Luận văn:Nghiên cứu cải tạo quy hoạch hệ thống thoát nước khu dân cư Khuê Trung, thành phố Đà Nẵng

Chia sẻ: Nhung Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'luận văn:nghiên cứu cải tạo quy hoạch hệ thống thoát nước khu dân cư khuê trung, thành phố đà nẵng', luận văn - báo cáo, thạc sĩ - tiến sĩ - cao học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu cải tạo quy hoạch hệ thống thoát nước khu dân cư Khuê Trung, thành phố Đà Nẵng

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N THI N Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. NGUY N VĂN MINH Ph n bi n 1: GS.TS. NGUY N TH HÙNG NGHIÊN C U C I T O QUY HO CH H TH NG THOÁT NƯ C KHU DÂN CƯ KHUÊ TRUNG, THÀNH PH ĐÀ N NG Ph n bi n 2: TS. NGUY N ĐÌNH XÂN Chuyên ngành : XÂY D NG CÔNG TRÌNH TH Y Mã s : 60.58.40 Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 20 tháng 10 năm 2012. TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng - Năm 2012 - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.
3 4 M Đ U Vì v y, c n ph i xem xét nghiên c u tính toán thi t k c i t o h 1. Tính c p thi t c a ñ tài th ng thoát nư c c a khu v c ñ ñ m b o ñ kh năng thoát nư c, Thành ph Đà N ng không ng ng ñư c nâng c p m r ng không không gây ô nhi m môi trư ng, góp ph n phát tri n ñô th m t cách b n gian ñô th ñ ñáp ng nhu c u phát tri n. Hư ng phát tri n v phía Tây v ng. Nam thành ph ñư c hình thành, các d án ñang ñư c tri n khai. S Vi c tính toán thi t k m i hay c i t o h th ng thoát nư c mưa thay ñ i di n m o, s gia tăng v nhi u m t như: dân cư, xây d ng, hi n nay c a các ñô th Vi t Nam nói chung, ñô th Đà N ng nói riêng kinh t …ñang di n ra r t nhanh chóng nhi u nơi trong khu v c n i là d a theo phương pháp truy n th ng, công th c kinh nghi m công thành do nhu c u v nhà , ñ t c a dân cư thành ph cũng như dân cư th c căn nguyên dòng ch y ñ xác ñ nh lưu lư ng l n nh t c n thoát và nông thôn chuy n lên thành ph ñ nh cư làm ăn. Quá trình ñô th hoá ñã xem dòng ch y là n ñ nh ñ u, không tính ñ n ñi u ki n biên nơi ngu n làm tăng trư ng kinh t , văn hoá xã h i, khoa h c c a thành ph , nhưng ti p nh n… ñ xác ñ nh kích thư c các ñư ng c ng thoát nư c. Đi u bên c nh ñó vi c quy ho ch tính toán thi t k không h p lý h t ng k này d n ñ n k t qu tính toán không sát v i th c t , gây khó khăn cho thu t ñô th ñã ñ l i nh ng t n t i không t t nh hư ng tr c ti p t i công tác c i t o h th ng thoát nư c mưa. môi trư ng s ng c a Đà N ng, ñã gây nên hi n tư ng ng p úng khi có Chính vì v y, tác gi l a ch n v n ñ "Nghiên c u c i t o Quy mưa, nh hư ng ñ n ñ i s ng s c kh e c a m i ngư i dân, làm m t ho ch h th ng thoát nư c Khu dân cư Khuê Trung, thành ph Đà ni m tin c a nhân dân vào s ñi u hành c a chính quy n ñô th . N ng" làm ñ tài nghiên c u c a lu n văn. T ñó ki n ngh phương Khu dân cư Khuê Trung, thành ph Đà N ng là m t trong nh ng pháp tính toán ki m tra kh năng thoát nư c mưa hi n tr ng nh m thi t khu v c ñã ñư c xây d ng t năm 2004 ñ góp ph n phát tri n m r ng k m i hay c i t o ch ng ng p úng cho khu v c ñô th . ñô th Đà N ng, n m v phía tây nam thành ph . Khu v c này sau khi 2. M c ñích, ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài ñưa vào s d ng, càng ngày càng ô nhi m môi trư ng do h th ng thoát Nh ng như c ñi m khi tính toán thoát nư c mưa b ng công nư c chung nư c mưa và th i sinh ho t không qua x lý ñã ñ tr c ti p th c kinh nghi m có th kh c ph c ñư c m t ph n l n n u có mô hình vào h ao gây mùi hôi th i. H th ng thoát nư c mưa và nư c th i ch y lý thuy t ñư c xây d ng d a trên nh ng phương trình cơ b n c a cơ chung không ñ kh năng thoát nư c gây ng p úng thư ng xuyên cho h c ch t l ng. Ph n l n các phương trình cơ h c ch t l ng ñ u là các khu v c. Đ n năm 2008, ngân hàng th gi i ñã ñ xu t nghiên c u tách phương trình vi phân d ng không tư ng minh nên không th gi i b ng nư c th i ra kh i nư c mưa t i c a x vào ao h , ñưa v tr m x lý các phương pháp toán h c thông thư ng. Hi n nay v i s phát tri n nư c th i r i ñ ra sông C m L , làm gi m mùi hôi th i, ô nhi m môi m nh m c a phương pháp s , ñ c bi t là phương pháp sai phân h u trư ng cho khu v c. Tuy nhiên h th ng c ng chung nư c mưa và nư c h n và nh s ng d ng r ng rãi c a máy tính ñi n t , nên chúng ta có th i phía trư c các c a x v n không ñ kh năng thoát nư c khi g p ñư c công c h tr ñ c l c cho vi c gi i quy t các bài toán như trên mưa d n ñ n ng p úng v n di n ra thư ng xuyên. m t cách nhanh chóng v i ñ chính xác cao nhưng không c n ph i gi n
