(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Ứng Dụng Mô Hình Mô Phỏng, Đánh Giá Hệ Thống Tiêu Trạm Bơm Phù Đổng, Huyện Gia Lâm, Thành Phố Hà Nội Và Đề Xuất Giải Pháp Cải Tạo, Nâng Cấp.pdf

Trang 1

NGUYỄN HỮU BỔNG

NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG Mễ HèNH Mễ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TIấU TB PHÙ ĐỔNG, HUYỆN GIA LÂM,

TP HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN HỮU BỔNG

NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG Mễ HèNH Mễ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TIấU TB PHÙ ĐỔNG, HUYỆN GIA LÂM,

TP HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG

CẤP

Chuyờn ngành: Cấp thoỏt nước Mó số : 60-58-02-10

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiờn cứu ứng dụng mụ hỡnh mụ

phỏng, đỏnh giỏ hệ thống tiờu Trạm bơm Phự Đổng, huyện Gia Lõm, TP Hà Nội và đề xuất cỏc giải phỏp cải tạo, nõng cấp.” được hoàn thành tại Trường Đại

học Thủy lợi Hà Nội với sự giỳp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tỡnh của cỏc thầy giỏo, cụ giỏo, của cỏc đồng nghiệp và bạn bố

Tỏc giả xin bày tỏ lũng biết ơn sõu sắc tới thầy PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh, người hướng dẫn khoa học đó rất chõn tỡnh hướng dẫn tỏc giả hoàn thành luận văn này Xin chõn thành cảm ơn: Ban giỏm hiệu, cỏc thầy cụ giỏo trong Khoa Kỹ thuật tài nguyờn nước, cỏc thầy giỏo cụ giỏo cỏc bộ mụn – Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Xin chõn thành cảm ơn đến cỏc cơ quan đồn thể, đồng nghiệp, bạn bố đó giỳp đỡ và gúp những ý kiến quý bỏu trong luận văn này

Cuối cựng xin cảm tạ tấm lũng của những người thõn trong gia đỡnh, đó tin tưởng động viờn và giỳp đỡ tụi trong suốt quỏ trỡnh học tập và hoàn thành luận văn này Do đề tài giải quyết vấn đề mới mẻ, cũng như thời gian và tài liệu thu thập chưa thực sự đầy đủ, luận văn chắc chắn khụng thể trỏnh khỏi cỏc thiếu sút, tỏc giả rất mong nhận được sự thụng cảm, gúp ý chõn tỡnh của cỏc thầy cụ và đồng nghiệp quan tõm tới vấn đề này

Xin chõn thành cảm ơn!

Hà Nội, thỏng 11 năm 2013 Tỏc giả:

Trang 4

BẢN CAM KẾT

Tờn tỏc giả: Nguyễn Hữu Bổng Học viờn cao học 19CTN

Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh

Tờn đề tài luận văn: “Nghiờn cứu ứng dụng mụ hỡnh mụ phỏng, đỏnh giỏ

hệ thống tiờu Trạm bơm Phự Đổng, huyện Gia Lõm, TP Hà Nội và đề xuất cỏc giải phỏp cải tạo, nõng cấp”

Trang 5

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined.II MỤC ĐÍCH NGHIấN CỨU Error! Bookmark not defined.III PHẠM VI NGHIấN CỨU Error! Bookmark not defined.IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨUError! Bookmark

not defined.

CHƯƠNG 1: TèNH HèNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIấN CỨU ERROR!

BOOKMARK NOT DEFINED.

1.1 Điều kiện tự nhiờn Error! Bookmark not defined.1.1.1 Vị trớ địa lý Error! Bookmark not defined.1.1.2 Đặc điểm địa hỡnh Error! Bookmark not defined.1.1.3 Địa chất cụng trỡnh Error! Bookmark not defined.1.1.4 Đặc điểm khớ tượng thủy văn Error! Bookmark not defined.

1.2 Tỡnh hỡnh dõn sinh - kinh tế – xó hội Error! Bookmark not defined.1.3 Phương hướng phỏt triển kinh tế xó hội trong vựngError! Bookmark not

defined.

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIấU NƯỚC VÀ CÁC NGUYấN

NHÂN GÂY ÚNG NGẬP Error! Bookmark not defined.2.1 Hiện trạng cỏc cụng tỡnh tiờu nước Error! Bookmark not defined.2.1.1 Khu đầu mối Error! Bookmark not defined.2.1.2 Hệ thống kờnh và cụng trỡnh trờn kờnh Error! Bookmark not defined.2.2 Tỡnh hỡnh ngập ỳng trong vựng và cỏc nguyờn nhõn gõy ngập ỳng Error!

Bookmark not defined.

CHƯƠNG 3 Mễ PHỎNG HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIấU TRẠM BƠM PHÙ

ĐỔNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.3.1 Tớnh toỏn mưa tiờu thiết kế Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tớnh toỏnError! Bookmark

Trang 6

3.1.2 Phương phỏp tớnh toỏn lượng mưa tiờu thiết kếError! Bookmark not

defined.

3.1.3 Kết quả tớnh toỏn Error! Bookmark not defined.

3.1.4 Chọn mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh Error! Bookmark not defined.3.1.5 Thu phúng xỏc định mụ hỡnh tớnh toỏn Error! Bookmark not defined.3.2 Tớnh toỏn chế độ tiờu cho hệ thống Error! Bookmark not defined.3.2.1 Mục đớch, ý nghĩa và nội dung tớnh toỏn Error! Bookmark not defined.3.2.2 Phương phỏp xỏc định hệ số tiờu Error! Bookmark not defined.3.2.3 Xỏc định hệ số tiờu sơ bộ Error! Bookmark not defined.3.2.4 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiờu Error! Bookmark not defined.3.3 Mụ phỏng dũng chảy cho hệ thống hiện trạng Error! Bookmark not defined.3.3.1 Chọn mụ hỡnh mụ phỏng dũng chảy Error! Bookmark not defined.3.3.2 Nhập số liệu Error! Bookmark not defined.3.3.3 Chạy mụ hỡnh mụ phỏng hệ thống kờnh hiện trạngError! Bookmark

not defined.

3.3.4 Chạy mụ hỡnh mụ phỏng hệ thống kờnh hiện trạng với quy hoạch vựng

đến năm 2030 Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG

TIấU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.4.1 Đỏnh giỏ khả năng làm việc của hệ thống hiện trạng.Error! Bookmark not

defined.

4.2 Đề xuất phương ỏn cải tạo Error! Bookmark not defined.

4.2.1 Tớnh toỏn phương ỏn đề xuất Error! Bookmark not defined.4.2.2 Mụ phỏng và kiểm tra phương ỏn đề xuấtError! Bookmark not

defined.

4.2.3 Đỏnh giỏ khả năng làm việc của hệ thốngError! Bookmark not

defined.

Trang 8

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 : Số liệu mực nước sụng Đuống, trạm Thượng CỏtError! Bookmark not

defined.

Bảng 3-1: Cỏc đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận Error!

Bảng 3-3: Phõn phối trận mưa 5 ngày max thiết kế tần suất P = 10% Error!

Bảng 3-6: Kết quả tớnh hệ số tiờu cho cỏc đối tượng tiờu nướcError! Bookmark

not defined.

Bảng 3-7: Bảng thống kờ diện tớch của từng loại đất trong cỏc tiểu vựng Error!

Bảng 3-8: Kết quả tớnh hệ số tiờu sơ bộ cho tiểu vựng V1Error! Bookmark not

defined.

Trang 9

defined.

Bảng 3-19: Hệ số tiờu sơ bộ sau khi đó chuyển diện tớch đất ao hồ thụng thường

sang làm hồ điều hoà Error! Bookmark not defined.Bảng 3-20: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiờu sơ bộ cho tiểu vựng V1Error! Bookmark

not defined.

Bảng 3-21: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiờu sơ bộ cho tiểu vựng V2Error! Bookmark

not defined.

Bảng 3-29: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiờu sơ bộ cho tiểu vựng V10 Error!

