B� NÔNG NGHI�P VÀ PHÁT TRI�N NÔNG THÔN 1 Lời cảm ơn Để hoàn thành chương trình đào tạo cao học chuyên ngành Cấp Thoát Nước – trường Đại học Thủy Lợi khóa học 20 (2012 2014), cần hoàn thiện luận văn tố[.]
1 Lời cảm ơn Để hồn thành chương trình đào tạo cao học chuyên ngành Cấp Thoát Nước – trường Đại học Thủy Lợi khóa học 20 (2012 - 2014), cần hồn thiện luận văn tốt nghiệp cuối khóa Trong trình học tập làm luận văn, tác giả nhận quan tâm, giúp đỡ của Ban giám hiệu nhà trường, Phòng đào tạo đại học sau đại học, Khoa Kỹ Thuật Quản Lý Tài Ngun Nước tồn thể thầy, giáo Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh – Người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học, hết lòng giúp đỡ, tận tình giảng giải cho tác giả suốt trình thực luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới bạn lớp 20CTN, anh, chị khóa trước động viên, đóng góp ý kiến hỗ trợ suốt trình học tập làm luận văn Xin chân thành cảm ơn! Ngày tháng Học viên Đỗ Anh Đông Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN năm 2014 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng, luận văn với đề tài « NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HỊA CHO HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ » cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu trung thực, kết nghiên cứu luận văn chưa sử dụng luận văn khác mà bảo vệ trước Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin, tài liệu tham khảo ghi rõ nguồn gốc trích dẫn Xin chân thành cảm ơn! Ngày tháng Học viên Đỗ Anh Đông Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN năm 2014 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích đề tài III Phạm vi nghiên cứu .8 IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu .8 Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu .8 V Kết dự kiến đạt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HÒA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN DUNG TÍCH HỒ ĐIỀU HỊA 1.1 Khái niệm hồ điều hòa 1.2 Tình hình sử dụng hồ đô thị số đô thị Đồng Bằng Bắc Bộ 1.3 Tổng quan phương pháp xác định dung tích hồ điều hịa .14 1.3.1 Phương trình 14 1.3.2 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hòa theo TCVN 7957 - 2008 (Phương pháp 1) 15 1.3.3 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hịa dựa đường q trình lưu lượng vào lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Theo sổ tay thiết kế mạng lưới thoát nước Mỹ - Phương pháp 2) 17 1.3.4 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hịa dựa đường q trình lưu lượng dạng hình tam giác (Theo sổ tay thiết kế mạng lưới thoát nước Mỹ Phương Pháp 3) 18 Học viên: Đỗ Anh Đơng Lớp 20CTN 1.3.5 Tính tốn dung tích hịa điều hịa theo phương pháp hồi quy (Theo sổ tay thiết kế mạng lưới thoát nước Mỹ - Phương pháp 4) .19 1.3.6 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hịa dựa q trình dịng đến dịng (Phương pháp 5) 20 1.4 Giới thiệu mơ hình tốn SWMM 20 CHƯƠNG 2: 23 TÌNH HÌNH CHUNG CỦA THỊ TRẤN NHO QUAN, .23 HUYỆN NHO QUAN, TỈNH NINH BÌNH 23 2.1 Điều kiện tự nhiên .23 2.1.1 Vị trí địa lý giới hạn nghiên cứu: 23 2.1.2 Địa hình 23 2.1.3 Khí hậu .23 2.1.4 Thuỷ văn 24 2.1.5 Tài nguyên khoáng sản 25 2.1.6 Tài nguyên du lịch 25 2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 25 2.3 Nền xây dựng hệ thống thoát nước khu vực 27 2.3.1 Nền xây dựng 27 2.3.2 Thoát nước mưa .27 2.3.3 Các cơng trình thuỷ lợi .27 2.4 Quy hoạch thoát nước mưa thị trấn Nho Quan đến năm 2020 28 2.5 Lựa chọn lưu vực tính tốn 29 CHƯƠNG 3: 30 ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 30 DUNG TÍCH THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HÒA 30 Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN 3.1 Tính tốn xác định kích thước tuyến cống đường trình lưu lượng đến hồ 30 3.1.1 Xác định