5 6 hóa nhi u chi ti t bài toán, không ph i b qua nhi u hi n tư ng cơ b n ch y không n ñ nh bi n ñ i d n. Trên cơ s k t qu ñ t ñư c, ki n có nh hư ng l n ñ n ñ chính xác c a k t qu tính toán cu i cùng. ngh phương pháp tính toán thoát nư c ñô th cho k t qu tính toán h p T th c t như v y, lu n văn t p trung nghiên c u mô hình tính lý và tin c y hơn áp d ng cho các bài toán quy ho ch thi t k hi n nay. toán h th ng thoát nư c mưa s d ng các phương trình cơ b n c a lý Trong ñi u ki n tài li u nghiên c u còn h n ch và th i gian thuy t cơ h c ch t l ng, lý thuy t th y văn ñô th ñ mô hình hóa qúa nghiên c u h n h p lu n văn ch t p trung gi i quy t m t khu ñô th trên trình dòng ch y trong ñô th , ng d ng mô hình SWMM (mô hình ñ a bàn thành ph Đà N ng làm ví d ñ xu t mô hình nghiên c u. qu n lý nư c mưa) xây d ng d a trên phương pháp sai phân h u h n ñ 5. Phương pháp nghiên c u nâng cao ñ chính xác trong k t qu tính toán thoát nư c mưa ñô th . Dùng phương pháp phân tích và t ng h p lý thuy t, k t h p V n ñ ñư c gi i quy t s ñem l i phương pháp tính h p lý cho công nghiên c u các qui lu t v t lý, tài li u ñ a hình, thu văn, dòng ch y lũ, tác quy ho ch, thi t k , c i t o các công trình thoát nư c ñô th hi n mưa v.v.. t i tr m khí tư ng th y văn C m L . Áp d ng có phân tích nay. ph n m m tính toán ñ xác ñ nh tham s c a mô hình tính toán. T k t 3. N i dung nghiên c u q a tính toán có các ki n ngh phù h p ph c v cho công tác thi t k , K th a các nghiên c u trư c ñây v th y văn ñô th , th y l c c i t o công trình thoát nư c ñô th . dòng ch y h , th y l c dòng ch y có áp, mô hình toán thoát nư c ñô 6. Ch n tên ñ tài th , lu n văn t p trung vào nh ng n i dung ch y u là: T các phân tích ñã nêu trên tác gi l a ch n tên c a ñ tài là 1. Các v n ñ v ñô th hóa và thoát nư c ñô th "Nghiên c u c i t o Quy ho ch h th ng thoát nư c khu dân cư 2. Lý thuy t tính toán dòng ch y ñô th . Khuê Trung, thành ph Đà N ng". 3. Áp d ng mô hình toán hi n ñ i ñ tính toán ki m tra h th ng 7. C u trúc lu n văn c ng thoát nư c ñô th , áp d ng tính toán cho Khu dân cư Khuê Lu n văn ñư c chia thành các ph n và chương như sau: Trung, thành ph Đà N ng. - Ph n m ñ u. 4. K t lu n và ñ xu t. - Chương 1 : Hi n tr ng thoát nư c Khu dân cư Khuê Trung. 4. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u - Chương 2 : Thoát nư c ñô th trong ti n trình ñô th hóa. Đ i tư ng nghiên c u c a lu n văn ñư c c th vào vi c mô hình - Chương 3 : Lý thuy t tính toán dòng ch y ñô th . hóa tính toán c i t o h th ng thoát nư c mưa c a khu dân cư Khuê - Chương 4: Áp d ng mô hình toán hi n ñ i tính toán c i t o h Trung, thành ph Đà N ng là khu v c ñã xây d ng h t ng k thu t trên th ng thoát nư c c a khu dân cư Khuê Trung, thành ph ñ a bàn thành ph Đà N ng. S d ng các h sơ thi t k ñã phê duy t, tài Đà N ng. li u ñ a hình, ñ a ch t, th y văn thu th p ñư c t i Sông C m L ,… lu n - K t lu n và ki n ngh . văn ñi sâu vào bài toán tính toán thoát nư c ñô th theo mô hình toán hi n ñ i, t c là xem dòng ch y ñúng v i b n ch t th c c a nó là dòng
7 8 CHƯƠNG 1 1.3. HI N TR NG H TH NG THOÁT NƯ C C A KHU DÂN HI N TR NG THOÁT NƯ C KHU DÂN CƯ KHUÊ TRUNG, CƯ KHUÊ TRUNG, THÀNH PH ĐÀ N NG THÀNH PH ĐÀ N NG H th ng thoát nư c hi n tr ng trong khu v c nghiên c u h u 1.1. GI I THI U CHUNG h t là h th ng thoát nư c chung cho nư c th i và nư c mưa, ñư c hình V i chính sách ‘Đ i ñ t l y h t ng’ ñ xây d ng phát tri n ñô th thành cùng qúa trình ñô th hóa t năm 2004. Đ n năm 2008 nư c th i do nhu c u v nhà , ñ t c a dân cư thành ph cũng như ngư i ngoài ñư c tách riêng t i v trí c a x vào ao h , bơm ñ n tr m x lý nư c thành ph ñ n ñ nh cư làm ăn, Đà N ng ñã t ng bư c bi n ñ t nông th i Hòa Cư ng d n ra sông C m L . Tr m x lý nư c th i cơ b n gi i nghi p, kênh r ch h ao t nhiên phía tây nam thành ph thành ñ t ñô quy t v n ñ ô nhi m môi trư ng, tuy nhiên v n