Bảng 3-30: Kết quả hiệu chỉnh hệ số tiờu sơ bộ cho tiểu vựng V11 Error!

Bảng 3-31: Hệ số tiờu đó hiệu chỉnh Error! Bookmark not defined.Bảng 3-32 :Lưu lượng tiờu của cỏc tiểu vựng chảy vào kờnh chớnh Error!

Trang 10

Bảng 3-33: Thụng số đường đặc tớnh của mỏy bơm 12LTX40Error! Bookmark

not defined.

Bảng 3-34: Mực nước Sụng Đuống tại vị trớ cửa ra khu tiờu Phự Đổng Error!

Bảng 3-35: Thống kờ nỳt bị ngập Error! Bookmark not defined.Bảng 3-36: Thống kờ cỏc đoạn kờnh bị ngập Error! Bookmark not defined.Bảng 3-37: Bảng tớnh toỏn hệ số tiờu theo trận mưa thiết kếError! Bookmark not

defined.

Bảng 3-38: Bảng lưu lượng tiờu tớnh toỏn đến năm 2030Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3-39: Bảng lưu lượng tiờu tớnh toỏn cú kết hợp lưu lượng tiờu quy hoạch thủy

Error! Bookmark not defined.Bảng 3-40: Mực nước Sụng Đuống tại vị trớ cửa ra khu tiờu TB Phự Đổng Error!

Bảng 3-41: Thống kờ nỳt bị ngập Error! Bookmark not defined.Bảng 3-42: Thống kờ cỏc đoạn kờnh bị ngập Error! Bookmark not defined.Bảng 4-1: Thụng số mỏy bơm trục đứng 1000VZ Error! Bookmark not defined.Bảng 4-2: Đường đặc tớnh của mỏy bơm 1000VZ Error! Bookmark not defined.

Bảng 4-3: Bảng thống kờ cỏc thụng số tớnh toỏn kớch thước kờnh chớnh Phự Đổng

Error! Bookmark not defined.Bảng 4-4: Tớnh toỏn thủy lực kờnh bằng phần mềm TLKWError! Bookmark not

defined.

Bảng 4-5: Bảng kết quả tớnh toỏn thủy lực cho cỏc đoạn kờnh tiờu chớnh Error!

Bảng 4-6: Kết quả tớnh cao trỡnh mực nước yờu cầu tiờu tự chảy và mực nước mụ

phỏng lớn nhất trong kờnh chớnh tại vị trớ đầu mỗi kờnh nhỏnhError! Bookmark

Trang 11

DANH MỤC HèNH VẼ

Hỡnh 2-1: Bản đồ hệ thống tiờu trạm bơm Phự ĐổngError! Bookmark not

defined.

Hỡnh 2-2 Hiện trạng trạm bơm Phự Đổng Error! Bookmark not defined.Hỡnh 3-1: Sơ đồ tớnh toỏn tiờu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do

Error! Bookmark not defined.

Hỡnh 3-2: Sơ đồ tớnh toỏn tiờu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy ngập

Hỡnh 3-3: Sơ đồ mụ phỏng hệ thống kờnh chớnh Phự Đổng trờn phần mềm SWMM

Hỡnh 3-4: Hỡnh ảnh mực nước trong kờnh chớnh tại thời điểm đỉnh lũ Error!

Hỡnh 3-5: Hỡnh ảnh nỳt 20 và nỳt 24 bị ngập Error! Bookmark not defined.

Hỡnh 3-6: Hỡnh ảnh nỳt 41 bị ngập Error! Bookmark not defined.

Hỡnh 3-6: Hỡnh ảnh đoạn kờnh K26 bị ngập Error! Bookmark not defined.Hỡnh 3-43: Hỡnh ảnh mực nước trong kờnh chớnh tại thời điểm đỉnh lũ Error!

Hỡnh 4-1: Hỡnh ảnh mực nước trong kờnh chớnh tại thời điểm đỉnh lũ Error!

Hỡnh 4-2: Biểu đồ so sỏnh mực nước mụ phỏng lớn nhất trong kờnh chớnh và mực

nước yờu cầu tiờu tự chảy đầu kờnh nhỏnh dọc theo chiều dài dũng chảy Error!

Trang 12

MỞ ĐẦU 1 Tớnh cấp thiết của đề tài

Hệ thống tiờu trạm bơm Phự Đổng cú nhiệm vụ tiờu ỳng cho 690ha trong đú cú 520 ha đất nụng nghiệp và 170 ha đất thổ cư của huyện Gia Lõm, TP.Hà Nội Trong những năm gần đõy, do quỏ trỡnh phỏt triển kinh tế - xó hội, đụ thị húa và cụng nghiệp húa của khu vực, nhu cầu tiờu đó tăng lờn cho diện tớch trong khu vực dõn cư và nước thải cụng nghiệp Nhiều khu cụng nghiệp và dõn cư hỡnh thành nhanh chúng kộo theo sự thay đổi về nhu cầu tiờu thoỏt nước trong khu vực Sự hỡnh thành cỏc khu cụng nghiệp và dõn cư mới này làm thu hẹp đất sản xuất nụng nghiệp, san lấp nhiều ao hồ, đồng ruộng, làm giảm khả năng trữ nước, chụn nước dẫn đến làm tăng hệ số tiờu nước

Trang 13

năm tỡnh hỡnh ngập ỳng xảy ra liờn tiếp và ngày càng trầm trọng gõy thiệt hại lớn cho năng suất cõy trồng, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhõn dõn trong khu vực

Vỡ vậy việc nghiờn cứu mụ phỏng, đỏnh giỏ hệ thống nhằm tạo cỏc cơ sở khoa học để đề xuất cỏc giải phỏp cải tạo, nõng cấp hệ thống tiờu trạm bơm Phự Đổng là hết sức cần thiết và cú ý nghĩa thực tiễn

2 Mục đớch nghiờn cứu

Nghiờn cứu đỏnh giỏ thực trạng khả năng tiờu nước của hệ thống tiờu trạm bơm Phự Đổng, từ đú đề xuất cỏc giải phỏp cải tạo, nõng cấp hệ thống nhằm đỏp ứng yờu cầu tiờu trong tương lai

3 Phạm vi nghiờn cứu

Hệ thống tiờu trạm bơm Phự Đổng, huyện Gia Lõm, thành phố Hà Nội

4 Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu 4.1 Cỏch tiếp cận:

- Tiếp cận thực tế: đi khảo sỏt, nghiờn cứu, thu thập cỏc số liệu quy hoạch, thiết kế của hệ thống tiờu

- Tiếp cận hệ thống: tiếp cận, tỡm hiểu, phõn tớch hệ thống từ tổng thể đến chi tiết, đầy đủ và hệ thống

- Tiếp cận cỏc phương phỏp nghiờn cứu mới về tiờu nước trờn thế giới

4.2 Phương phỏp nghiờn cứu:

- Phương phỏp điều tra, khảo sỏt thực địa

- Phương phỏp kế thừa

- Phương phỏp phõn tớch, thống kờ

Trang 14

CHƯƠNG 1: TèNH HèNH CHUNG CỦA KHU VỰC NGHIấN CỨU

1.1 Điều kiện tự nhiờn 1.1.1 Vị trớ địa lý

Hệ thống trạm bơm tiờu Phự Đổng nằm phớa đụng bắc huyện Gia Lõm phụ trỏch tiờu ỳng cho lưu vực bao gồm ba xó: Phự Đổng, Trung Mầu, Ninh Hiệp, và một phần diện tớch của huyện tiờn du tỉnh Bắc Ninh, đõy là vựng trọng điểm về ỳng của huyện Lưu vực được giới hạn như sau:

- Phớa Nam và phớa Đụng giỏp sụng Đuống - Phớa Tõy giỏp xó Ninh Hiệp và xó Dương Hà

- Phớa Bắc giỏp xó Phự Chẩn, thị xó Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh

Tổng diện tớch lưu vực tiờu là: 690 ha, toàn bộ diện tớch tiờu đó được quy hoạch thành đất đụ thị đến năm 2030

