Nghiên cứu khả năng tiêu thoát nước cho sân bay tân sơn nhất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI - NGUYỄN ĐỨC DUY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TIÊU THOÁT NƯỚC CHO SÂN BAY TÂN SƠN NHẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI - NGUYỄN ĐỨC DUY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TIÊU THOÁT NƯỚC CHO SÂN BAY TÂN SƠN NHẤT Chuyên ngành: Thuỷ văn học Mã số: 191800120 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Vũ Thị Minh Huệ PGS TS Phạm Văn Chiến HÀ NỘI, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Đề tài nghiên cứu không trùng lặp với đề tài luận văn trước Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Nguyễn Đức Duy i LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin trân trọng cảm ơn TS Vũ Thị Minh Huệ PGS.TS Phạm Văn Chiến - Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi tận tình hướng dẫn, định hướng tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Tổng Công ty Tư vấn thiết kế Giao thông vận tải – CTCP (TEDI), Cảng Hàng không Quốc tế Tân Sơn Nhất, Trung tâm hạ tầng kỹ thuật đô thị thành phố Hồ Chí Minh, phịng Quản lý thị quận Tân Bình tạo điều kiện số liệu tài liệu liên quan để tơi hoàn thành luận văn cách thuân lợi Trong q trình thực hồn thành luận văn, thời gian kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến, bảo tận tình Quý thầy, cô, đồng nghiệp bạn để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận văn Nguyễn Đức Duy ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN I MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nghiên cứu nước thị giới 1.2 Tổng quan nghiên cứu thoát nước đô thị Việt Nam .8 1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu 15 1.3.1 Vị trí địa lý đặc điểm địa lý tự nhiên .15 1.3.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 17 1.3.3 Đặc điểm khí hậu 18 1.3.4 Đặc điểm thủy văn .20 1.3.5 Đặc điểm kinh tế, xã hội 21 1.4 Hiện trạng hệ thống thoát nước khu vực sân bay Tân Sơn Nhất .22 1.4.1 Hệ thống thoát nước bên khu bay 23 1.4.1.1 Tuyến mương M1 23 1.4.1.2 Tuyến mương M2 25 1.4.1.3 Tuyến mương M3 26 1.4.1.4 Đánh giá khả thoát nước .27 1.4.2 Hệ thống nước bên ngồi Cảng hàng khơng 30 1.4.2.1 Kênh Hy Vọng .30 1.4.2.2 Tuyến mương A75 .32 1.4.2.3 Tuyến thoát nước từ mương đất A41 đường Cộng Hịa 32 1.5 Tình trạng ngập úng khu vực nghiên cứu 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THIẾT LẬP MƠ HÌNH CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU .37 2.1 Phân tích lựa chọn phương pháp nghiên cứu .37 2.1.1 Phương pháp điều tra thu thập đánh giá 37 2.1.2 Phương pháp phân tích tổng hợp 37 2.1.3 Phương pháp chuyên gia .38 2.1.4 Phương pháp sử dụng mơ hình tốn 38 2.2 Phân tích lựa chọn mơ hình tính tốn 38 2.3 Cơ sở khoa học mơ hình SSA 39 2.3.1 Cơ sở khoa học diễn tốn dịng chảy lưu vực .40 iii 2.3.1.1 Phương pháp cường độ giới hạn 40 2.3.1.2 Phương pháp thích hợp 41 2.3.1.3 Phương pháp thích hợp cải tiến 42 2.3.1.4 Phương pháp đường cong SCS 43 2.3.1.5 Phương pháp HEC-1 43 2.3.1.6 Phương pháp EPA SWMM 44 2.3.2 Cơ sở khoa học diễn toán thủy lực đường ống .46 2.3.2.1 Sóng động học 48 2.3.2.2 Dòng ổn định 48 2.3.2.3 Sóng động lực học 49 2.3.3 Khả tính tốn mơ hình SWMM phần mềm SSA [4] 49 2.4 Thiết lập mơ hình SSA cho khu vực nghiên cứu 51 2.4.1 Thiết lập tiểu lưu vực vùng nghiên cứu 52 2.4.2 Thiết lập mạng lưới thoát nước 54 2.4.3 Triều thiết kế 56 2.4.4 Dữ liệu mưa thiết kế 57 2.4.4.