Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ sở hạ tầng: Ứng dụng mô hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước khu vực trung tâm TP Sóc Trăng theo quy hoạch đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:146

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Ứng dụng mô hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước khu vực trung tâm TP Sóc Trăng theo quy hoạch đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050" nghiên cứu các bài toán và đưa ra giải pháp nâng cao hiệu quả cho hệ thống thoát nước thành phố, đảm bảo chức năng thoát nước của hệ thống; đề xuất giải pháp thoát nước cho thành phố Sóc Trăng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ sở hạ tầng: Ứng dụng mô hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước khu vực trung tâm TP Sóc Trăng theo quy hoạch đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT HÙNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWMM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚC KHU VỰC TRUNG TÂM TP SÓC TRĂNG THEO QUY HOẠCH ĐẾN NĂM 2030 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2050 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT HÙNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWMM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚC KHU VỰC TRUNG TÂM TP SÓC TRĂNG THEO QUY HOẠCH ĐẾN NĂM 2030 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2050 Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG Mã số: 1481 580210010 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. ĐẶNG MINH HẢI TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2019
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm về công trình nghiên cứu của mình. Học viên Nguyễn Việt Hùng i
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã gặp rất nhiều khó khăn, từ khâu thu thập số liệu đến khi bước vào nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tuy nhiên, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Đặng Minh Hải tôi đã từng bước khắc phục những khó khăn trên và kết quả là tôi đã hoàn thành được đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy. Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô trong cô trong Bộ môn cấp thoát nước, Trường Đại Học Thủy Lợi, và quí thầy cô ở Cơ sở 2 – TP.HCM đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Trong khuôn khổ và thời gian làm luận văn thạc sỹ kỹ thuật, cũng chưa hẳn đã giải quyết và hoàn thiện hết được những vấn đề đặt ra. Chính vì vậy, tôi nghiêm túc tiếp thu những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các thầy cô và các bạn đồng nghiệp, để giúp cho tôi hoàn thiện tốt luận văn và nâng cao kiến thức trong công tác chuyên môn của mình. Tôi chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện luận văn. Những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy sẽ giúp cho công trình nghiên cứu của tôi càng hoàn thiện hơn. Sau cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và những người thân đã luôn khuyến khích, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Học viên Nguyễn Việt Hùng ii
MỤC LỤC 1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI....................................................................1 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .........................................................................4 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .........................................................................4 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................4 1.5. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................4 1.6. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC..............................................................5 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ ........6 1.1.1. Khái niệm về hệ thống thoát nước đô thị ....................................................6 1.1.2. Vai trò của hệ thống thoát nước đối với sự phát triển của đô thị ................6 1.1.3. Yêu cầu đặt ra cho hệ thống thoát nước đô thị ...........................................7 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ .........................................................................................................7 1.2.1. Nghiên cứu về thoát nước đô thị trên thế giới ............................................7 1.2.2. Nghiên cứu về thoát nước đô thị ở Việt Nam ...........................................18 1.3. ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU ..........................................................26 1.3.1. Điều kiện tự nhiên .....................................................................................26 1.3.2. Điều kiện kinh tế xã hội ............................................................................29 1.3.3. Thực trạng thoát nước của Thành phố Sóc Trăng.....................................31 1.3.4. Qui hoạch thoát nước của Thành phố Sóc Trăng có xét đên BĐKH-NBD .... 35 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................36 iii
2.1. CƠ SỞ DỮ LIỆU.........................................................................................37 2.1.1. Số liệu thủy văn, khí tượng .......................................................................37 2.1.2. Số liệu về hiện trạng thoát nước: ..............................................................38 2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MÔ HÌNH MƯA THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KIỆN BIÊN ..............................................................................................................38 2.2.1. Trận mưa thiết kế ......................................................................................38 2.2.2. Biên triều tại các điểm tiếp nhận nguồn nước: .........................................41 2.2.3. Mô hình mưa thiết kế và điều kiện biên có xét đến biến đổi khí hâu: ......46 2.3. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 48 2.3.1. Các bước thực hiện khi thiết kế mô phỏng hệ thống thoát nước mưa ......49 2.3.2. Phương pháp tính toán thoát nước mưa theo cường độ giới hạn ..............49 2.3.3. Cơ sở lý thuyết của mô hình SWMM 5.1 .................................................57 2.3.4. Các bước thiết lập mô hình trong SWMM ................................................64 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................65 3.1. THIẾT LẬP MÔ HÌNH .............................................................................67 3.1.1. Đặc điểm khu vực và các thành phần mô hình nghiên cứu ......................67 3.1.2. Một số bước khai báo thông số cho thành phần mô hình .........................68 3.2. KIỂM ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH: ...........................................77 3.2.1. Kiểm định trên cơ sở số liệu các điểm ngập trong lịch sử: .......................77 3.2.2. Kiểm định trên cơ sở số liệu đo lưu lượng tại cửa xả: ..............................81 3.3. ĐÁNH GIẢ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HIỆN TRẠNG THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG ..........................................83 3.3.1. Mô phỏng đánh giá khả năng làm việc của hệ thống thoát nước TP Sóc Trăng ở hiện tại .....................................................................................................83 iv