1.1.2 Đặc điểm địa hỡnh

Cao độ trong lưu vực dao động từ +4,50 đến +6,50; cao độ phổ biến trong lưu vực từ +5,0 đến +5,50 Khu dõn cư cú cao độ lớn hơn +6,0; Diện tớch canh tỏc nụng nghiệp hiện tại cú cao độ thấp thường nhỏ hơn +6,0

Hướng dốc địa hỡnh từ Tõy sang Đụng, từ Bắc xuống Nam

1.1.3 Địa chất cụng trỡnh

Dựa vào kết quả khoan khảo sỏt ngoài hiện trường và kết quả phõn tớch cỏc mẫu đất trong phũng thỡ khu vực khảo sỏt cú thể chia ra cỏc lớp đất sau:

- Lớp 1: Bựn hữu cơ màu đen

- Lơp 2: Sột pha xỏm ghi, xỏm vàng Trạng thỏi chảy

- Lớp 3: Cỏt hạt nhỏ xỏm, xỏm đen, xỏm vàng Kết cấu chặt vừa - Lớp 4: Sột xỏm vàng, xỏm xanh loang lổ Trạng thỏi dẻo cứng - Lớp 5: Cỏt hạt nhỏ - vừa xỏm xanh, xỏm vàng Kết cấu chặt vừa

1.1.4 Đặc điểm khớ tượng thủy văn

Trang 15

Vựng dự ỏn hệ thống tiờu Phự Đổng là một vựng nhỏ trong hệ thống khớ tượng thủy văn của toàn vựng đồng bằng Bắc bộ núi chung và Hà Nội núi riờng Mang tớnh chất nhiệt đới giú mựa phõn thành hai mựa rừ rệt

- Nhiệt độ: Bỡnh quõn 230C Mựa hố cao nhất là 39.80C Mựa đụng thấp nhất là 60C Trung bỡnh là 180C

- Mưa: Tổng lượng mưa bỡnh quõn năm 1.680mm, tập trung vào cỏc thỏng 6 – 9 chiếm 80 – 90% lượng mưa cả năm

Lượng mưa năm cao nhất: 2.625 mm Số ngày mưa trung bỡnh năm là 126 ngày

- Độ ẩm khụng khớ trung bỡnh nhiều năm là 84%, cao nhất vào thỏng 8 khoảng 88 – 90%, thấp nhất vào thỏng 1 là 80%

- Giú bóo:

Về mựa đụng: Hướng giú chớnh là hướng Đụng Bắc – Tõy Nam Tốc độ giú 8- 10m/s

Về mựa hố: Hướng giú chớnh là Đụng Nam – Tõy Bắc Tốc độ giú 2,5 – 3m/s

Mựa hố cũng là mựa lũ, bóo xuất hiện nhiều, thường tập trung vào cỏc thỏng 7 và 8 Trung bỡnh mỗi năm từ 3 đến 5 cơn bóo ảnh hưởng tới đồng bằng và trung du Bắc Bộ

- Lượng bốc hơi trung bỡnh nhiều năm: 1.019mm + Thỏng cao nhất: 109mm

+ Thỏng thấp nhất: 5mm

1.1.4.2 Thủy văn sụng ngũi

Trang 16

cỏt bồi cao nờn chỉ khi sụng Hồng cú lũ lớn mới tràn qua được Từ năm 1958, cửa sụng được mở rộng để trở thành một phõn lưu quan trọng giảm sức uy hiếp của lũ sụng Hồng đối với Hà Nội So với lượng lũ của sụng Hồng tại Sơn Tõy thỡ sụng Đuống tiờu được 20-30 % Lưu lượng nước trung bỡnh đạt khoảng 1.000 m³/s Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất 9.000 m³/s (ngày 22 thỏng 8 năm 1971) Mực nước cao nhất tại bến Hồ vào thỏng 8 năm 1945 là 9,64 m, cao hơn so với mặt ruộng là 3–4 m Sụng Đuống cú hàm lượng phự sa cao, vào mựa mưa trung bỡnh cứ 1 m³ nước cú 2,8 kg phự sa.Theo số liệu quản lý vận hành hệ thống tiờu Phự Đổng, mực nước lũ của sụng Đuống tại vị trớ trạm bơm vào khoảng 8 ~ 11,5m Mực nước này sẽ ảnh hưởng lớn đến quy trỡnh tiờu ỳng của Huyện Gia Lõm

Bảng 1.1 : Số liệu mực nước sụng Đuống, trạm Thượng Cỏt

STT Năm Z-1 ngày max Z-5 ngày max

Trang 17

1.2 Tỡnh hỡnh dõn sinh - kinh tế – xó hội

Vựng dự ỏn nõng cấp cải tạo hệ thống trạm bơm tiờu Phự Đổng, huyện Gia Lõm gồm cú xó Phự Đổng, xó Ninh Hiệp và xó Trung Mầu Cỏc xó này nằm ở phớa Đụng Nam của huyện, xa trung tõm huyện

Cơ cấu cõy trồng ở đõy được bố trớ chủ yếu là lỳa và màu, hệ số quay vũng thấp Ngoài hai vụ chớnh, số diện tớch cõy trồng vụ đụng khụng đỏng kể, thường chỉ là khoai lang và ngụ Vụ mựa theo tập quỏn canh tỏc, nụng dõn trong vựng vẫn gieo trụng cỏc loại giống lỳa dài ngày như Mộc Tuyền, Bao Thai Hồng nờn thời gian vụ mựa thường kộo rất dài so với cỏc khu vực khỏc Năng suất sản lượng nụng nghiệp thấp do thường xuyờn bị ỳng ngập Đời sống nhõn dõn cũn nhiều khú khăn

1.3 Phương hướng phỏt triển kinh tế xó hội trong vựng

Phương hướng chung về phỏt triển nụng nghiệp và xõy dựng nụng thụn của huyện Gia Lõm là:

- Phỏt huy nội lực khai thỏc triệt để tiềm năng đất đai, cơ sở vật chất kỹ thuật, từng bước chuyển dịch cơ cấu sản xuất nụng nghiệp theo hướng sản xuất hàng hoỏ, mở mang ngành nghề thủ cụng trong nụng nghiệp Từng bước giải quyết lao động và việc làm tăng thu nhập cho người lao động thực hiện chương trỡnh hiện đại hoỏ nụng nghiệp và nụng thụn

- Từng bước đưa cụng nghiệp vào phục vụ nụng nghiệp nhằm tăng năng suất lao động và chất lượng hàng hoỏ

- Tiếp tục củng cố quan hệ sản xuất, tăng cường cơ sở vật chất kỹ thuật cho nụng nghiệp và nụng thụn như điện, đường, trường, trạm và cỏc cơ sở hạ tầng kỹ thuật khỏc Thực hiện tốt cỏc chớnh sỏch xó hội, từng bước cải thiện đời sống vật chất, tinh thần cho nhõn dõn

Trang 18

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIấU NƯỚC VÀ CÁC NGUYấN NHÂN GÂY ÚNG NGẬP

2.1 Hiện trạng cỏc cụng tỡnh tiờu nước

Hỡnh 2-1: Bản đồ lưu vực tiờu trạm bơm Phự Đổng

2.1.1 Khu đầu mối

Trạm bơm xõy dựng năm 1974, gồm 25 mỏy bơm loại 12LTX40 Đến nay, trải qua 37 năm khai thỏc sử dụng, cụng trỡnh đó xuống cấp tồn bộ, từ mỏy múc đến nhà trạm, cụng trỡnh nối tiếp

Trang 19

Mỏy bơm và động cơ cũ, hiệu suất thấp, hay hỏng húc; đường ống cũ nỏt, hoen gỉ, thủng rỗ nhiều chỗ, gõy rũ rỉ nước; hệ thống điện cũ nỏt, cỏc thiết bị đúng mở điện khụng an toàn và đồng bộ; mỏi nhà mỏy bị dột thấm gõy nờn hiện tượng bong trúc lớp vữa trỏt, cốt thộp bỉ hở, han gỉ; nền nhà mỏy bị bong trúc, luụn ẩm ướt; tường nhà mỏy bị bong trúc lớp trỏt, ẩm ướt; toàn bộ hệ thống cửa đều cũ nỏt, hư hỏng; kớch thước nhà mỏy rất chật hẹp do cỏc tổ mỏy bơm bố trớ so le gõy khú khăn cho việc quản lý, vận hành Ngoài ra, hệ thống kờnh tiờu, bể hỳt, bể thỏo, nhà quản lý, cống qua đờ cũng xuống cấp nghiờm trọng, khụng đảm bảo việc tiờu nước trong mựa mưa

