÂN CHIA TIỂU LƯU VỰC ..............................................................................49 3.4.1 Cơ sở khoa học .....................................................................................................49 3.4.2 Kết quả phân vùng tiểu lưu vực............................................................................50 3.5 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÔ HÌNH ...................................................................51 3.6 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ TÍNH......................................................................................51 3.7 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRẬN MƯA THIẾT KẾ VỚI THỜI KỲ LẶP LẠI 5 NĂM ..............................................................................................................................53 3.8 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRẬN MƯA THIẾT KẾ VỚI THỜI KỲ LẶP LẠI 10 NĂM ..............................................................................................................................59 3.9 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ HÌNH.........................................................................65 3.9.1 Đánh giá kết quả mô phỏng dòng chảy ................................................................65 3.9.2 Đánh giá tình hình ngập qua mô phỏng ...............................................................65 CHƯƠNG 4. GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU NGẬP ÚNG CHO LƯU VỰC NGHIÊN CỨU...............................................................................................................................67 4.1 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU NGẬP ÚNG .............................................67 4.1.1 Mở rộng kích thước đường ống nhằm giảm thiểu các điểm ngập........................67 4.1.2 Giải pháp công trình - phi công trình ...................................................................72 4.2 NHẬN XÉT VỀ GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT ...............................................................73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................74 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................76 PHỤ LỤC .................................................................................................................. PL.1 v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Ý nghĩa 1 CN Công nghiệp EPA’s Storm Water 2 EPA SWMM Management Model 3 Kp Khu phố 4 PT Phương trình 5 PP Phương pháp 6 QL Quốc lộ 7 Tp Thành phố 8 TX Thị xã 9 TSH Tân Sơn Hòa 10 TP. HCM Thành phố Hồ Chí Minh vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Danh sách các công trình thủy lợi trên địa bàn lưu vực ...............................15 Bảng 2.1: Hệ số dòng chảy cho các loại hiện trạng sử dụng đất khác nhau .................21 Bảng 2.2: Hệ số dòng chảy cho các loại bề mặt khác nhau. .........................................22 Bảng 3.1: Lượng mưa bình quân tháng các trạm khu vực Tp.HCM và Tỉnh Bình Dương - Thời kỳ 1990-2008..........................................................................................38 Bảng 3.2: Số ngày có lượng mưa các cấp tháng và năm Trạm Tân Sơn Hòa ...............39 Bảng 3.3: Phương trình Cường độ-Thời gian-Tần suất (IDF) –Trạm Tân Sơn Hòa ...41 Bảng 3.4: Mô hình mưa thiết kế trạm Tân Sơn Hòa (thời kỳ 1952-2007). ...................42 Bảng 3.5: Phương trình tương quan lượng mưa thời đoạn lớn nhất và mưa ngày lớn nhất Trạm Tân Sơn Hòa ................................................................................................43 Bảng 3.6: Lượng mưa ngày lớn nhất các trạm Tân Sơn Hòa và trạm Thuận An..........44 Bảng 3.7: Kết quả tính toán tần suất lượng mưa ngày lớn nhất trạm Thuận An...........45 Bảng 3.8: Lượng mưa theo thời đoạn ứng chu kỳ Trạm Thuận An (mm). ...................47 Bảng 3.9: Phương trình IDF Trạm Thuận An (mm/h) ..................................................47 Bảng 3.10: Phân tiểu vùng lưu vực khu vực nghiên cứu ..............................................50 Bảng 3.11: Vị trí các nút tính toán trong khu vực nghiên cứu ......................................52 Bảng 3.12: Chiều dài các đường ống trong lưu vực nghiên cứu ...................................52 Bảng 3.13: Thống kê mô phỏng các nút bị ngập của lưu vực .......................................54 Bảng 3.14: Thống kê mô phỏng các nút bị ngập của lưu vực .......................................60 Bảng 3.15: Thống kê kết quả mô phỏng các nút ngập qua các thời kỳ lặp lại ..............65 Bảng 3.16: Kết quả lưu lượng tại cửa xả .......................................................................65 vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Bản đồ vị trí địa lý lưu vực Lái Thiêu- tỉnh Bình Dương ...............................5 Hình 1.2: Bản đồ địa hình lưu vực Lái Thiêu- tỉnh Bình Dương ....................................6 Hình 1.3: Bản đồ thổ nhưỡng của lưu vực nghiên cứu ...................................................7 Hình 1.4: Bản đồ mạng lưới sông....................................................................................9 Hình 1.5: Hệ thống rạch Lái Thiêu ................................................................................13 Hình 1.6: Sự thay đổi mặt đệm tại lưu vực Lái Thiêu ...................................................14 Hình 1.7: Ngập nước ở nhiều miệng cống trên QL 13 ..................................................17 Hình 1.8: Ngập cục bộ khi có mưa lớn trên lưu vực Lái Thiêu ....................................17 Hình 2.1: Sơ đồ diễn toán dòng chảy bề mặt (PP sóng động học) ................................22 Hình 2.2: Ý nghĩa khoa học mô hình đường đơn vị -UHM (Unit Hydrograph Model) .......................................................................................................................................24 Hình 2.3: Sơ đồ lưu vực tính theo phương pháp căn nguyên ........................................25 Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc của mô hình SWMM .............................................................29 Hình 2.5: Các thành phần của hệ thống mô phỏng bởi SWMM ...................................30 Hình 3.1: Xác suất mưa các khoảng thời gian trong ngày. ...........................................40 Hình 3.2: Đường IDF- Trạm Tân Sơn Hòa ...................................................................41 Hình 3.3: Mô hình mưa thiết kế trạm Tân Sơn Hòa. .....................................................42 Hình 3.4: Tương quan lượng mưa thời đoạn lớn nhất và lượng mưa ngày lớn nhất theo tần suất – Trạm Tân Sơn Hòa (1990 – 2007). ...............................................................44 Hình 3.5: Phương trình tương quan lượng mưa ngày lớn nhất của trạm Thuận An với trạm Tân