kích thước tuyến cống 30 3.1.2 Xác định lưu lượng đến hồ từ lưu vực thoát nước 34 3.1.2.1 Xác định mơ hình mưa thiết kế 34 3.1.2.2 Ứng dụng mơ hình SWMM để mơ q trình mưa – dịng chảy lưu vực nghiên cứu .38 3.2 Xác định dung tích hồ điều hịa 42 3.3 Trường hợp 1: Lưu lượng Qb=1/3Qđ 42 3.3.1 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hòa theo tiêu chuẩn TCVN 7957 – 2008 (Phương pháp 1) 42 3.3.2 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hịa dựa đường q trình lưu lượng vào lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Phương pháp 2) 43 3.3.3 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hịa dựa đường q trình lưu lượng dạng hình tam giác (Phương pháp 3) .43 3.3.4 Xác định dung tích hồ điều hòa theo phương pháp hồi quy (Phương pháp 4)…… .45 3.3.5 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hịa dựa q trình dịng đến (Phương pháp 5) .45 3.4 Trường hợp 2: Lưu lượng Qb=1/2Qđ 49 3.4.1 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hòa theo tiêu chuẩn TCVN 7957 – 2008 (Phương pháp 1) 49 3.4.2 Phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hịa dựa đường q trình lưu lượng vào lưu lượng đỉnh tháo khỏi hồ (Phương pháp 2) 49 3.4.3 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hịa dựa đường q trình lưu lượng dạng hình tam giác (Phương pháp 3) .50 3.4.4 Xác định dung tích hồ điều hịa theo phương pháp hồi quy (Phương pháp 4) .51 Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN 3.4.5 Phương pháp xác định dung tích hồ điều hịa dựa q trình dịng đến (Phương pháp 5) .52 3.5 So sánh kết thảo luận .53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 I Kết luận 56 II Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 Phụ lục 1: Các bảng tính tốn chạy SWMM khơng có hồ .58 Phụ lục 2: Các bảng tính tốn chạy SWMM có hồ điều hòa bơm trường hợp Qb=1/3Qđ 67 Phụ lục 3: Các bảng tính tốn chạy SWMM có hồ điều hịa bơm trường hợp Qb=1/2Qđ 77 Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu “Định hướng phát triển nước thị Việt Nam đến năm 2020” Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quyết định số 35/1999/QĐ-TTG ngày 05-03-1999 xóa bỏ tình trạng ngập úng thường xuyên mùa mưa đô thị loại I loại II Hồ điều hịa có vai trị điều tiết nước mưa nhằm giảm bớt kích thước cống dẫn, công suất trạm bơm nước Hồ điều hịa thị thường tận dụng hồ tự nhiên để giảm kinh phí xây dựng, số trường hợp đặc biệt xây dựng hồ nhân tạo Hồ điều hịa có nhiệm vụ điều tiết, tăng giảm lưu lượng dòng chảy nước mưa cách tự nhiên nhằm chống ngập lụt giảm chi phí xây dựng, quản lý hệ thống nước Ngồi ra, điều chỉnh lưu lượng để phục vụ cho mục đích tưới, tiêu sản xuất nơng nghiệp, bảo vệ môi trường… Hiện nay, hầu hết hệ thống nước thị Việt Nam tồn hồ tự nhiên hồ nhân tạo Tỷ lệ diện tích hồ điều hịa tổng diện tích thị khác thị Việt Nam Tỷ lệ phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, vị trí địa lý thị Trong thực tế, việc quy hoạch khu dân cư, khu đô thị cần liền với quy hoạch xây dựng hồ, hồ có chức tạo cảnh quan cải thiện môi trường cho khu vực, mặt khác cịn có chức điều hịa lượng nước mưa cho khu vực Hiện tính tốn thiết kế hồ điều hịa có nhiều phương pháp tính tốn nước ngồi đưa ra, kỹ sư gặp khó khăn việc lựa chọn phương pháp tính tốn thiết kế hồ điều hịa Vì cần thiết có nghiên cứu đánh giá phương pháp tính tốn thiết kế hồ điều hịa, lựa chọn phương pháp hợp lý giúp kỹ sư thiết kế thuận lợi cho việc tính tốn thiết kế hịa điều hịa Đây lý tơi lựa chọn đề tài « NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Học viên: Đỗ Anh Đơng Lớp 20CTN THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HỊA CHO HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ »làm để tài nghiên cứu luận văn cao học II Mục đích đề tài - Đánh giá tính hợp lý phương pháp tính