Từ thực trạng trờn khẳng định rằng hệ thống tiờu trạm bơm Phự Đổng hiện nay khụng đỏp ứng được nhu cầu hiện tại, riờng trạm bơm đầu mối là một trong số cỏc trạm bơm cũ nỏt và xuống cấp nhất của Xớ nghiệp ĐTPT thủy lợi Gia Lõm, Hà nội gõy rất nhiều khú khăn cho cụng tỏc tiờu ỳng và phũng chống lụt bóo của Xớ nghiệp trờn địa bàn Lưu lượng tiờu bơm thực tế hiện nay chỉ đạt khoảng 60% so với lưu lượng thiết kế do vậy thường phải kộo dài thời gian bơm

Do thời gian sử dụng đó lõu mỏi nhà mỏy đó bị dột, thấm nhiều, lớp vữa trỏt bong trúc hầu hết, hở cốt thộp trong và hoen gỉ Nền nhà mỏy thấp và nằm ngay trờn mỏi dốc của đờ nờn thường xuyờn bị nước mỏi đờ tràn vào khi mưa lớn gõy ẩm thấp Tường nhà xõy gạch chỉ đó bong trúc nhiều lớp trỏt, ẩm mốc, nhiều vết nứt dài xuất hiện Song sắt cửa sổ hoen gỉ, cỏc cỏnh cửa chỉ đúng tạm bợ Bố trớ mỏy bơm trong nhà quỏ gần nhau khiến đi lại vận hành gặp nhiều khú khăn, đặc biệt khi một mỏy rũ điện thỡ cú thể ảnh hưởng tới nhiều mỏy bờn cạnh

2.1.2 Hệ thống kờnh và cụng trỡnh trờn kờnh

Hệ thống kờnh tiờu đất đó sử dụng từ rất lõu lũng kờnh bị bồi lắng khụng được nạo vột khai thụng nờn mặt cắt bị thu hẹp nhiều, khả năng tiờu thoỏt nước kộm gõy ứ đọng cục bộ, mặt khỏc hệ thống cỏc cụng trỡnh trờn kờnh đó được xõy dựng từ rất lõu, với kớch thước nhỏ hẹp kết cấu cũ nờn đó vỡ lở nhiều và xuống cấp nghiờm trọng, vụ hỡnh chung tạo nờn những tường chắn nước trờn kờnh

Trang 20

Kờnh tiờu chớnh: dài 1735,91m

Hiện trạng là tuyến kờnh đất, chiều rộng đỏy kờnh thay đổi từ 3m~12m; đỏy kờnh bị bồi lắng nhiều làm giảm khả năng chuyển tải nước mặc dự thoỏng nhỡn mặt nước khỏ rộng Hai bờ kờnh bị sạt lở nhiều, những vị trớ đi qua khu dõn cư thường bị dõn lấn chiếm, một số vị trớ dõn trồng cõy lấy gỗ như bạch đàn , Đoạn từ bể hỳt trạm bơm đến kờnh Đổng Viờn cú bờ trỏi kết hợp đường giao thụng đó được dải nhựa (đường tỉnh lộ 179)

2.1.2.2 Cỏc tuyến kờnh nhỏnh của hệ thống

* Tuyến kờnh đường giao thụng (1.791,64m) và Đổng viờn (968,45m)

Hai tuyến kờnh này hiện trạng là kờnh đất, một bờ kờnh kết hợp đường giao thụng liờn xó Trung Màu đó được dải nhựa, bờ kờnh đó được nhõn dõn trồng cõy, hầu hết cỏc cõy cú đường kớnh từ 5cm đến 25cm Lũng kờnh bị bồi lắng, bờ kờnh bị sạt lở

* Tuyến kờnh 7 xó : dài 2.152,23 m

Tuyến kờnh này hiện trạng là kờnh đất, một số vị trớ hai bờ kờnh đó được nhõn dõn trồng cõy bạch đàn và một vài cõy thõn gỗ khỏc, đường kớnh gốc cõy này từ 10~25cm Lũng kờnh bị bồi lắng, bờ kờnh bị sạt lở Mặc dự được xớ nghiệp khai thỏc cụng trỡnh thủy lợi Gia Lõm thường xuyờn vớt bốo, cắt cỏ nhưng tuyến kờnh này nước tự đọng nờn chỉ một thời gian ngắn là cỏ dại, bốo lại lấp đầy lũng kờnh Những vị trớ khụng trồng cõy thỡ bờ kờnh rất nhỏ do sạt lở, những vị trớ trồng cõy trờn bờ thỡ hiện tượng sạt ớt hơn nờn bờ cũn rộng hơn Nhỡn chung tuyến kờnh đó xuống cấp trầm trọng cản trở lớn đến dũng chảy và gõy ụ nhiễm mụi trường do nước tự đọng

* Tuyến kờnh Tào Khờ : dài 852,22 m

Tuyến kờnh này hiện trạng là kờnh đất, bờ kờnh đó được nhõn dõn trồng cõy, hầu hết cỏc cõy cú đường kớnh từ 5cm đến 25cm Lũng kờnh bị bồi lắng, bờ kờnh bị sạt lở

* Tuyến kờnh xả: dài 270,81 m

Trang 21

21m, lũng kờnh bồi lắng nhiều, dũng chớnh uốn lượn, bờ kờnh sạt lở, chiều rộng bờ rất nhỏ chỉ đủ đi bộ cho cụng tỏc canh tỏc nụng nghiệp

2.1.2.3 Cỏc cụng trỡnh trờn kờnh

Hầu hết cỏc cụng trỡnh trờn kờnh đều cú khẩu diện nhỏ do thiết kế với hệ số tiờu nhỏ, cụng trỡnh thủy cụng và cửa van đó xuống cấp trầm trọng gõy cản trở dũng chảy, khụng thể điều tiết Một vài cụng trỡnh kết hợp giao thụng cần cải tạo lại đảm bảo khẩu độ và tải trọng…

2.1.2.4 Hệ thống bờ vựng, bờ thửa

Hệ thống bờ vựng, bờ thửa tương đối hoàn chỉnh, bởi chớnh quyền địa phương thụn và xó thường xuyờn trớch quỹ để tiến hành tu bổ Nhưng phần kinh phớ này rất

nhỏ chỉ đủ sửa chữa những hư hỏng nhỏ trong nội đồng

2.2 Tỡnh hỡnh ngập ỳng trong vựng và cỏc nguyờn nhõn gõy ngập ỳng

Trạm bơm tiờu Phự Đổng cú nhiệm vụ tiờu ỳng cho 690 ha Hiện tại cụng trỡnh bị xuống cấp nghiờm trọng khụng đảm bảo cho việc tiờu nước Hàng năm tỡnh hỡnh ngập ỳng xảy ra liờn tiếp và ngày càng trầm trọng gõy thiệt hại lớn cho năng suất cõy trồng, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của nhõn dõn trong khu vực Nõng cấp, cải tạo trạm bơm Tiờu Phự Đổng là rất cần thiết, dự ỏn hoàn thành sẽ giảm thiệt hại cho sản xuất nụng nghiệp, nõng cao giỏ trị sản xuất cụng nghiệp, tiểu thủ cụng nghiệp của cỏc làng nghề thủ cụng, giảm thiểu đỏng kể mức độ ụ nhiễm mụi trường do ỳng ngập nõng cao đời sống dõn sinh gúp phần ổn định kinh tế, xó hội của nhõn dõn trong khu vực

