Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn thành phố Hà Nội

Chia sẻ: Elysale Elysale | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của luận án là xây dựng bài toán tối ưu hóa các thông số kỹ thuật cơ bản của các công trình tiêu nước chủ yếu; Mô hình hóa HTTTN đô thị trung tâm của TP Hà Nội và tiến hành các phân tích thủy văn - thủy lực của HT đã được mô phỏng với các lời giải khác nhau của toán tối ưu hóa được lập; Đề xuất giải pháp kỹ thuật, cải tiến bố trí một số công trình tiêu nước chủ yếu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn thành phố Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ VĂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành : Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước Mã số : 62-62-30-01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2017 i
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: 1. GS. TS. Dương Thanh Lượng 2. GS. TS. Nguyễn Quang Kim Phản biện 1: GS. TSKH. Trần Hữu Uyển Phản biện 2: PGS. TS. Trần Chí Trung Phản biện 3: PGS. TS. Phạm Việt Hòa Luận án sẽ được tổ chức bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp trường tại: Trường Đai học Thủy lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội, Vào hồi 8 giờ 30, ngày 05 tháng 8 năm 2017. Có thể tìm hiểu luận án tại Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, Thư viện Trường Đại học Thủy lợi và Thư viện Quốc gia. ii
MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Trong những năm gần đây, Hà Nội là một điểm rất nóng về tình trạng úng ngập. Hàng năm vào mùa mưa, cả khu vực nội và ngoại thành thường bị úng ngập, tác động tiêu cực đến mọi mặt của đời sống kinh tế - xã hội. Trong nhiều năm qua trên địa bàn Hà Nội đã có khá nhiều dự án quy hoạch (QH) tiêu nước được nghiên cứu, nhiều công trình tiêu được đầu tư xây dựng nhưng tình trạng úng ngập vẫn chưa cải thiện nhiều. Trong các nhiều lý do dẫn đến tình trạng nói trên, có nguyên nhân quan trọng là chưa có những cơ sở khoa học thực sự xác đáng để đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu phù hợp. Vì vậy, việc tìm giải pháp tiêu nước hợp lý và có hiệu quả cho thành phố (TP) Hà Nội nói chung và đô thị trung tâm Hà Nội nói riêng đang là mối quan tâm lớn của các cấp, các ngành, các nhà chuyên môn và toàn thể nhân dân; và đó cũng là lý do hình thành đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn thành phố Hà Nội” trong nghiên cứu ở Luận án này. II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xây dựng được cơ sở khoa học về đề xuất giải pháp tiêu nước, xác định quy mô công trình tiêu nước chủ yếu phù hợp với điều kiện tự nhiên và quá trình phát triển kinh tế - xã hội của TP Hà Nội trong tình hình đang mở rộng đất đô thị. III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống tiêu thoát nước (HTTTN) mưa đô thị và các giải pháp tiêu nước của hệ thống (HT) đó. 2. Phạm vi nghiên cứu - Về phạm vi đối tượng, nghiên cứu của đề tài giới hạn vào các công trình tiêu nước chủ yếu (các TB đầu mối, các hồ điều hòa (HĐH), các trục tiêu chính, các công trình điều tiết chính) trong HTTTN. Các đối tượng khác (mạng lưới thoát nước tiểu khu, mạng lưới thoát nước đường phố hoặc khu vực, các hồ nhỏ...) được đưa vào HT như là các thông số đầu vào đã biết. - Về phạm vi không gian, nghiên cứu được giới hạn ở vùng tiêu đô thị trung tâm của TP Hà Nội. IV. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Nội dung nghiên cứu 1) Đánh giá các nghiên cứu về thoát nước đô thị TP Hà Nội. 2) Xây dựng bài toán tối ưu hóa các thông số kỹ thuật cơ bản của các công trình tiêu nước chủ yếu. 3) Mô hình hóa HTTTN đô thị trung tâm của TP Hà Nội và tiến hành các phân tích thủy văn - thủy lực của HT đã được mô phỏng với các lời giải khác nhau của toán tối ưu hóa được lập. 4) Đề xuất giải pháp kỹ thuật, cải tiến bố trí một số công trình tiêu nước chủ yếu. 2. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: 1) Phương pháp kế thừa; 2) Phương pháp điều tra thu thập và phân tích tổng hợp; 3) Phương pháp thống kê xác suất; 4) Phương pháp phân tích hệ thống; 5) Phương pháp phân tích tối ưu; 6) Phương pháp mô hình toán thủy văn - thủy lực. V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU - Ý nghĩa khoa học: Luận án cung cấp phương pháp luận khoa học đáng tin cậy về việc áp dụng bài toán tối ưu hóa với sự trợ giúp của mô hình SWMM trong tính toán tiêu thoát nước cho các khu đô thị trong quá trình phát triển. 1