ñ ng p úng do mưa là th , thành các khu dân cư như khu dân cư Khuê Trung, thành ph Đà v n ñ nan gi i. H th ng c ng trong khu v c thư ng xuyên ñư c n o N ng. Các khu dân cư ñư c hình thành gi i quy t m t v n ñ l n v ñ t vét, cơi n i nhưng c mưa là ng p. ñô th cho nhân dân, phát tri n kinh t cho m t vùng mi n. Tuy nhiên Nư c mưa theo các tuy n kênh c ng ch y t phía nam ñ n phía kèm theo ñó công tác quy ho ch tính toán h th ng thoát nư c không b c khu v c, r i ñ ra h Hòa Cư ng, thoát ra sông sông C m L . Khi h p lý ñã gây ng p úng, kìm hãm s phát tri n kinh t , ñ i s ng t i tr i mưa to g p lũ hay tri u dâng ngoài sông C m L thì h th ng vùng ñó. thoát nư c mưa trong khu dân cư b tê li t gây ng p úng, nh hư ng ñ n 1.2. V TRÍ VÀ ĐI U KI N T NHIÊN ñ i s ng nhân dân. 1.2.1. V trí Khu dân cư Khuê Trung là vùng t p trung nư c cho c m t lưu Khu v c nghiên c u thu c phư ng Khuê Trung và Hòa Cư ng, v c 545,5 ha, các c ng thoát nư c chính ñây ph i t i m t lư ng nư c TP Đà N ng. l n c a các khu dân cư khác n m phía thư ng lưu. 1.2.2. Đi u ki n t nhiên 1.2.3. Đ c ñi m ñ a hình CHƯƠNG 2 - Đ a hình b ng ph ng, ñ d c n n i = 0,003 ñ n 0,005. THOÁT NƯ C ĐÔ TH V I QÚA TRÌNH ĐÔ TH HÓA - Cao ñ n n t 2.6m ñ n 6.0m. 1.2.4. Đ c ñi m th y văn 2.1. M NG LƯ I THOÁT NƯ C ĐÔ TH Khu v c nghiên c u ch u nh hư ng c a ch ñ th y văn sông Do yêu c u k thu t v sinh và nguyên t c x nư c th i vào C mL m ng lư i thoát nư c ñô th , mà ngư i ta phân bi t các h th ng thoát 1.2.5. Hi n tr ng s d ng ñ t nư c: h th ng thoát nư c chung, h th ng thoát nư c riêng và h n h p. 1.2.6. Các ch tiêu kinh t k thu t c a khu v c 2.1.1. H th ng thoát nư c chung 2.1.2. H th ng thoát nư c riêng 2.1.3. H th ng thoát nư c h n h p
9 10 2.2. CÁC NGUYÊN T C V M NG LƯ I THOÁT NƯ C lư ng nư c c n tiêu, lư ng ch t c n x lý ñòi h i ph i xác ñ nh chu n 2.2.1 Nguyên t c v ch tuy n m ng lư i xác ñ i v i m i vùng trên lưu v c. Vì lý do ñó phương pháp s d ng 2.2.2 Nguyên t c ñ t ñư ng ng thoát nư c trong các bài toán tiêu nư c ñô th ph i d a trên quan ñi m h th ng, 2.2.3. L a ch n v t li u ñư ng ng, m i n i toàn th . 2.2.4. Đ sâu chôn c ng và ñ d c ñư ng ng 2.4.4. V n ñ thoát nư c ñô th vi t nam 2.3. CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN M NG LƯ I Cũng như các ñô th khác trên th gi i, các ñô th Vi t Nam 2.3.1. Gi ng thu nư c mưa phát tri n m nh, dân s tăng nhanh; ñ c bi t là sau ngày ñ t nư c th ng 2.3.2. Gi ng thăm nh t. Nhu c u v nhà c a các thành ph ñã tr thành v n ñ l n c a 2.3.3. Gi ng chuy n b c xã h i. S cơi n i, m r ng t phát, l n chi m ñ t ñai, các h th ng d n 2.3.4. H ñi u hòa nư c có nhi u ño n b thu h p, h ao b san l p. Bên c nh ñó, h th ng 2.3.5. Tr m bơm tiêu thoát nư c ñã ñư c xây d ng t lâu, nhi u ño n không còn giá tr 2.4. ĐÔ TH HÓA VÀ V N Đ THOÁT NƯ C ĐÔ TH s d ng, qu n lý v n hành y u, thi u kinh phí tu b … làm cho hi n 2.4.1 Khái ni m th y văn ñô th tư ng úng ng p thư ng xuyên x y ra khi mùa mưa ñ n. 2.4.2. Đô th và quá trình ñô th hoá 2.4.5. K thu t thoát nư c ñô th Trong vài th k g n ñây, s n xu t xã h i nói chung, s n xu t K thu t tiêu thoát nư c hi n ñ i ñ i v i các lưu v c ñô th th c công nghi p nói riêng ñư c cu c cánh m ng khoa h c k thu t ti p s c s ñư c b t ñ u t sau khi có cu c cách m ng công nghi p kho ng gi a ñã làm cho quá trình ñô th hoá phát tri n v i t c ñ chưa t ng có. th k th XIX. Đi m kh i ñ u c a k thu t tiêu thoát nư c ñô th có Quá trình ñô th hoá s làm tăng trư ng kinh t , văn hoá xã h i, th tính t năm 1852, ñánh d u b ng s ra ñ i các b ng tính s n xác khoa h c c a m t vùng mi n, nhưng cũng ñ l i nh ng t n t i không t t ñ nh ñ d c và kích thư c các c ng tiêu c a John Roe. có th nh hư ng tr c ti p t i môi trư ng s ng c a ñô th ñó. Vì v y, Cho ñ n nay, nhìn chung các phương pháp tính toán tiêu thoát c n ph i xem xét nghiên c u toàn b và có h th ng khi th c hi n ñô th nư c cho các ñô th nư c ta ph n l n m i m c s d ng các công hoá. th c kinh nghi m, công th c căn nguyên dòng ch y ñ xác ñ nh lưu 2.4.3. Lưu v c ñô th v i v n ñ tiêu thoát nư c lư ng l n nh t c n tiêu và kích thư c các ñư ng c ng tiêu. Trong Lưu v c ñô th là nơi ch u s tác ñ ng r t m nh m c a con nh ng năm g n ñây, ñ i v i các d án tiêu thoát nư c c a các thành ngư i. Nh ng ho t ñ ng có m c ñích c a con ngư i ñã làm thay ñ i sâu ph l n như Hà N i, TP H Chí Minh, H i Phòng k thu t mô hình s c ch ñ dòng ch y trên các lưu v c ñô th . toán ñã ñư c áp d ng trong nghiên c u gi i quy t bài toán tiêu thoát. Do yêu c u tiêu thoát nư c ñ i v i ñô th khá cao: th i gian tiêu nhanh, tiêu trong m i ñi u ki n, m i nơi trong thành ph ; ñ m b o v sinh môi trư ng, qu n lý và s d ng tài nguyên nư c h p lý. Vì v y