Do hệ thống kờnh tiờu TB Phự Đổng nối thụng với hệ thụng kờnh tiờu trạm bơm Mạnh Tõn nờn việc nõng cấp trạm bơm tiờu Phự Đổng cú thuận lợi rất lớn khi cần hỗ trợ tiờu cho lưu vực của trạm bơm Mạnh Tõn và ngược lại

* Kết luận về hiện trạng tiờu: Hiện tại chưa giải quyết được về tiờu, nạn ỳng

Trang 23

CHƯƠNG 3 Mễ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG TIấU TRẠM BƠM PHÙ ĐỔNG

3.1 Tớnh toỏn mưa tiờu thiết kế

3.1.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tớnh toỏn

3.1.1.1 Chọn trạm

Việc chọn trạm khớ tượng cú ảnh hưởng lớn đến kết quả tớnh toỏn, tớnh chớnh xỏc của việc tớnh toỏn và chọn ra mụ hỡnh khớ tượng thiết kế Vỡ vậy trạm đo khớ tượng phải thỏa món cỏc yờu cầu sau:

- Trạm phải nằm gần khu vực quy hoạch, tốt nhất là nằm trong khu vực - Trạm cú tài liệu đo phải đủ dài (từ 15 đến 20 năm trở lờn)

- Tài liệu của trạm đó được chỉnh biờn xử lý và đảm bảo tớnh chớnh xỏc

Qua quỏ trỡnh thu thập tài liệu thỡ ta chọn trạm khớ tượng quốc gia (Trạm Lỏng) đặt tại Hà Nội thỏa món cỏc điều kiện trờn

3.1.1.2 Chọn tần suất thiết kế

Theo TCXD VN 285-2002 cụng trỡnh thủy lợi – cỏc quy định chủ yếu về thiết kế, bảng 4.1 đối với cỏc dự ỏn về nguồn nước phục vụ tiờu cho nụng nghiệp thỡ tần suất dựng để tớnh toỏn tiờu là P = 10%

3.1.1.3 Chọn thời đoạn tớnh toỏn

Khu vực cú mựa mưa bắt đầu vào thỏng VI và kết thỳc vào thỏng X Căn cứ vào đặc điểm mưa vựng, theo thống kờ dạng mưa 5 ngày max thể hiện được cả đỉnh và chõn của trận mưa, lưu lượng mưa lớn gõy ngập ỳng lớn nhất Do vậy trong đề tài này chọn thời gian tớnh toỏn mụ hỡnh mưa tiờu là 5 ngày max

3.1.2 Phương phỏp tớnh toỏn lượng mưa tiờu thiết kế

Hiện nay cỏc phương phỏp nghiờn cứu và tớnh toỏn xỏc định mụ hỡnh mưa tiờu thiết kế cú thể chia ra làm 3 phương phỏp

+ Phương phỏp vật lý (phương phỏp phõn tớch nguyờn nhõn hỡnh thành) + Phương phỏp tương tự thuỷ văn

Trang 24

Trong cả 3 phương phỏp trờn thỡ phương phỏp thống kờ xỏc suất được ứng dụng và phỏt triển rộng rói trong thuỷ văn trờn cơ sở coi hiện tượng thuỷ văn là hiện tượng ngẫu nhiờn Do mưa là đại lượng ngẫu nhiờn nờn khi xỏc định mụ hỡnh mưa tiờu thiết kế, sử dụng phương phỏp thống kờ xỏc suất là phự hợp nhất

Trờn cơ sở lượng mưa đó thu thập, dựng phương phỏp thống kờ xỏc suất để: - Xỏc định lượng mưa thiết kế

+ Vẽ đường tần suất kinh nghiệm + Vẽ đường tần suất lý luận + Tra XP ứng với P=10% - Chọn mụ hỡnh mưa điển hỡnh

- Thu phúng xỏc định mụ hỡnh mưa tiờu thiết kế

3.1.2.1 Đường tần suất kinh nghiệm

Đường tần suất theo số liệu thực đo gọi là đường tần suất kinh nghiệm Hiện nay tần suất kinh nghiệm thường được tớnh theo cỏc cụng thức sau :

- Cụng thức trung bỡnh %100.n5,0mP = − (3.1) - Cụng thức vọng số %100.1nmP+= (3.2) - Cụng thức số giữa %100.4,0n3,0mP+−= (3.3)

Trong đú: m : Số thứ tự của liệt quan trắc đó được sắp xếp từ lớn đến nhỏ n : Số năm quan trắc

Trong ba cụng thức trờn cụng thức vọng số được chọn để tớnh toỏn do cú kết quả thiờn về an toàn Sau khi cú kết quả tớnh toỏn, chấm điểm lờn giấy tần suất ta được cỏc điểm tần suất kinh nghiệm

Trang 25

Đường tần suất lý luận được xỏc định qua một số mụ hỡnh phõn phối xỏc suất cú đặc điểm phự hợp với tớnh chất vật lý của hiện tượng thuỷ văn Để vẽ đường tần suất lý luận, ta cú thể chọn một trong ba cỏch sau đõy

a Phương phỏp mụmen

Cơ sở của phương phỏp là tiến hành tớnh toỏn cỏc đặc trưng thống kờ của mẫu: ,

X Cv Cs, bằng cỏch lập bảng Sau đú coi bộ thống kờ của mẫu đo là bộ thụng số của tổng thể, từ đú cú thể mượn 1 trong 2 đường lý luận PIII hoặc K- M để biểu thị đường tần suất lý luận

Phương phỏp này tớnh toỏn nhanh đường tần suất lý luận, tuy nhiờn kết quả chớnh xỏc khụng cao vỡ bộ thụng số thống kờ từ mẫu thực đo cú sự sai khỏc với bộ thụng số tổng thể Gặp trường hợp cú điểm đột xuất khụng xử lý được và thường cho kết quả thiờn nhỏ khi tớnh cỏc số đặc trưng thống kờ Do đú phương phỏp này khụng phỏn ỏnh được đầy đủ sự khỏc nhau giữa đường tần suất lý luận và luật phõn bố kinh nghiệm của mẫu

b Phương phỏp 3 điểm

Cơ sở của phương phỏp: là giả định đường tần suất kinh nghiệm vẽ từ mẫu thực đo đó phự hợp với đường tần suất lý luận PIII Trờn đường tần suất kinh nghiệm lấy 3 điểm đặc trưng, từ đú giải phương trỡnh tỡm ra bộ thụng số X,Cv,Cscủa đường tần suất lý luận, sau đú kiểm nghiệm lại sự phự hợp của giả thiết ban đầu

Phương phỏp 3 điểm cú ưu điểm là tớnh toỏn nhanh, đơn giản nhưng phụ thuộc vào chủ quan người vẽ

c Phương phỏp thớch hợp

Cơ sở của phương phỏp là bộ thụng số thống kờ của đường tần suất lý luận cần tỡm sẽ được tiến hành bằng cỏch thử dần Tức là điều chỉnh cỏc thụng số của mẫu thống kờ sao cho được 1 đường tần suất lý luận phự hợp nhất với xu thế của đường tần suất kinh nghiệm của mẫu thực đo

Trang 26

Qua phõn tớch trờn, trong đồ ỏn chọn phương phỏp thớch hợp dần để vẽ đường tần suất lý luận

Cỏc bước tớnh toỏn để vẽ đường tần suất lý luận theo phương phỏp thớch hợp dần:

- Tớnh trị số bỡnh quõn theo cụng thức : ∑== niiXnX11 (3.4)

Xi: lượng mưa quan trắc năm thứ i -Tớnh hệ số Mụđun:

XXii

K = (3.5)

- Dựa trờn cơ sở phương phỏp mụmen tớnh

1-n)1(12∑ −=nVKiC (3.6) - Từ Cv đó tớnh được Csvới Cs = m.Cv- Tớnh Xptheo đường tần suất PearsonIII :

).1.(X CXP=+VΦ (3.7)