- Ý nghĩa thực tiễn: Qua nghiên cứu này, đã đề xuất được giải pháp tiêu nước, bố trí các công trình tiêu chính chính của HTTTN trên địa bàn thành phố Hà Nội cùng với quy mô và các thông số cơ bản của các công trình đó. Kết quả nghiên cứu có thể được tham khảo trong các công tác: lập quy hoạch chi tiết, thiết kế, xây dựng và vận hành HTTTN đô thị trung tâm TP Hà Nội và các khu vực khác có điều kiện tương tự. VI. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1) Xây dựng và giải thành công bài toán tối ưu hóa quy mô của công trình tiêu nước trong HTTTN, trong đó có các trạm bơm (TB) đầu mối và các HĐH nước mưa, với sự trợ giúp của mô hình SWMM. 2) Mô hình hóa toàn bộ HTTTN của đô thị trung tâm mới của TP Hà Nội một cách đồng bộ từ các tiểu lưu vực (TLV) (các khu phố, các ô đất nông nghiệp) đến toàn bộ vùng nghiên cứu rộng lớn, từ mạng lưới thoát nước đường phố hoặc mạng kênh cấp dưới đến công trình đầu mối, bao gồm hầu hết các loại đối tượng của HT cùng các thuộc tính của chúng một cách khá đầy đủ và chi tiết. Từ đó, mô hình có khả năng biểu diễn gần sát với bản chất vật lý của các quá trình hoạt động của HT. Mô hình này có thể được áp dụng cho các công việc khác như công tác điều hành, vận hành và duy tu HTTTN. 3) Đề xuất bố trí các công trình chính của HTTTN của đô thị trung tâm TP Hà Nội, bao gồm: các trạm bơm, các hồ điều hoà, các kênh trục, các cống điều tiết chính... và các thông số cơ bản của các công trình đó. Đặc biệt, đề xuất bố trí trạm bơm tiêu đầu mối Hiền Giang tại vị trí cuối lưu vực (LV) nơi Sông Nhuệ cắt đường Vành Đai 4 (VĐ4) để hoàn thiện việc tạo thành một vùng tiêu độc lập, chủ động tiêu nước cho một vùng có mức ưu tiên chống ngập cao của Thủ đô. Đồng thời, đưa ra biện pháp phối hợp làm việc giữa các trạm bơm đầu mối nhằm tăng hiệu quả chống úng cũng như giảm thiểu quy mô thiết kế công trình. VII. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Luận án gồm các chương, phần chính: Mở đầu Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu Chương 2: Xây dựng cơ sở khoa học xác định giải pháp tiêu thoát nước và quy mô công trình đầu mối Chương 3: Đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn TP Hà Nội Kết luận và kiến nghị Phụ lục Luận án dài 153 trang chính và 15 trang phụ lục; có 59 bảng và 69 hình vẽ; danh mục tài liệu tham khảo gồm 58 tài liệu. −−−−−−−−−−−−−−− CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1. GIỚI THIỆU VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1.1. Vị trí địa lý Lưu vực của HTTTN ở nghiên cứu này được giới hạn trong phạm vi đường VĐ4 và đê hữu sông Hồng. Tổng diện tích LV tiêu là 37.050 ha, hoàn toàn nằm trong ranh giới Đô thị trung tâm TP Hà Nội phần phía nam sông Hồng. 1.1.2. Điều kiện tự nhiên 1. Khí hậu, khí tượng Khu vực nghiên cứu nằm giữa vùng đồng bằng Bắc Bộ nên mang các đặc điểm điển hình của khí hậu vùng đồng bằng, đó là kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa. 2. Thuỷ văn, sông ngòi Sông Hồng, sông Đáy và sông Nhuệ là nơi nhận nước tiêu chính của khu vực. 2
Hình 1.1. Vị trí lưu vực nghiên cứu trên bản đồ TP Hà Nội 1.1.3. Tình hình úng ngập ở vùng nghiên cứu 1. Nguyên nhân úng ngập - Thủy thế bất lợi, khi có mưa lớn thì mực nước (MN) nơi nhận nước thường cao. - Mưa lớn, cường độ mưa cao. - Công trình tiêu thoát nước chưa đồng bộ. - Do tốc độ đô thị hóa nhanh mà HTTTN chưa phát triển kịp. 2. Tình hình úng ngập ở một số trận mưa lớn điển hình Năm 2008, từ 31/10÷02/11 xảy ra trận mưa cực lớn (P≈1%), gập úng nghiêm trọng kéo dài nhiều ngày trên diện rộng ở TP Hà Nội và các vùng lân cận. Ngày mưa lớn nhất vào 31/10 đạt 530 mm tại trạm Hà Đông, 405 mm tại Láng. Thiệt hại về hạ tầng và SX nông nghiệp: 3.312 tỷ. Năm 2016, từ đêm 24/5 đến sáng 25/5 xảy ra trận mưa lớn với lượng mưa khoảng 220 mm (P≈10%), làm cho nhiều nơi bị ngập 0,2÷0,5m, chủ yếu nằm ở khu vực phía tây sông Tô Lịch. 1.1.4. Hiện trạng các công trình tiêu chủ yếu 1. Các trạm bơm tiêu: Gồm 15 trạm: TT Trạm bơm Bơm ra sông DT phụ trách (ha) CS (m3/s) Năm XD Hiện trạng 1 Yên Sở Hồng 7.753 90 2010 2 Đào Nguyên Đáy 2.200 17,3 1986 3 Cổ Nhuế Nhuệ 1.520 12 2016 4 Đồng Bông 1 Nhuệ 1.360 20 2016 5 Đồng Bông 2 Nhuệ 1.470 9 2016 6 Cầu Biêu Nhuệ 5,6 2001 7 Hữu Hòa Nhuệ 2,8 2004 3
TT Trạm bơm Bơm ra sông DT phụ trách (ha) CS (m3/s) Năm XD Hiện trạng 8 Khê Tang 2 Nhuệ 22,2 2005 9 Sái Nhuệ 5,6 Đã xuống cấp, dự kiến bỏ 10 Siêu Quần Nhuệ 2,8 2005 11 Hòa Bình Nhuệ 9,7 1992 Đã xuống cấp 12 Thạch Nham Nhuệ 11,1 2014 13 Đại Áng Nhuệ 2,8 Đã xuống cấp 14 Đan Thần Nhuệ 1,1 Đã xuống cấp, dự kiến bỏ 15 Đan Nhiễm Nhuệ 2,8 Đã xuống cấp, dự kiến bỏ 16 Đông Mỹ Hồng 1.995 6,7 1994 Đã xuống cấp 2. Các trục tiêu chính trong LV: Sông Nhuệ, kênh La Khê, sông Đăm, sông Cầu Ngà, Tô Lịch... 3. Các cống trên các trục tiêu: Cống Liên Mạc, cống cống Liên Mạc 2, cống Hà Đông, cống La Khê (cống Yên Nghĩa), cống Thanh Liệt, cống Ngân Hàng, cống Giải Đò... 1.1.5. Hướng phát triển chung không gian của đô thị Theo QH1259, Hà Nội có đô thị trung tâm từ đường VĐ4 trở vào. Các phân khu đô thị được phân cách với nhau bằng hành lang xanh. 1.2. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN HTTTN NƯỚC ĐÔ THỊ HÀ NỘI Hệ thống thoát nước đô thị Hà Nội ban đầu do Pháp xây dựng vào năm 1938−1939 ở phần đất nội đô lịch sử. Hệ thống cống ngầm dài tổng cộng 66 km, đảm bảo tiêu nước cho 1.008 ha nội thành hồi đó với Qmax=36,36 m3/s. Đây là HTTTN chung, đổ vào 4 trục sông chính: Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu. Sau khi Dự án (DA) thoát nước Hà Nội, gồm DA giai đoạn I và DA giai đoạn II, hoàn thành vào năm 2015, về cơ bản LV sông Tô Lịch đã được xây dựng và cải tạo tương đối hoàn chỉnh. Hiện nay, Hà Nội đang trong quá trình đô thị hóa nhanh với việc chuyển đất nông nghiệp sang đất đô thị. HTTTN phát triển từ HT tiêu cho đất nông nghiệp sang HTTTN đô thị. 1.3. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ THOÁT NƯỚC CHO KHU VỰC 1.3.1. Nghiên cứu thoát nước của JICA 1. Phạm vi quy hoạch Dự án thoát nước Hà Nội được tổ chức JICA lập, hoàn thành nghiên cứu năm 1994 và cơ bản xây dựng xong vào năm 2015. Phạm vi là khu vực nội đô lịch sử và vùng lân cận với tổng diện tích 135,4 km2. 2. Nội dung quy hoạch thoát nước QH là một nghiên cứu tổng thể về thoát nước đô thị và xử lý nước thải, phù hợp với QH phát triển TP đến năm 2010, bao gồm các QH về: 1) Thoát nước, 2) Bảo tồn hồ, và 3) Xử lý nước thải. Nội dung đề xuất của phần QH thoát nước mưa ở bảng PL1.1 và bảng PL1.2 của LA. 1.3.2. Nghiên cứu trong QH937 Vùng nghiên cứu của QH937(1) nằm trong HT thủy lợi Sông Nhuệ: 1. Phân vùng tiêu: Tổng diện tích LV tiêu toàn HT Sông Nhuệ là 107.530 ha, được phân thành các vùng: 1) vùng tiêu ra sông Hồng (28.175 ha, 2) vùng tiêu ra sông Đáy (36.820 ha), 3) vùng tiêu ra sông Nhuệ, 4) vùng ra sông Châu (41.535 ha). 2. Hệ số tiêu: Phía đông sông Tô Lịch: q = 17,9 l/s/ha; Phía tây sông Tô Lịch: q = 19,7 l/s/ha. 3. Các công trình tiêu nước chủ yếu: Quy mô các trạm bơm (TB) tiêu đối với LV nghiên cứu được liệt kê ở các bảng 1.14, 1.15 và 1.16. 1.3.3. Nghiên cứu trong QH1259 - Theo QH1259(2), giải pháp chung là đảm bảo thông thoáng các trục tiêu chính, đặc biệt là sông Nhuệ. (1) Quy hoạch tiêu nước hệ thống sông Nhuệ (theo Quyết định 937/QĐ-TTg ngày 01/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ). (2) Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 (theo Quyết định số 1259/QĐ- TTg ngày 26/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ). 4
Hoàn chỉnh HTTTN đô thị. Tạo ra những hệ thống tiêu liên hoàn, đặc biệt là trong đô thị trung tâm. - Giải pháp cho từng LV: Tô Lịch, Tả Nhuệ, Hữu Nhuệ và các LV tiêu nước ra sông Đáy được thống kế ở các bảng các bảng 1.14, 1.15, 1.16 và bảng PL1.3. - Đề nghị bố trí tỷ lệ hồ 5÷7%. Khu vực mở rộng (phía tây sông Nhuệ) sẽ xây dựng các cụm HĐH Liên Mạc, Yên Thái, Yên Nghĩa... 1.3.4. Nghiên cứu trong QH4673 Nói chung, các công trình tiêu nước ở QH4673(1) vẫn được giữ như trong QH937 nhưng có cập nhật QH1259 (liệt kê ở các bảng 1.14, 1.15 và 1.16). 1.3.5. Nghiên cứu trong QH725 QH725(2) dự kiến xây dựng công trình chính tiêu thoát nước mưa cho đô thị Hà Nội được liệt kê ở các bảng 1.14, 1.15, 1.16 và bảng PL1.5. 1.3.6. Các nghiên cứu khác 1. Nhóm kết quả nghiên cứu trong luận văn cao học và luận án tiến sĩ LATS của Nguyễn Song Dũng (2004) “Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý điều hành HT thoát nước sông Tô Lịch - TP Hà Nội”. LATS của Lưu Văn Quân (2015) “Nghiên cứu bố trí hợp lý HT hồ điều hoà nhằm giảm tổng mức đầu tư HT tiêu cho vùng hỗn hợp đất nông nghiệp - đô thị”. Đối với LV Tây Hà Nội: f=2,91%, Q=622,85m3/s. v.v... 2. Nhóm các bài báo Dương Thanh Lượng (2009) “Mô phỏng HTTTN TP Hà Nội và xác định giải pháp tiêu nước tổng thể”. Dương Thanh Lượng (2010) “Xác định quan hệ giữa lưu lượng (LL) thiết kế TB Yên Sở và mức đảm bảo tiêu úng của HT thoát nước nội thành Hà Nội”. v.v... 3. Nhóm các đề tài nghiên cứu khoa học 1) Rà soát bổ sung QH tiêu nước HT thủy lợi Sông Nhuệ (ĐT cấp Bộ - 2007). 2) Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghiệp hoá và đô thị hoá đến hệ số tiêu vùng đồng bằng Bắc Bộ (ĐT cấp Bộ - 2011). v.v... 1.3.7. So sánh thông số công trình tiêu nước theo các nghiên cứu quy hoạch Trong các bảng 1.14, 1.15 và 1.16 sẽ tiến hành so sánh thông số các công trình chủ yếu: Bảng 1.14. So sánh nghiên cứu về công trình trạm bơm Hiện QH QH QH QH Nhận xét vể sự thống TT Công trình trạng 937 1259 4673 725 nhất quy hoạch 1 TB Yên Nghĩa (Đã ấn định, đang x/dựng) Q (m3/s) 120 120 120 120 Thống nhất Diện tích phụ trách F (ha) 6.300 6.300 6.300 5.011 Khoanh LV chưa c/xác 2 TB Yên Thái Q (m3/s) 54 54 54 54 Thống nhất F (cả TB Đào Nguyên) (ha) 3.500 3.500 3.770 3.878 Khá thống nhất 3 TB Đào Nguyên (Đã ấn định, đang lập DA) Q (m3/s) 15 25 25 25 Khá thống nhất F (ha) Cùng với TB Yên Thái 4 TB Liên Mạc (Đã ấn định, đã lập DA) Q (m3/s) 170 170 170 175 Khá thống nhất F (ha) 9.200 9.200 - 2.050 Không thống nhất 5 TB Liên Trung Không thống nhất Q (m3/s) 30 Không thống nhất F (ha) 2.267 Không thống nhất (1) Quy hoạch phát triển thủy lợi Hà Nội đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 (theo Quyết định số 4673/2012/QĐ- UBND ngày 03/7/2012 của UBND TP Hà Nội). (2) Quy hoạch thoát nước thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 (theo Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 của Thủ tướng Chính phủ) 5