11 12 CHƯƠNG 3 B ng 3.4. Các mô hình toán thoát nư c ñô th LÝ THUY T TÍNH TOÁN DÒNG CH Y ĐÔ TH Mô hình Sơ ñ tính SWMM Sai phân hi n 3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THOÁT NƯ C MƯA CAREDAS Sai phân n 4 ñi m ĐÔ TH UNSTDY Sai phân n 4 ñi m MIKE URBAN Sai phân n 6 ñi m 3.1.1. Khái quát các phương pháp tính toán dòng ch y ñô th HYDRO-WORKS/SPIDA Sai phân n 4 ñi m 3.1.2. Phương pháp truy n th ng DAGVL-DIFF Sai phân n 6 ñi m 3.1.3. Phương pháp mô hình tính toán hi n ñ i STORM Sai phân hi n 3.2. PHƯƠNG PHÁP CƯ NG Đ GI I H N 3.2.1. Cư ng ñ mưa CHƯƠNG 4 3.2.2. T n su t mưa và chu kỳ tràn ng ÁP D NG MÔ HÌNH TOÁN HI N Đ I TÍNH 3.2.3. Th i gian mưa TOÁN C I T O H TH NG THOÁT NƯ C C A 3.2.4. H s dòng ch y KHU DÂN CƯ KHUÊ TRUNG, THÀNH PH ĐÀ N NG 3.3. MÔ HÌNH TOÁN HI N Đ I TÍNH TOÁN MÔ PH NG DÒNG CH Y ĐÔ TH 4.1. L A CH N MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SWMM 3.3.1. Mô hình hóa 4.1.1. Mô hình Storm Water Management Model (SWMM) 3.3.2. Cơ s toán h c c a mô hình mô ph ng dòng ch y ñô th 4.1.1.1. Gi i thi u mô hình 3.3.2.1. Gi i thi u h phương trình Saint – Venant Đây là mô hình v t lý có th mô ph ng quá trình dòng ch y do G m hai phương trình ñ o hàm riêng là phương trình liên t c mưa lưu v c ñô th bao g m c ph n th m và sau th m. Sau ñó t ng và phương trình ñ ng lư ng ñư c g i là h phương trình Saint – h p di n toán theo phương pháp thu l c trên toàn b h th ng tiêu Venant. H phương trình này mô t s bi n thiên lưu lư ng Q và m c thoát nư c ñô th . SWMM ñư c vi t theo m t chu i mô ñun ñ c l p nư c h ho c các thông s tương ñương theo không gian và th i gian. g m 4 môñun: RUNOFF, EXTRAN, TRANSPORT, STORAGE – 3.3.2.2. Phương pháp gi i RECEIVING & TREATMENT. Có nhi u thu t toán ñ gi i phương trình Saint–Venant, tuy Trên cơ s nhu c u thoát nư c mưa ñ gi i quy t tình hình ng p nhiên phương pháp sai phân là m t trong nh ng phương pháp ñư c s các vùng ñô th r t b c xúc hi n nay nên hai mô hình ñư c s d ng d ng nhi u nh t. trong lu n văn là RUNOFF và EXTRAN. 3.3.3. M t s mô hình toán hi n ñ i tính thoát nư c mưa ñô th 4.1.1.2. Mô hình RUNOFF a. Xu t x và kh năng mô ph ng
13 14 Mô hình RUNOFF ñư c xây d ng d a trên vi c ñơn gi n hóa h b2. Phương pháp gi i phương trình Saint–Venant trong ñó b qua s h ng ñ ng lư ng trong Phương pháp sai phân h u h n k t h p phương pháp EULER c i ti n. phương trình ñ ng lư ng. c. Tính toán dòng ch y qua công trình Mô hình RUNOFF th c hi n tính toán dòng ch y m t theo hai Khi dòng ch y qua các công trình như ñ p tràn, c ng thì chuy n bư c: ñ ng c a dòng ch y thư ng thay ñ i ñ t ng t nên ñư c g i là dòng - Tính toán quá trình mưa hi u qu . ch y không ñ u bi n ñ i g p. Do ñó c n ph i s d ng công th c chuy n - Tính toán dòng ch y m t khi xu t hi n lư ng mưa hi u qu . ñ i ñ ñưa v d ng không ñ u, bi n ñ i ch m ñ ñ m b o tính n ñ nh b. Tính toán lư ng mưa hi u qu c a mô hình. Vi c tính toán lư ng mưa hi u qu ñư c th c hi n b ng phương d. C u trúc chương trình tính pháp kh u tr t n th t do b c hơi t b m t ñ t, ñi n trũng, và do th m. Mô hình ñư c vi t b ng ngôn ng Fortran. Mô hình có th mô c. Tính toán dòng ch y m t ph ng t i ña 2000 lưu v c tính; 2000 kênh, c ng ñư c khai báo trư c; Phương trình mô ph ng dòng ch y tràn trên m t bao g m phương 100 h ch a; 500 bơm; 200 l ; 400 ñ p; 500 biên ra (có thu tri u ho c trình liên t c và phương trình ñ ng lư ng ñư c gi i b ng phương pháp không). Newton – Raphson. 4.1.2. C u trúc file d li u mô hình SWMM 4.1.1.3. Mô hình EXTRAN 4.1.3. Đ n ñ nh c a mô hình SWMM a. Xu t x và kh năng mô ph ng Mô hình n ñ nh khi ñ m b o ñi u ki n Curant – Levy, trong Mô hình EXTRAN là m t mô hình toán dùng ñ di n toán dòng ñó th i ño n tính toán ñư c ch n nh so v i th i gian c n ñ cho sóng ch y chuy n ñ ng qua h th ng c ng kín ho c kênh h do SHUBINSKI ñ ng l c ñ lan truy n theo chi u dài ño n ng. và ROESNER xây d ng vào năm 1973. 