Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu thoát nước mưa cho lưu vực Nhiêu Lộc Thị Nghè với mô hình dòng chảy 1D + 2D bằng mô hình toán số Telemac-2D

TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên cứu thoát nước mua cho lưu vực Nhiêu Lộc Thi Nghè với mô hình dòng chảy 1D+2D bằng mô hình toán số Telemac 2D.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tính toán, mô phỏng dòng chảy 1D+2D

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGHIEN CUU THOAT NUOC MUA CHO LUU VUCNHIÊU LOC THI NGHE VỚI MÔ HINH DONG CHAY 1D + 2D

BANG MO HÌNH TOÁN SO TELEMAC - 2D

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dung Công Trinh Thuy

Mã số ngành: 60580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỎ CHÍ MINH, Tháng 07 Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai Học Bach Khoa - ĐHỌG TPHCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS Lê Đức ThườngCán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Nguyễn ThốngCán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Quang TrưởngCán bộ cham nhận xét 2: PGS TS Nguyễn Hồng QuânLuận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bach Khoa, DHQG TPHCM vàongày 30 tháng 07 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 PGS TS Lê Song Giang

2 PGS TS Huynh Thanh Son3 TS Nguyễn Quang Trưởng4 PGS TS Nguyễn Hồng Quân5 TS Hồ Tuan Đức

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hanh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VAN THAC SY

Họ tên học viên: Nguyễn Trường An MSHV: 1570678Ngày tháng năm sinh: 05/11/1991 Nơi sinh: Hau GiangChuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Thủy Mã số: 60580202I TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên cứu thoát nước mua cho lưu vực Nhiêu Lộc Thi Nghè với

mô hình dòng chảy 1D+2D bằng mô hình toán số Telemac 2D.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tính toán, mô phỏng dòng chảy 1D+2D với cáckịch bản mưa được giả định khác nhau băng mô hình toán số Telemac 2D tronglưu vực Nhiéu Lộc Thi Nghè.

Il NGÀY GIAO NHIEM VU: 20/08/2018IH NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 02/06/2019IV CÁN BO HƯỚNG DAN 1: TS Lê Đức ThườngVv CAN BO HUONG DÂN 2: PGS TS Nguyễn Thống

Tp.HCM, ngày 20 tháng 08 năm 2019CÁN BỘ HƯỚNG DÂN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DAN 2

CHỦ NHIỆM BỘ MON TRUONG

KHOA 5 LOI CAM ON

Tac giả xin trân trong bày tỏ lòng biết on chân thành đến TS Lê Đức Thuong vàPGS TS Nguyễn Thong, những người thay tâm huyết đã nhiệt tình hướng dan, địnhhướng, động viên, khích lệ, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và hoànthành luận văn này.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn lập thé cán bộ Bộ môn Kỹ thuật Tài nguyên nước,Ban lãnh đạo khoa Xáy dựng, Phòng Đào tạo sau đại học - Trường Đại học BáchKhoa Tp HCM, Trung tam CARE — Rescif đã tạo điều kiện giúp đỡ tac giả trong suốtqua trình thực hiện luận văn.

Lòng biết ơn chân thành xin được gửi đến bạn bè, người thân trong gia đình làchỗ dựa tỉnh thân, luôn động viên, ung hộ, chia sẻ, tao mọi điều kiện dé tác gia vượtqua khó khan, tap trung nghiên cứu hoàn thành luận van.

Luận văn nghiên cứu thoát nước mưa cho hưu vực Nhiêu Lộc Thị Nghè với mô hìnhdong chảy 1D+2D bằng mô hình toán số TELEMAC — 2D, đây là một vấn dé mớinên không thê tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp của cácthay, dong nghiệp, bạn vè về luận văn dé sửa chữa những sai sót

Xin trán trọng cảm on!