Hiện QH QH QH QH Nhận xét vể sự thống TT Công trình trạng 937 1259 4673 725 nhất quy hoạch 6 TB Nam Thăng Long (Đã ấn định, mới xây) Q (m3/s) 9 9 9 9 9 Thống nhất F (ha) 450 450 450 450 450 Thống nhất 7 TB Yên Sở (Đã ấn định, mới xây) Q (m3/s) 90 145 145 90 90 Chưa thống nhất F (ha) 7450 7.753 7.753 7.750 Thống nhất 8 TB Đông Mỹ (Đã ấn định, đã lập DA) Q (m3/s) 6,7 35 35÷90 35 35 Chưa thống nhất F (ha) 1.950 1.950 1.950 1.950 2010 Khá thống nhất 9 TB Vạn Phúc (Đã ấn định, đã lập DA) Q (m3/s) 6,3 - 6,3 Chưa thống nhất F (ha) Cùng với TB Đông Mỹ * Các trạm bơm bơm vào Sông Nhuệ (trên cống Hà Đông) 10 TB Cổ Nhuế (Đã ấn định, mới xây) Q (m3/s) 12 12 F (ha) 1520 1520 11 TB Đồng Bông 1 (Đã ấn định, mới xây) Q (m3/s) 20 F (ha) 1360 1360 12 TB Đồng Bông 2 (Đã ấn định, mới xây) Q (m3/s) 9 9 F (ha) 1470 1470 * Các trạm bơm bơm vào Sông Nhuệ (dưới cống Hà Đông) 13 TB Ba Xã Q (m3/s) 20 20 20 20 Khá thống nhất F (ha) 990 990 990 990 14 TB Siêu Quần Q (m3/s) 2,8 10 10 Khá thống nhất F (ha) 15 TB Hoà Bình Q (m3/s) 9,7 25 25 Khá thống nhất F (ha) 16 TB Đại Áng Q (m3/s) 5,8 10 10 Khá thống nhất F (ha) 17 TB Khê Tang Q (m3/s) 22 16 Chưa thống nhất F (ha) 18 TB Thạch Nham Q (m3/s) 11 Chưa thống nhất F (ha) Bảng 1.15. So sánh nghiên cứu về một số công trình hồ điều hoà ` QH QH Nhận xét về sự thống TT Công trình QH1259 QH725 937 4673 nhất ở các quy hoạch 1 Hồ Yên Thái YT1 YT2 YT3 YT1 YT2 YT3 Không thống nhất F (ha) 24,5 15,8 8,4 30 34,5 23,5 12,0 Không thống nhất Zđáy (m) 1,0 1,0 1,0 0,0 Zmax (m) 6,0 6,0 6,0 3,9 6,0 6,0 7,0 Zmin (m) - - - 1,5 3,0 3,0 3,0 2 Hồ Đào Nguyên ĐN1 ĐN2 ĐN3 Không thống nhất F (ha) 12 5 8,8 12,0 Không thống nhất Zđáy (m) 1,0 1,0 1,0 Zmax (m) 5,5 6,5 6,5 4,8 Zmin (m) 3,2 4,2 4,2 3,2 3 Hồ Yên Nghĩa YN1 YN2 YN3 YN4 YN1 YN2 YN3 Không thống nhất F (ha) 28 7,4 35,0 7,5 30,0 39,0 20,0 7,5 Không thống nhất Zđáy (m) 1,0 1,0 1,0 1,0 0,0 6
` QH QH Nhận xét về sự thống TT Công trình QH1259 QH725 937 4673 nhất ở các quy hoạch Zmax (m) 5,5 5,5 5,5 5,5 3,9 4,5 5,5 5,5 Zmin (m) 3,2 3,2 3,2 3,2 1,4 2,5 3,2 3,2 4 Hồ Liên Mạc LM1 LM2 LM1 LM2 LM3 Không thống nhất F (ha) 50,0 17,5 65,0 40,0 5,8 12,6 Không thống nhất Zđáy (m) 1,0 1,0 0,5 Zmax (m) 6,0 6,0 4,0 5,5 6,0 6,0 Zmin (m) 3,5 3,5 1,5 3,5 3,5 3,5 5 Hồ Yên Sở (Đã ấn định, mới xây) F (ha) 130 136 Khá thống nhất Zđáy (m) 0,5 0,5 Zmax (m) 4,5 4,5 Zmin (m) 1,5 1,5 6 Hồ Linh Đàm (Đã ấn định, mới xây) F (ha) 80 78 Thống nhất Zđáy (m) Zmax (m) 4,7 4,5 Zmin (m) 2,5 7 Hồ Định Công (Đã ấn định, mới xây) F (ha) 19,2 25,0 Khá thống nhất Zđáy (m) Zmax (m) 4,95 4,75 Zmin (m) 2,50 8 Hồ Tây (Đã ấn định) 9 Hồ Đông Mỹ F (ha) 19,2 ≥30 45,0 Chưa thống nhất Zđáy (m) Zmax (m) 4,95 4,1 Zmin (m) 1,5 10 Hồ Thanh Oai F (ha) 32,0 Không thống nhất Zđáy (m) Zmax (m) 5,5 Zmin (m) 3,2 11 Hồ Thượng Phúc 1 F (ha) 105,0 Không thống nhất Zđáy (m) Zmax (m) 5,5 Zmin (m) 3,2 12 Hồ Thượng Phúc 2 F (ha) 98,2 Không thống nhất Zđáy (m) Zmax (m) 5,5 Zmin (m) 3,2 Bảng 1.16. So sánh nghiên cứu về kênh trục lớn Đã QH QH QH QH TT Công trình Nhận xét chọn 937 1259 4673 725 1 Sông Tô Lịch Chiều dài kênh L (km) 12,31 Bề rộng đáy đầu kênh Bđầu (m) 7,0 Đã đầu tư hoàn thiện ở Bề rộng đáy cuối kênh Bcuối (m) 22,0 DA JICA Ch/cao tr/bình lòng kênh H (m) 4,8 Cao độ đáy đầu kênh Zđầu (m) 2,00 Cao độ đáy đầu kênh Zcuối (m) 0,66 2 Sông Lừ L (km) 5,22 Bđầu (m) 8,0 Đã đầu tư hoàn thiện ở Bcuối (m) 13,2 DA JICA H (m) 4,3 7
Đã QH QH QH QH TT Công trình Nhận xét chọn 937 1259 4673 725 Zđầu (m) 2.96 Zcuối (m) 0,97 3 Sông Sét (từ Đại La ÷ cuối kênh) L (km) 3,22 Bđầu (m) 12,0 Đã đầu tư hoàn thiện ở Bcuối (m) 14,5 DA JICA H (m) 2,8÷4,6 Zđầu (m) 2,49 Zcuối (m) 0,53 5 Sông Nhuệ đoạn Liên Mạc - Hà Đông L (km) 17,75 Bđầu (m) 40,0 Đang được xác định ở Bcuối (m) 40,0 DA Cải tạo sông Nhuệ. H (m) 7,5 (Liên Mạc - Hà Đông) Zđầu (m) 0,00 Cần nghiên cứu tiếp. Zcuối (m) -1,77 6 Sông Nhuệ đoạn Hà Đông - VĐ4 L (km) Bđầu (m) 12,70 Đang được xác định ở Bcuối (m) 30,0 DA Cải tạo sông Nhuệ H (m) 7,5 (Hà Đông - VĐ4). Zđầu (m) -2,0 Cần nghiên cứu tiếp. Zcuối (m) -2,0 7 Kênh La Khê L (km) 6,25 Đang được xác định ở Bđầu (m) 24,0 DA Trạm bơm tiêu Yên Bcuối (m) 40,0 Nghĩa. H (m) 7,5 Cần nghiên cứu tiếp Zđầu (m) -1,00 Zcuối (m) -1,00 8 Các kênh khác: Sông Đăm, Sông Cầu Ngà, Kênh TB Yên Thái, Kênh TB Đào Nguyên, Chưa hoặc đang nghiên cứu Kênh Phú Đô, Kênh DN , Kênh Đông La, Kênh Om, Kênh Đồng Trì - Đông Mỹ... 1.3.8. Nhận xét tổng hợp các kết quả nghiên cứu tiêu thoát nước đô