3.3.2. Nhận xét đánh giá về hiện trạng hệ thống thoát nước TP Sóc Trăng: ......86 3.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THOÁT NƯỚC CỦA KHU VỰC ................................................................................................................88 3.4.1. Yếu tố khách quan .....................................................................................88 3.4.2. Yếu tố chủ quan ........................................................................................88 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................89 4.1. GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC .....90 4.2. GIẢI PHÁP QUY HOẠCH HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC BỀN VỮNG... 98 4.3. GIẢI PHÁP TỔ CHỨC, QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ NÂNG CẤP HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC .................................................................................... 101 4.3.1. Giải pháp tổ chức ................................................................................... 101 4.3.2. Giải pháp quản lý vận hành hệ thống thoát nước................................... 102 4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ......................................................................... 103 5.1. Kết luận ..................................................................................................... 105 5.2. Kiến nghị ................................................................................................... 106 v
DANH MỤC BẢN ĐỒ HÌNH ẢNH Hình 1-1 Đập thames Barier (Ảnh: Getty) .....................................................................8 Hình 1-2 Những bức tường chắn lũ di động tại sông Danube .......................................9 Hình 1-3 Bức tường ngăn lũ cao 4,6m dọc sông Danube ............................................10 Hình 1-4 Hệ thống đê biển kiên cố tại Hà Lan .............................................................11 Hình 1-5 Hệ thống kênh rạch của thành phố Amsterdam (Hà Lan) ............................12 Hình 1-6 Hình ảnh các cột bê tông cốt thép nâng đỡ bể “The Temple” ......................13 Hình 1-7 Đường ống dẫn nước mưa khổng lồ..............................................................14 Hình 1-8 Đường hầm 2 trong 1 tại thủ đô Kuala Lumpur, Malaysia ...........................15 Hình 1-9 Hồ chứa và đập chắn nước Marina ...............................................................16 Hình 1-10 Mô hình làm chậm dòng chảy tại Singapore...............................................17 Hình 1-11 Phối cảnh cầu Quang Trung của dự án .......................................................21 Hình 1-12 Mô hình các cống ngăn triều và kè của dự án chống ngập TP.HCM .........22 Hình 1-13 Mô hình khu đô thi Ecopark........................................................................23 Hình 1-14 Tỷ lệ thoát nước trước và sau khi đô thị hóa...............................................24 Hình 1-15 Cơ chế hoạt động của Hydromedia .............................................................25 Hình 1-16 Bản đồ qui hoạch Thành phố Sóc Trăng ....................................................26 Hình 1-17 Hiện trạng kênh Hi Tech .............................................................................31 Hình 1-18 Hiện trạng kênh Trà Men ............................................................................31 Hình 1-19 Hiện trạng sông Maspero ............................................................................32 Hình 1-20 Hiện trạng cửa xả sông Maspero .................................................................32 Hình 1-21 Hình ảnh ngập đường Phú Lợi Năm 2014 ..................................................34 Hình 1-22 Hình ảnh ngập đường Trần Bình Trọng năm 2014 .....................................34 Hình 1-23 Bản đồ qui hoạch thoát nước trung tâm TP Sóc Trăng có xét đến BĐKH đến năm 2030 và tầm nhìn 2050....................................................................................36 Hình 2-1 Đường tần suất lượng mưa một ngày max - Trạm Sóc Trăng ......................39 Hình 2-2 Biểu đồ mưa thiết kế tần suất 10% 27/8/2011 ..............................................40 Hình 2-3 Đường tần suất mực nước tại trạm mỹ thanh ................................................41 Hình 2-4 Bản đồ vị trí các điểm tiếp nhận....................................................................42 Hình 2-5 Sơ đồ tính toán được thiết lập bởi mô hình MIKE 11 ..................................43 Hình 2-6 Kiểm định với mực nước thực đo trạm Đại Ngãi .........................................45 vi