Sơn Hòa (1990-2007).....................................................................................46 Hình 3.6: Đường IDF – Trạm Thuận An.......................................................................47 Hình 3.7: Mô hình mưa thiết kế trạm Thuận An. ..........................................................48 Hình 3.8: Phân vùng tính toán thoát nước khu vực Lái Thiêu – Bình ..........................50 Hình 3.9: Sơ đồ tính toán thoát nước lưu vực Lái Thiêu ..............................................51 Hình 3.10: Chạy mô hình mô phỏng trận mưa thiết kế với thời kỳ lặp lại 5 năm ........53 Hình 3.11: Kết quả các nút ngập mô phỏng trận mưa thiết kế với thời kỳ lặp lại N=5. .......................................................................................................................................53 Hình 3.12: Vị trí các nút ngập mô phỏng trận mưa thiết kế có thời kỳ lặp lại N=5......54 Hình 3.13: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J1 đến CUAXA .....................55 viii
Hình 3.14: Đường quá trình lưu lượng tại nút J1 và J14 ...............................................55 Hình 3.15: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J2 đến CUAXA .....................55 Hình 3.16: Đường quá trình lưu lượng tại nút J2 và J5 .................................................56 Hình 3.17: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J3 đến CUAXA .....................56 Hình 3.18: Đường quá trình lưu lượng tại nút J4 và J13 ...............................................56 Hình 3.19: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J8 đến CUAXA .....................57 Hình 3.20: Đường quá trình lưu lượng tại nút J8 và J15 ...............................................57 Hình 3.21: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J16 đến CUAXA ...................57 Hình 3.22: Đường quá trình lưu lượng tại nút J24 và J23 .............................................58 Hình 3.23: Đường quá trình lưu lượng tại nút CUAXA ...............................................58 Hình 3.24: Đường quá trình lưu lượng tại nút ngập J21, J26 và cửa xả CUAXA ........58 Hình 3.25: Chạy mô hình mô phỏng trận mưa thiết kế với thời kỳ lặp lại 10 năm ......59 Hình 3.26: Kết quả các nút ngập mô phỏng trận mưa thiết kế với thời kỳ lặp lại N=10 .......................................................................................................................................59 Hình 3.27: Vị trí các nút ngập mô phỏng trận mưa thiết kế với thời kỳ lặp lại N=10. .60 Hình 3.28: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J1 đến CUAXA .....................61 Hình 3.29: Đường quá trình lưu lượng tại nút J1 vad J20 .............................................61 Hình 3.30: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J2 đến CUAXA .....................61 Hình 3.31: Đường quá trình lưu lượng tại nút J5 và J25 ...............................................62 Hình 3.32: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J3 đến CUAXA .....................62 Hình 3.33: Đường quá trình lưu lượng tại nút J6 và J17 ...............................................62 Hình 3.34: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J8 đến CUAXA .....................63 Hình 3.35: Đường quá trình lưu lượng tại nút J9 và J23 ...............................................63 Hình 3.36: Mực nước cao nhất trong đường ống từ nút J16 đến CUAXA ...................63 Hình 3.37: Đường quá trình lưu lượng tại nút J16 và J23 .............................................64 Hình 3.38: Đường quá trình lưu lượng tại nút CUAXA ...............................................64 Hình 3.39: Đường quá trình lưu lượng tại nút ngập J22, J21, J26 và cửa xả CUAXA.64 Hình 4.1: Chạy mô hình sau khi mở rộng kích thước đường ống cho các nút ngập với trận mưa thiết kế có thời kỳ lặp lại 5 năm .....................................................................67 Hình 4.2: Kết quả giảm các điểm ngập sau khi mở rộng kích thước đường ống cho các nút ngập với trận mưa thiết kế có thời kỳ lặp lại 5 năm ................................................68 ix
Hình 4.3: Sự thay đổi mực nước trong đường ống từ nút J8 đến CUAXA...................68 Hình 4.4: Sự thay đổi đường quá trình lưu lượng tại nút J21, J26 và cửa xả CUAXA 69 Hình 4.5: Chạy mô hình sau khi mở rộng kích thước đường ống cho các nút ngập với trận mưa thiết kế có thời kỳ lặp lại 10 năm ...................................................................69 Hình 4.6: Kết quả giảm các điểm ngập sau khi mở rộng kích thước đường ống cho các nút ngập với trận mưa thiết kế có thời kỳ lặp lại 10 năm ..............................................70 Hình 4.7: Sự thay đổi mực nước trong đường ống từ nút J1 đến CUAXA...................70 Hình 4.8: Sự thay đổi mực nước trong đường ống từ nút J2 đến CUAXA...................71 Hình 4.9: Sự thay đổi mực nước trong đường ống từ nút J3 đến CUAXA...................71 Hình 4.10: Sự thay đổi mực nước trong đường ống từ nút J8 đến CUAXA.................71 Hình 4.11: Sự thay đổi mực nước trong đường ống từ nút J16 đến CUAXA...............72 Hình 4.12: Sự thay đổi đường quá trình lưu lượng tại nút J22, J21, J26 và cửa xả CUAXA .........................................................................................................................72 x
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong 20 năm qua, chúng ta đã chứng kiến một quá trình đô thị hóa có tốc độ cao chưa từng thấy ở các thành phố lớn trong cả nước và đặc biệt là ở tỉnh Bình Dương, một trong những vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, có cơ cấu tăng trưởng kinh tế cao, phát triển công nghiệp năng động. Do tính phức tạp của điều tượng khí tượng thủy văn, mạng lưới sông rạch cũng như tốc độ phát triển cao của quá trình đô thị hóa nên tỉnh Bình Dương cần đầu tư các công trình hạ tầng nhằm cải thiện điều kiện thoát nước và môi trường. Sự phát triển đô thị trên quy mô lớn, cùng với sự gia tăng dân số, bao gồm các khu công nghiệp và khu định cư với mật độ dân số cao, đã tạo nên nhiều vấn đề trong môi trường đô thị cần phải giải quyết, trong đó có tình hình ngập và thoát nước đô thị. Nhưng với mức độ đầu tư cho công tác quy hoạch, thiết kế và xây dưng chưa đầy đủ và tương xứng với tốc độ đô thị hóa nên tình hình ngập và thiệt hại do ngập úng đang có xu thế gia tăng gây ảnh hưởng nặng nề đến môi trường sinh thái cũng như chất lượng cuộc sống người dân trên địa bàn tỉnh Bình Dương, trong đó tiêu biểu là ở khu vực Lái Thiêu thuộc Thị xã Thuận An. Vậy nên, nghiên cứu tính toán thủy văn đô thị, quy hoạch, thiết kế, lựa chọn các giải pháp, xây dựng các dự án hạ tầng, cơ sở thoát nước đô thị là cần thiết để đáp ứng nhu cầu về phát triển kinh tế- xã hội trong khu vực. Với các nhu cầu trên, vấn đề nghiên cứu, vấn đề thủy văn đô thị và áp dụng vào điều kiện cụ thể là yêu cầu to lớn và bức thiết đối với tỉnh Bình Dương và đặc biệt là lưu vực Lái Thiêu - Thị xã Thuận An. Trong đó các yếu tố thiên nhiên cũng mang tính đặc thù có ảnh hưởng lớn đến qua trình hình thành dòng chảy đô thị, chúng cần được nghiên cứu và lượng định mức độ tác động lên quá trình dòng chảy, nhằm xác định được nguyên nhân chủ đạo gây nên tình hình ngập trên lưu vực. Do đó, việc tìm hiểu các cơ sở khoa học của dòng chảy đô thị, đặc điểm của các yếu tố tác động đến sự hình thành dòng chảy, áp dụng các mô hình toán để tìm hiểu cơ sở và luận cứ đặt tiền đề cho các giải pháp thoát nước mưa thích hợp, mang tính khoa học, kinh tế và có tính khả thi là yêu cầu bức thiết trong bối cảnh hiện nay. Nhu cầu đặt ra rất rộng và phức tạp, do vậy đề tài “Ứng dụng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy do mưa và đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực Lái 1
Thiêu – Tỉnh Bình Dương” được thực hiện nhằm xây dựng cơ sở khoa học và áp dụng vào điều kiện thực tiễn trên địa bàn lưu vực Lái Thiêu- tỉnh Bình Dương góp phần vào việc giải quyết tình hình ngập úng phục vụ quá trình phát triển đô thị bền vững cho lưu vực. 2. Mục đích nghiên cứu Áp dụng mô hình mô phỏng dòng chảy do mưa và thoát nước cho lưu vực Lái Thiêu, TX.Thuận An, tỉnh Bình Dương. Đánh giá khả năng thoát nước mưa của lưu vực nghiên cứu. Đề xuất giải pháp giảm ngập úng cho lưu vực Lái Thiêu – tỉnh Bình Dương. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Tổng quan phát triển đô thị của lưu vực Lái Thiêu, TX. Thuận An, tỉnh Bình Dương. Tổng quan tình hình ngập và hệ thống thoát nước ở lưu vực Lái Thiêu, TX.Thuận An, tỉnh Bình Dương. Thiết lập mô hình SWMM mô phỏng dòng chảy do mưa cho lưu vực Lái Thiêu – tỉnh Bình Dương. Đề xuất giải pháp giảm ngập cho lưu vực. 4. Phương pháp nghiên cứu Thu thập, xử lý và đánh giá dữ liệu. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa. Phương pháp xác suất thống kê. Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu những kiến thức trong các tài liệu liên quan và kế thừa những kiến thức đó. Phương pháp mô hình: Ứng dụng mô phỏng dòng chảy do mưa cho lưu vực Lái Thiêu – tỉnh Bình Dương bằng mô hình SWMM. 5. Kết cấu đồ án Bố cục của đồ án gồm có 2 phần và 4 chương: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC LÁI THIÊU – TỈNH BÌNH DƯƠNG Nội dung của chương 1 gồm tổng quan về điều kiện địa lý tự nhiên, đặc điểm địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, các đặc trưng về khí tượng, thủy văn, điều kiện kinh tế 2
xã hội trong lưu vực, hiện trạng tình hình ngập, hệ thống thoát nước, các công trình thủy lợi và lớp phủ mặt đệm trên lưu vực. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC MÔ HÌNH ĐỂ LỰA CHỌN CƠ SỞ TÍNH TOÁN Nội dung của chương 2 gồm giới thiệu chung một số mô hình mô phỏng dòng chảy đô thị thông dụng, phân tích và lựa chọn mô hình để mô phỏng dòng chảy đô thị do mưa, cơ sở lý thuyết mô hình EPA SWMM. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWMM TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY DO MƯA CHO LƯU VỰC LÁI THIÊU – TỈNH BÌNH DƯƠNG Nội dung của chương 3 gồm ứng dụng mô hình SWMM mô phỏng dòng chảy do mưa cho lưu vực nghiên cứu từ tài liệu mưa thiết kế ứng với thời kỳ lặp lại khác nhau, chạy mô hình và mô phỏng trận mưa thiết kế với thời kỳ lặp lại khác nhau, đánh giá kết quả mô phỏng. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU NGẬP ÚNG CHO LƯU VỰC NGHIÊN CỨU Nội dung của chương 4 gồm đề xuất giải pháp giảm thiểu ngập và nhận xét về giải pháp đề xuất. KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC LÁI THIÊU TỈNH BÌNH DƯƠNG 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1.1 Vị trí địa lý Tỉnh Bình Dương thuộc vùng Đông Nam Bộ, tại tọa độ địa lý 10°51'46"-11°30' vĩ độ Bắc, 106°20'-106°58' kinh độ Đông. Bình Dương tiếp giáp với tỉnh Bình Phước ở phía Bắc, giáp với TP.Hồ Chí Minh ở phía nam, với tỉnh Đồng Nai ở phía Đông, với tỉnh Tây Ninh và TP.Hồ Chí Minh ở phía tây. Bình Dương nằm giữa 2 con sông lớn của Đông Nam Bộ là sông Sài Gòn và sông Đồng Nai, là cửa ngõ giao thương với TP.Hồ Chí Minh, cách trung tâm TP.Hồ Chí Minh khoảng 25 km về phía Nam, có các trục lộ giao thông huyết mạch của quốc gia chạy qua như quốc lộ 13, quốc lộ (QL) 14, QL1, QL1K,… cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất và các bến cảng chỉ từ 10 km đến 15 km. Tỉnh Bình Dương có diện tích tự nhiên 2.694 km², chiếm khoảng 0,83% diện tích cả nước, dân số năm 2016 là 1995817 người, mật độ dân số khoảng 741 người/km2 và có 9 đơn vị hành chính gồm TP.Thủ Dầu Một (là trung tâm kinh tế - chính trị - văn hóa của tỉnh), khu đô thị Nam Bình Dương (gồm 04 TX là Thuận An - Dĩ An - Tân Uyên và Bến Cát), và 04 huyện ở phía Bắc của tỉnh gồm Dầu Tiếng, Bàu Bàng, Phú Giáo và Bắc Tân Uyên.[14] Lưu vực Lái Thiêu một bộ phận thuộc Thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương có vị trí nằm ven sông Sài Gòn và cũng là một chi lưu của sông. Có rạch Lái Thiêu chảy bao quanh phía nam đồi Lái Thiêu và băng qua Quốc lộ 13. Lưu vực bao gồm các phường: Thuận Giao, Bình Hòa, thị trấn Lái Thiêu và An Phú. Tổng diện tích tự nhiên của lưu vực khoảng 1800 ha và được giới hạn bởi: - Phía Đông giáp các phường Tân Đông Hiệp, Tân Bình, TX.Dĩ An, Tỉnh Bình Dương. - Phía Tây giáp phường Thành Lộc, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh. - Phía Bắc giáp các phường An Thạnh, Bình Nhâm và Hưng Định, TX. Thuận An, Tỉnh Bình Dương. - Phía Nam giáp Quận Thủ Đức. 4
Hình 1.1: Bản đồ vị trí địa lý lưu vực Lái Thiêu- tỉnh Bình Dương 1.1.2 Đặc điểm địa hình Đặc điểm địa hình của lưu vực có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hình thành dòng chảy cũng như quy mô, hướng và khả năng thoát nước của hệ thống thoát nước mưa trong từng lưu vực. Vùng đất Bình Dương tương đối bằng phẳng, thấp dần từ bắc xuống nam. Nhìn tổng quát, Bình Dương có nhiều vùng địa hình khác nhau: vùng địa hình núi thấp có lượn sóng yếu, vùng có địa hình bằng phẳng, vùng thung lũng bãi bồi... Có một số núi thấp, như núi Châu Thới (huyện Dĩ An), núi Cậu (còn gọi là núi Lấp Vò) ở huyện Dầu Tiếng… và một số đồi thấp. Các quy luật tự nhiên tác động lên vùng đất này tạo nên nhiều dạng địa mạo khác nhau: có vùng bị bào mòn, có vùng tích tụ (do có sự lắng đọng của các vật liệu xâm thực theo dòng chảy), có vùng vừa bị bào mòn, vừa tích tụ và lắng đọng. Nguyên nhân chủ yếu là do nước mưa và dòng chảy tác động trên mặt đất, cộng với sự tác động của sức gió, nhiệt độ, khí hậu, sự sạt lở và sụp trượt vì trọng lực của nền địa chất. Các sự tác động này diễn ra lâu dài hàng triệu năm.[13] Địa hình lưu vực Lái Thiêu có độ cao trung bình so với mực nước là 20 m, độ dốc phổ biến là 0 - 3°, địa hình tương đối bằng phẳng. Toàn lưu vực có hai kiểu địa hình như sau: - Địa hình bằng thấp: có độ cao trung bình từ 10 m đến 15 m là phường Lái Thiêu nằm ở ven sông Sài Gòn. 5
