(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Đánh Giá Khả Năng Điều Tiết Của Hệ Thống Hồ Sinh Thái Và Đề Xuất Quy Mô Hợp Lý Của Hệ Thống Thoát Nước Mưa Khu Đô Thị Ecopark, Hưng Yên.pdf

LỜI CAM ĐOAN Họ tên: Vũ Duy Định Lớp: 21CTN21 Đề tài luận văn cao học “Nghiên cứu đánh giá khả điều tiết hệ thống hồ sinh thái đề xuất quy mô hợp lý hệ thống nước mưa khu thị Ecopark, Hưng n” Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn riêngtôi, trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ việc thực luận văn cảm ơn trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Vũ Duy Định i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn nhận giúp đỡ tận tình nhiều thầy giáo, cá nhân, quan tổ chức Tôi xin bầy tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc tới tất thầy cô giáo, cá nhân, quan tổ chức quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Trước hết xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh, thầy trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ động viên tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo Đại học sau Đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật tài ngun nước, Bộ mơn Cấp nước, thầy cô giáo Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ nhiều mặt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Tỉnh Ủy, UBND tỉnh Hưng Yên, sở ban ngành địa phương nhiệt tình giúp đỡ tơi trình điều tra thu thập số liệu thực tế để nghiên cứu đề tài hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn người thân bạn bè chia sẻ tơi khó khăn, động viên tạo điều kiện tốt cho tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 23 tháng năm 2017 Tác giả luận văn Vũ Duy Định ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG, BIỂU v DANH MỤC HÌNH MINH HỌA vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tiêu nước thị 1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 18 1.2.1 Điều kiện tự nhiên .18 1.2.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 22 1.2.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội vùng 23 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT CỦA HỆ THỐNG HỒ SINH THÁI VÀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HIỆN TRẠNG .35 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống thoát nước .35 2.1.1 Hệ thống thoát nước chung 35 2.1.2 Hệ thống thoát nước nửa riêng .36 2.1.3 Hệ thống thoát nước riêng 36 2.1.4 Hệ thống thoát nước hỗn hợp 37 2.1.5 Cấu tạo giếng thu nước 37 2.1.6 Một số điều kiện liên quan đến lựa chọn HTTN 38 2.1.7 Cơ sở pháp lý 42 2.2 Tính tốn mưa tiêu thiết kế 43 2.3 Lựa chọn mơ hình mơ mưa – dòng chảy 47 2.3.1 Mơ hình NAM (Nedbør - Afstrømnings – Models) .47 2.3.2 Mơ hình MIKE 11 .48 2.3.3 Mơ hình EFDC .49 2.3.4 Mơ hình SWMM .49 2.4 Tính toán nhu cầu tiêu nước 62 2.5 Mô mưa - dòng chảy cho hệ thống hồ 62 2.5.1 Xác định biên mực nước cửa xả .63 iii 2.5.2 Tính tốn kiểm tra hệ thống kiểm soát ngập úng 63 2.5.3 Kết mô 69 2.6 Đánh giá khả làm việc hệ thống hồ hệ thống thoát nước trạng 88 2.6.1 Phương án 88 2.6.2 Phương án 88 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT QUY MƠ HỢP LÝ CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC 89 3.1 Đề xuất phương án thiết kế 89 3.1.1 Phương án 89 3.1.2 Phương án 91 3.2 Mô phương án (sử dụng mơ hình SWMM) 93 3.2.1 Phương án 93 3.2.2 Phương án 98 3.3 Phân tích so sánh chọn phươn án 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 Kết Luận: 103 KIẾN NGHỊ: 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ TÍNH TỐN U CẦU TIÊU NƯỚC MƯA CỦA NỘI BỘ KHU ĐÔ THỊ ECOPARK ỨNG VỚI TẦN SUẤT P = 2% 107 PHỤ LỤC 2: PHƯƠNG ÁN1: MÔ PHỎNG MƯA DÒNG CHẨY CHO HỆ THỐNG HỒ VÀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HIỆN TRẠNG 110 PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG ÁN2: MÔ PHỎNG MƯA DỊNG CHẨY CHO HỆ THỐNG HỒ VÀ HỆ THỐNG THỐT NƯỚC HIỆN TRẠNG 119 PHỤ LỤC 4: MÔ PHỎNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẢI TẠO (PHƯƠNG ÁN1) 128 PHỤ LỤC 5: MÔ PHỎNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẢI TẠO (PHƯƠNG ÁN2) 136 iv DANH MỤC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1 Đỉnh lũ năm cao sông Hồng đo trạm thủy văn Hưng Yên 20 Bảng 1.2 Mực nước cao hạ lưu cống Xuân Quan sông Bắc Hưng Hải 21 Bảng 1.3 Tổng hợp số liệu sử dụng đất 26 Bảng 2.1- Chu kỳ lặp-thời gian xuất lại trận lũ có mực nước lũ lớn (đơn vịnăm) .40 Bảng 2.2 Quy định chu kỳ lặp lại trận mưa đô thị 43 2.3 Quy định chu kỳ lặp lại trận mưa khu công nghiệp 44 Bảng 2.4 - Lượng mưa 24h max 44 Bảng 2.5 Kết tính tần suất mưa 24h-max .46 Bảng 2.6 – Dòng chảy tiểu lưu vực ứng với tần suất P = 2% .62 Bảng 2.7: Mực nước lớn năm vị trí sông Bắc Hưng Hải 63 Bảng 2.8: Thống kê nút ngập với trận mưa 24h max 75 Bảng 2.9: Thống kê thời gian ngập tuyến kênh với trận mưa 24h max 76 Bảng 2.10: Thống kê nút ngập với trận mưa 24h max 84 Bảng 2.11: Thống kê thời gian ngập tuyến kênh với trận mưa 24h max 85 Bảng 2.12 Thống kê kích thước số đoạn kênh trạng .86 Bảng 2.13: Thống kê dung tích điều tiết hồ .87 Bảng 3.1: Thống kê dung tích điều tiết hồ .96 Bảng 3.2: Thống kê kích thước số đoạn kênh cải tạo 96 Bảng 3.3: Thống kê mực nước max số nút bị ngập trước sau cải tạo 96 Bảng 3.4: Thống kê dung tích điều tiết hồ .100 Bảng 3.5: Thống kê kích thước số đoạn kênh cải tạo 101 Bảng 3.6: Thống kê mực nước max số nút bị ngập trước sau cải tạo 101 v DANH MỤC HÌNH MINH HỌA Hình 0.1: Sơ đồ hệ thống kiểm sốt ngập úng khu đô thị Ecopark Hình 0.2: Dung tích điều tiết hệ thống hồ Hình 1.3 Vị trí dự án đồ tỉnh Hưng Yên Quy hoạch tổng thể Hà Nội 18 Hình 1.4 Vị trí dự án 19 Hình 1.5 Bản đồ vị trí Hưng n vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ 23 Hình 1.6 Sơ đồ khu chức thị linh hoạt 25 Hình 1.7 Bản đồ quy hoạch mạng lưới giao thơng 29 Hình 1.8 Quy hoạch san xây dựng 31 Hình 1.9 Quy hoạch mạng lưới thoát nước mưa 32 Hình 1.10 Quy hoạch mạng lưới cấp nước 33 Hình 1.11 Quy hoạch mạng lưới cấp điện 34 Hình 2.1 Sơ đồ HTTN chung 35 Hình 2.2 Sơ đồ HTTN nửa riêng 36 Hình 2.3 Sơ đồ HTTN riêng 37 Hình 2.4: Cấu tạo giếng thu nước mưa 38 Hình 2.5 Đường tần suất lượng mưa 24h-max, Trạm Láng (Hà Nội) - từ 1985 - 201245 Hình 2.6 Biểu đồ mơ hình mưa thiết kế 24h, P=2% 47 Hình 2.7: Các thành phần hệ thống mơ SWMM5 59 Hình 2.8 Phương án1: Hệ thống kiểm soát ngập úng Ecopark mơ hình SWMM65 Hình 2.9Phương án2: Hệ thống kiểm sốt ngập úng Ecopark mơ hình SWMM 66 Hình 2.10 Nhập thông số đặc trưng lưu vực nước 67 Hình 2.11 Nhập thơng số địa hình hồ, kênh 67 Hình 2.12 Nhập số liệu mưa thiết kế 68 Hình 2.13 Nhập biên mực nước sông Bắc Hưng