Hình 2-7 Đường cong IDF tỉnh Sóc Trăng...................................................................53 Hình 2-8 Sơ đồ tính toán HTTN theo cường độ giới hạn ............................................56 Hình 2-9 Giao diện và các quá trình mô phỏng trong mô hình SWMM ......................58 Hình 2-10 Quá trình vật lý và các thành phần mô phỏng trong mô hình SWMM .......59 Hình 2-12 Mô hình khối các bước xây dựng xây dựng mô hình .................................65 Hình 3-1 Bản đồ khu vực dự án ...................................................................................68 Hình 3-2 Bản đồ phân chia lưu vực và hướng thoát nước ...........................................69 Hình 3-3 Hình ảnh số hóa các lưu vực và hướng tiêu thoát nước trên phần mềm SWMM ..........................................................................................................................72 Hình 3-4 Số hóa hố ga và khai báo thông tin của hố ga trong mô hình .......................73 Hình 3-5 Bản đồ hiện trạng HTTN khu vực nghiên cứu ..............................................74 Hình 3-6 Số hóa cống hố ga và khai báo thông tin cho cống cho mô hình ..................74 Hình 3-7 Số hoá cửa xả và khai báo thông tin cho cửa xả trong mô hình ...................75 Hình 3-8 Trạm mưa và khai báo thông tin cho trạm mưa trong mô hình ...................76 Hình 3-9 Số liệu triều và khai báo thông tin triều tại cửa xả trong mô hình ................76 Hình 3-10 Hình ảnh minh họa trận ngập ngày 4/10/2014 tại đường Phú Lợi và Lê Duẩn...............................................................................................................................78 Hình 3-11 Bản đồ vị trí ngập thành phố Sóc Trăng .....................................................79 Hình 3-12 Số liệu mưa giờ ngày 4/10/2104 dùng để kiểm định ngập (Nguồn Đài khí tượng Thủy văn Sóc Trăng) ...........................................................................................80 Hình 3-13 Kết quả chạy mô phỏng độ ngập ngày 4/10/2014 .......................................80 Hình 3-14 Lưu lượng tính mô phỏng và lưu lượng thực đo tại cửa xả 9 ....................82 Hình 3-15 Lưu lượng tính mô phỏng và lưu lượng thực đo tại cửa xả 10 ..................82 Hình 3-16 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính (Lê Duẩn) thời điểm triều cao nhất (9:00) và không mưa ..............................................................................................84 Hình 3-17 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính (Lê Duẩn) thời điểm triều thấp nhất (4:00) và không mưa ..............................................................................................85 Hình 3-18 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính (Lê Duẩn) thời điểm triều cao và mưa lớn (18:30) ........................................................................................................85 Hình 4-1 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính (Lê Duẩn) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế ...........................................................................91 vii
Hình 4-2 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính (Lê Hồng Phong - Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế ...................91 Hình 4-3 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính thiết kế mới (Lê Duẩn) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế .......................................................93 Hình 4-4 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính thiết kế mới (Lê Hồng Phong - Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế .......................................................................................................................................93 Hình 4-5 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính thiết kế mới (Lê Duẩn) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH-NBD ..................................................94 Hình 4-6 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính thiết kế mới (Lê Hồng Phong - Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH- NBD ...............................................................................................................................95 Hình 4-7 Mô phỏng dòng chảy tại tuyến cống chính thiết kế mới (Lê Duẩn) thời điểm triều cao và mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH-NBD (có bơm) ..................................96 Hình 4-8 Một số mô hình thoát nước bền vững ........................................................ 101 viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐKH : Biến đổi khí hậu BĐKH-NBD : Biến đổi khí hậu nước biển dâng IPCC : Ủy ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu WMO : Tổ chức khí tượng thế giới ADB : Ngân hàng phát triển Châu Á WB : Ngân hàng thế giới QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BYT : Bộ Y tế NNPTNT : Nông nghiệp Phát triền Nông thôn TP : Thành phố UBND : Uỷ ban nhân dân VSMTNT : Vệ sinh môi trường nông thôn PA : Phương án GIZ : Dự án Chống ngập úng GIZ Ngân hàng tái thiết Đức (Kreditanstalt für KfW : Wiederaufbau) ix
PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Thoát nước và xử lý nước thải, vệ sinh môi trường là những nội dung quan trọng trong quy hoạch, xây dựng và quản lý đô thị. Tại các khu vực đang đối mặt với tình trạng hạ tầng kém phát triển, môi trường bị ô nhiễm do nước thải, tình hình ngập úng diễn ra thường xuyên, gây ảnh hưởng đến hoạt động của đô thị thì người ta lại càng thấy tầm quan trọng của lĩnh vực này. Những hệ thống thoát nước trong đô thị nước ta hiện nay đang thể hiện nhiều vấn đề bất cập gây lãng phí về kinh tế, khó khăn về công tác quản lý vận hành, cũng như ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái; một số biểu hiện cụ thể như: hệ thống hạ tầng kỹ thuật nói chung chưa hoàn thiện, mạng lưới thu dẫn nước mưa và nước thải sinh hoạt chưa phát huy hết tác dụng, nhiều khu vực đường ống không có nước chảy qua, cũng có khá nhiều nơi bị ngập úng khi xảy ra mưa lớn, tỷ lệ rò rỉ nước và thấm vào đất còn khá cao gây mùi hôi thối, ảnh hưởng mỹ quan đô thị, một số công trình được xây dựng nhưng không thể đi vào hoạt động, nhiều khu vực hệ thống thu gom nước đã xuống cấp không còn khả năng hoạt động, tình trạng nước thải không qua xử lý đổ trực tiếp ra sông hồ còn rất phổ biến… Ngoài ra, do tình hình diễn biến phức tạp của thời tiết hiện nay, lượng mưa bão đổ bộ vào đất liền nước ta ngày càng nhiều cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến khả năng thu gom và tiêu thoát nước của đô thị, đặc biệt là các đô thị đang có hệ thống thoát nước chưa hoàn thiện. Đối với các khu đô thị, các điểm dân cư mới, chất lượng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, trong đó có thoát nước mưa, nước thải, đa phần quyết định tính văn minh đô thị, góp phần tạo hấp dẫn đối với khách hàng, cũng như quyết định đến sự phát triển bền vững về môi trường của đô thị về lâu dài. Vì vậy cần phải đưa ra các giải pháp cụ thể, phải có các giải pháp đồng bộ về các vấn đề hạ tầng kỹ thuật và mang tính khả thi cao để khắc phục được những nhược điểm còn tồn tại nêu trên. Đó là các giải pháp về chuẩn bị kỹ thuật, quy hoạch hạ tầng kỹ thuật, tính toán cải tạo nâng cấp hệ thống hạ tầng nói chung và hệ thống thoát nước nói riêng của các đô thị, hướng đến bảo vệ môi trường 1
