Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp hệ thống thoát nước cho khu trung tâm thành phố thái nguyên

River Engineering and Urban Drainage Research Centre REDAC, University Sains Malaysia, Engineering Campus, 14300, Nibong Tebal, Penang, Malaysia.. Rase***Visiting faculty Department of

th c hi n và hoàn thành lu n v n này, tôi đã nh n đ c s quan tâm giúp đ t n tình, s đóng góp quý báu c a nhi u cá nhân và t p th

Tr c tiên, tôi xin trân tr ng g i l i c m n Ban giám hi u, B môn

C p thoát n c – Khoa K thu t Tài nguyên N c tr ng i h c Th y l i

Hà N i đã t o đi u ki n thu n l i cho tôi h c t p, nghiên c u và hoàn thành

lu n v n

c bi t tôi bày t s bi t n sâu s c đ n Phó Giáo s - TS Nguy n

Tu n Anh đã t n tình h ng d n, ch b o và giúp đ trong su t quá trình th c

hi n lu n v n

Tôi xin trân tr ng c m n các c quan: S Tài nguyên Môi tr ng Thái Nguyên, vi n Quy ho ch Thái Nguyên, Ban Qu n lý d án thoát n c và x

lý n c th i thành ph Thái Nguyên… đã t o m i đi u ki n thu n l i cung

c p s li u, tài li u giúp đ tôi hoàn thành lu n v n này

Tôi xin chân thành c m n t i gia đình, ng i thân, b n bè, đ ng nghi p, đã quan tâm đ ng viên, giúp đ tôi trong quá trình th c hi n nghiên

c u đ tài

M c dù có nhi u n l c, song do trình đ và th i gian có h n nên lu n

v n không tránh kh i thi u sót Vì v y, Tôi kính mong nh n đ c s góp ý

ch b o c a các th y cô giáo và các b n đ ng nghi p

Xin chân thành c m n!

Hà N i, ngày tháng 3 n m 2015

TÁC GI LU N V N

Tòng Thu H ng

Tác gi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u riêng c a tác

gi Các s li u, thông tin trích d n trong lu n v n là trung th c và đ u

đ c ghi rõ ngu n g c K t qu nghiên c u trong lu n v n ch a t ng đ c

s d ng ho c công b trong b t k công trình nào khác

Hà N i, ngày tháng 3 n m 2015

TÁC GI LU N V N

Tòng Thu H ng

M C L C

DANH M C HÌNH V

DANH M C B NG BI U

M U 1

CH NG 1 T NG QUAN V V N NGHIÊN C U 3

1.1 T ng quan v l nh v c nghiên c u 3

1.1.1 T ng quan v các nghiên c u đã th c hi n trên th gi i 3

1.1.2 T ng quan v các nghiên c u đã th c hi n Vi t Nam 3

1.2 T ng quan v khu v c nghiên c u 4

1.2.1 i u ki n t nhiên 4

1.2.2 i u ki n kinh t xã h i 9

1.2.3 Ph ng h ng phát tri n kinh t , xã h i trong vùng 12

CH NG 2 NGHIÊN C U ÁNH GIÁ HI N TR NG VÀ KH N NG LÀM VI C C A H TH NG THOÁT N C KHU TRUNG TÂM

THÀNH PH THÁI NGUYÊN 14

2.1 Hi n tr ng h th ng thoát n c 14

2.2.Tình hình úng ng p trong khu trung tâm 14

2.2.1 Các đi m ng p úng trong khu trung tâm 14

2.2.2 Nguyên nhân gây ng p úng 17

2.3 L a ch n công c mô ph ng h th ng (đ xu t ch n mô hình SWMM) 19

2.4 ng d ng ph n m m SWMM đ đánh giá kh n ng làm vi c c a h th ng 24 2.4.1 Xây d ng mô hình m a thi t k 24