Hải 68 Hình 2.14 Đường trình mực nước Wetland 69 Hình 2.15 Đường trình mực nước hồ 69 Hình 2.16 Đường trình mực nước hồ 70 Hình 2.17 Đường trình mực nước hồ 70 vi Hình 2.18 Đường trình mực nước hồ 71 Hình 2.19 Đường trình mực nước kênh Lấy Sa 71 Hình 2.20 Đường q trình dung tích nước Wetland .72 Hình 2.21 Đường q trình dung tích nước Hồ1 72 Hình 2.22 Đường trình dung tích nước Hồ2 73 Hình 2.23 Đường q trình dung tích nước Hồ3 73 Hình 2.24 Đường q trình dung tích nước kênh Lấy Sa .74 Hình 2.25Đường trình dung tích nước Hồ4 .74 Hình 2.26 Đường trình mực nước Wetland 77 Hình 2.27 Đường trình mực nước Hồ1 78 Hình 2.28 Đường trình mực nước Hồ2 78 Hình 2.29 Đường trình mực nước Hồ3 79 Hình 2.30 Đường trình mực nước Hồ4 79 Hình 2.31 Đường trình mực nước kênh Lấy Sa 80 Hình 2.32 Đường q trình dung tích nước Wetland 80 Hình 2.33 Đường q trình dung tích nước Hồ 81 Hình 2.34Đường trình dung tích nước Hồ 81 Hình 2.35 Đường q trình dung tích nước Hồ 82 Hình 2.36 Đường q trình dung tích nước Hồ 82 Hình 2.37 Đường q trình dung tích nước kênh Lấy Sa 83 Hình 2.38 Đường mực nước trong số đoạn kênh 83 Hình 3.1 Sơ đồ thiết kế phương án1 90 Hình 3.2 Sơ đồ thiết kế phương án .92 Hình 3.3: Hệ thống kiểm sốt ngập úng Ecopark mơ hình SWMM 93 Hình 3.4 Nhập thơng số đặc trưng lưu vực thoát nước 93 Hình 3.5 Nhập thơng số địa hình hồ, kênh 94 Hình 3.6 Nhập số liệu mưa thiết kế .94 Hình 3.7 Nhập biên mực nước sơng Bắc Hưng Hải phía hạ lưu cống Xn Quan .95 Hình 3.8 Nhập số liệu đường đặc tính bơm 95 Hình 3.9: Hệ thống kiểm sốt ngập úng Ecopark mơ hình SWMM 98 Hình 3.10 Nhập thơng số đặc trưng lưu vực thoát nước 98 vii Hình 3.11 Nhập thơng số địa hình hồ, kênh 99 Hình 3.12 Nhập số liệu mưa thiết kế 99 Hình 3.13 Nhập biên mực nước sông Bắc Hưng Hải 100 viii MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Khu đô thị thương mại du lịch Văn Giang (khu đô thị Ecopark) nằm phía Đơng Nam TP Hà Nội, phía Bắc tỉnh Hưng Yên thuộc địa giới xã Xuân Quan, xã Cửu Cao, xã Phụng Công, huyện Văn Giang, tỉnh Hưng n Khu vực thị phía Nam sơng Bắc Hưng Hải Ecopark với tổng diện tích 490 quy hoạch tổng thể, thiết kế kỹ thuật vẽ thi công Theo tài liệu quy hoạch, nước mưa khu vực nội khu đô thị thu gom chứa vào hệ thống hồ vừa hồ cảnh quan, sinh thái vừa hồ điều hòa nước mưa Khi lượng nước mưa lớn vượt khả điều tiết hệ thống hồ, cửa A cửa E đóng lại, cửa D mở ra, nước mưa điều tiết qua kênh Lấy Sa hệ thống hồ đô thị Khi mực nước sông Bắc Hưng Hải thấp cửa C mở ra, nước mặt đô thị tự chảy sông Bắc Hưng Hải Khi mực nước sông Bắc Hưng Hải cao, cửa C đóng lại, trạm bơm Báo Đáp hoạt động để thoát lũ cho khu vực thị (xem hình vẽ 2) Tuy nhiên, hồ sơ quy hoạch hệ thống nước cịn nhiều bất cập như: - Chưa nêu rõ sở chọn tần suất thiết kế Chọn tần suất thiết kế P=1% cao - Chưa phân tích diễn biến mực nước nguồn nhận hạ lưu cống Báo Đáp sơng Bắc Hưng Hải - Chưa phân tích sở để đề xuất xây dựng Trạm bơm Báo Đáp - Chưa đánh giá khả điều tiết hồ khu vực - Chưa kiến nghị kích thước mặt cắt ngang đoạn kênh/hồ để đảm bảo thoát nước mưa Từ sở nêu học viên thực luận văn với đề tài : " Nghiên cứu đánh giá khả điều tiết hệ thống hồ sinh thái đề xuất quy mơ hợp lý hệ thống nước mưa khu thị Ecopark, Hưng n" Hình 0.1: Sơ đồ hệ thống kiểm sốt ngập úng khu thị Ecopark