Tp Hô Chí Minh, ngày 04 thang 07 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Trường An

TÓM TAT LUẬN VĂN

- Ngập ung đô thị đã, đang và sẽ ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển bền vững nềnkinh tế, tác động tiêu cực tới các hoạt động KT-XH đặc biệt là môi trường sống củacộng đồng dân cư

- Lưu vực Nhiéu Lộc - Thị Nghè là khu vực trung tâm của TPHCM với mật độdân cư cao, tập trung nhiều văn phòng công ty, trụ sở các ban, ngành quan trọng Tuynhiên trong những năm gan đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu làm gia tăng cáctai bién thiên tai như: bão, lũ lụt, mưa cực đoan nhưng hệ thống hạ tang thoát nướckhu vực nay đã lâu đời, một số tuyến công bị xuống cấp không đủ khả năng tiêu thoátnước Vì vậy ngập lụt khu vực này ngày càng nghiêm trọng, làm ảnh hưởng đến đờisong kinh tế - xã hội và môi trường ngay càng lớn

- Mục tiêu của luận văn là xác định cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu, ứngdụng mô hình toán số TELEMAC-2D dé mô phỏng việc thoát nước mưa cho lưu vựcNhiêu Lộc Thị Nghè với các kịch ban mưa giả định có thé xảy ra trong tương lai, từđó xác định được chiều sâu nước lớn nhất, mức độ ngập thời gian thoát nước và sựchênh lệch chiêu sâu nước tại một sô vi trí diém và tuyên đường trong lưu vực.

APSTRACTUrban flooding has been and will greatly affect the sustainable developmentof the economy, adversely affecting socio-economic activities, especially theliving environment of the population community;

Nhieu Loc - Thi Nghe basin is the central area of Ho Chi Minh City withhigh population density, concentrating many corporate offices, offices ofimportant departments and branches However, in recent years, under the impactof climate change, natural disasters such as storms, floods, heavy rain, but thedrainage system in this area has been old for a long time Some sewer lines aredegraded, unable to drain water Therefore, flooding in this area is becoming moreand more serious, affecting the socio-economic and environmental life;

The objective of the thesis is to determine the scientific basis for the studyand application of TELEMAC-2D numerical model to simulate the drainage ofrainwater for Nhieu Loc Thi Nghe basin with assumptions of possible rainscenarios In the future, 1t will determine the maximum water depth, drainage timeand comparison of water - depth difference in some points and routes in the basin.

LOI CAM DOAN CUA TÁC GIÁ

Tôi xin cam đoan day là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện với sựhướng dẫn của TS Lê Đức Thường, PGS TS Nguyễn Thống và sự giúp đỡ của cácban trong Trung tam CARE — Rescif Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận vănđều có nguồn gốc rõ ràng và được trích dẫn cụ thể Kết quả nghiên cứu trong luậnvăn là trung thực và chưa được ai công bồ trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xinchịu hoàn toàn trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn

Tác giả

Nguyễn Trường An

CÂU TRÚC LUẬN VAN

Ngoài phan tóm tat, kết luận kiến nghị và phụ lục, nội dung của luận văn đượctrình bay trong 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu chungChương 2: Tổng quan về lưu vực Nhiêu Lộc — Thị NghèChương 3: Cơ sở lý thuyết TELEMAC — 2D

Chương 4: Xây dựng mô hình toán thoát nước mưa cho lưu vực Nhiêu Lộc — ThịNghè theo mô hình toán số TELEMAC - 2D với các kịch bản khác nhau

Chương 5: Kết quả mô phỏng thoát nước mưa

MỤC LỤC

®:i0/9) in 1

GIỚI THIEU CHUNG Wu ccccccscsccscscscsscssescsssscsscscsscssssssssscesssssssssessesessessssesesees 11.1 DAT VAN ĐIĨ - G5 hư ch cư ngưng go 11.2 MỤC TIỂU DE 'T À Ì <5 << E2 51x E99 E93 +8 2IV 0à: 09 111557 e 21.2.2 Mục tiêu cụ thỂ ¿G113 515121 3111111115111 5111111115111 rryg 21.3 DOI TƯỢNG VA PHAM VI NGHIÊN CUU -2-< << 55s <<e 31.3.1 Đối tượng nghiên UU - Gv SE SE cư HH n gn grreg 31.3.2 Phạm vi nghiÊn CỨU 2 + c5 1031311101111 1 1111111111553 1x r4 31.4 HƯỚNG TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