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật 57 2.4.4.2 Tần suất mưa thiết kế (chu kỳ ngập thiết kế) .58 2.4.4.3 Lượng mưa thiết kế 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .61 3.1 Cơ sở liệu đầu vào cho mơ hình kịch tính tốn 61 3.1.1 Cơ sở liệu đầu vào cho mơ hình .61 3.1.2 Các kịch mơ tiêu nước cho khu vực sân bay 64 3.2 Kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình 64 3.3 Kết kiểm định mơ hình 69 3.4 Kết mô theo kịch 74 3.4.1 Mô với trận mưa thiết kế với chu kỳ ngập năm 74 3.4.2 Mô với trận mưa thiết kế với chu kỳ ngập năm 77 3.5 Đề xuất số giải pháp .81 3.5.1 Các giải pháp phi cơng trình 81 3.5.2 Các giải pháp cơng trình 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .87 Kết luận 87 Kiến nghị .88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 iv DANH MỤC HÌNH Hình 0-1: Hình ảnh ngập sân đỗ máy bay ngày 26/8/2016 .2 Hình 0-2: Hình ảnh ngập sân bay năm 2018 .2 Hình 1-1: Ví dụ sơ họa mạng hạ tầng nước thành phố Vancouver, Canada Hình 1-2: Hình ảnh ngập đường Nguyễn Hữu Cảnh, Quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh 1/6/2018 11 Hình 1-3: Bản đồ vị trí địa lý khu vực sân bay Tân Sơn Nhất 15 Hình 1-4: Sơ đồ tổng thể sân bay Tân Sơn Nhất 16 Hình 1-5: Sơ đồ hệ thống nước khu vực 23 Hình 1-6: Một số hình ảnh mương M1 25 Hình 1-7: Một số hình ảnh mương M1 26 Hình 1-8: Một số hình ảnh mương M3 27 Hình 1-9: Trắc dọc mương M1 cống C35, C36 .28 Hình 1-10: Trắc dọc mương M2 cống C37 28 Hình 1-11: Trắc dọc mương M3 đầu Đông 29 Hình 1-12: Trắc dọc mương M3 đầu Tây .29 Hình 1-13: Hiện trạng kênh Hy Vọng 30 Hình 1-14: Hiện trạng cống đầu kênh Hy Vọng BxH=3(2.0x2.0)m .31 Hình 1-15: Hiện trạng cống đường Tân Sơn BxH=3(2.0x2.0)m 32 Hình 1-16: Hiện trạng kênh A75 32 Hình 1-17: Hiện trạng kênh A41 33 Hình 1-18: Vị trí điểm ngập sân bay 34 Hình 1-19: Khu vực ngập nước đầu Tây sân bay 34 Hình 1-20: Hình ảnh ngập sân đỗ máy bay ngày 26/8/2016 35 Hình 1-21: Hình ảnh khảo sát thực tế cảng HKQT Tân Sơn Nhất 36 Hình 2-1: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu .37 Hình 2-2: Mơ hình xác định lưu lượng theo hình tam giác 41 Hình 2-3: Mơ hình xác định lưu lượng theo hình thang .42 Hình 2-4: Các mơ hình thủy văn 46 Hình 2-5: Các mơ hình thủy lực 51 Hình 2-6: Lựa chọn mơ hình tính tốn dịng chảy tràn bề mặt .52 Hình 2-7: Sơ đồ thiết lập mạng lưới tiểu lưu vực mô hình SSA 52 Hình 2-8: Sơ đồ phân chia lưu vực qua cửa xả .54 Hình 2-9: Sơ đồ thiết lập mạng lưới mương, cống mơ hình SSA 54 Hình 2-10: Khai báo cống hộp mơ hình 55 v Hình 2-10: Khai báo mặt cắt kênh hình thang mơ hình 56 Hình 2-10: Khai báo cống trịn mơ hình .56 