Xp là giỏ trị của đại lượng ngẫu nhiờn ứng với xỏc suất P đó cho trước - Kiểm tra sự phự hợp giữa đường tần suất lý luận với cỏc điểm tần suất kinh nghiệm, bằng cỏch chấm quan hệ Xp ~ P tớnh được lờn giấy tần suất, nối cỏc điểm đú lại thành đường tần suất lý luận Nếu đường tần suất lý luận phự hợp với cỏc điểm tần suất kinh nghiệm là được

- Nếu khụng phự hợp thỡ thay đổi cỏc thụng số bằng cỏch thay đổi tham số thống kờ Cs = mCv thớch hợp để đạt được kết quả tốt nhất, tức đường tần suất trựng với đường tần suất kinh nghiệm

3.1.3 Kết quả tớnh toỏn

Trang 27

trỡnh bày ở trờn ta được đường tần suất kinh nghiệm và đường tần suất lý luận trận mưa 5 ngày lớn nhất trạm Lỏng (Phụ lục 1)

Theo kết quả tớnh toỏn đường tần suất lý luận, ứng với tần suất P = 10% tra đường tần suất lý luận tỡm được lượng mưa X10% = 360,99 (mm)

Bảng 3-1: Cỏc đặc trưng thuỷ văn thiết kế của đường tần suất lý luận Trạm KT Số liệt tài liệu (năm) X(mm) Cs Cv P% Xp(mm)

Lỏng 34 239,8 1,54 0,38 10% 360,99

3.1.4 Chọn mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh

Mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh là mụ hỡnh mưa cú khả năng xuất hiện nhiều trong thực tế, cú lượng mưa xấp xỉ lượng mưa thiết kế và cú dạng phõn phối tương đối bất lợi cho yờu cầu sử dụng nước Nếu chọn mụ hỡnh mưa điển hỡnh để thu phúng thỡ mụ hỡnh mưa tiờu thiết kế sẽ đỳng với thực tế và cú mức độ đảm bảo cao khi xảy ra trường hợp bất lợi Từ mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh, tiến hành thu phúng được mụ hỡnh mưa tiờu thiết kế Mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số tiờu thiết kế và ảnh hưởng trực tiếp đến quy mụ kớch thước của cụng trỡnh

Bảng 3-2: Lượng mưa lớn nhất trong thời đoạn ngắn trong năm của trạm Lỏng (từ năm 1970 đến 2004)

Năm Tổng lượng mưa lớn nhất

1 ngày 2 ngày 2 ngày 4 ngày 5 ngày 6 ngày

Trang 28

1982 78,4 143,7 163,3 166,4 166,4 223 1983 142,1 169,1 202,1 278,7 305,7 311,1 1984 394,9 560,4 560,4 561,6 578,4 602 1985 112,4 219,3 264,8 292,3 292,3 330,8 1986 164 292,4 310,7 310,7 353,9 353,9 1987 99,6 153,6 156,4 164 166,6 166,6 1988 73,6 88,2 88,4 112,1 115,2 130,2 1989 220,6 286,7 328,6 347,4 348,4 348,4 1990 128 136,5 136,9 150,2 150,2 150,4 1991 121,4 200,7 219,9 249,7 255,8 276,2 1992 165,3 233,7 234,1 234,6 272,7 272,7 1993 143,4 180,1 180,1 180,1 180,1 180,1 1994 179,6 301 317,1 319,3 319,8 319,8 1995 113,8 116,5 124,2 146,6 173,1 177,4 1996 145,3 193,5 237,4 252,5 257,2 301,1 1997 113,8 142 167,5 176,2 187,7 229,1 1998 148 196,5 223,8 247,4 259,4 273,5 1999 150,9 163,4 167,6 167,6 175,4 175,4 2000 84,8 97,3 123 140,4 143,3 161,1 2001 169,8 306,5 349 350,4 360 360,1 2002 73 96 135,8 158,8 158,8 180,6 2003 135,2 163,6 166,6 182 223 223,9 2004 83 165 234 270,2 271,9 271,9

Do yờu cầu tiờu rất khẩn trương cần quy mụ cụng trỡnh lớn nờn trong đồ ỏn này dựng phương phỏp chọn mụ hỡnh cú dạng bất lợi Theo nguyờn tắc chọn ta chọn mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh đó nờu trờn, căn cứ vào chuỗi tài liệu mưa thực đo, mụ hỡnh mưa 5 ngày max năm 2001 cú X = 360 (mm) và cú dạng bất lợi nhất Do đú mụ hỡnh mưa 5 ngày max (02-06/8/2001) được chọn làm mụ hỡnh mưa tiờu điển hỡnh

3.1.5 Thu phúng xỏc định mụ hỡnh tớnh toỏn

Sau khi xỏc định được lượng mưa Xp và Xđh, lượng mưa năm điển hỡnh khỏc với lượng mưa thiết kế nờn ta phải thu phúng trận mưa điển hỡnh về trận mưa thiết kế

Trang 29

của trận mưa điển hỡnh được qui dẫn về trận mưa thiết kế, được xỏc định theo cụng thức sau: Xitk = K*Xiđh (3.8) Trong đú : - K: hệ số thu phúng XdhXtkK = (3.9)

- Xiđhlà lượng mưa ở ngày thứ i của trận mưa điển hỡnh Từ cụng thức trờn ta cú: 003,136099,360==K

Bảng 3-3: Phõn phối trận mưa 5 ngày max thiết kế tần suất P = 10%

STT Ngày Mưa năm điển hỡnh X(mm)

Phõn phối mưa thiết kế X(mm) 1 2/8 42,5 42,62 2 3/8 169,8 170,27 3 4/8 136,7 137,08 4 5/8 1,4 1,40 5 6/8 9,6 9,63

3.2 Tớnh toỏn chế độ tiờu cho hệ thống

3.2.1 Mục đớch, ý nghĩa và nội dung tớnh toỏn

3.2.1.1 Mục đớch

Tớnh toỏn yờu cầu tiờu cho một khu vực nào đú là một phần khụng thể thiếu của cụng tỏc quy hoạch thủy lợi bởi nú làm cơ sở cho việc thiết kế cỏc cụng trỡnh tiờu trong hệ thống thủy lợi Kết quả của phần tớnh toỏn này phục vụ cho việc tớnh toỏn lưu lượng tiờu của hệ thống, thiết kế kờnh, xõy dựng trạm bơm, cống… do đú mục đớch của việc tớnh toỏn yờu cầu tiờu là:

- Xỏc định hệ số tiờu cho từng loại diện tớch tiờu - Xỏc định hệ số tiờu cho toàn bộ hệ thống - Vẽ giản đồ hệ số tiờu theo thời gian

Trang 30

Tớnh toỏn yờu cầu tiờu cho cỏc loại diện tớch đất cũng cú ý nghĩa quyết định đến năng lực cũng như hiệu quả làm việc của cỏc cụng trỡnh trong hệ thống tiờu, tựy thuộc vào mức độ chớnh xỏc của kết quả tớnh toỏn cỏc yờu cầu tiờu Vỡ nếu tớnh toỏn yờu cầu tiờu càng chớnh xỏc thỡ cỏc thụng số thiết kế càng sỏt với yờu cầu thực tế, cụng trỡnh sẽ được làm việc an toàn do đú mà phỏt huy tối đa năng lực của cỏc cụng trỡnh Cỏc thụng số tớnh toỏn yờu cầu tiờu sẽ quyết định trực tiếp đến giỏ thành cũng như hiệu quả kinh tế của cỏc cụng trỡnh tiờu do đú nú mang ý nghĩa kinh tế kỹ thuật lớn

3.2.1.3 Nội dung tớnh toỏn

Trong một hệ thống thủy lợi bao gồm nhiều đối tượng cần tiờu như đất trồng lỳa, đất trồng cõy trồng cạn, đất ao hồ, thổ cư, đường xỏ, đụ thị… thỡ để xỏc định được hệ số tiờu tổng hợp cho khu vực cần phải tớnh hệ số tiờu thành phần vỡ mỗi loại đất tiờu cú những đặc điểm khỏc nhau

- Tớnh toỏn chế độ tiờu cho lỳa

- Tớnh toỏn chế độ tiờu cho cõy trồng cạn, thổ cư, đường xỏ, đụ thị - Tớnh toỏn chế độ tiờu cho cả hệ thống