1.4.1 Hướng tiẾp cận c1 11T S E1 T ng TH ng ng ri 51.4.2 Phương pháp nghiÊn CỨU - 5-5-5 {2231111113333 1E111151555 55x32 51.5 THU THẬP TÀI LIEU CHO DE TÀI - 5 << 5 + <5 £sss se 61.5.1 Thu thập các tài liệu cơ bản về điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 6

1.5.2 Thu thập tài liệu về hiện trạng quy hoạch tong thé vé hé thong ha tangthoát nước va định hướng quy hoạch hệ thống ha tang thoát nước trong tương lai 7

1.6 CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC DAY ĐÃ THỰC HIỆN 7

0:11/9) tUNIỪnẶI)D)ọ))O 9

TONG QUAN VE LƯU VỰC NHIÊU LỘC-THỊ NGHĨ - - 9

2.1 TONG 9007.0077 ae 92.2 DAC DIEM TU NHIIÊN 2 <- 5 55 << 9xx 9x 5v vu seo 92.3 DAC DIEM KHÍ TƯỢNG THUY VĂN -<- 5-5 <5 c<csescsesses 102.3.1 Đặc điểm khí hậu G2 1k SE ESE SE 111112111 51111111 x6 102.3.2 Đặc điểm thủy văn - k1 HT TH HT HT ngư 10

0710/9010 177 12

CO SO 00009;/ 0825001005577 123.1 CƠ SO LÝ THUYET TELEMAC — 2D 5-5-5 <5 5s << <<e<s2 123.1.1 Giới thiệu về phần mềm TELEMAC — 2D - se ccsc+xzxe: 123.1.2 Mô hình 1D và 2D trong nghiên cứu thoát nước mưa 133.1.3 Phương trình dòng chảy mặt hai chiều được ứng dụng trong mô hìnhTELEMAC — 2D CS SE 1 5111511111111 1115111111111 1 0101111111 T101 0101011 14

3.1.4 Thuật toán TELEMAC — 2D - - 2 2 5S SE SE SE ve rkrerereerkes 163.2 ĐỊNH NGHĨA SIPHON VÀ PHƯƠNG PHAP TÍNH 203.2.1 Định nghĩa siphon - 55-5 { 32211111133 1311111111511 11111111555 5x2 203.2.2 Phương pháp tính - - + - c0 0001110111011 111111110111 1111111 v1 x4 21

CHUONG 4 1 25

XÂY DUNG BAI TOÁN THOÁT NƯỚC MƯA CHO LƯU VUC NHIÊU LOCTHỊ - THỊ NGHE TPHCM 5- <2 << + <9 << SE sex se 254.1 MIEN TÍNH — LƯỚI TÍNH TOÁN VA DIEU KIỆN BIỀN 254.1.1 Miền tính toán - + - ke SE S1 1S S511 1 3151111111111 11111111 cx 254.1.2 Lưới của khu vực nghiên CỨU + ++ +5 << Essssseeeea 254.1.3 Điều kiện biên của mô hình - - 22+ +E+x+EEE+E+EeErErerseeerees 27

0:i0/9)I0.21777 a - 34

KET QUA MO PHONG THOÁT NƯỚC MUA UNG VỚI CÁC KICH BANMƯA KHAC NHAU TRONG LƯU VUC NHIÊU LOC - THI NGHE 34KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ, 5-5 << s5 9 EeEeSS sex eEesesesee 133cố n : ẽ 1332 Những hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo 5-5-5 5 5 <5 << 134c2 n8 aaanNÕỔ®3+- 134TÀI LIEU THAM IKKHÁO 5- 5 << 2 55 S2 S55 9 eEeSeS sex eEeeesesee 136