tốn dung tích thiết kế hồ điều hịa - Lựa chọn phương pháp hợp lý để tính tốn dung tích thiết kế hồ điều hịa giúp cho việc tính tốn thiết kế dung tích hồ điều hịa kỹ sư, người thiết kế thuận tiên cho việc lựa chọn phương pháp tính tốn cho khu vực III Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp tính tốn hồ điều hịa, ứng dụng cho hệ thống thoát nước Thị Trấn Nho Quan, Huyện Nho Quan, Tỉnh Ninh Bình IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận - Tiếp cận cơng trình thực tế; - Tiếp cận lý thuyết phân tích hệ thống tối ưu hóa; - Tiếp cận nghiên cứu trước toán thiết kế tối ưu Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra khảo sát thực địa; - Phương pháp kế thừa - Phương pháp mơ hình tốn - Phương pháp phân tích tổng hợp V Kết dự kiến đạt Lựa chọn đề xuất phương pháp tính tốn dung tích hồ điều hịa hợp lý, thuận tiện cho kỹ sư thiết kế Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỒ ĐIỀU HỊA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN DUNG TÍCH HỒ ĐIỀU HỊA 1.1 Khái niệm hồ điều hịa Hồ điều hịa có nhiệm vụ điều tiết, tăng giảm lưu lượng dòng chảy nước mưa hệ thống nước nhằm chống ngập lụt giảm chi phí xây dựng, quản lý hệ thống nước Ngồi mục đích chống ngập, hồ điều hịa cịn xem giải pháp cải thiện môi trường, tạo mỹ quan đô thị Q trình thị hóa làm cho nhiệt độ thị nóng bình thường Hơi nước, xanh quanh hồ điều hòa giúp giảm nóng bức, thống mát cho khu vực Nếu biết tận dụng, nguồn nước từ hồ điều hòa phục vụ cơng tác phịng cháy chữa cháy, cấp nước, tưới nước cho xanh bổ sung nguồn nước ngầm bị khai thác mức 1.2 Tình hình sử dụng hồ thị số đô thị Đồng Bằng Bắc Bộ Hiện nay, hầu hết hệ thống nước thị Việt Nam tồn hồ tự nhiên hồ nhân tạo Tỷ lệ diện tích hồ điều hịa tổng diện tích thị khác đô thị Việt Nam Tỷ lệ phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, vị trí địa lý thị Thực trạng sử dụng hồ điều hịa số thị vùng đồng Bắc Bộ sau: 1.2.1 Thành phố Hà Nội Khu vực nội thành Hà Nội chia thành 03 khu vực: thượng lưu, trung lưu hạ lưu * Nhóm điều tiết khu vực thượng lưu: Nhóm bao gồm hai hồ: Hồ Tây hồ Trúc Bạch với tổng diện tích mặt hồ 589 (trong Hồ Tây 567 ha, hồ Trúc Bạch 22 ha) có nhiệm vụ Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN 10 điều hịa trực tiếp cho diện tích lưu vực 930 (bao gồm diện tích mặt hồ diện tích thu nước quanh hồ) * Nhóm điều tiết khu vực trung lưu sơng Tơ Lịch: Nhóm bao gồm 20 hồ loại vừa nhỏ nằm rải rác lưu vực sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu, tổng diện tích mặt nước 131,7 * Nhóm điều tiết khu vực hạ lưu Nhóm hồ bao gồm hồ lớn: Hồ Yên Sở (137ha), Hồ Linh Đàm (76ha), Hồ Định Công (19,2ha) Như tất nhóm hồ tham gia điều hồ lượng nước lớn trữ lại khơng tham gia dịng chảy sơng, có ảnh hưởng đến q trình dịng chảy đập Thanh Liệt (giai đoạn tự chảy) Hầu hết hồ điều hoà Hà Nội liên kết trực tiếp với hệ thống tiêu đường cống kênh dẫn mà khơng có cống điều tiết nên dịng chảy vào khỏi hồ tự nhiên khơng kiểm sốt Việc vận hành hệ thống hồ phải thông qua vận hành hệ thống tiêu, tiến hành vận hành đơn lẻ hồ hệ thống Trên thực tế nhóm hồ thượng lưu có khả điều tiết với lượng nước lớn phát huy tác dụng nằm địa hình cao, diện tích phụ trách nhỏ nhiều so với khả hồ Nhóm hồ trung lưu có tác dụng tốt mặt lý thuyết xong thực tế bị bồi lắng, cơng trình nối tiếp hồ hệ thống kênh không tốt nên khơng phát huy hết khả Nhóm hồ hạ lưu tham gia điều tiết giảm tải cho công trình đầu mối Tổng diện tích hồ điều hồ 952,9 chiếm 5,559% diện tích quận nội thành (17.142 trừ quận Hà Đơng) 1.2.2 Thành phố Hải Phịng Các hồ nước thành phố sử dụng để điều hoà nước mưa chứa nước thải Hồ điều hịa khu vực nội thành bao gồm: hồ An Biên (22 ha), hồ Tiên Nga (2,5 ha), hồ Dư Hàng (7 ha); hồ Sen (2 ha), hồ Học viên: Đỗ Anh Đông Lớp 20CTN