- Địa hình thoải: có độ cao trung bình từ 25 m đến 33 m gồm các phường như: Thuận Giao, Bình Hòa và An Phú. Nhìn chung, địa hình lưu vực thuận lợi cho việc xây dựng đồng ruộng, hệ thống giao thông.[6] Hình 1.2: Bản đồ địa hình lưu vực Lái Thiêu- tỉnh Bình Dương 1.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 1.1.3.1 Thổ nhưỡng Theo tài liệu khảo sát của Viện Quy hoạch nông nghiệp, toàn lưu vực có 2 loại đất chính: đất nâu vàng trên phù sa cổ và đất phèn hoạt động có tầng phèn sâu. - Đất nâu vàng trên phù sa cổ: phân bố tập trung ở thị trấn Lái Thiêu, đất có dộ dốc từ 8-10°, tầng dày trên 100 cm, thành phần cơ giới nhẹ mùn và độ phì nhiêu thuộc loại nghèo, hầu hết diện tích đã được làm đất ở và cây trồng lâu năm. - Đất phèn hoạt động nhẹ có tầng phèn sâu: có thành phần cơ giới nặng, giàu mùn, độ phì tiềm tàng cao, nhưng bị ảnh hưởng của phèn ở mức độ nhẹ, có thể cải tạo bằng biện pháp thủy lợi, đa phần diện tích đã được sử dụng để trồng lúa 2 vụ, mía và cây ăn trái.[6] 6
Hình 1.3: Bản đồ thổ nhưỡng của lưu vực nghiên cứu 1.1.3.2 Địa chất công trình Dựa theo kết quả khảo sát ở ngoài thực địa và kết quả thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của các mẫu đất ở trong phòng thí nghiệm, ta có thể nhận thấy khu vực có cấu tạo địa chất toàn khu vực nói chung là khá phức tạp đối với các hố khoan sâu, nhưng trên từng vị trí công trình hoặc tuyến bờ bao, kênh rạch thì tương đối đơn giản: lớp trên mặt dày 10m đến 15m là lớp bùn sét hữu cơ, sau đó là xen kẹp các lớp đất sét hoặc trầm tích phù sa cổ.[6] 1.1.4 Các đặc trưng về khí tượng Lưu vực Lái Thiêu cũng như các khu vực khác của miền Đông Nam Bộ mang đặc trưng chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm và mưa nhiều, trong năm chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng V đến tháng X chiếm 85% lượng mưa của cả năm, mùa khô có lượng mưa rất ít, có thời kỳ 2 đến 3 tháng liền không mưa.[6] 1.1.4.1 Mưa Khu vực Lái Thiêu có lượng mưa trung bình nhiều năm đạt 1930 mm, lượng mưa phân bố không đều trong năm, các tháng mùa mưa (từ tháng V đến tháng X), lượng mưa chiếm 87% lượng mưa cả năm. Trong năm, tháng IX và tháng X là các tháng có lượng mưa lớn nhất đồng thời các trận mưa lớn nhất cũng hay xảy ra vào hai 7
tháng này (phân tích tài liệu thực đo cho thấy các trận mưa lớn thường kéo dài từ 3-6 ngày). Lượng mưa nhỏ nhất rơi vào các tháng I và II. 1.1.4.2 Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình hàng năm ở Bình Dương dao động từ 24.2°C- 27.4°C. Nhiệt độ cao nhất có lúc lên tới 38.3°C và thấp nhất từ 14°C- 15°C. Biên độ nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm chênh lệch nhau khá lớn (từ 5°C- 10°C). Nói chung, nhiệt độ hàng năm khá ổn định, chỉ có tính biến đổi trrong ngày là lớn. 1.1.4.3 Độ ẩm không khí Độ ẩm bình quân cả năm trên toàn vùng dao động từ 69.2%- 88.9%. Độ ẩm năm lớn nhất tuyệt đối đã đo được là 94.9%. Độ ẩm năm nhỏ nhất tuyệt đối đã đo được là 38.7%. Độ ẩm biến đổi theo mùa và các tháng trong năm. 1.1.4.4 Gió gần mặt đất Mùa hè thường có gió chính Đông Nam xuất hiện vào cuối tháng V đến tháng XI, tập trung nhiều nhất vào tháng VIII (tần suất xuất hiện 26.4%). 