4.1.4. Nh n xét v mô hình SWMM EXTRAN nh n bi u ñ c a quá trình dòng ch y t i các nút do Có th nói r ng không nh ng mô hình ñã xem xét các ñi u ki n ngư i s d ng ñưa vào t th c t ho c gián ti p t các mô hình khác tác ñ ng c a công trình mà còn xét ñ n tính ch t dòng ch y chuy n là ho c tr c ti p t quá trình mưa thông qua các file liên h v i mô hình t ch y tr ng l c sang có áp trong h th ng c ng ng m. RUNOFF. 4.2. THI T L P MÔ HÌNH b. Tính toán dòng ch y trong h th ng Tác gi ñã s d ng ph n m m SWMM (phiên b n 5.0) ñ thi t l p b1. H phương trình Saint – Venant m t mô hình m ng lư i c ng thoát nư c mưa g m có hai ph n: ∂A ∂Q (3.6.a) + =0 Môñun th y văn và môñun th y l c d a trên các d li u thu ∂t ∂x th p nói trên và môñun th y văn tính toán lưu lư ng nư c mưa ch y ∂Q ∂Q 2 / A ∂H (3.6.b) + + gAS f + gA =0 ∂t ∂x ∂x
15 16 tràn t các lưu v c vào h th ng thoát nư c, và mô ñun th y l c tính Các thông s ñư c xác ñ nh thông qua b n ñ ñ a hình, hi n tr ng toán lưu lư ng và ñ sâu nư c c a h th ng kênh, c ng chính. s d ng ñ t và cũng có th là thông qua tra c u. V i s phân b ph c 4.2.1. Thi t l p môñun th y văn t p c a m i khu v c nên vi c l y trung bình hóa chúng trên t ng lưu Quá trình thi t l p môñun th y văn ñư c th c hi n như sau: v c b ph n s d n ñ n nh ng sai s , không ph n ánh ñúng b n ch t 1) Phân chia các lưu v c c a h th ng c ng và g n m i lưu v c c a lưu v c. Do ñó, trong quá trình s d ng mô hình c n ph i tr i qua v i m t ñi m nút c a mô hình th y l c nơi nư c t lưu v c ch y ñ n. khâu hi u ch nh-ki m ch ng mô hình. Hi u ch nh-ki m ch ng mô hình 2) Nghiên c u và/ho c tính toán các ñ c tính c a lưu v c như: lo i th c ch t là tính toán, ñánh giá sai s và xác ñ nh b thông s cho mô ñ t, t l ph n trăm không th m nư c, b r ng, ñ d c, di n tích… hình nh m ki m tra s h p lý gi a k t qu lý thuy t và th c t ño ñư c. 3) Phân b bi u ñ mưa và nu c th i hi n h u cho m i lưu v c. 4.3.2. S li u ñ hi u ch nh và ki m ch ng mô hình 4.2.2. Thi t l p môñun th y l c S li u v lưu lư ng, ñ sâu nư c và lư ng mưa ñư c thu th p t Quy trình thi t l p mô hình th y l c ñư c trình bày như sau: quá trình ño ñ c th y văn hai tr n mưa ngày 16/10/2011 và 1) Thi t l p m t m ng lư i các nút và ñư ng n i trong ñó các 07/11/2011 ñư c dùng ñ hi u ch nh/ki m ch ng mô hình, trong ñó tr n ñư ng n i n i các nút v i nhau. mưa ngày 16/10/2011 ñư c dùng ñ hi u ch nh và tr n mưa 07/11/2011 2) Chu n b thông tin c a các nút như là t a ñ , cao ñ m t ñ t và ñư c dùng ñ ki m ch ng mô hình. cao ñ ñáy, ho c kích c và s ho t ñ ng c a các c a x và th lưu gi 4.3.3. Các bư c hi u ch nh/ki m ch ng mô hình nư c 1. S li u mưa 5 phút c a tr n mưa ngày 16/10/2011 và 3) Phân ph i lưu lư ng nư c mưa ch y tràn và nư c th i ñ n m i 07/11/2011 ñư c nh p vào môñun th y văn ñ tính toán dòng ch y tràn ñi m nút c a mô hình th y l c t các lưu v c vào h ga c a môñun th y l c. M c nư c 30 phút t i 4) Chu n b thông tin v các ñư ng n i như là m t c t d c, chi u tr m th y văn C m L trong tr n mưa ngày 16/10/2011 và 07/11/2011 dài kích thư c (hình dáng, kích c ho c m t c t ngang), và h s nhám ñư c s d ng như ñi u ki n biên h lưu c a mô hình. c a các c ng ho c các kênh h , v.v… 2. Các lo i thông s ñư c hi u ch nh ñó là: Thông s v bư c th i 4.2.3. C ng n m trong mô hình gian tính, thông s hi u ch nh dòng ch y m t và thông s di n toán th y C ng n m trong mô hình th y l c là các c ng b t ñ u t c a x l c trong h th ng. S lư ng và ñ l n c a các thông s ph thu c vào ñ n c ng thư ng lưu nơi kích thư c c ng không l n hơn 1.200 mm. m c ñ ph c t p c a sơ ñ tính. Dư i ñây là quá trình hi u ch nh t ng C ng này tương ng v i kênh, c ng chính ñư c quy ñ nh trong Tiêu lo i thông s : chu n Vi t Nam TCVN 7957:2008. - T sơ ñ tính ti n hành vào thông s ñ ki m tra s n ñ nh c a 4.3. HI U CH NH – KI M CH NG MÔ HÌNH bư c 4.3.1. Lý do ph i hi u ch nh – ki m ch ng mô hình th i gian tính v i m i di n bi n th y l c trong mô t hi n tr ng cho t ng trư ng h p khác nhau.