2.4.2 Xác đ nh m c n c Sông C u ng v i t n su t thi t k 27

2.4.3 Mô ph ng hi n tr ng h th ng b ng SWMM 30

CH NG 3 NGHIÊN C U XU T GI I PHÁP C I T O NÂNG C P H TH NG THOÁT N C CHO KHU TRUNG TÂM THÀNH PH THÁI NGUYÊN 45

3.2 Tính toán thi t k c ng 46

3.2.1 Tính toán l u l ng thoát n c m a 46

3.2.2 Tính toán th y l c thoát n c m a theo ph ng pháp c ng đ gi i h n 48

3.2.3 K t qu tính toán theo ph ng pháp c ng đ gi i h n 49

3.3 Tính toán b m tiêu thoát n c 50

3.4 Mô ph ng m a- dòng ch y đ ki m tra h th ng 52

3.5 xu t các ph ng pháp qu n lý và v n hành 55

3.4.1 Gi i pháp thoát n c b n v ng (SUDS) 55

3.4.2 D báo úng ng p 58

3.4.3 Xây d ng k ho ch thoát n c 58

3.4.4 Quan tr c và qu n lý thông tin d li u 58

K T LU N VÀ KI N NGH 60

TÀI LI U THAM KH O 61

Nguyên 5

Hình 2.1: V trí ng p t i c ng b nh vi n đa khoa trung ng Thái Nguyên 15

Hình 2.2: V trí ng p t i đ ng Hoàng V n Th 16

Hình 2.3: V trí ng p t i c ng tr ng i h c S ph m Thái Nguyên 16

Hình 2.5: Mô hình m a thi t k v i tr n m a 24h max, t n su t 10% 27

Hình 2.6: ng m c n c Sông C u ng v i các giá tr t n su t 29

Hình 2.7: Khai báo các thông s m c đ nh trong SWMM 32

Hình 2.8: Các thông s c b n trong SWMM 32

Hình 2.9: Mô ph ng l u v c thoát n c b ng ph n m m SWMM 33

Hình 2.10: ng quan h Q-t t i tuy n c ng C108(T nút J12-C.Xa1) 33

Hình 2.11: ng quan h Q- t t i tuy n c ng C111(T nút J3-C.Xa2) 34

Hình 2.12: ng quan h Q- t t i tuy n c ng C111(T nút J98-C.Xa3) 34

Hình 2.13: ng quan h Q- t t i tuy n c ng C111(T nút J102-C.Xa4) 34

Hình 2.14: ng quan h Q- t t i tuy n c ng C112(T nút J105-C.Xa5) 35

Hình 2.15: ng quan h Q- t t i tuy n c ng C108(T nút HDH1-C.Xa6) 35

Hình 2.16: ng quan h v l u l ng c a l u v c ng v i tr n m a 24h max 35

Hình 2.17: B n đ v trí các đi m ng p ng v i tr n m a 24h max 36

Hình 2.18: Tr c d c các tuy n c ng C57-C62-C102 trên đ ng Minh C u 40

Hình 2.19: Tr c d c các tuy n c ng C58-C100 trên đ ng Minh C u 41

Hình 2.20: Tr c d c các tuy n c ng C55-C100 trên đ ng Minh C u 41

Hình 2.21: Tr c d c các tuy n c ng C75-C104 trên đ ng Hoàng V n Th 41

Hình 2.22: Tr c d c các tuy n c ng C92-C107 trên đ ng Hoàng V n Th 42

Hình 2.23: Tr c d c các tuy n c ng C80-C105 trên đ ng L ng Ng c Quy n (LNQ) 42

Hình 2.24: Tr c d c các tuy n c ng C81-C105 trên đ ng LNQ 43

Hình 2.25: Tr c d c các tuy n c ng C83-C105 trên đ ng LNQ 43

Hình 3.1: C nh quan khu v c h X ng R ng 45

Hình 3.2: C a x n c t h X ng R ng ra Sông C u 46

V n Th ) c ng đã góp ph n l u tr n c m a 56 Hình 3.8: Hi n tr ng v a hè trên đ ng Hoàng V n Th 57 Hình 3.9: V a hè k t h p là m t l p b m t th m 57

B ng 1.1: M t s đ c đi m c a sông C u và sông Công 8

B ng 1.2: c tr ng đ nh l l n nh t m t s v trí trên sông C u 8

B ng 1.3: Hi n tr ng dân s trung bình hàng n m (2003-2010) TP T Nguyên: 9

B ng 1.4: Hi n tr ng dân s - đ t đai thành ph Thái Nguyên 10

B ng 1.5: Hi n tr ng s d ng đ t 11

B ng 2.1: Th ng kê các tuy n c ng hi n tr ng 22

B ng 2.2: C ng đ m a tính toán v i chu k l p l i 10 n m 26

B ng 2.3: L ng m a tính toán v i chu k l p l i 10 n m 26

B ng 2.4: L ng m a(mm) trong kho ng th i gian ∆t (h) 26

B ng 2.5: B ng t ng h p s li u m c n c trung bình, cao nh t và th p nh t hàng n m (cm), tr m Gia B y, th i k 1969-2011 27