PHU LUC 2-2-6 6° 6° ©S£ S8 S6 SE SE€SE£€E4€S8 E9 SE E825 EEvvvseEsrered 138

1 PHƯƠNG TRÌNH THOMPSON: - 5s s se ssses sssss s2 138

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 1.1: Toàn cảnh TPHCM và lưu vực Nhiéu Lộc — Thi Nghe 4Hình 1.2: Các Quận nam trong lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè 5-5: 4Hình 1.3: Chi tiết lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè ¿56s sex c£sesxcxe 5Hinh 3.1: Cac thanh phan của hệ phương trình Saint — Venant trong hệ tọa độ De-cat¬ l acc 16Hình 3.2: Hình dang của siphon - << - 322111011133 1311111111111 11111111153 5x2 21Hình 3.3: So đồ dòng chảy siphon c6 E3 11k về ng re 21Hình 3.4: Mặt bang của buGng cửa vảo c- St vn vn ng ng re rvei 22Hinh 3.5: Mặt cắt A — A cà th Hee 22Hình 4.1: Lưới và miễn tính toán của khu vực nghiên cứu - - se s4 25Hình 4.2: Biểu diễn các điều kiện biên trên mô hình ¿-c¿+c+>c+>ccse 28Hình 5.1: Cao độ địa hình theo biểu đồ màu - 252cc srsterterrrrrrrrrrree 35Hình 5.2: Một số tuyến đường trong lưu vực NLTN -s- scc sec cseseesrsed 36Hình 5.3: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 6h00 ứngVỚI kịch bản Í - << + C11610 1103 610850 180 110 11v 11v kg nh ng ch nh rà 37Hình 5.4: Chiều sâu nước của một số tuyến đường và các vị trí điểm theo thời gian¬ l acc 38Hình 5.5: Biéu đồ Huax (Hwax = 2.39m) đường Pham Xích Long lúc 6h00 39Hình 5.6: Biểu đồ Huax (Hwax = 1.76m) đường Bùi Dinh Túy lúc 6h00 39Hình 5.7: Biểu đồ Huax (Hwax = 2.08m) đường Bac Hai lúc 6h00 40Hình 5.8: Chiều sâu nước của điểm A theo thời gian - sec sec cseseesrsed 40(CHMAX = 2.50M 0.0 40Hình 5.9: Chiều sâu nước của điểm B theo thời gian - sex cseseesrsed 41(HwAx = 1.908m — 6h() S999 S99 HH ng g0 0 1 tt ke 4]Hình 5.10: Chiều sâu nước của điểm C theo thời gian - 5s csesxeereed 41(HMaAX = 2.398 — 000000 addđŒ1 ẦÃỐ 4]Hình 5.11: Kết qua về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 6h00 ứngVỚI kịch bản 2 - - - ccc c2 C1930 000000000 0 29011100111 ng ng TH kg rà 43