17 18 - Thông s hi u ch nh dòng ch y m t: m i lưu v c b ph n ñư c mưa trên lưu v c ngày 07/11/2011 ñ u hơn so v i tr n mưa ngày ñ c trưng b i các thông s v di n tích lưu v c (AREA), chi u r ng 16/10/2011. trung bình c a lưu v c (WIDTH), t l l p ph c ng (IMPERV), ñ Measured Modeled Rain d c trung bình lưu v c (SLOPE), ñ nhám b m t (NIMPERV, 7 0 1 NPERV), t n th t th m ư t trên l p ph c ng (IMPER), t n th t ñi n 6 2 trũng trên l p ñ t t nhiên (PERV). Hi u ch nh 3 thông s v ñ c tính 5 3 Flow (M3/Sec) 4 MM/5-Min c a ñ t nh hư ng l n ñ n lư ng mưa hi u qu , th i gian duy trì tri u 4 5 3 cư ng và th i gian gi a ñ nh tri u cư ng và tâm mưa. 6 2 7 - Các thông s v di n toán th y l c trong h th ng: m i nút tính 8 1 toán có cao ñ b (ELEV), cao ñ ñáy (Z), dòng ch y ban ñ u 9 0 10 (QINST); m i ño n tính toán có ñ dài c a ño n (LEN), h s nhám 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 Time (hr:min) c a lòng d n (ñ i v i kênh t nhiên ñư c chia chi ti t thành ñ nhám lòng d n, ñ nhám bãi trái, ñ nhám bãi ph i) và quan h (X-Y) (cao Hình 4.16. Ki m ch ng lưu lư ng t i máy ño s 1 cho tr n mưa trình ñáy và kho ng cách) ñ i v i lòng d n t nhiên hay ñ r ng ngày 07/11/2011 (WIDE) và ñ sâu (DEEP) ñ i v i lòng d n hình ch nh t mô ph ng ñ c trưng c a ño n. Quá trình hi u ch nh các thông s di n toán th y Measured Pipe Surcharge Flood Level Modeled Rain l c trong h th ng th c ch t là hi u ch nh m c nư c c a t ng nút tính 3 0 toán và lưu lư ng c a t ng ño n tính toán. V i s lư ng các thông s 2.5 1 2 r t l n như trên thì các thông s nh y nh t ñ i v i lưu lư ng và m c 3 2 Water Leve (M) nư c là h s nhám Manning c a lòng d n và ñ dài c a ño n. 4 MM/5-Min 1.5 5 4.3.4. Bi u ñ hi u ch nh 6 1 K t qu tính toán t mô hình ñư c so sánh v i giá tr th c ño t i 7 8 m t s nút cho th y s phù h p gi a quá trình tính toán và th c ño. Tuy 0.5 9 nhiên v n còn t n t i sai l ch do nhi u nguyên nhân như s phân b 0 10 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 mưa không ñ u trên toàn lưu v c, s sai s c a b thông s trong mô Time (hr:min) hình so v i th c t . S ph n ng lưu lư ng và ñ sâu nư c v i tr n mưa ngày Hình 4.17. Ki m ch ng m c nư c t i máy ño s 1 cho tr n mưa 07/11/2011 phù h p hơn v i tr n mưa ngày 16/10/2011, vì s phân b ngày 07/11/2011
19 20 4.4. KI M TRA THOÁT NƯ C C A M NG LƯ I C NG gi ñã thêm 75cm vào m c nư c bi n thi t k 100-năm cao nh t ñ thi t 4.4.1. Thi t l p các tr n mưa thi t k : k các công trình yêu c u thi t k 100-năm và thêm 23cm vào m c Tác gi s d ng các tr n mưa thi t k ñã ñư c CDM thi t l p d a nư c bi n thi t k cao nh t c n thi t cho h th ng c ng và kênh thoát trên s li u mưa theo gi t 1999 ñ n 2008 và s li u mưa theo ngày t nư c yêu c u thi t k 30-năm, v.v… năm 1976 ñ n 2006 t i tr m C m L . Đ th ñư ng cong IDF và bi u Đ i v i bi n ñ i khí h u v mưa, có b ng ch ng v s gi m t ng ñ mưa 5 phút ñư c phát tri n t các s li u l ch s này. lư ng mưa n a cu i th k trư c. Tuy nhiên, ñ b o ñ m an toàn, 4.4.2. Thi t l p t n su t th y tri u IPCC ñ xu t nhân giá tr lư ng mưa v i 1.05 (5%) cho năm 2050 ho c Đà N ng n m vùng ñ ng b ng ven bi n v i cao ñ m t ñ t 2m 1% cho m i 10 năm t năm 2000 ñ n 2050. ñ n 6m so v i m c nư c bi n và nhi u v trí nơi c ng g n c a x n m 4.4.4. Xác su t tương quan c a chu kỳ th y tri u và chu kỳ mưa dư i m c nư c bi n và vì th b nh hư ng b i th y tri u. Do h th ng c ng c a Thành ph Đà N ng b nh hư ng b i tri u, B ng sau trình bày chu kỳ tri u ñư c suy ra t chu