thị Hà Nội 1. Về quy mô trạm bơm Một số TB đã có sự thống nhất cao ở các QH: TB Yên Nghĩa có QTK=120 m3/s, TB Liên Mạc có QTK=170 m3/s, TB Nam Thăng Long có QTK=9 m3/s. Tuy nhiên nhiều TB còn có sự khác giữa các QH; ví dụ: - TB Yên Sở có QTK=145 m3/s (QH937, QH1259), QTK=90 m3/s (QH4673, QH725). - TB Đào Nguyên có QTK=15 m3/s (QH937), QTK=25 m3/s (QH1259, QH4673, QH725). - TB Đông Mỹ có QTK=35÷90 m3/s (QH1259), QTK=35 m3/s (QH937, QH4673, QH725). - TB Liên Trung có QTK=30 m3/s (QH725), nhưng không có (QH1259, QH4673, QH725). - TB Vạn Phúc có QTK=6,3 m3/s (QH1259, QH725), nhưng không có (QH937, QH4673). - Chưa rõ loại nhiệm vụ các TB đổ trực tiếp vào sông Nhuệ (Cổ Nhuế, Đồng Bông 1&2, Ba Xã, Siêu Quần, Hoà Bình, Đại Áng, Khê Tang 2, Thạch Nham...). 2. Về hồ điều hoà Số lượng, quy mô chưa có sự thống nhất giữa các QH và các nghiên cứu. 3. Về các trục tiêu chính Các trục tiêu chính cho LV Yên Sở đã ổn định. Thông số của các trục tiêu lớn khác vẫn đang trong quá trình nghiên cứu. 4. Về các cống điều tiết Các cống điều tiết thuộc LV Tô Lịch đã được đầu tư xây dựng. Các cống điều tiết giữa các LV 8
cần được nghiên cứu bổ sung để điều hành giữa các LV một cách hiệu quả nhất. 5. Về các tuyến đê Cần xem xét quy mô tuyến đê sông Nhuệ cho phù hợp. Cần nghiên cứu về đường VĐ4, vừa đảm bảo giao thông vừa kết hợp làm tuyến đê bảo vệ đô thị trung tâm. 6. Về giải pháp tiêu nước - Chưa xác định một số trục tiêu (sông Nhuệ, kênh La Khê...) là trục tiêu cạn hay trục tiêu vợi. - Cần rõ tính chất của các TB tiêu đầu mối là tiêu cạn hay tiêu vợi. - Cần xem xét sự phối hợp giữa các TB đầu mối để tăng hiệu qủa chống úng. 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 1. Những thành tựu nghiên cứu về thoát nước Ứng với mỗi giai đoạn phát triển của TP Hà Nội đều có các nghiên cứu và QH về tiêu thoát nước, cơ bản đáp ứng tốt cho sự phát triển HTTTN của TP. 2. Những hạn chế của các nghiên cứu đến nay - Chưa xem xét kỹ mối liên hệ ở quy mô toàn đô thị. - Tính hoàn chỉnh trong mô phỏng HT chưa cao, ít thấy NC mô xét đồng bộ quá trình dòng chảy (mưa, bề mặt, thấm, ngấm, đường cống, kênh, HĐH, máy bơm...). Phương pháp xác định các thông số của các công trình chính chưa thực sự xác thực. - Thường sử dụng mưa thời đoạn ngắn mà bước thời gian tính toán lại dài. 3. Tầm quan trọng của việc tiếp tục nghiên cứu hệ thống thoát nước Hà Nội - Cần NC giải pháp tiêu nước tổng thể cho toàn bộ HTTTN Đô thị trung tâm Hà Nội. - Cần đề ra những cơ sở khoa học để bố trí và xác định quy mô của các công trình tiêu nước hợp lý. - Cần xem xét thấu đáo mối liên hệ: “Trạm bơm - Hồ điều hòa - Kênh mương - Công trình điều tiết”. −−−−−−−−−−−−−−− CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH GIẢI PHÁP TIÊU THOÁT NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 2.1. XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG TIÊU THOÁT NƯỚC 2.1.1. Bài toán tối ưu hóa thông số cơ bản của hệ thống tiêu thoát nước Tìm cực trị của hàm mục tiêu: C = C(Q, F) → min (2.15) Với ràng buộc: Zmaxk(Q, F) = [Zmaxk] (2.16) Trong đó: C - Tổng chi phí xây dựng công trình tiêu thoát cho các TB và các HĐH, đ; Q - Tổng LL thiết kế của các trạm bơm đầu mối trong HT, m3/s; F - Tổng diện tích tính toán của HĐH trong HT tiêu, ha; Zmaxk - Cao trình MN lớn nhất tại điểm k, m; [Zmaxk] - Cao trình MN lớn nhất cho phép tại điểm k đó để HT được coi như không bị ngập. Đây là bài toán tối ưu loại đa chiều, phi tuyến, có các ràng buộc dạng phương trình. Nghiệm của bài toán là điểm tối ưu (Q*, F*) thỏa mãn: C* = C(Q*, F*) = Cmin  C(Q, F) (2.17) đồng thời thỏa mãn phương trình ràng buộc: 9
Zmaxk(Q*, F*) = Z0 (2.18) Thuật toán giải bài toán tối ưu hóa theo PP quét được thể hiện bằng sơ đồ khối như hình 2.6. Hình 2.6. Sơ đồ thuật toán tối ưu hóa với hai thông số điều khiển (Q, F) 10
2.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TIÊU NƯỚC 2.2.1. Phương pháp thuỷ nông và mô hình hồ chứa mặt ruộng Ưu điểm của PP là có thuật toán tương đối đơn giản, được áp dụng nhiều trong tính toán tiêu nước cho các vùng đất nông nghiệp, nhưng hiện nay cũng vận dụng để tính cho tất cả các loại đất, kể cả đất đô thị. Phương pháp này khá phù hợp để xác định được quá trình tiêu nước trên ruộng lúa, tuy nhiên việc tính toán trên các diện tích khác lại không chính xác. Xét về tính toán cho cả HT thì nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là độ chính xác không cao do bỏ qua thời gian chậm tới của dòng chảy. Đối với đô thị Hà Nội, phương pháp này áp dụng để tính toán hệ số tiêu thiết kế và LL thiết kế các trạm bơm trong QH937 và QH4673. 