Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn thạc sĩ kĩ thuật Luận văn thạc sĩ kĩ thuật Ứ� ng dụ� ng mô� hì�nh SWMM nghiê�n cứ� ụ đê� xụấ� t giấ� i phấ�p thôấ� t nứớ� c khụ vứ� c trụng tấ�m TP Sô� c Trấ%ng thêô qụy hôấ� ch đê�n nấ%m2030[.]
Luận văn thạc sĩ kĩ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học tơi thực Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tơi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu Học viên Nguyễn Việt Hùng i Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi gặp nhiều khó khăn, từ khâu thu thập số liệu đến bước vào nghiên cứu hoàn thành luận văn Tuy nhiên, nhờ hướng dẫn tận tình thầy TS Đặng Minh Hải tơi bước khắc phục khó khăn kết tơi hồn thành đề tài Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô cô Bộ mơn cấp nước, Trường Đại Học Thủy Lợi, q thầy Cơ sở – TP.HCM trang bị cho tơi kiến thức bổ ích tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành cơng trình nghiên cứu Trong khn khổ thời gian làm luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chưa hẳn giải hoàn thiện hết vấn đề đặt Chính vậy, tơi nghiêm túc tiếp thu ý kiến đóng góp nhà khoa học, thầy cô bạn đồng nghiệp, để giúp cho tơi hồn thiện tốt luận văn nâng cao kiến thức công tác chuyên mơn Tơi chân thành cảm ơn Q thầy phản biện luận văn Những ý kiến đóng góp quý báu thầy giúp cho cơng trình nghiên cứu tơi hồn thiện Sau cùng, tơi xin cảm ơn gia đình người thân ln khuyến khích, động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài Học viên Nguyễn Việt Hùng ii Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật MỤC LỤC 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 1.1.1 Khái niệm hệ thống nước thị 1.1.2 Vai trị hệ thống nước phát triển đô thị 1.1.3 Yêu cầu đặt cho hệ thống thoát nước đô thị 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ 1.2.1 Nghiên cứu nước thị giới 1.2.2 Nghiên cứu nước thị 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 nước Thành phố Sóc Trăng 31 1.3.4 Qui hoạch thoát nước Thành phố Sóc Trăng có xét đên BĐKH-NBD 35 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 36 iii Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật 2.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU .37 2.1.1 Số liệu thủy văn, khí tượng .37 2.1.2 Số liệu trạng thoát nước: 38 2.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MƠ HÌNH MƯA THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KIỆN BIÊN 38 2.2.1 Trận mưa thiết kế 38 2.2.2 Biên triều điểm tiếp nhận nguồn nước: 41 2.2.3 Mơ hình mưa thiết kế điều kiện biên có xét đến biến đổi khí hâu: 46 2.3 MƠ HÌNH TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG THỐT NƯỚC 48 2.3.1 Các bước thực thiết kế mô hệ thống thoát nước mưa 49 2.3.2 Phương pháp tính tốn nước mưa theo cường độ giới hạn 49 2.3.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình SWMM 5.1 57 2.3.4 Các bước thiết lập mơ hình SWMM 64 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 65 3.1 THIẾT LẬP MƠ HÌNH .67 3.1.1 Đặc điểm khu vực thành phần mơ hình nghiên cứu 67 3.1.2 Một số bước khai báo thông số cho thành phần mơ hình 68 3.2 KIỂM ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH: 77 3.2.1 Kiểm định sở số liệu điểm ngập lịch sử: .77 3.2.2 Kiểm định sở số liệu đo lưu lượng 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 đánh giá khả làm việc hệ thống nước TP Sóc Trăng .83 iv Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật 3.3.2 Nhận xét đánh giá trạng hệ thống nước TP Sóc Trăng: 86 3.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH THỐT 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 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 103 5.1 Kết luận 105 5.2 Kiến nghị 106 v Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật DANH MỤC BẢN ĐỒ HÌNH ẢNH Hình 1-1 Đập thames Barier (Ảnh: Getty) .8 Hình 1-2 Những tường chắn lũ di động sông Danube .9 Hình 1-3 Bức tường ngăn lũ cao 4,6m dọc sơng Danube 10 Hình 1-4 Hệ thống đê biển kiên cố Hà Lan 11 Hình 1-5 Hệ thống kênh rạch thành phố Amsterdam (Hà Lan) 12 Hình 1-6 Hình ảnh cột bê tơng cốt thép nâng đỡ bể “The Temple” 13 Hình 1-7 Đường ống dẫn nước mưa khổng lồ 14 Hình 1-8 Đường hầm thủ đô Kuala Lumpur, Malaysia 15 Hình 1-9 Hồ chứa đập chắn nước Marina .16 Hình 1-10 Mơ hình làm chậm dịng chảy Singapore .17 Hình 1-11 Phối cảnh cầu Quang Trung dự án .21 Hình 1-12 Mơ hình cống ngăn triều kè dự án chống ngập TP.HCM 22 Hình 1-13 Mơ hình khu thi Ecopark 23 Hình 1-14 Tỷ lệ nước trước sau thị hóa .24 Hình 1-15 Cơ chế hoạt động 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 sơng Maspero 32 Hình 1-20 Hiện trạng cửa xả sơng 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 nước trung tâm TP Sóc Trăng có xét đến BĐKH đến năm 2030 tầm nhìn 2050 36 Hình 2-1 Đường tần suất lượng mưa 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 trạm mỹ 41 Hình 2-4 