Hình 5.12: Biểu đồ Huax (Hmax = 2.58m) Đường Phan Xích Long lúc 6h00 44Hình 5.13: Biểu đồ Huax (Hoax = 1.89m) Đường Bùi Dinh Tuy lúc 6h00 44Hình 5.14: Biểu đồ Huax (Hwax = 2.19m) đường bắc Hải lúc 6h00 45Hình 5.15: Chiều sâu mực nước điểm A theo thời gian ¿-s- ss sex sa 45(CHMAX = 2.71 0.0) 45Hình 5.16: Chiều sâu mực nước điểm B theo thời gian - 5-5 xe sxee£eed 46Hình 5.17: Chiều sâu mực nước điểm C theo thời gian - 5s ssxssEsxse£eed 46(CHMAX 000i: n0.) 00 46Hình 5.18: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 6h00 ứngVỚI kịch DAN Ổ - - - cccc C00000 2100 0 21011 H1 ng TK TK TH cv cà 48Hình 5.19: Biểu đồ Huax (Hwax = 2.907m) đường Phan Xích Long lúc 6h00 49Hình 5.20: Biểu đồ Huax (Hmax = 2.16m) đường Bùi Dinh Tuy 6h00 49Hình 5.21: Biểu đồ Huax (Hwax = 2.42m) đường Bac Hải 6h00 -¿ 50Hình 5.22: Chiều sâu mực nước của điểm A theo thời gian 5 +52 50s0 e0 00005 50Hình 5.23: Chiều sâu mực nước của điểm B theo thời gian 5 5 +s+s52 5109/2810) l4 51Hình 5.24: Chiều sâu mực nước của điểm C theo thời gian 5 +52 51(HMAX = 300000157 a 51Hình 5.25: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 6h00 ứngVỚI kịch bản 4 - - - ccc C130 100002000 12100111011 kg KT kg cv cà 53Hình 5.26: Biểu đỗ Hoax (Hmax = 3.13m) đường Phan Xích Long lúc 6h00 54Hình 5.27: Biểu đồ Huax (Hmax = 2.31m) đường Bùi Dinh Túy 6h00 54Hình 5.28: Biểu đồ Huax (Hwax = 2.56m) đường Bac Hải lúc 6h00 55Hình 5.29: Chiều sâu mực nước của điểm A theo thời gian scsssscss2 55096000 000005 ÔÔÔÔÔÔÔÔ- 55Hình 5.30: Chiều sâu mực nước của điểm B theo thời gian +52 56(HuAx = 2.50m — 6hÖ() HH ng ng kg 56Hình 5.31: Chiều sâu mực nước của điểm C theo thời gian 5 +52 56

(Hoax = 3.1 1m 00010 56Hình 5.32: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 6h00 ứngVỚI kịch DAN Š - - - cccc c 130000002000 210011101 ng ng KT nh kg ng cà 58Hình 5.33: Biểu đồ Huax (Hoax = 3.34m) đường Phan Xích Long lúc 6h00 59Hình 5.34: Biểu đồ Huax (Hmax = 2.44m) đường Bùi Dinh Tuy lúc 6h00 59Hình 5.35: Biểu đồ Huax (Hmax = 2.69m) đường Bac Hải lúc 6h00 60Hình 5.36: Chiều sâu mực nước của điểm A theo thời gian scscss>ss2 60(Hưwax = 3 13m — 60) - G26 SEE2EEEE121E151E11151511151515 1511511111111 ce 60Hình 5.37: Chiều sâu mực nước của điểm B theo thời gian 5 5 ss+s52 61(Hưwax = 2.68 — 6100) oe eecccccccsescsscecscscscscscscscscscscscececscsssesesssesssssessssssesssseesssees 61Hình 5.38: Chiều sâu mực nước của điểm C theo thời gian +2 61(Hưwax = 3.33im — 6100) - - - E2 E3 1 12121E1515111515115 1511151151151 ck 61Hình 5.39: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 7h00 ứngVỚI kịch DAN Ố - - cc H200 00000 2000 290111 HT kg cà 63Hình 5.40:BIEU DO Huax (Hmax=2.25m) DUONG PHAN XÍCH LONG LÚC 7H00"1= 64Hình 5.41: BIEU DO Hmax (Hmax=1.81m) DUONG BÙI DINH TUY LÚC 7H00"1= 64Hình 5.42: BIEU ĐỎ Hmax (Hwax = 2.04m) DUONG BẮC HAI LÚC 7H00 65Hình 5.43: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 65(Hưwax = 2.33im — 7H00) - - - SE E233 12EE3E1EE5151511151515 1151151511111 111k 65Hình 5.44: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 66(HưwaAx = 1.77m — THO0) G2 2 SE SE 9EEE9EEEEEEEEE9EEE51E5E15 115115151511 11 11k 66Hình 5.45: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 66(Hưwax = 2.23m — 7H00) oe ceececeescscsesesessscecscscscscsescscscscscevscsssvstsssesvsvsssssssessssseesseees 66Hình 5.46: Kết qua về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 7h00 ứngVỚI kịch DAN 7 - - - c + H230 1000 02100 99011111 ng TH KH TT ch ng rà 68Hình 5.47:BIEU DO Hmax (Hmax=2.46m) DUONG PHAN XÍCH LONG LÚC 7H00