2.2.2. Phương pháp cường độ giới hạn Phương pháp này thích hợp cho việc thiết kế đường cống mạng lưới thoát nước đô thị, quy định áp dụng trong TCVN 7957:2008. Tuy nhiên, phương pháp này có những nhược điểm: - Chủ yếu dựa vào kinh nghiệm để tìm ra các thông số khí hậu trong công thức tính cường độ mưa mà không mô phỏng thực quá trình vật lý của sự hình thành dòng chảy. - Chỉ tính được một trường hợp thiết kế, không dùng được trong vận hành HT với các trận mưa thực tế. Phương pháp này áp dụng để thiết kế cho mạng lưới đường cống thoát nước trong QH1259 và QH725. 2.2.3. Phương pháp mô hình Transfert 2.2.4. Phương pháp mô hình Mike Bộ chương trình Mike bao gồm: Mike 11, Mike 21, Mike Urban, Mike Mouse được đánh giá là công nghệ cao, được áp dụng được cho nhiều khu vực có đặc điểm khác nhau về địa hình, điều kiện khí tượng thủy văn. Tuy nhiên, chi phí mua phần mềm khá lớn nên đã hạn chế tính phổ biến của nó; mặt khác, việc mô phỏng trạm bơm và máy bơm của bộ phần mềm này chưa chi tiết bằng SWMM. 2.2.5. Phương pháp mô hình SWMM Phương pháp SWMM có các ưu điểm: - Xét được hầu hết các bộ phận và các đối tượng của HT tiêu; mô phỏng thời gian liên tiếp. - Khi cần thiết, có thể mô phỏng chất lượng nước và sự lan truyền chất ô nhiễm. - Phần mềm SWMM là công cụ tính toán thủy văn - thủy lực mạnh. - SWMM mô phỏng máy bơm rất chi tiết, có xét đến đường đặc tính máy bơm. Hạn chế của SWMM là việc mô phỏng ngập tràn khi mạng lưới thoát nước quá tải còn đơn giản. 2.2.6. Chọn phương pháp và mô hình tính toán tiêu thoát nước Qua phân tích trên đây, thấy rằng phương pháp SWMM phù hợp với đối tượng nghiên cứu, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí chọn mô hình, được miễn phí và khi cần thiết có thể tích hợp vào các phần mềm có các tính năng mở rộng khác. Vì vậy được chọn trong để nghiên cứu ở đề tài này. 2.3. MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TIÊU THOÁT NƯỚC NGHIÊN CỨU 2.3.1. Các loại đối tượng cần mô phỏng Các đối tượng gồm: biểu mưa, TLV, nút nối, cửa xả, công trình trữ nước, đường dẫn, máy bơm, cống, tràn, cửa xả, tầng ngậm nước, các lệnh điều khiển, đường cong, dãy số theo thời gian... 2.3.2. Các số liệu đầu vào cơ bản của mô hình 1. Sơ đồ chung của hệ thống: HTTTN có diện tích là 37.050 ha. Tham khảo các nghiên cứu ở 4 QH gần đây, phân lại LV nghiên cứu thành các LV thành phần như ở hình 2.16. 2. Số liệu mưa: (bảng 2.1 và 2.2). 3. Số liệu mực nước: (bảng 2.4). 11
Hình 2.16. Sơ đồ hệ thống tiêu nghiên cứu và bố trí các công trình tiêu chủ yếu Bảng 2.1&2.2. Lượng mưa 72 giờ tần suất 10%, phân phối theo mưa điển hình (mm) Hà Đông Hà Nội (Láng) Giờ Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 0-1 15,65 0,59 4,84 12,62 0,18 10,11 1-2 18,88 1,13 3,60 19,39 0,18 0,46 2-3 17,75 1,66 0,00 22,25 0,71 2,60 3-4 20,57 0,95 0,00 22,77 1,15 0,00 4-5 12,82 5,88 0,24 28,37 0,27 0,00 5-6 3,80 22,52 0,00 0,26 2,84 0,00 6-7 2,54 42,71 0,00 1,17 0,44 0,00 7-8 1,27 12,89 0,00 1,04 55,83 0,00 8-9 2,82 3,80 0,00 1,95 11,63 0,00 9-10 2,82 1,66 0,00 9,63 9,68 0,00 10-11 37,75 2,79 0,00 23,68 3,73 0,00 11-12 40,57 3,56 0,00 16,79 4,79 0,00 12-13 19,16 2,79 0,00 18,61 3,55 0,00 13-14 4,93 0,95 0,00 3,90 2,04 0,00 14-15 5,35 2,26 0,00 10,02 4,53 0,00 15-16 0,14 1,60 0,00 1,56 2,75 0,00 16-17 0,14 0,36 0,00 0,26 0,89 0,00 17-18 1,27 0,00 0,00 6,90 0,00 0,00 18-19 1,41 0,00 0,00 0,78 0,00 0,00 19-20 2,11 0,00 0,00 2,34 0,00 0,00 20-21 2,39 0,00 0,00 5,73 0,00 0,00 21-22 3,80 0,12 0,00 6,90 0,80 0,00 22-23 1,55 0,00 0,00 0,39 0,00 0,00 23-24 0,99 0,00 0,00 0,78 0,89 0,00 Tổng ngày: 220,48 108,22 8,68 218,09 106,88 13,17 Tổng trận: 337,38 338,14 12
Bảng 2.4. Mực nước tính toán tại cửa xả các trạm bơm Trạm bơm Sông Mực nước (m) Liên Mạc Hồng 12,62 Nam Thăng Long Hồng 12,47 Yên Sở Hồng 11,04 Đông Mỹ Hồng 10,89 Yên Thái Đáy 6,82 Đào Nguyên Đáy 6,72 Yên Nghĩa Đáy 6,62 2.3.3. Sơ đồ hoá hệ thống tiêu thoát nước Gồm các bước: từ bản đồ QH; tiến hành giản lược hoá bản đồ, sơ đồ hoá HTTTN; thể hiện vị trí và thông tin chính của các đối tượng; chuyển sang dạng file ảnh. 2.3.4. Lập mô hình hóa hệ thống tiêu thoát nước trên SWMM - Tạo các đối tượng nhìn thấy trên bản đồ mô hình: mô hình mưa; các TLV, các nút nối, các đường dẫn, các HĐH, các tràn, các cống, máy bơm, cửa xả... - Tạo các đối tượng không nhìn thấy trên bản đồ mô hình: đặc tính máy bơm, mô hình thấm, các quy tắc điều khiển, các đường cong, các dãy số theo thời gian... Hình 2.21. Hệ thống tiêu của toàn bộ lưu vực nghiên cứu mô phỏng trên SWMM 13