cũng như sử dụng nguồn vốn đầu tư một cách hiệu quả nhất. Các giải pháp phải được xây dựng trên cơ sở dự báo ngắn và dài hạn về phát triển đô thị, phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội của địa phương trong hiện tại và tương lai. Thành phố Sóc Trăng là thành phố trực thuộc tỉnh và là trung tâm hành chính của tỉnh Sóc Trăng, nằm ở Đồng bằng Sông Cửu Long thuộc khu vực Nam Bộ. Qua nhiều thời kỳ, thành phố Sóc Trăng đã trải qua nhiều lần tách, nhập với các tỉnh khác trong khu vực, tuy nhiên thành phố vẫn luôn là một trung tâm kinh tế, văn hóa và dịch vụ của vùng. Sóc Trăng nằm cuối hạ lưu sông Hậu và gần biển. Mực nước tại các sông chính bao quanh thành phố và các kênh rạch chịu chi phối bởi thủy triều dạng bán nhật triều không đều. Các sông ngòi chính bao quanh Thành phố Sóc Trăng là Sông Maspero (độ rộng 40 – 60 m dài 7 km) và Sông Đinh (độ rộng 60 – 80 m dài 17km). Trong thành phố có hệ thống kênh rạch dày đặc với mật độ dòng chảy 1,1 km/km2. Có 9 tuyến kênh nhánh có độ rộng từ 8 – 20 m, còn lại là một số kênh rạch nhỏ có độ rộng 2 - 10 m. Hệ thống thoát nước trên địa bàn thành phố phần lớn được hình thành, xây dựng trước năm 1975 nên hiện đã xuống cấp, không đồng bộ và có đường kính quá nhỏ trong khi mật độ dân số, dân cư ngày càng đông, mặc dù hàng năm đều được chính quyền địa phương đầu tư nâng cấp, cải tạo, xây dựng thêm, nhất là từ khi tái lập tỉnh Sóc Trăng vào năm 1992, nhưng hiện vẫn không đáp ứng được yêu cầu chuyển tải về mặt lưu lượng, nên khi mưa to triều cường nhiều nơi trong thành phố bị úng ngập. Theo quy hoạch phát triển thành phố, một số tuyến đường mới đã được xây dựng. Trên các tuyến đường này đã xây dựng đồng bộ các cống thoát nước mưa hai bên đường. Tuy nhiên, công suất của các cống này khá giới hạn vì chỉ tính đến việc thoát nước mưa cho bản thân đường và các khu vực nhỏ lân cận. Tại một số tuyến đường công suất cống quá nhỏ và không có điểm xả nước nên khi có mưa thường bị ngập úng. Thêm vào đó, trong khu vực quy hoạch có một số kênh hở như Kênh Nhân Lực và Kênh Cô Bắc. Một số cống thoát xả nước vào các kênh hở này. Tuy nhiên các kênh có cao trình đáy cạn và hay bị tắc nghẽn do cây cỏ. 2
Việt Nam là một trong năm quốc gia bị ảnh hưởng nhiều nhất do nước biển dâng cao và sự gia tăng về cường độ cũng như tần suất các hiện tượng thời tiết cực đoan. Theo kịch bản BĐKH được công bố năm 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường thì (Bảng 1) khu vực dự án nằm trong phân vùng từ mũi Kê Gà tới mũi Cà Mau theo từng kịch bản khác nhau với độ gia tăng khá cao so với hiện nay. Bảng 1 Kịch bản nước biển dâng cho khu vực dự án Các mốc thời gian của thế kỷ 21 Kịch bản 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Kịch bản 12 17 22 28 33 40 46 53 RCP4.5 (7÷18) (10÷25) (13÷32 (17÷40) (20÷49) (24÷58) (28÷67) (32÷77) Kịch bản 12 18 25 32 41 51 61 73 RCP8.5 (8÷17) (12÷26) (16÷35) (21÷46) (27÷59) (33÷73) (41÷88) (48÷105) Như vậy theo kịch bản được công bố vào năm 2050, mực nước biển ở nước ta sẽ tăng khoảng 25 cm, lượng mưa tăng 5%, và năm 2100 mực nước tăng 73cm, điều này đòi hỏi phải có nghiên cứu tác động của nước biển dâng kết hợp với mưa lũ (do biến đổi khí hậu) đối với hệ thống thoát nước ở các đô thị duyên hải. Với những đặc điểm nói trên TP Sóc Trăng chịu ảnh hưởng rất lớn của các hiện tượng thời tiết bất thường do BĐKH gây ra, nhất là vấn đề thoát nước của thành phố. Đặc biệt với vị trí nằm gần sông Hậu và chịu ảnh hưởng chế độ bán nhật triều của biển Đông (ngày lên xuống hai lần) nên vấn đề thoát nước gặp rất nhiều khó khăn. Ngoài ra biến đối khí hậu sẽ gây ra nhiều tác động tiêu cực hơn nữa đối với hệ thống thoát nước, làm cho tình hình ngập úng ngày càng xấu đi nếu không có giải pháp thích ứng. Để giải quyết vấn đề ngập úng do mưa một cách ổn định và bền vững, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước cho Thành phố Sóc Trăng để thích ứng với biến đổi khí hậu và phù hợp với quy hoạch phát triển trong tương lai là hết sức cần thiết. Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu "Ứng dụng mô hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước khu vực trung tâm TP Sóc Trăng theo quy hoạch đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050" là rất cần thiết và mang tính thực tiễn hiện nay. 3