B ng 2.6: B ng t ng h p giá tr m c n c Sông C u ng v i t n su t thi t k 29

B ng 2.7: Th ng kê di n tích các ti u khu 31

B ng.2.8: Th ng kê các nút ng p ng v i tr n m a 24 h max 37

B ng 2.9: Th ng kê th i gian ng p các tuy n c ng v i tr n m a 24h max 39

B ng 3.2: Th ng kê tuy n c ng ng p theo ph ng pháp c ng đ gi i h n 50

L u l ng b m (Qb) đ c xác đ nh theo ph ng pháp th d n: 50

B ng 3.3: T ng h p chi u dài các tuy n c ng làm l i theo ph ng pháp c ng đ gi i h n 51

B ng.3.4: Th ng kê các nút, các đo n công quá t i ng v i tr n m a 24 h max 52

M U

H th ng thoát n c thành ph Thái Nguyên đ c xây d ng t nhi u n m

tr c đây và đã đ c c i t o l i t n m 2003, đây là h th ng thoát n c chung t

ch y ra sông C u, đ m nhi m thoát n c th i, n c m a cho t ng di n tích t nhiên

là 18.970,48 (ha) v i s dân là 330.707 (ng i) Tuy nhiên, sau h n 10 n m c i t o

l i thì nhi u đo n c ng đã b xu ng c p và b b i l ng, bên c nh đó quá trình qu n

lý v n hành không t t, các tuy n c ng không đ c v sinh làm thu h p ti t di n thoát n c, d n đ n không th đáp ng đ c yêu c u thoát n c hi n t i c ng nh

t ng lai

M t khác, trong nh ng n m g n đây do quá trình phát tri n kinh t - xã h i,

t c đ đô th hoá nhanh, nhi u d án l n đã đang tri n khai và s p tri n khai Nhi u khu đô th , khu dân c hình thành nhanh chóng kéo theo s thay đ i v nhu c u thoát n c trong khu v c Các khu đô th , khu dân c m i hình thành làm thu h p

đ t s n xu t nông nghi p, san l p nhi u ao h , đ ng ru ng, làm gi m kh n ng tr

n c, chôn n c d n đ n làm t ng h s tiêu n c Ngoài ra, do bi n đ i khí h u, tình hình th i ti t ngày càng di n bi n ph c t p làm cho c ng đ m a và l ng

m a t ng lên gây khó kh n cho h th ng thoát n c

Vì v y, vi c nghiên c u mô ph ng, đánh giá h th ng nh m t o các c s khoa h c đ đ xu t các gi i pháp c i t o, nâng c p h th ng thoát n c khu trung tâm thành ph Thái Nguyên v i m c đích xóa b tình tr ng úng ng p th ng xuyên

t i khu trung tâm là h t s c c n thi t và có ý ngh a th c ti n

II M C TIÊU NGHIÊN C U

Nghiên c u đánh giá hi n tr ng, tìm nguyên nhân gây úng ng p khu trung tâm thành ph Thái Nguyên đ ng th i đánh giá kh n ng làm vi c c a h th ng thoát n c, t đó đ xu t gi i pháp h p lý đ c i t o nâng c p h th ng thoát n c

nh m đáp ng yêu c u thoát n c đô th trong t ng lai

H th ng thoát n c khu trung tâm thành ph Thái Nguyên

IV PH NG PHÁP NGHIÊN C U

1 Cách ti p c n:

- Ti p c n th c t : i kh o sát, nghiên c u, thu th p các s li u c a h th ng thoát n c

- Ph ng pháp mô hình toán: ng d ng mô hình SWMM c a M đ mô

ph ng h th ng tiêu thoát n c hi n t i và ki m tra các ph ng án c i t o thi t k

CH NG 1

1.1 T ng quan v l nh v c nghiên c u

1.1.1 T ng quan v các nghiên c u đã th c hi n trên th gi i

V n đ ng p l t đô th không ch có nh ng đô th c a Vi t Nam nói riêng

mà đây là “v n n n” c a nhi u đô th trên th gi i, nh t là đô th các n c đang phát tri n- n i đang có quá trình đô th hóa quá nhanh nh ng thi u nh ng gi i pháp quy ho ch qu n lý và công trình h t ng thích ng Ng p l t đô th đã gây nên

nh ng tác đ ng không nh đ n sinh ho t c a ng i dân: nh h ng đ n s phát tri n kinh t , ô nhi m môi tr ng s ng… Vì v y c ng đã có r t nhi u nghiên c u

c ng nh gi i pháp đ phòng tránh úng ng p

Malaysia đã có nghiên c u v i mô hình đ áp d ng SWMM cho qu n lý

n c đô th (Application of SWMM for Urban Stormwater Management: A Case

Study with Modelling - Lai S.H., Ghani A Ab., Zakaria N.A., Leow C.S., Chang

C.K., Yusof M.F River Engineering and Urban Drainage Research Centre (REDAC), University Sains Malaysia, Engineering Campus, 14300, Nibong Tebal, Penang, Malaysia)

Nghiên c u: Úng ng p đô th trong nh ng th p k g n đây trong b n thành

ph l n c a n (Urban flooding in recent decades in four mega cities of India -

U.S De**, G P Singh* and D M Rase***Visiting faculty Department of

Environment Science/ V.S.I Pune, India and Former Additional Director General

of Meteorology (Research), Pune *India Meteorological Department, Pune –

411005

1.1.2 T ng quan v các nghiên c u đã th c hi n Vi t Nam

Công tác ch ng ng p các thành ph l n đang là m t trong nh ng v n đ

đ c quan tâm trong m c tiêu thích ng v i bi n đ i khí h u qu c gia Tuy nhiên,

th c tr ng ng p l t nhi u n i trên đ a bàn các thành ph l n đã ch ng t công tác

ch ng ng p v n còn nhi u b t c p Có r t nhi u nguyên nhân khác nhau gây ng p

úng và ng v i m i m t thành ph s có nh ng bi n pháp khác nhau đ kh c ph c

th c tr ng trên vì v y vi c nghiên c u các nguyên nhân gây ng p úng và đ xu t các

gi i pháp ch ng ng p úng cho các thành ph Vi t Nam là rât c n thi t, và th c t

đã có nghiên c u v v n đ này

Nghiên c u, đ xu t các gi i pháp ch ng ng p cho n i thành thành ph Nha

Trang do PGS.TS Hoàng V n Huân làm ch nhi m đ tài 2013

Nghiên c u đ xu t các gi i pháp ch ng ng p cho thành ph HCM là đ tài

do GS.TS Lê Sâm ch nhi m 2010

1.2 T ng quan v khu v c nghiên c u

1.2.1 i u ki n t nhiên

1.2.1.1 V trí đ a lý

H th ng thoát n c khu trung tâm thành ph Thái Nguyên có v trí nh sau:

- Phía Tây B c gi i h n là đ ng L ng Ng c Quy n

- Phía Nam gi i h n là đ ng Phan ình Phùng

- Phía ông Nam gi i h n là đ ng Cách m ng tháng tám

- Phía ông B c gi i h n là đ ng B c K n

Hình 1.1: B n v hi n tr ng h th ng thoát n c khu trung tâm Thành ph Thái

Nguyên

Thành ph Thái Nguyên n m trong vùng nhi t đ i gió mùa nóng m hàng

n m, có l ng m a khá phong phú M t n m bình quân có 198 ngày m a Mùa

m a kéo dài t tháng 4 – 10 và chi m 80-85% t ng l ng m a hàng n m

Thành ph Thái Nguyên ít ch u nh h ng tr c ti p c a bão vì n m xa

bi n.Theo tài li u th ng kê ch có m t c n bão ngày 2/7/1964 là đ b qua B c Thái

m tuy t đ i cao nh t 30-32,5 milibar

m t ng đ i trung bình ~ 80%

S gi n ng trong n m 1690 gi

S ngày có mây ~ 200 ngày trong n m

Tóm l i khí h u Thành ph Thái Nguyên có nhi t đ gió mùa nóng m

L ng m a khá phong phú Thu n l i cho s phát tri n nông lâm nghi p Khí h u chia theo mùa rõ r t thu n l i cho vi c xây d ng