1.1.5 Các đặc trưng về thủy văn 1.1.5.1 Đặc điểm dòng chảy - Dòng chảy biến đổi không đều trong năm và phụ thuộc vào mưa. - Các tháng mùa khô mưa ít nên lưu lượng giảm, đặc biệt là các tháng cuối mùa khô (tháng IV) lưu lượng đạt đến trị số nhỏ nhất; ngược lại là các tháng mùa mưa lưu lượng được tăng cao và đạt cực đại vào các tháng gần cuối mùa mưa (tháng IX hoặc tháng X). - Lưu lượng dòng chảy thời gian không chỉ phụ thuộc vào mùa mưa mà còn phụ thuộc vào khả năng điều tiết nước của các công trình hồ chứa thượng lưu. - Số hồ chứa trên các bậc thang xây dựng càng nhiều càng làm thay đổi lưu lượng giữa mùa khô cũng như mùa mưa.[6] 1.1.5.2 Hệ thống sông rạch liên quan đến tiêu nước lưu vực nghiên cứu Các sông rạch tiêu thoát nước của lưu vực có một số đặc điểm sau: - Các sông rạch chằng chịt nối liền với nhau tạo thành mạng lưới tiêu thoát nước từ các tiểu lưu vực đến các sông chính ra biển. 8
- Chế độ mực nước dòng chảy trong các sông rạch vừa phụ thuộc vào dòng chảy thượng lưu, vừa phụ thuộc vào mưa. Hình 1.4: Bản đồ mạng lưới sông  Sông lớn: Sông Sài Gòn bắt nguồn từ vùng đồi núi huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước, chảy qua các tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh rồi đổ ra sông Đồng Nai tại Tân Thuận (Nhà Bè). Sông có chiều dài khoảng 280 km, diện tích hứng nước 4500 km2. Đoạn chảy qua đồng bằng được kể từ đập chính của hồ Dầu Tiếng, bề rộng từ đáy đến cửa sông biến đổi từ 150 m đến 350 m, độ sâu từ 10 m đến 20 m, độ dốc lòng sông từ 0.0001 đến 0.005.[6]  Hệ thống kênh rạch: Rạch Lái Thiêu chảy bao quanh phía nam đồi Lái Thiêu, sau khi băng qua QL13 vào nội địa rạch hẹp và cạn dần. Rạch Vĩnh Bình (rạch Nước Trong) chảy theo ranh phía nam của Tỉnh với TP.HCM, dài 3360 m , đầu rạch nằm trên địa phận Quận Thủ Đức có nhánh nhỏ thông lên cống Ba Bò. Rạch này ăn thông với rạch Lái Thiêu qua kênh đào.[6] 9
1.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ- XÃ HỘI 1.2.1 Dân số Thị xã Thuận An có dân số theo thống kê năm 2007 khoảng trên 231.763 người. Trong đó lao động nông thôn là 173.178 người chiếm 74.72%, lao động sống ở thành thị là 58.585 người chiếm 25.28%, lao động nữ là 119.894 người chiếm 51.73%, lao động nam là 111.869 người chiếm 48.27%.[6] Dân số trung bình của các phường ở lưu vực Lái Thiêu năm 2009- 2011 như sau: - Phường An Phú có diện tích 1.091 ha với dân số 51.674 người. - Phường Thuận Giao có diện tích 1.149 ha với dân số 78.429 người. - Thị trấn Lái Thiêu có diện tích 790 ha với dân số 24.845 người. - Phường Bình Hòa có diện tích 1.147 ha với dân số 83.213 người. Tỉ lệ tăng dân số cơ học ở mức cao là do những yếu tố tác động: sự bùng phát các khu công nghiệp, khu chế xuất, sự gia tăng các khu đô thị và sự di chuyển gia tăng dân số trong những năm gần đây. Gia tăng dân số làm phát sinh nhiều vấn đề nan giải như giải quyết nhà ở, việc làm, tệ nạn xã hội, an ninh trật tự và điều cốt lõi là khối lượng rác ngày càng tăng gây ảnh hưởng đến môi trường sống, nhất là các khu công nghiệp đã tạo áp lực lớn cho lưu vực về vấn đề quản lý trong công tác thu gom và vận chuyển chất thải rắn,… 1.2.2 Tình hình sử dụng đất và các dự án đô thị Theo số liệu của Phòng Địa chính Thị xã Thuận An và Sở Địa chính TP. HCM, cơ cấu sử dụng đất toàn lưu vực như sau: - Do được khai thác lâu đời nên đến nay hầu như không còn đất hoang hóa. - Đất chuyên dùng và đất nhà ở chiếm tỉ lệ cao (27.4% tổng diện tích). - Đất khác mà chủ yếu là kênh rạch tự nhiên khoảng 132 ha, chiếm 5% tổng diện tích. - Đất nông nghiệp chiếm 67.7% tổng diện tích toàn vùng. Trong đất nông nghiệp thì: - Đất cây hàng năm chiếm 46.3%. - Đất cây lâu năm mà chủ yếu là cây ăn trái chiếm 29.5%, đất vườn tạp chiếm tỷ lệ cao (23.4%). 10