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu các bài toán và đưa ra giải pháp nâng cao hiệu quả cho hệ thống thoát nước thành phố, đảm bảo chức năng thoát nước của hệ thống. Đề xuất giải pháp thoát nước cho thành phố Sóc Trăng. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Thu thập tài liệu và đánh giá khả năng làm việc của hệ thống thoát nước của thành phố. Phân tích, tính toán các bài toán về hệ thống thoát nước dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống hạ tầng kỹ thuật. Phân tích và lựa chọn các giải pháp cụ thể nhằm khắc phục và nâng cao tính hiệu quả của hệ thống thoát nước thành phố. 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống thoát nước của thành phố Sóc Trăng. Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống thoát nước chính và các công trình quan trọng trong hệ thống thoát nước tại trung tâm thành phố Sóc Trăng. 1.5. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Cách tiếp cận:  Theo quan điểm hệ thống.  Theo quan điểm thực tiễn và tổng hợp đa mục tiêu.  Theo quan điểm bền vững.  Phương pháp nghiên cứu:  Phương pháp thu thập số liệu.  Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa. 4
 Phương pháp kế thừa các đề tài và nghiên cứu về giải pháp thoát nước cho các đô thị Việt Nam.  Phương pháp tính toán tối ưu hóa hệ thống thoát nước đô thị.  Phương pháp thống kê và xử lý dữ liệu.  Phương pháp mô hình toán (sử dụng phần mềm SWMM) 1.6. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC Đánh giá hiệu quả tiêu thoát nước hiện tại của hệ thống thoát nước thành phố Sóc Trăng. Kiến nghị về các giải pháp nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống thoát nước thành phố Sóc Trăng. Tạo tiền đề cho việc mở rộng hệ thống thoát nước về sau. 5
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 1.1.1. Khái niệm về hệ thống thoát nước đô thị Hệ thống thoát nước đô thị là tổ hợp những công trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật để thực hiện nhiệm vụ thoát nước cho đô thị. Các hệ thống thoát nước đô thị: Hệ thống thoát nước chung: Là hệ thống mà tất cả các loại nước thải (sinh hoạt, sản xuất, nước mưa) được xả chung vào một mạng lưới và dẫn đến công trình làm sạch. Hệ thống thoát nước riêng: là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới đường ống riêng để dẫn từng loại nước thải khác nhau đến công trình làm sạch. Theo cấu tạo hệ thống thoát nước riêng có thể phân thành các loại sau: Hệ thống riêng hoàn toàn; Hệ thống riêng không hoàn toàn; Hệ thống riêng một nửa. Hệ thống thoát nước hỗn hợp: Là tổng hợp của các hệ thống trên. Hệ thống này thường gặp ở các thành phố lớn, đã có hệ thống thoát nước chung nay cần cải tạo và mở rộng thì phải xây thêm các công trình phục vụ cho mạng lưới thoát nước. 1.1.2. Vai trò của hệ thống thoát nước đối với sự phát triển của đô thị Một đô thị hiện đại là đô thị phải có hệ thống cơ sở hạ tầng đáp ứng được nhu cầu phát triển của đô thị đó, và hệ thống thoát nước đóng một vai trò rất quan trọng trong toàn bộ hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật đó. Đối với những đô thị có địa hình phức tạp, khả năng tiêu thoát nước tự chảy kém thì vai trò của nó lại càng được đẩy lên cao hơn. Với tốc độ đô thị hóa ngày càng cao trên nền của hệ thống hạ tầng xây dựng không đồng bộ, còn nhiều chắp vá thì tất yếu sẽ dẫn đến khả năng đáp ứng nhu cầu thoát nước của hệ thống cho đô thị ngày càng bị giảm sút. Và đến đây, người ta phải tìm cách nâng cấp cải tạo lại hệ thống nhằm khắc phục những hạn chế hiện có để đảm bảo yêu cầu thoát nước. 6