Thu v n, sông ngòi

Thành ph Thái Nguyên n m gi a hai con sông C u và sông Công do đó

ch u nh h ng c a ch đ thu v n c a hai con sông này, đ c bi t là sông C u –

n i thoát n c ch y u c a thành ph Thái Nguyên

Sông C u: Flv = 3489 Km2 Chi u dài đo n qua t nh B c Thái L=206Km; Chi u dài sông C u đo n qua Thành ph L=19Km d c bình quân l n i=1,75%

và cao đ l u v c gi m d n t B c xu ng Nam Phía B c l m thác nhi u gh nh,mùa

m a l n c ch y d d i,mùa ki t nhi u đo n l i qua d dàng o n t Thái Nguyên đ n h t t nh, lòng sông m r ng, dòng sâu có v n t c nh h n th ng l u

nh ng có tình tr ng úng ng p khi có l l n

Sông Công: B t ngu n t núi Ba Lan thu c huy n nh Hoá, di n tích l u

v c F= 951Km2 có đ d c bình quân i=1,03%.Chi u dài L=96Km Trên sông Công

có h núi C c dùng đ đi u ti t n c ph c v cho nông nghi p và cho sinh ho t c a

TP Thái Nguyên, đ ng th i là khu du l ch c a TP

+ Dung tích tb c a h : W=160.000.000 m3

+ Dung tích l : W=200.000.000 m3

+ nh đ p chính cao đ +50.0m

+ áy đ p chính cao đ +24m

B ng 1.1: M t s đ c đi m c a sông C u và sông Công

( o n ch y qua TP Thái Nguyên )

1.2.2 i u ki n kinh t xã h i

1.2.2.1 Dân c

Thành ph Thái Nguyên có 26 đ n v hành chính c p ph ng, xã bao g m

18 ph ng, 8 xã và m t ph n đ t xã Cao Ng n, ng B m thu c huy n ng H

Dân s : Theo s li u đi u tra n m 2010 dân s Thành ph Thái Nguyên là: 330.707 ng i

N i thành: 248.030 ng i, chi m t l g n 75% so v i t ng dân s toàn thành ph

Ngo i thành: 82.670 ng i, chi m t l g n 25% so v i t ng dân s toàn thành ph

B ng 1.3: Hi n tr ng dân s trung bình hàng n m (2003-2010) TP T Nguyên:

N m

n v 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Dân s toàn t

ph 225740 231413 237065 248221 257645 261821 287802 330707 Dân s thành th 160760 168006 172299 179836 188519 193800 211247 248030 Dân s nông

- Khu v c ngo i thành : 11.776 ha (chi m 66,5 %)

+ t xây d ng đô th : 3.272,9 ha, bình quân 203,6 m2/ng i

- t dân d ng : 2.396,1 ha, bình quân149 m2/ng i

- Ngoài dân d ng : 876,8 ha, bình quân: 54,5 m2/ng i

- t khác: 2.658,1 ha

B ng 1.4: Hi n tr ng dân s - đ t đai thành ph Thái Nguyên

Stt Danh m c Di n tích đ t t nhiên (ha) Dân s M t đ dân s

(ng/km2) (ng i)

1.2.3 Ph ng h ng phát tri n kinh t , xã h i trong vùng

1.2.3.1 nh h ng t ch c và phát tri n không gian đô th :

- V phía B c: Khai thác qu đ t hi n có t i ph ng Tân Long đ phát tri n các khu công nghi p

- Phía Nam: Phát tri n đ n h t xã L ng S n

- Phía Tây: T i xã Phúc Xuân, Phúc Trìu giáp khu du l ch h Núi C c

- Phía ông m r ng sang xã Cao Ng n và xã ng B m đ khai thác c nh quan hai bên sông C u

1.2.3.2 nh h ng phát tri n h t ng k thu t:

a nh h ng quy ho ch giao thông đô th

- H th ng giao thông đ i ngo i:

M ng l i và c a ngõ đ i ngo i chính t p trung v QL 3 m i, QL 1B, tuy n

đ ng Núi C c, c a ngõ đi B c Giang

T ch c l i h th ng giao thông khu v c c a ô Thi t k b sung trong khu

v c m r ng, xây d ng m i v phía Tây và phía Nam thành ph

Hoàn thi n h th ng công trình ph c v giao thông, đ c bi t h th ng đi m

đ xe, công trình chuy n ti p gi a lo i hình giao thông trong t ng lai

c nh h ng quy ho ch thoát n c m a

Ch n h th ng thoát n c t ch y: H ng x ra các su i t nhiên ch y trong lòng TP; K t c u h n h p C ng BTCT và m ng xây có n p đan

i v i các khu c i t o và nâng c p tr c m t v n s d ng h th ng thoát

n c m a chung ,t ng b c s c i t o cho phù h p v i yêu c u i v i các khu đô

th d ki n m i s xây d ng h th ng thoát n c riêng

CH NG 2

H TH NG THOÁT N C KHU TRUNG TÂM

THÀNH PH THÁI NGUYÊN 2.1 Hi n tr ng h th ng thoát n c

H th ng thoát n c hi n tr ng thu c lo i chung (n c m a l n n c th i) Trong t t c các m ng, n c m a đ u t ch y theo tr ng l c