Hình 2-11: Đường trình triều thiết kế 57 Hình 2-12: Đường cong cường độ mưa trạm Tân Sơn Nhất 60 Hình 3-1: Đường trình mưa (87,3mm) từ 15:30 – 18:30 ngày 02/6/2018 62 Hình 3-2: Đường trình mưa (167mm) từ 16:30 – 19:30 ngày 26/9/2016 .63 Hình 3-3: Khai báo điều kiện biên cho cửa xả 63 Hình 3-4: Đường trình triều ngày 26/9/2016 63 Hình 3-5: Đường trình triều P=10% .64 Hình 3-6: Kết mô hệ số nhám lưu vực 65 Hình 3-7: Kết mơ độ dốc lưu vực tính tốn 66 Hình 3-8:Kết mơ kết tính tốn với trận mưa ngày 26/09/2016 66 Hình 3-9:Kết mơ độ sâu dòng chảy đoạn cống trước cửa nhà ga Quốc Nội ngày 26/09/2016 67 Hình 3-10: Kết mô độ sâu ngập hố ga A35 (trước cửa nhà ga Quốc Nội) cho hiệu chỉnh thông số mơ hình 67 Hình 3-11:Kết mơ độ sâu dòng chảy đoạn đầu kênh Hy Vọng .67 Hình 3-12: Kết mơ độ sâu ngập nút HG124 (đầu kênh Hy Vọng) cho hiệu chỉnh thông số mơ hình 68 Hình 3-13: Kết mơ tính tốn với trận mưa ngày 02/6/2018 .69 Hình 3-14: Kết mơ cao trình mực nước mương M2 đoạn từ HG182 – HG159 (mưa ngày 02/6/2018) .70 Hình 3-15: Kết mơ cao trình mực nước mương M3 đoạn từ HG253 – HG202 (mưa ngày 02/6/2018) .70 Hình 3-16: Kết mơ cao trình mực nước kênh Hy Vọng 71 Hình 3-17:Kết mơ độ sâu dịng chảy đoạn cống trước cửa nhà ga Quốc Nội ngày 2/6/2018 71 Hình 3-18: Kết mơ độ sâu ngập nút A35 (trước cửa nhà ga Quốc Nội) cho kiểm định mơ hình 72 Hình 3-19:Kết mơ độ sâu dịng chảy đoạn đầu kênh Hy Vọng ngày 2/6/2018 72 Hình 3-20: Kết mơ độ sâu ngập nút HG124 (đầu kênh Hy Vọng) cho kiểm định mơ hình 73 Hình 3-21: Kết mô trận mưa ứng với chu kỳ ngập năm 74 Hình 3-22: Kết mơ cao trình mực nước mương M2 75 Hình 3-23: Kết mơ cao trình mực nước mương M3 75 vi Hình 3-24: Kết mơ cao trình mực nước kênh Hy Vọng 76 Hình 3-25: Kết mô tỷ lệ đầy cống, mương có chu kỳ ngập năm .76 Hình 3-26: Kết mô trận mưa ứng với chu kỳ ngập năm 77 Hình 3-27: Kết mơ cao trình mực nước mương M2 77 Hình 3-28: Kết mơ cao trình mực nước mương M3 78 Hình 3-29: Kết mơ cao trình mực nước kênh Hy Vọng 78 Hình 3-30: Kết mô tỷ lệ đầy cống, mương (chu kỳ ngập năm) .79 Hình 3-31: Phương án bổ sung cống BxH=2(2,5x2,0)m chạy dọc đường Trường Chinh 83 Hình 3-32: Mặt tuyến cống BxH=2(2.5x2.0)m chạy dọc đường Trường Chinh 83 Hình 3-33: Vị trí trạm bơm mương M3 84 Hình 3-34: Hệ thống nước với PA bổ sung cống BxH=(2.5x2.0)m kết hợp bơm 10.000 m3/s .85 Hình 3-35: Mực nước kênh chưa bổ sung cửa xả 85 Hình 3-36: Mực nước kênh bổ sung cửa xả 86 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Một số đặc trưng khí tượng trạm Tân Sơn Nhất [2] .19 Bảng 1-2: Bảng thống kê số trận mưa lớn năm trạm Tân Sơn Nhất 33 Bảng 2-1: Bảng so sánh mơ hình thủy văn [3] .44 Bảng 2-2: Chu kỳ lặp lại trận mưa tính tốn theo TCVN 7957-2008 58 Bảng 2-3: Chu kỳ ngập theo Quyết định 752/QĐ-TTg TCVN 7957-2008 58 Bảng 2-4: Chu kỳ cường độ mưa theo TCVN 12112 – 2019 58 Bảng 3-1 Độ sâu ngập thực đo tính tốn cho hiệu chỉnh thơng số mơ hình 68 Bảng 3-2 Độ ngập sâu thực đo tính tốn cho kiểm định mơ hình 73 Bảng 3-3 Độ ngập, thời gian ngập số vị trí ứng với kịch khác .80 vii