3.2.2 Phương phỏp xỏc định hệ số tiờu

Hệ số tiờu là lượng nước cần phải đưa ra khỏi một đơn vị diện tớch trong một đơn vị thời gian để đảm bảo yờu cầu về nước trờn diện tớch đú của cỏc đối tượng phục vụ

Về nguyờn tắc, hệ số tiờu được xỏc định dựa trờn cơ sở tớnh toỏn cõn bằng nước giữa hai đại lượng nước đến và lượng nước đi để tỡm ra độ sõu lớp nước cần tiờu thoả món được yờu cầu về tiờu nước của cỏc đối tượng trờn khu vực nghiờn cứu

Trang 31

b Lượng nước đi: gồm lượng nước tiờu khỏi vựng, lượng nước tổn thất trong thời đoạn tớnh toỏn và lượng nước cũn lại cuối thời đoạn tớnh toỏn Cụng thức tổng quỏt để tớnh hệ số tiờu như sau:

3.2.2.1 Tiờu cho cỏc đối tượng khụng phải là lỳa nước

t [ ]TPCqiii =+. (3.10) Trong đú:

- qilà hệ số tiờu trong thời gian tớnh toỏn thứ i ;

- C là hệ số dũng chảy, được xỏc định bằng thực nghiệm: C ≤ 1,0 ; - Pilà tổng lượng mưa rơi xuống trong thời gian tớnh toỏn ti;

- [T] là thời gian chịu ngập cho phộp của đối tượng tiờu ; - tilà thời gian mưa được lượng mưa Pi

Tuỳ từng trường hợp cụ thể của đối tượng tiờu tiờu nước mà ti và [T] cú thể được tớnh bằng đơn vị ngày hoặc đơn vị giờ nhưng khi tớnh toỏn hệ số tiờu đều phải quy đổi ra số giõy

Đối với cõy trồng cạn, Pi là tổng lượng mưa rơi xuống trong 1 ngày đo bằng mm, ti là thời gian của ngày tiờu thứ i tớnh bằng giõy Nếu yờu cầu mưa ngày nào phải tiờu hết ngày đú thỡ [T] = 0 và hệ số tiờu qi của ngày thứ i xỏc đinh theo cụng thức sau: 64,8. iiPCq = (l/s.ha) (3.11) Đối với cỏc khu vực cụng nghiệp và đụ thị hoặc một số đối tượng tiờu nước khỏc cú yờu cầu tiờu nước rất cao: mưa giờ nào phải tiờu hết giờ đú nờn [T] = 0 Trong trường hợp này Pi là tổng lượng mưa rơi xuống tớnh bằng mm của từng giờ tiờu thứ i cũn tilà giờ tiờu thứ i tớnh bằng giõy và hệ số tiờu qicủa giờ tiờu thứ i xỏc định theo cụng thức sau:

36,0 iiPCq = (l/s.ha) (3.12)

Trang 32

Đặc điểm cơ bản của cõy lỳa là cú khả năng chịu ngập Khả năng chịu ngập này phụ thuộc vào từng giai đoạn phỏt triển của cõy lỳa và được dặc trưng bởi hai yếu tố là độ sõu chịu ngập Amax và thời gian chịu ngập (thời gian tiờu cho phộp) [T]

Thời gian tiờu cho phộp được xỏc định theo: [T] = t +2 Trong đú:

t: thời gian mưa theo mụ hỡnh tớnh toỏn (ngày) Phương trỡnh cõn bằng nước mặt ruộng:

Pi - (hoi + qoi) = ± ∆Hi (3.13) Trong đú:

- Pilà lượng mưa rơi xuống ruộng lỳa trong thời gian ∆t (mm);

- hoilà lượng nước tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời đoạn ∆t (mm), lượng nước này lấy theo tiờu chuẩn thiết kế hệ số tiờu cho ruộng lỳa 14TCN-60-88 đối với đồng bằng Bắc Bộ thường lấy khoảng 5-6 mm/ngày Trong đồ ỏn này ta chọn ho = 5 mm

- qoilà độ sõu lớp nước tiờu được trong thời đoạn tớnh toỏn (mm);

- ∆Hi là sự thay đổi tăng hoặc giảm lớp nước mặt ruộng trong thời đoạn tớnh toỏn ∆t (mm):

∆Hi = Hci – Hđi (3.14)

- Hci và Hđi là chiều sõu lớp nước mặt ruộng ở cuối thời đoạn và đầu thời đoạn tớnh toỏn

Thời đoạn tớnh toỏn trong tớnh toỏn tiờu nước cho ruộng lỳa thường lấy đơn vị là ngày Hệ số tiờu cho ruộng lỳa phụ thuộc vào quỏ trỡnh lượng nước mưa rơi xuống, hỡnh dạng và kớch thước cụng trỡnh tiờu nước mặt ruộng Cụng trỡnh tiờu nước ruộng lỳa cú thể là đập tràn, cống tiờu, ống dẫn hoặc xi phụng Thực tế quản lý nước trong cỏc hệ thống thủy lợi cho thấy đập tràn vẫn là loại cụng trỡnh tiờu nước mặt ruộng được ỏp dụng phổ biến trong cỏc vựng chuyờn canh lỳa ở nước ta

Trang 33

tràn Khi nước mưa rơi xuống thỡ mực nước trong ruộng tăng lờn tự động chảy qua tràn và đổ trực tiếp xuống kờnh tiờu Trong trường hợp này, tớnh toỏn xỏc định hệ số tiờu nước cho ruộng lỳa như sau:

a) Nếu chế độ dũng chảy qua tràn là tự do, thời đoạn tớnh toỏn 1 ngày đờm,

diện tớch khu tiờu 1 ha, hệ số tiờu mặt ruộng xỏc định theo hệ phương trỡnh sau: Wi - 2Hi = qoi (3.15) qoi = 0,274 M.b0 Hi 3/2 (3.16)iH = 2)(Hi +Hi−1 (3.17)

Hỡnh 3-1: Sơ đồ tớnh toỏn tiờu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy tự do

Trong đú:

- b0 : Chiều rộng đường tràn (m/ha);

- Hi : Cột nước tràn bỡnh quõn trong thời đoạn tớnh toỏn (mm) ; - Hi : Cột nước tiờu cuối thời đoạn tớnh toỏn (mm);

- Hi-1: Cột nước tiờu đầu thời đoạn tớnh toỏn (mm); - qoi : Độ sõu tiờu trong thời đoạn tớnh toỏn (mm); - M = m 2.g , với m là hệ số lưu lượng của đập tràn;

Trang 34

- β : Hệ số hiệu chỉnh độ sõu lớp nước cần tiờu trờn ruộng, được xỏc định theo quy phạm

b) Nếu chế độ dũng chảy qua tràn là chảy ngập: Thời đoạn tớnh toỏn là 1 ngày

đờm, diện tớch khu tiờu 1 ha, hệ số tiờu mặt ruộng được xỏc định theo hệ phương trỡnh sau: Wi - 2Hi = qoi (3.18) qoi = 0,274 M.σ.b0 Hi 3/2 (3.19)iH = 2)(Hi +Hi−1 (3.20)

Trong đú: σ là hệ số chảy ngập, tra theo quy phạm cũn cỏc ký hiệu khỏc như đó giới thiệu ở trờn

H hn

Hỡnh 3-2: Sơ đồ tớnh toỏn tiờu nước mặt ruộng bằng đập tràn, chế độ chảy ngập

3.2.2.3 Tớnh toỏn hệ số tiờu sơ bộ cho hệ thống thủy lợi

Cỏc hệ thống thủy lợi đều tồn tại trong nú rất nhiều đối tượng cú nhu cầu tiờu nước với quy mụ tiờu nước khỏc nhau Quy mụ tiờu nước của một đối tượng tiờu nước i cú mặt trong hệ thống là diện tớch mặt bằng hứng nước của nú và được khỏi quỏt hoỏ bằng hệ số αi: ωα iiF= (3.21) Trong đú:

- αi: Tỷ lệ diện tớch của đối tượng tiờu nước thứ i so với diện tớch tiờu của cả hệ thống thủy lợi;

Trang 35

- Fi: Diện tớch mặt bằng hứng nước của đối tượng tiờu nước i trong hệ thống thủy lợi;

Hệ số tiờu chung của cả hệ thống thủy lợi cú n đối tượng cần tiờu được xỏc định theo cụng thức tổng quỏt sau:

iniijqq 1∑== α (3.22) Trong đú:

- qj: Hệ số tiờu chung của toàn hệ thống tại ngày tiờu thứ j; - qi : Hệ số tiờu của đối tượng tiờu nước thứ i

3.2.3 Xỏc định hệ số tiờu sơ bộ

3.2.3.1 Xỏc định hệ số tiờu cho ruộng lỳa

a) Tài liệu tớnh toỏn * Tài liệu mưa:

Lấy theo mụ hỡnh mưa thiết kế (Trạm Lỏng) Hà Nội

* Khả năng chịu ngập:

Giả thiết trong suốt thế kỷ XXI giống lỳa gieo trồng trong hệ thống thủy nụng là khụng thay đổi Tớnh toỏn với trường hợp bất lợi nhất: Trong khoảng thời gian 30 ngày sau khi cấy trờn cỏnh đồng xuất hiện trận mưa lớn đạt tần suất thiết kế Mức độ chịu ngập đảm bảo năng suất giảm khụng quỏ 5%, theo tài liệu của Viện Khoa học Thủy lợi như sau:

- Ngập 275 mm khụng quỏ 1 ngày - Ngập 200 mm khụng quỏ 2 ngày - Ngập 150 mm khụng quỏ 4 ngày

* Tổn thất nước:

Tổn thất nước do ngấm và bốc hơi trong thời gian tiờu, lấy theo cỏc kết quả

nghiờn cứu trước đõy đang được ỏp dụng là 5 mm/ngày đờm

* Cỏc điều kiện ràng buộc khỏc: Hệ thống tiờu nước hoàn chỉnh từ đầu mối đến mặt

Trang 36

b) Kết quả tớnh toỏn hệ số tiờu cho lỳa

Sử dụng phần mềm tớnh toỏn tiờu cho lỳa do Ts Nguyễn Tuấn Anh (Trường ĐH TL) viết, trong trường hợp b0 = 0,2 (m/ha) thỏa món cỏc điều kiện kinh tế, kỹ thuật cú kết quả tớnh toỏn như sau

Bảng 3-4: Kết quả tớnh toỏn hệ số tiờu cho lỳa với b0 = 0,2(m/ha)

STT Ngày mưa Hệ số tiờu (l/s.ha)

1 Ngày thứ 1 0,75 2 Ngày thứ 2 8,27 3 Ngày thứ 3 14,44 4 Ngày thứ 4 8,15 5 Ngày thứ 5 2,93 6 Ngày thứ 6 1,31 7 Ngày thứ 7 0,47

3.2.3.2.Tớnh toỏn hệ số tiờu cho cỏc đối tượng khụng phải là lỳa

a) Tài liệu tớnh toỏn

Bảng 3-5: Hệ số dũng chảy C cho cỏc đối tượng tiờu nước cú mặt trong cỏc hệ thống thủy lợi

TT Đối tượng tiờu C

1 Đất trồng hoa, màu 0,60 2 Đất trồng cõy xanh, cõy ăn quả 0,50

3 Đất đụ thị 0,95

4 Đất khu cụng nghiệp và làng nghề 0,90 5 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 0,8 6 Đất ao hồ:

- Ao hồ thụng thường 0,20 - Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 1,00 - Hồ điều hoà 0,00

Trang 37

b) Kết quả tớnh toỏn hệ số tiờu cho cỏc đối tượng tiờu khụng phải là lỳa

Đối với tớnh toỏn hệ số tiờu cho cỏc đối tượng khụng phải là lỳa, phương phỏp tớnh toỏn đó được trỡnh bày ở mục 3.2.2.1

Bảng 3-6: Kết quả tớnh hệ số tiờu cho cỏc đối tượng tiờu nước

Ngày mưa Pi (mm) qmau (l/s.ha) qdc (l/s.ha) qahths (l/s.ha) qah (l/s.ha) 1 42,62 2,96 3,95 4,93 0,99 2 170,27 11,82 15,77 19,71 3,94 3 137,08 9,52 12,69 15,87 3,17 4 1,40 0,10 0,13 0,16 0,03 5 9,63 0,67 0,89 1,11 0,22 6 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 Ghi chỳ:

qmau: Hệ số tiờu của hoa màu (l/s.ha) qdc: Hệ số tiờu cho đất thổ cư (l/s.ha)

qahths: Hệ số tiờu cho ao hồ chuyờn nuụi trồng thuỷ sản (l/s.ha) qah:: Hệ số tiờu cho ao hồ thụng thường (l/s.ha)

Trang 38

tiểu vùng v1tiểu vùng v3tiểu vùng v2 tiểu vùng v5tiểu vùng v4 tiểu vùng v8tiểu vùng v10tiểu vùng v7tiểu vùng v9tiểu vùng v11tb phù đổngghi chú:(s=104,741ha)(s=105,118ha)(s=71,028ha)(s=84,63ha)(s=32,23ha)(s=31,434ha)(s=37,254ha)(s=54,01ha)(s=65,3868ha)(s=73,91ha)(s=30,265ha)

ranh giới phân vùng tiêukênh tiêu chính

kênh tiêu nhánh

sơng đuống

N45

n: nút mô phỏng trong swmm

Trang 39

Bảng 3-7: Bảng thống kờ diện tớch của từng loại đất trong cỏc tiểu vựng

STT

Tờn tiểu vựng

Loại đất Diện tớch (ha) diện tớch Tỷ số diện tớch Tổng (ha)

1 V1

Đất trồng lỳa 16,97 0,162 Đất trồng màu 17,97 0,172 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 65,11 0,622 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 4,68 0,045 104,741

2 V2

Đất trồng lỳa 59,16 0,563 Đất trồng màu 11,12 0,106 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 32,41 0,308 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 2,43 0,023 105,118

3 V3

Đất trồng lỳa 58,38 0,822 Đất trồng màu 12,65 0,178 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 0 0 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 0 0 71,027

4 V4

Đất trồng lỳa 74,95 0,886 Đất trồng màu 2,92 0,035 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 0 0 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 6,76 0,080 84,630 5 V5

Đất trồng lỳa 32,11 0,996

Đất trồng màu 0 0

Đất khu dõn cư ở nụng thụn 0 0 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 0,12 0,001 32,231 6 V6

Đất khu dõn cư ở nụng thụn 3,50 0,094 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 0 0 37,254

7 V7

Đất trồng lỳa 26,67 0,848 Đất trồng màu 3,31 0,105 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 0 0 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0

Trang 40

Đất trồng màu 1,14 0,021 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 0 0 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 0 0 54,006

9 V9

Đất trồng lỳa 25,84 0,854 Đất trồng màu 2,21 0,073 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 2,22 0,073 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 0 0 30,265

10 V10

Đất khu dõn cư ở nụng thụn 60,76 0,929 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 3,10 0,047 65,387 11 V11

Đất trồng lỳa 59,53 0,805 Đất trồng màu 5,46 0,074 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 8,91 0,121 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 0 0 73,907 TỔNG 690,0 690,0 12 TỔNG DIỆN TÍCH TỒN VÙNG Đất trồng lỳa 441,76 0,640 Đất trồng màu 56,79 0,082 Đất khu dõn cư ở nụng thụn 172,91 0,251 Ao hồ chuyờn nuụi trồng thủy sản 0 0 Ao hồ thụng thường 18,54 0,027 690,000

1 Tiểu vựng V1

Bảng 3-8: Kết quả tớnh hệ số tiờu sơ bộ cho tiểu vựng V1

Ngày

mưa Poi αlqlαmqmauαdcqdcαa thsqahthsαahqah