i m c tri u cho nên c n nghiên c u s k t h p gi a t n su t mưa và t n su t th y hàng năm l n nh t t năm 1976 ñ n 2008 t i tr m ño C m L tri u ho c xác su t tương quan c a hai s ki n này ñ có ñư c chu kỳ B ng 4.8. T n su t tri u t i tr m C m L chung cho h th ng c ng nh m xác ñ nh s nh hư ng c a bi n ñ i khí Chu kỳ Tri u cư ng t i C m L h u. SNC-LAVALIN ñã nghiên c u xác su t tương quan gi a m c 1-năm + 0.70 m nư c th y tri u và m c nư c mưa và ñã ñ xu t r ng h th ng thoát 2- năm + 1.45 m nư c nên có chu kỳ mưa 5-năm, và sau ñó ki m tra s tương ng ñ i 5- năm + 2.40 m v i tri u 1-năm, 2-năm và cu i cùng là 5-năm. Theo ñánh giá thì xác 10- năm + 3.00 m su t tương quan c a mưa 5-năm v i tri u 1-năm x y ra m t l n trong 15-20 năm và xác su t tương quan c a mưa 5-năm v i tri u 2-năm x y 4.4.3. nh hư ng c a bi n ñ i khí h u lên th y tri u và lư ng mưa ra m t l n trong th i gian lâu hơn 25-30 năm. Vì th h th ng thoát y Ban Liên Chính Ph v Bi n Đ i Khí H u (IPCC) ñã d báo nư c kênh, c ng chính có th ñư c thi t k ho c cho mưa 4-năm và m c nư c bi n dâng d a trên m c nư c bi n l ch s t năm 1980 – tri u 1,75 năm ho c mưa 1-năm và tri u 6-năm, xác xu t tương quan 1999. Báo cáo bi n ñ i khí h u ñư c l p b i B Tài Nguyên và Môi x y ra m t l n 10 năm. Trư ng (MONRE) và h i th o c a Ngân Hàng Th Gi i Nha Trang 4.4.5. Ki m tra thoát nư c c a m ng lư i c ng năm 2009 ñã ch p thu n d báo c a IPCC và áp d ng d báo này cho 4.4.5.1. K t qu tính toán Vi t Nam. Hi n nay tiêu chu n Vi t Nam ñưa ra phương pháp cư ng ñ gi i h n IPCC ñã ñưa ra 3 phương án: Th p (B1), Trung bình (B2) và Cao (ho c phương pháp thích h p) tính toán thoát nư c mưa ñô th ch xét (A1FI) và B Tài Nguyên và Môi Trư ng ñ xu t Phương án B2 ñư c ñ n chu kỳ mưa, không xét ñ n chu kỳ tri u, ho c chu kỳ chung c a t s d ng cho b bi n Vi t Nam. K t qu là, ñ i v i ñô th Đà N ng, tác h p mưa và tri u. Do v y tác gi ñã l y theo nghiên c u c a SNC-
21 22 LAVALIN, s d ng k ch b n 1 là t h p c a mưa chu kỳ 1 năm v i B ng 4.11. V trí ng p úng cho mưa chu kỳ 1 năm tri u chu kỳ 6 năm, chu kỳ chung là 10 năm ñ ki m tra h th ng thoát và tri u chu kỳ 6 năm nư c cho kênh, c ng chính. V H ga Đ sâu C ng qúa Th i gian ng p trí ng p ng p (m) t i 1 J_0491 0.68 1gi 8phút 00557 2 J_0922 0.62 1gi 15phút 765 3 3 J_0129 0.65 58 phút L247 4 J_0131 0.59 57 phút L255 4 J_0136 0.47 56 phút L258 5 J_5790 0.54 1gi 54phút 00366 2 4.4.5.2. Nh n xét k t qu tính toán Tính Tính toán ki m tra m ng lư i c ng thoát nư c khu dân cư Khuê Trung v i chu kỳ mưa 1 năm- tri u chu kỳ 6 năm, chu kỳ chung 1 5 10 năm cho h th ng kênh c ng chính tương ng v i TCVN, tác gi có nh n xét như sau: - Các v trí ng p úng trong mô hình trùng v i các v trí ng p úng ngoài th c t do ngư i dân ph n nh v i chính quy n thành ph trong th i gian qua. - Các v trí ng p có ñ sâu ng p trung bình 0.6m, th i gian ng p trung bình 1 gi 5 phút. V i m c ñ ng p như th này s tràn nư c và rác th i Ký hi u: 1 : Tên v trí ng p úng vào nhà dân gây ô nhi m môi trư ng, giao thông khu v c b t c ngh n, gây nguy hi m tính m ng cho ngư i dân. Hình 4.21. V trí ng p úng cho mưa chu kỳ 1 năm - Các ño n c ng phía sau các h ga b ng p không chuy n t i n i nư c và tri u chu kỳ 6 năm mưa trong c ng nên làm dâng cao m c nư c t i các h ga này t o nên vũng ng p trên m t ñ t t nhiên. - Th i ñi m b ng p nhi u nh t là th i ñi m ñ nh mưa g p ñ nh tri u. Đi u này không th y ñư c khi tính toán b ng các phương pháp truy n th ng trư c ñây.