Bản đồ vị trí điểm tiếp nhận 42 Hình 2-5 Sơ đồ tính tốn thiết lập mơ hình MIKE 11 43 Hình 2-6 Kiểm định với mực nước thực đo trạm Đại Ngãi 45 vi Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật Hình 2-7 Đường cong IDF tỉnh Sóc Trăng 53 Hình 2-8 Sơ đồ tính tốn HTTN theo cường độ giới hạn 56 Hình 2-9 Giao diện q trình mơ mơ hình SWMM 58 Hình 2-10 Quá trình vật lý thành phần mơ mơ hình SWMM .59 Hình 2-12 Mơ hình khối bước xây dựng xây dựng mơ hình 65 Hình 3-1 Bản đồ khu vực dự án 68 Hình 3-2 Bản đồ phân chia lưu vực hướng thoát nước 69 Hình 3-3 Hình ảnh số hóa lưu vực hướng tiêu nước phần mềm SWMM 72 Hình 3-4 Số hóa hố ga khai báo thơng tin hố ga mơ hình .73 Hình 3-5 Bản đồ trạng HTTN khu vực nghiên cứu 74 Hình 3-6 Số hóa cống hố ga khai báo thơng tin cho cống cho mơ hình 74 Hình 3-7 Số hố cửa xả khai báo thơng tin cho cửa xả mơ hình 75 Hình 3-8 Trạm mưa khai báo thông tin cho trạm mưa mơ hình 76 Hình 3-9 Số liệu triều khai báo thông tin triều cửa xả mơ hình 76 Hình 3-10 Hình ảnh minh họa trận ngập ngày 4/10/2014 đường Phú Lợi Lê Duẩn .78 Hình 3-11 Bản đồ vị trí ngập thành phố Sóc Trăng .79 Hình 3-12 Số liệu mưa ngày 4/10/2104 dùng để kiểm định ngập (Nguồn Đài khí tượng Thủy văn Sóc Trăng) 80 Hình 3-13 Kết chạy mô độ ngập ngày 4/10/2014 .80 Hình 3-14 Lưu lượng tính mô lưu lượng thực đo cửa xả 82 Hình 3-15 Lưu lượng tính mơ lưu lượng thực đo cửa xả 10 82 Hình 3-16 Mơ dịng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều cao (9:00) không mưa 84 Hình 3-17 Mơ dịng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều thấp (4:00) không mưa 85 Hình 3-18 Mơ dịng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (18:30) 85 Hình 4-1 Mơ dịng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế 91 vii Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật Hình 4-2 Mơ dịng chảy tuyến cống (Lê Hồng Phong - Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế 91 Hình 4-3 Mơ dịng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế .93 Hình 4-4 Mơ dịng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Hồng Phong Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế .93 Hình 4-5 Mơ dịng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH-NBD 94 Hình 4-6 Mơ dịng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Hồng Phong Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKHNBD .95 Hình 4-7 Mơ dịng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH-NBD (có bơm) 96 Hình 4-8 Một số mơ hình thoát nước bền vững 101 viii Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐKH : Biến đổi khí hậu BĐKH-NBD : Biến đổi khí hậu nước biển dâng IPCC : Ủy ban liên phủ Biến đổi khí hậu WMO : Tổ chức khí tượng giới ADB : Ngân hàng phát triển Châu Á WB : Ngân hàng 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 Ứ ng dụ ng mơ hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp thoát nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050 Luận văn thạc sĩ kĩ thuật PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Thoát nước xử lý nước thải, vệ sinh môi trường nội dung quan trọng quy hoạch, xây dựng quản lý đô thị Tại khu vực đối mặt với tình trạng hạ tầng phát triển, mơi trường bị nhiễm nước thải, tình hình ngập úng diễn thường xuyên, gây ảnh hưởng đến hoạt động thị người ta lại thấy tầm quan trọng lĩnh vực Những hệ thống nước thị nước ta thể nhiều vấn đề bất cập gây lãng phí kinh tế, khó khăn cơng tác quản lý vận hành, ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái; số biểu cụ thể như: hệ thống hạ tầng kỹ thuật nói chung chưa hồn thiện, mạng lưới thu dẫn nước mưa nước thải sinh hoạt chưa phát huy hết tác dụng, nhiều khu vực đường ống khơng có nước chảy qua, có nhiều nơi bị ngập úng xảy mưa lớn, tỷ lệ rò rỉ nước thấm vào đất cao gây mùi hôi thối, ảnh hưởng mỹ quan thị, số cơng trình xây dựng vào hoạt động, nhiều khu vực hệ thống thu gom nước xuống cấp khơng cịn khả hoạt động, tình trạng nước thải khơng qua xử lý đổ trực tiếp sơng hồ cịn phổ biến… Ngồi ra, tình hình diễn biến phức tạp thời tiết nay, lượng mưa bão đổ vào đất liền nước ta ngày nhiều gây ảnh hưởng lớn đến khả thu gom tiêu nước thị, đặc biệt thị có hệ thống nước chưa hồn thiện Đối với khu đô thị, điểm dân cư mới, chất lượng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, có nước mưa, nước thải, đa phần định tính văn minh thị, góp phần tạo hấp dẫn khách hàng, định đến phát triển bền vững môi trường thị lâu dài Vì cần phải đưa giải pháp cụ thể, phải có giải pháp đồng vấn đề hạ tầng kỹ thuật mang tính khả thi cao để khắc phục nhược điểm cịn tồn nêu Đó giải pháp chuẩn bị kỹ thuật, quy hoạch hạ tầng kỹ thuật, tính tốn cải tạo nâng cấp hệ thống hạ tầng nói chung hệ thống nước nói riêng thị, hướng đến bảo vệ môi trường Ứ ng dụ ng mô hình SWMM nghiên u đề xuấ t giải pháp nướ c khu vự c trung tâm TP Só c Tră ng theo quy hoạ ch đến nă m 2030 tầ m nhìn đến nă m 2050