2.3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Dùng chỉ tiêu Nash-Sutcliffe để đánh giá kết quả tính toán của mô hình. 1. Hiệu chỉnh mô hình Đợt tiêu từ ngày 24÷28/5/2016 (lượng mưa 281,09 mm). Kết quả tính toán giữa đường mô hình và thực tế theo chỉ tiêu Nash-Sutcliffe thu được kết quả NSE=0,85. Mô hình đạt loại khá. Hình 2.26. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính toán theo mô hình và theo thực đo trên kênh chính Yên Sở tại vị trí đập tràn C trong đợt tiêu từ ngày 24÷28/5/2016 2. Kiểm nghiệm mô hình * Đợt tiêu từ ngày 22÷26/5/2012 (mưa 185,4 mm). Kết quả NSE=0,87. Mô hình đạt loại khá. * Đợt tiêu từ ngày 17÷21/8/2012: Tương tự, tính được NSE=0,97. Mô hình đạt loại tốt. Hình 2.28. Biểu đồ so sánh đường mực nước tính toán theo mô hình và theo thực đo trên kênh chính Yên Sở tại vị trí đập tràn C trong đợt tiêu từ ngày 22÷26/5/2012 4. Xác định bộ thông số mô hình đã chọn sau khi kiểm định - Hệ số độ nhám: bề mặt: không thấm: n=0,02; bề mặt thấm: n=0,15÷0,20. - Thông số về tính thấm của đất: f0=1,0 mm/h; fc=0,25 mm/h; k=4,0 1/h; φ=0,3; h=60 mm - Hệ số nhám đường dẫn: Kênh mái lát đá hoặc cừ: n=0,018; kênh đất: n=0,024; cống bê tông: n=0,015. 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Trong chương 2 đã xây cơ sở khoa học xác định giải pháp tiêu thoát nước và quy mô công trình tiêu: - Xây dựng bài toán tối ưu hóa thông số LL trạm bơm Q và diện tích hồ điều hòa F của HTTTN và xác định phương pháp và thuật toán giải. - Phân phân tích một số phương pháp tính toán tiêu và chọn SWMM. - Thiết lập mô hình HTTTN Đô thị trung tâm TP Hà Nội một cách đồng bộ. - Thực hiện hiệu chỉnh và kiểm mô hình. - Kết quả Chương 2 là cơ sở để phân tích và đề xuất giải pháp tiêu nước và quy mô công trình tiêu trên địa bàn sẽ thực hiện ở Chương 3. −−−−−−−−−−−−−−− 14
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIÊU NƯỚC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH TIÊU TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 3.1. DỰ KIẾN GIẢI PHÁP TIÊU THOÁT NƯỚC Ở LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1.1. Dự kiến giải pháp chung 1. Giải pháp tiêu nước tổng thể: Tiêu động lực ra sông ngoài; bố trí HĐH nhằm giảm LL đỉnh; các tuyến kênh trục để dẫn và điều hoà nước; hình thức tiêu úng của các TB đầu mối và kênh trục là tiêu cạn mà không phải là tiêu vợi. 2. Đối với LV Yên Sở: Đánh giá khả năng thoát nước của 4 con sông (Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu). Xem xét có nên nâng công suất (CS) lên 145 m3/s (để đủ q=17,9 l/s/ha). 3. Đối với LV Tây Hà Nội - Tiêu ra sông ngoài bằng các TB: Yên Nghĩa, Đào Nguyên, Yên Thái; TB Liên Mạc, Nam Thăng Long. - Các trục tiêu chính: Sông Nhuệ, kênh La Khê, sông Đăm, sông Cầu Ngà, DN, Đông La... - Các HĐH (tham khảo QH725 về vị trí hồ, nhưng cần xác định hồ nào là cần thiết). 4. Đối với LV phía dưới cống Hà Đông: Xem xét bố trí một TB tổng ở cuối LV thay cho tất cả các TB phân tán. 3.1.2. Bố trí các trạm bơm tiêu đầu mối Bảng 3.1. Giá trị “nền” thông số lưu lượng thiết kế Q của các trạm bơm tiêu đầu mối Hiện trạng Quy hoạch Đề xuất FLV Lưu vực Q q Q q Q q (ha) (m3/s) (l/s/ha) (m3/s) (l/s/ha) (m3/s) (l/s/ha) LV Yên Sở 7.541 90 11,93 90 11,93 90 11,93 LV Tây Hà Nội 19.276 24 1,25 408 21,17 378 19,61 TB Liên Mạc 8.201 - - 170 20,73 170 20,73 TB Yên Nghĩa 7.019 - - 120 17,10 120 17,10 TB Y. Thái + Đ. Nguyên 3.533 15 4,25 79 22,36 79 22,36 TB Liên Trung - - - - - TB Nam Thăng Long 523 9 17,21 9 17,21 9 17,21 LV Đông Mỹ 2.229 35 15,70 35 15,70 35 15,70 TB Đông Mỹ 2.229 35 15,70 35 15,70 35 15,70 TB Vạn Phúc LV Hiền Giang 7.133 48 6,77 98 13,74 120 16,82 LV TB Ba Xã 1.061 - - 20 18,85 LV Tả Thanh Oai 3.829 15 4,00 45 11,75 TB Siêu Quần 3 10 TB Hoà Bình 10 25 TB Đại Áng 3 10 LV TB Khê Tang 1.587 22 13,86 22 13,86 LV TB Thạch Nham 656 11 16,77 11 16,77 TB Hiền Giang 120 TỔNG CỘNG: 37.051 197 5,33 601 16,22 623 16,81 3.1.3. Bố trí hệ thống hồ điều hòa Bảng 3.3. Các trường hợp diện tích hồ điều hòa (ha) theo các tỷ lệ diện tích Trường hợp tỷ lệ diện tích hồ Tên hồ 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% 1,4% 1,6% 1,8% 2,0% LV Tây Hà Nội 115,7 154,3 192,8 231,4 270,0 308,5 347,1 385,7 Tỷ lệ: 0,60% 0,80% 1,00% 1,20% 1,40% 1,60% 1,80% 2,00% LV Yên Nghĩa Hồ Yên Nghĩa 1 7,2 9,6 12,0 14,4 16,8 19,2 21,6 24,0 Hồ Yên Nghĩa 2 9,6 12,8 16,0 19,2 22,4 25,6 28,8 32,0 Hồ Yên Nghĩa 3 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0 Hồ CV Hà Đông 7,2 9,6 12,0 14,4 16,8 19,2 21,6 24,0 15
Trường hợp tỷ lệ diện tích hồ Tên hồ 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% 1,4% 1,6% 1,8% 2,0% Hồ Phú Đô 7,2 9,6 12,0 14,4 16,8 19,2 21,6 24,0 Hồ CV Mễ Trì 4,2 5,6 7,0 8,4 9,9 11,3 12,7 14,1 Hồ Mễ Trì 3,0 4,0 5,0 6,0 7,1 8,1 9,1 10,1 LV Liên Mạc Hồ Liên Mạc 1 19,2 25,6 32,0 38,4 44,8 51,2 57,6 64,0 Hồ Liên Mạc 2 2,6 3,5 4,4 5,3 6,2 7,0 7,9 8,8 Hồ Liên Mạc 3 6,1 8,1 10,1 12,1 14,1 16,2 18,2 20,2 Hồ SP4 8,7 11,6 14,5 17,4 20,3 23,2 26,1 29,0 Hồ Ngọc Long 2,6 3,5 4,4 5,2 6,1 7,0 7,8 8,7 Hồ CN4 1,8 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8 5,4 6,0 Hồ CN6 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 Hồ Giao Lưu 4,8 6,4 8,0 9,6 11,2 12,8 14,4 16,0 Hồ Cổ Nhuế 1 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0 Hồ Cổ Nhuế 2 2,9 3,8 4,8 5,8 6,7 7,7 8,6 9,6 LV Yên Thái - Đào Nguyên Hồ Yên Thái 1 5,8 7,7 9,6 11,5 13,4 