1.1.3. Yêu cầu đặt ra cho hệ thống thoát nước đô thị Hệ thống thoát nước của đô thị phải đảm bảo được khả năng phục vụ tiêu thoát nước nhanh chóng trong mọi điều kiện thời tiết, không để cho bất cứ khu vực nào của đô thị bị ngập úng, cũng như không làm ảnh hưởng xấu đến môi trường và cảnh quan của đô thị. Ngoài ra, hệ thống phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế, không gây lãng phí đầu tư cũng như yêu cầu về công tác quản lý vận hành. 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 1.2.1. Nghiên cứu về thoát nước đô thị trên thế giới Commented [A1]: Bổ sung thêm về các giải pháp thoát nước ỏ các đô thị khác trên thế giới Dân số thế giới sống trong các thành phố lớn ngày càng tăng nhanh. Đáp ứng nhu cầu đó, diện tích đất đô thị cũng ngày càng gia tăng, trong khi đó cơ sở hạ tầng về cấp thoát nước cho đô thị không đáp ứng kịp thời. Hiện nay trên thế giới nhiều thành phố lớn vẫn đang bị úng ngập và lũ lụt đe dọa. Biến đổi khí hậu (BĐKH)mà trước hết là sự nóng lên toàn cầu và mực nước biển dâng, là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Chỉ trong vòng 2 thế kỷ qua, số lượng các trận ngập lụt đô thị trên toàn cầu đã tăng lên đáng kể, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống con người của các quốc gia và vùng lãnh thổ, đặc biệt là các đô thị lớn ven biển trên thế giới (theo Emergency Events Database).  Tại Châu Âu: Tại Vương quốc Anh sau trận ngập lịch sử tại London năm 1953 chính phủ quyết định xây dựng hệ thống chắn nước. Công trình này có tên Thames Barrier, là một đập chắn được xây dựng trên sông Thames. Con đập này dài tổng cộng 520m, vắt ngang sông Thames ở đoạn Woolwich, phía Đông thủ đô London. Thames Barrier gồm 10 cổng, mỗi cổng dài 60m, cao gần 15m. Trên mỗi cổng đều có cửa thép, có thể xoay ngang hoặc xoay dọc. Bình thường, các cổng thép này sẽ được mở để nước sông tự do lưu thông cũng như cho phép tàu thuyền qua lại. Trong trường hợp cần thiết, các cổng này sẽ được đóng 7
lại, tạo ra chỗ trũng hay còn gọi là một “hồ chứa” để nước sông Thames chảy vào, tránh nước sông dâng cao tràn bờ gây ra lũ lụt. Phải mất 75-90 phút để đóng những cánh cổng này, bắt đầu từ các cổng ở hai bên, các cổng ở giữa sẽ đóng cuối cùng. Ít ai biết rằng, Thames Barrier được xây dựng với mục đích ban đầu không phải để ngăn lũ lụt do mưa lớn. Năm 1953, nước biển từ Biển Bắc tràn vào sông Thames gây ngập lụt nặng ở thủ đô London, khiến 300 người thiệt mạng và thiệt hại về vật chất rất lớn. Chính phủ Anh nhận ra rằng nếu không có biện pháp đối phó thì London sẽ còn phải hứng chịu nhiều thiệt hại do lũ lụt. Và Thames Barrier được xây dựng với mục đích ban đầu là ngăn nước Biển Bắc tràn vào London. Bắt đầu khởi công từ năm 1982, Thames Barrier tiêu tốn 535 triệu bảng Anh và được coi là một kỳ tích của các nhà khoa học thời đó. Từ khi được đưa vào hoạt động, con đập này có vai trò điều tiết lưu lượng nước sông Thames, giúp London thoát khỏi cảnh ngập lụt. Hình 1-1 Đập thames Barier (Ảnh: Getty) Theo tính toán của các nhà khoa học, với tốc độ nước biển dâng như hiện tại, Thames Barrier có đủ khả năng giữ an toàn cho London đến năm 2050 và nếu nâng cấp, cải tạo nó thì còn có thể là “vệ sĩ” cho thành phố này tới năm 2070. Có thể nói, London phát triển về mọi được như hiện tại là nhờ đáng kể vào tiện ích của công trình này (Theo báo đất việt September 20/11/2015). 8
Tại Áo giải pháp để ứng phó với nước lũ dâng của sông là xây một bức tường chắn lũ. Cụ thể, vào năm 2013, khi thành phố Grein ở Áo bắt đầu phải hứng chịu trận lũ khởi nguồn từ sông Danube, các quan chức địa phương đã nhanh chóng họp bàn tìm kiếm giải pháp kĩ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho những người dân trong thành phố. Cuối cùng, các bức tường chống lũ di động đã được lắp đặt. Theo bài báo được đăng tải trên tờ Elite Readers, công ty Flood Resolution có trụ sở tại Anh đã lên tiếng giải thích về kết cấu của hệ thống chống lũ di động này. Trước tiên, hệ thống gồm 2 phần: phần móng được xây cố định và phần rào chắn có thể di chuyển được. Công ty này cho biết "Hệ thống được xây dựng trên một bức tường ngầm, góp phần bảo vệ một khu vực không bị nước ngầm tràn vào. Bức tường có thể dâng lên đồng thời với mực nước lũ. Độ sâu của bức tường ngầm phụ thuộc vào nền đá ngầm, và sau đó quyết định chiều cao của rào chắn." Bức tường ngầm được gia cố bằng xi măng trước khi các bộ phận của hệ thống được gắn tường chắn nước di động. Hình 1-2 Những bức tường chắn lũ di động tại sông Danube (Nguồn: Elitereaders) 9