Các tuy n thoát n c ch y u ph c v cho vi c thu n c m a m t đ ng và các nhà dân ven đ ng

N c m a sau khi x xu ng ru ng s ch y theo các đ ng thoát n c t nhiên, các c ng thu l i, ra các su i r i ch y vào sông C u

2.2 Tình hình úng ng p trong khu trung tâm

2.2.1 Các đi m ng p úng trong khu trung tâm

Có 3 khu v c úng ng p :

Khu v c úng ng p t i đ ng L ng Ng c Quy n (tr ng i h c S ph m) Khu v c g n B nh Vi n a Khoa (đ ng L ng Ng c Quy n)

Khu v c úng ng p trên đ ng Hoàng V n Th (giao c t v i đ ng Minh

c nh tr ng i h c S ph m, tuy nhiên vi c c i t o v n ch a đ ng b , nên v n x y

n i r i rác đ n h X ng R ng Hi n nay toàn b kênh d n đ n H X ng R ng đã

đ c c i t o l i, tuy nhiên tuy n c ng th c tr ng l i ch a đ c c i t o l i

Ví d m t s hình nh các đi m ng p khi có m a l n:

Hình 2.1: V trí ng p t i c ng b nh vi n đa khoa trung ng Thái Nguyên

Hình 2.2: V trí ng p t i đ ng Hoàng V n Th

Hình 2.3: V trí ng p t i c ng tr ng i h c S ph m Thái Nguyên

Hình 2.4: V trí c a x n c vào h X ng R ng đo n C u Tr ng khi không có

m a

Hình 2.5: V trí c a x n c vào h X ng R ng đo n C u Tr ng sau c n m a

ngày 30/5/2014 ( n c ng p tràn c ng d n vào H X ng R ng)

2.2.2 Nguyên nhân gây ng p úng

Quá trình đô th hóa di n ra nhanh làm t ng m t đ dân c trong khu v c d n

đ n nhu c u thoát n c t ng Trong khi đó ph n l n h th ng thoát n c đ c xây

d ng đã lâu, kích th c, ti t di n c ng bé, cao đ đáy c ng không đ ng đ u, trong

t ng khu v c không có các h đi u hòa nên toàn b n c th i sinh ho t, s n xu t và

n c m a đ u thoát vào h th ng thoát n c chung khi có m a, vì v y h th ng thoát n c c a khu v c không đáp ng đ c nhu c u thoát n c d n đ n tình tr ng úng ng p c c b

Nguyên nhân do khí h u, th i ti t (m a, bão):

Ch đ th y v n c a sông C u ph thu c ch y u vào m a trên l u v c và

n c th i trong quá trình s n xu t sinh ho t T ng l ng n c th i hàng s n xu t sinh ho t hàng ngày nh h ng ch y u đ n ch t l ng n c và môi tr ng xung quanh, h u nh không nh h ng đ n úng ng p c a Thành ph

Các tr n m a t p trung v i l u l ng ho c c ng đ v t quá kh n ng tiêu thoát n c c a h th ng là nguyên nhân c b n gây úng ng p cho khu v c Các tr n

m a v t thi t k th ng gây úng ng p trên di n r ng V i tr n m a nh h n thi t

k nh ng v i c ng đ l n đã có th gây úng ng p nhi u đi m trong khu v c

Quá trình xây d ng và phát tri n đô th

Vi c xây d ng đô th ( các tuy n đ ng, khu công nghi p, khu đô th , dân sinh, cao đ san n n …) tr c kia c a thành ph không theo quy ho ch nên đã gây ra m t trong nh ng h u qu là: Sau m t th i gian phát tri n nhi u khu v c có đ a hình