23 24 - Các c ng b qúa t i sau khi tăng kh u ñ như trong B ng 4.12 thì các K T LU N VÀ KI N NGH v trí trên không còn ng p n a theo k t q a tính toán c a mô hình. Các 1. K t lu n v trí c ng qúa t i trên n m v trí ñ t tr ng, nên c i t o r t thu n l i, - Gi ng tách dòng t i c a x tách nư c th i ra kh i nư c mưa d n gi m chi phí, ñ t n kém trong công tác tháo d , hoàn tr hi n tr ng. v tr m x lý nư c th i Hòa Cư ng làm cho môi trư ng trong khu dân B ng 4.12. Đi u ch nh kh u ñ c ng cư gi m thi u ô nhi m, tuy nhiên kh năng c ng thoát nư c chung nư c C ng mưa và nư c th i không ñ nên gây tràn nư c t các h ga lên m t Kh u ñ c ng quá t i gây Kh u ñ c ng ñi u qúa ñư ng gây ô nhi m môi trư ng. ng p úng (mm) ch nh ñ h t ng p (mm) t i - Mô hình toán hi n ñ i mô ph ng h th ng thoát nư c c a khu Ti t di n h p B=2x2000; Ti t di n h p B=3x2000; dân cư Khuê Trung cho k t q a tính toán ñư ng qúa trình lưu lư ng, 00557 H=2000 H=2000 cao trình m t dòng ch y t i các nút tương ñ i g n v i k t q a th c ño 765 Ti t di n tròn D= 1200 Ti t di n tròn D= 1500 cho tr n mưa ngày 16/10/2011 tuy nhiên v n còn sai l ch. B thông s Ti t di n h p B=2000; L247 Ti t di n tròn D= 1200 c a mô hình ñư c hi u ch nh ñ ñư ng quá trình lưu lư ng, cao trình H=2000 Ti t di n h p B=1200; Ti t di n h p B=2200; m t dòng ch y ñ t k t q a chính xác hơn ñ n k t q a th c ño c a tr n L255 H=1200 H=1200 mưa ngày 16/10/2011. Ti t di n h p B=1700; - Mô hình ñư c ki m ch ng l i v i tr n mưa ngày 07/11/2011 L258 Ti t di n tròn D= 1200 H=1900 cho k t q a ñư ng qúa trình lưu lư ng, cao trình m t dòng ch y t i các Ti t di n h p B=1200; Ti t di n h p B=1900; nút…g n như chính xác v i k t qu th c ño. 00366 H=1060 H=1060 - V i vi c hi u ch nh và ki m tra mô hình như trên ñ m b o ñ tin c y ñ ñánh giá công su t (kh năng) thoát nư c, tình hình ng p úng c a Khu dân cư Khuê Trung, thành ph Đà N ng v i các k ch b n khác nhau. - K ch b n mưa chu kỳ 1 năm v i tri u chu kỳ 6 năm, chu kỳ chung là 10 năm ñã ñư c tác gi tính toán cho kênh c ng thoát nư c chính tương ng tiêu chu n Vi t Nam. V i k ch b n này mô hình ñã cho k t q a các v trí ng p úng, c ng b qúa t i. Đi u này trái ngư c v i k t qu ñã tính toán thi t k trư c ñây b ng công th c kinh nghi m- phương pháp cư ng ñ gi i h n là ñ m b o kh năng thoát nư c. - Phương pháp tính toán truy n th ng (phương pháp cư ng ñ gi i h n, phương pháp thích h p…) không cho k t qu chính xác vì
25 26 không k ñ n nh hư ng c a t h p mưa, tri u, m c nư c bi n dâng; nư c qúa t i, quy ho ch ao h tr nư c trong tương lai v i s tác ñ ng xem dòng ch y là n ñ nh ñ u trong khi th c t là dòng ch y không n c a bi n ñ i khí h u. Đ ng th i m r ng cho các c ng nhánh ñ mô ñ nh không ñ u theo không gian và th i gian. Đây là m t trong nh ng ph ng các khu v c ng p úng c c b . nguyên nhân chính d n ñ n tình hình ng p úng v n di n ra thư ng - Tăng thêm s lư ng tr m ño mưa ñ gi m thi u s bi n thiên xuyên và tr m tr ng các ñô th Đà N ng nói riêng và Vi t Nam nói lư ng mưa theo không gian cho toàn Đà N ng cho ñ n khi l p ñ t h chung. th ng mưa raña. - Tính ưu vi t c a mô hình toán thoát nư c ñô th là không th - Đ ngh thi t l p m t h th ng báo ñ ng s m cho m ng lư i bàn c i, nó kh c ph c các như c ñi m c a phương pháp truy n th ng sông c a Thành ph Đà N ng ñ d báo s lan truy n lũ trên sông ñ n nhưng ñ mô hình ñi ñ n k t qu chính xác thì ph i c n ñ n nhi u s h ngu n Thành ph nh m thi t l p chương trình v n hành cho bơm và li u ño ñ c ph c v cho vi c hi u ch nh/ ki m ch ng mô hình. ao/h ñi u ti t. 2. Ki n ngh 3. Hư ng nghiên c u ti p theo - M r ng các ño n c ng h lưu h ga b ng p ñ c ng ñ kh - Trong ñi u ki n tài li u ño ñ c - quan tr c c th c a khu v c năng thoát nư c, làm nư c trong c ng không tràn ngư c lên các h ga. nghiên c u ph c v cho vi c tính toán c a mô hình còn h n ch , trong - M t s ño n c ng chung nư c mưa và nư c th i ñ tr c ti p tương lai khi áp d ng c n ñ ng b hơn, nghiên c u nh ng phương pháp vào h Hòa Cư ng và sông C m L , gây ô nhi m h và sông. C n b cân ch nh mô hình ñ vi c s d ng mô hình s ñem hi u qu cao hơn. sung gi ng tách dòng t i v trí c a x tách nư c th i v tr m x lý Hòa - Nghiên c u phát tri n công ngh GIS ñ s hóa h th ng thoát Cư ng, sau ñó m i ñ ra sông C m L . nư c ñô th , làm sơ s d li u ñ tính toán thoát nư c ñô th theo mô - C a x ra sông c n b sung c a van ngăn tri u ñ khi mưa l n hình toán hi n ñ i. g p tri u cao thì van t ñ ng ñóng l i ngăn không cho nư c ch y vào - Nghiên c u ng d ng mô hình th y l c hai chi u tràn bãi trên k t h p b sung tr m bơm ñ bơm nư c ra ngoài. h th ng sông làm ñi u ki n biên dư i cho mô hình thoát nư c ñô th . - Trong tương lai c n tách riêng hoàn toàn h th ng thoát nư c mưa và nư c th i có so sánh hi u qu k thu t, kinh t xã h i. - Phương pháp cư ng ñ gi i h n ch dùng tính toán sơ b , ph i tính toán ki m tra l i b ng mô hình toán th y văn-th y l c hi n ñ i khi thi t k h th ng thoát nư c mưa. Phương pháp mô hình toán tính thoát nư c ñô th c n ph i ñu c b sung vào tiêu chu n Vi t Nam. - M r ng phát tri n mô hình mô ph ng h th ng thoát nư c c a Khu dân cư Khuê Trung cho ñô th Đà N ng, làm cơ s ñ qu n lý b o dư ng h th ng thoát nư c hi n tr ng, thi t k c i t o h th ng thoát