15,4 17,3 19,2 Hồ Yên Thái 2 5,8 7,7 9,6 11,5 13,4 15,4 17,3 19,2 Hồ Yên Thái 3 3,8 5,1 6,4 7,7 9,0 10,2 11,5 12,8 Hồ Đào Nguyên 3,8 5,1 6,4 7,7 9,0 10,2 11,5 12,8 Hồ ĐN11 2,2 2,9 3,6 4,3 5,0 5,8 6,5 7,2 LV Đông Mỹ 13,4 17,8 22,3 26,7 31,2 35,6 40,1 44,5 Tỷ lệ: 0,60% 0,80% 1,00% 1,20% 1,40% 1,60% 1,80% 2,00% Hồ Đông Mỹ 13,4 17,8 22,3 26,7 31,2 35,6 40,1 44,5 LV Hiền Giang 42,8 57,0 71,3 85,5 99,8 114,0 128,3 142,5 Tỷ lệ: 0,60% 0,80% 1,00% 1,20% 1,40% 1,60% 1,80% 2,00% Hồ Thanh Liệt 3,4 4,6 5,7 6,8 8,0 9,1 10,3 11,4 Hồ Văn Quán 2,9 3,9 4,9 5,9 6,9 7,8 8,8 9,8 Hồ Khê Tang 1 2,9 3,9 4,9 5,9 6,9 7,8 8,8 9,8 Hồ Khê Tang 3 4,0 5,4 6,7 8,0 9,4 10,7 12,1 13,4 Hồ Khê Tang 5 2,6 3,4 4,3 5,2 6,0 6,9 7,7 8,6 Hồ Thượng Phúc 1 11,5 15,3 19,1 22,9 26,7 30,6 34,4 38,2 Hồ Thượng Phúc 2 11,5 15,3 19,1 22,9 26,7 30,6 34,4 38,2 Hồ Thạch Nham 3,9 5,2 6,6 7,9 9,2 10,5 11,8 13,1 3.1.4. Phân tích thủy lực Từ thuật toán như hình 2.6, lập sơ đồ lưới quét theo 2 thông số Q và f được mô tả ở hình 3.1: 1) Lấy một mức giá trị Q=Qmax=637,8. 2) Lấy một mức giá trị F=Fmin=0,6F. 3) Chạy mô hình SWMM, xác định các thông số thủy lực của HT và Zmax tại các điểm khống chế. 4) Tăng F thêm một bước quét ΔF=0,2%F và lặp lại bước 2 cho đến khi F= Fmax=2,0%F. 5) Giảm Q thêm một độ dài bước ΔQ (giảm 1 máy) và lặp lại từ bước 1 cho đến khi Q=Qmin=338,1. 6) Sau khi đến biên dưới Q=Qmin thì hoàn tất. Kết quả tính toán thủy văn - thủy lực bằng Hình 3.1. Lưới quét trong không gian hai chiều (f, Q) SWMM cho mỗi điểm quét như các bảng sau: 1. Tại mức Q=Q(+1)=637,8m3/s Bảng 3.4. Lưu lượng các trạm bơm đầu mối - Mức Q=Q(+1)=Qmax=637,8m3/s Trạm bơm Q (m3/s) Số máy Tây Hà Nội 417,1 Yên Nghĩa 132,0 11 Liên Mạc 182,1 15 16
Trạm bơm Q (m3/s) Số máy Nam Thăng Long 9,0 3 Yên Thái 64,0 8 Đào Nguyên 30,0 6 Đông Mỹ 47,0 8 Hiền Giang 120,0 10 Yên Sở 90,0 18 Cộng: 637,8 Bảng 3.5. Kết quả kiểm tra các ràng buộc tại các điểm quét - Mức Q=Q(+1)=637,8m3/s Tỷ lệ diện tích hồ Mực nước 0,60% 0,80% 1,00% 1,20% 1,40% 1,60% 1,80% 2,00% ZHàĐông (m) 4,65 4,49 4,37 4,29 4,16 4,11 4,07 4,03 ZLiênMạc (m) 4,59 4,36 4,21 4,11 4,00 3,88 3,78 3,78 ZYênThái (m) 4,65 4,53 4,42 4,31 4,20 4,11 4,03 3,97 ZYênSở (m) 4,66 4,66 4,66 4,66 4,66 4,66 4,66 4,66 ZĐôngMỹ (m) 3,41 3,38 3,21 3,19 3,19 3,16 3,17 3,16 ZHiềnGiang (m) 3,70 3,58 3,47 3,41 3,40 3,39 3,37 3,35 Wngập (%) 0,310% 1,021% 1,019% 1,018% 1,017% 1,016% 1,016% 1,015% Tương tự tiến hành tính toán: 2. Tại mức Q=Q(−0)=611,0m3/s 5. Tại mức Q=Q(−3)=448,1m3/s 3. Tại mức Q=Q(−1)=558,0m3/s 6. Tại mức Q=Q(−4)=393,1m3/s 4. Tại mức Q=Q(−2)=503,0m3/s 7. Tại mức Q=Q(−5)=338,1m3/s 3.1.5. Xác định quan hệ ràng buộc giữa quy mô trạm bơm và hồ điều hòa Trong quá trình quét, thay đổi Q và f đến một điểm (Q, f) nào đó HT tiêu đạt điều kiện không úng ngập: Zmax(Q, f) = [Zmax] Cụ thể đối với từng LV như sau: 1. Lưu vực Tây Hà Nội Bảng 3.18. Quan hệ Zmax~Q theo các mức diện tích hồ khác nhau - Lưu vực Tây Hà Nội Q Tỉ lệ diện tích hồ fhồ (%) (m3/s) 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% 1,4% 1,6% 1,8% 2,0% 194,3 6,19 6,19 6,19 6,19 6,19 6,15 6,15 6,04 231,4 6,19 6,16 6,14 6,04 5,87 5,69 5,54 5,42 268,6 5,96 5,68 5,46 5,30 5,16 5,01 4,90 4,80 305,7 5,31 5,06 4,89 4,77 4,62 4,46 4,45 4,44 342,9 5,07 4,87 4,74 4,61 4,46 4,33 4,26 4,22 378,0 4,87 4,68 4,50 4,36 4,31 4,20 4,20 4,13 591,8 4,65 4,49 4,37 4,29 4,16 4,11 4,07 4,03 f Q (m3/s) Fhồ (ha) 0,8% 415 154,2 1,0% 378 192,8 1,2% 359 231,3 1,4% 343 269,9 1,6% 336 308,4 1,8% 334 347,0 2,0% 333 385,5 Hình 3.3. Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxHĐ(Q, F)=4,5 - LV Tây Hà Nội 2. Lưu vực Đông Mỹ và lưu vực Hiền Giang (tương tự) 17
Hình 3.5. Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc Hình 3.7.Quan hệ QTB~Fhồ thỏa mãn ràng buộc ZmaxHG(Q, F)=3,6 - LV Hiền Giang ZmaxĐM(Q, F)=3,9 - LV Đông Mỹ 3.1.6. Xác định các giá trị lưu lượng và diện tích hồ tối ưu 1. Xác định hàm mục tiêu Từ số liệu của một số dự án đầu tư xây dựng trên địa bàn TP Hà Nội và lân cận, tiến hành phân tích hồi quy, tìm được chi phí xây dựng cho TB và HĐH, từ đó tìm ra hàm mục tiêu C: C = 8,3194×Q1,1218 + 8,440×F, 109 đ (3.8) Đối với lưu vực có nhiều trạm bơm là LV Tây Hà Nội: C  8,3194  YNQ1,1218  LMQ1,1218  YTQ1,1218  DNQ1,1218   NTLQ1,1218Q1,1218   8,44.F (3.9) Trong đó: αYN, αLM, αYT, αDN, αNTL - Lần lượt là tỷ lệ LL của các TB: Yên Nghĩa, Liên Mạc, Yên Thái, Đào Nguyên, Nam Thăng Long so với tổng LL chung Q của lưu vực này. 2. Xác định thông số tối ưu của hệ thống tiêu thoát nước a) Lưu vực Tây Hà Nội Fhồ Q C fhồ (ha) (m3/s) (109đ) 0,8% 154,2 415,0 7.546,49 1,0% 192,8 379,0 7.288,86 1,2% 231,3 359,0 7.300,15 1,4% 269,9 343,0 7.378,94 1,6% 308,4 336,0 7.605,58 1,8% 347,0 334,0 7.913,83 2,0% 385,5 333,0 8.238,37 Hình 3.9. Chi phí đầu tư cho trạm bơm, hồ điều hòa và tổng cộng - LV Tây Hà Nội 18