tr ng h n so v i xung quanh, đ ng ph , h th ng công trình b trí không thu n

ti n cho thoát n c nên có kh n ng n c m a không k p thoát ra h th ng tiêu

th ng gây úng ng p c c b

H th ng thoát n c đ c xây d ng đã lâu, làm nhi m v thoát n c chung (c

n c m a và n c th i) cho đô th theo ph ng th c t ch y Bùn cát, rác th i b

l ng đ ng nhi u không đ c n o vét th ng xuyên, tri t đ , các ga thu và ga th m

n c quá xa (50 – 100m), b trí không phù h p nên th ng xuyên gây úng ng p c c

b

Ngày nay dân s khu v c trung tâm thành ph t ng cao, ý th c c a ng i dân

ch a cao, nhi u n i dân còn t đ ph th i xây d ng, x rác, l n chi m, l p dòng

làm gi m kh n ng thoát n c c a h th ng Nhi u khu đô th m i đ c xây d ng,

2.3 L a ch n công c mô ph ng h th ng (đ xu t ch n mô hình SWMM)

Gi i thi u v mô hình SWMM

Mô hình toán SWMM (Storm Water Management Model) là mô hình đ ng l c

h c mô ph ng m a – dòng ch y cho các khu đô th c v ch t và l ng, và tính toán quá trình dòng ch y trên các đ ng d n

SWMM ra đ i t n m 1971, cho đ n nay đã tr i qua nhi u l n nâng c p Mô hình SWMM đ c s d ng r ng rãi trên th gi i cho các công tác quy ho ch, phân tích và thi t k liên quan đ n dòng ch y do n c m a

- Chuy n đ ng tuy n c a dòng ch y trên m t đ t và các h ch a phi tuy n

Mô hình SWMM có kh n ng mô ph ng linh ho t v th y l c dòng ch y h

th ng bao g m các đ ng ng, kênh, các công trình tr n c và x lý n c, các công trình phân dòng…

Ngoài kh n ng mô ph ng dòng ch y m t, SWMM còn có kh n ng tính toán

v n chuy n ch t ô nhi m, xem xét t i ngu n gây ô nhi m và di n bi n n ng đ ch t

ô nhi m trên h th ng

Các ng d ng c a mô hinh

Các ng đ ng đi n hình c a mô hình:

- Thi t k và b trí các thành ph n c a h th ng tiêu đ ki m soát l

- B trí các công trình tr n c (đi u hòa n c) và các thi t b đ ki m soát l

Khai báo đ i t ng ti u l u v c – Subcatchments: (Khu v c nghiên c u có

15 l u v c, vi c phân chia l u v c ph thu c vào m t b ng và cao trình m t đ t):

S li u v đ d c đ c l y d a vào b n đ đ a hình, c t đ a hình; h s nhám- tra trong ph l c h s nhám Manning đ i v i dòng ch y trên m t đ t (giáo trình mô

ph ng m ng l i thoát n c b ng SWMM c a Tr ng i h c Th y l i- PGS.TS

D ng Thanh L ng); ph n tr m vùng không th m trong ti u l u v c s đ c l y

s li u t i b n đ s d ng đ t

Khai báo thông s đo m a - Rain Gages: S d ng s li u m a theo gi

(mm/h), tính toán l ng m a theo gi d a vào công th c xác đ nh c ng đ m a theo đi u 4.3.3 TCVN 7957-2008 và nh p giá tr c a tr n m a thi t k

Khai báo đ i t ng Nút – Junction (nút thu n c): cao đ đáy h ga và chi u sâu max c a h ga s đ c l y d a vào b n thi t k m ng l i thoát n c

m a hi n tr ng

Khai báo đ i t ng tuy n c ng thoát n c – Conduit: Hình d ng, chi u sâu, chi u dài các tuy n c ng đ c l y d a vào b n thi t k m ng l i thoát n c m a

hi n tr ng; h s nhám manning đ c tra trong ph l c h s nhám Manning đ i v i

đ ng d n kín (giáo trình mô ph ng m ng l i thoát n c b ng SWMM c a

Tr ng i h c Th y l i- PGS.TS D ng Thanh L ng), h th ng c ng bê tông thoát n c c nên ch n h s nhám manning n=0,015

Khai báo đ i t ng h đi u hòa - Storage Unit:

D a vào hi n tr ng ta s nh p m i quan h gi a chi u sâu h (Dept-m) và

di n tích m t h (m2) Trong khu v c nghiên c u có 02 h đi u hòa là h X ng

Thành ph Thái Nguyên có cao đ n n hi n tr ng t ng đ i cao: Cao đ cao

nh t kho ng 32 – 32,3 m, cao đ th p nh t kho ng 26 - 26,2 m Cao đ trung bình kho ng 29 – 29,2 m

2.4 ng d ng ph n m m SWMM đ đánh giá kh n ng làm vi c c a h th ng

2.4.1 Xây d ng mô hình m a thi t k

mô ph ng đ c tr n m a trong th i gian m a 24h max, tác gi s d ng mô hình Chow (ph ng pháp kh i xen k ) đ đ a ra mô hình m a d a trên đ ng quan

h IDF (Intensity – Duration – Frequency) Quan h IDF là quan h C ng đ –

Th i gian m a – T n su t m a

a Xây d ng đ ng quan h IDF

Theo i u 4.2.2 TCVN 7957:2008, c ng đ m a tính toán đ c xác đ nh theo công th c sau:

q - C ng đ m a (l/s.ha);

t - Th i gian m a tính toán (phút);

P - Chu k l p l i tr n m a tính toán (n m), xây d ng đ ng quan h IDF v i chu k l p l i P = 10 (n m)

A, C, b, n: H ng s khí h u ph thu c vào đi u ki n m a c a đ a ph ng Theo

Ph l c B c a TCVN 7957:2008, v i khu v c tính toán là Thái Nguyên , ta ch n

đ m a tính theo l p n c

b Mô hình m a thi t k

M a thiêt k đ c đ c tr ng b i: Chu k l p l i thi t k (t n su t thi t k ), th i gian m a, đ sâu m a và bi u đ quá trình m a hay phân b theo th i gian m a

Mô hình m a phân ph i tác gi l a ch n là mô hình c a Chow (Ph ng pháp

d ng kh i xen k ) Ph ng pháp này đ c đ xu t b i Chow (1988), mô hình m a này đ c đ c tr ng b i đ sâu m a xu t hi n trong n kho ng th i gian k ti p nhau trên t ng th i gian m a Td=n.∆t

Sau khi l a ch n chu k xu t hi n l i thi t k , ta đ c c ng đ m a I cho m i

th i gian m a t, 2 t, 3 t t m t đ ng IDF t ng ng v i chu k xu t hi n l i

đã ch n và tính đ sâu m a m a l y tích (h) b ng cách nhân c ng đ m a v i th i gian m a (h= I x t)

L y hi u s gi a hai giá tr liên ti p c a đ sâu m a l y tích (h(n 1) t)), ta s tính đ c đ sâu m a thi t k ng v i m i t và đ c g i là các kh i Các kh i đ c s p x p v i c ng đ m a l n nh t đ c x p gi a ho c th i gian xu t hi n đ nh, các kh i còn l i đ c s p x p theo th t gi m d n và đ c chia đ u bên ph i và bên trái c a kh i trung tâm

t)-h((n-T i khu v c t)-h((n-Thái Nguyên v i t n su t thi t k 10% ta xác đ nh đ c c ng đ

m a Theo i u 4.2.2 TCVN 7957:2008

Hình 2.5: Mô hình m a thi t k v i tr n m a 24h max, t n su t 10%

2.4.2 Xác đ nh m c n c Sông C u ng v i t n su t thi t k

Tr m th y v n Gia B y quan tr c m c n c và l u l ng t n m 1962 đ n nay Chu i s li u m c n c s d ng đ tính toán t n su t đ c l y t n m 1969

đ n nay Tr m th y v n Gia B y có s li u quan tr c liên t c, đ m b o đ chính xác

B ng 2.5: B ng t ng h p s li u m c n c trung bình, cao nh t và th p nh t hàng

n m (cm), tr m Gia B y, th i k 1969-2011

Htb

Htb

Htb

m c n c Hmax t n m 1969 – 2011, ta s xác đ nh đ c m c n c Hmax =27,49 (m) ng v i t n su t thi t k P=10%

Th t T n su t

Th i gian l p l i (n m)

Hình 2.7: Khai báo các thông s m c đ nh trong SWMM

Hình 2.8 : Các thông s c b n trong SWMM

Hình 2.9: Mô ph ng l u v c thoát n c b ng ph n m m SWMM

b K t qu mô ph ng

Hình 2.10: ng quan h Q-t t i tuy n c ng C108(T nút J12-C.Xa1)