Hình 5.48:BIEU ĐÔ Hmax (Hmax=1.985m) DUONG BÙI DINH TUY LÚC 7H00"1= 69Hình 5.49: BIEU ĐỎ Hưax (Hmax = 2.18m) DUONG BAC HAI LÚC 7H00 70Hình 5.50: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 70(Hưwax = 2.50m — 7H00) G2 SE SE SE E2EE3E1EE51515E511515151151151111 151111 Te 70Hình 5.51: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 71(Hưwax = 1.95m — 7H00) oe eeeeceecccsescsesecscscscscscscsescscscscscecscsvsesesssssssessessssssseseeessees 7]Hình 5.52: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 7](Hưwax = 2.444m — 7H00) ¿G2 SE E21 E2EE3E1EE51515E5115115 1151151511111 11x ce 7]Hình 5.53: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 7h00 ứngVỚI kịch bản § - - - ccc c2 10100002000 9101 HT KT ch ch rà 73Hình 5.54:BIEU DO Hmax (Hmax=2.66m) DUONG PHAN XÍCH LONG LÚC 7H00"1= 74Hình 5.55: BIEU DO Hmax (Hmax = 2.13m) DUONG BÙI DINH TÚY LÚC 7H00"1= 74Hình 5.56: BIEU ĐỎ Hmax (Hwax = 2.30m) DUONG BẮC HAI LÚC 7H00 75Hình 5.57: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 75(Hưwax = 2.65m — 7H00) - - - SE ESESEE12EE3E1EE51515E51151515115 1151511111111 ce 75Hình 5.58: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 76(HưụaAx = 2.11 — 7H00) oe eeeceecccsescscsecececscscscscscscscscscscsvscsssesesssssssssesssssessseessssees 76Hình 5.59: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 76(Hưwax = 2.64m — 7H00) cececcccscsescsesesscscscscscscsescscscscececscssscstsssssssssessssssssseessssees 76Hình 5.60: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 7h00 ứngVỚI kịch bản - ccc cn 00000001000 29011100 1v KT TT ch rà 78Hình 5.61: BIEU DO Hmax (Hmax=2.84m) DUONG PHAN XICH LONG LUC1 02 79Hình 5.62: BIEU DO Hmax (Hmax = 2.27m) DUONG BÙI DINH TÚY LÚC 7H00"1= 79

Hình 5.64: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 80(Hưwax = 2.77 — THO0) - 2E SE SE 9EEEEEEEEEEEEE9E5E5115151515151151511 151111 ck 80Hình 5.65: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 81(Hưwax = 2.25m — 7H00) G2 SE SE 2EE12EE31EE51515E51151515 1151151511 1111 11 81Hình 5.66: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 81(Hưwax = 2.82m — 7H00) oe ceeeceescscsesescscscecscscscscsescscsescecscscsssvstsssvsssssssssssssssssesessees 81Hình 5.67: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 7h00 ứngvới kịch bản Ì( ¿+ E119 E9 515515111511 11 111111111111 11 1111110111 111111 1g g 83Hình 5.68: BIEU ĐỎ Hmax (Hmax=3.00m) DUONG PHAN XICH LONG LÚC1 02 84Hình 5.69: BIEU ĐÔ Hmax (Hmax = 2.38m) DUONG BÙI DINH TÚY LÚC 7H00"1= 84Hình 5.70: BIEU ĐỎ Hoax (Hmax = 2.52m) DUONG BẮC HAI LÚC 7H00 85Hình 5.71: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 85(HưwaAx = 2.87m — 7H00) - SE SE ESESEE12EE3E1EE11515E51151515 1151151111111 11x ck 85Hình 5.72: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 86(Hưwax = 2.39im — 7H00) G2 SE ESE SE 12EE3E1EE51515E1151515 1151151111111 111k 86Hình 5.73: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 86(Hưwax = 2.98im — 7H00) SE SE ESE SE E2EE3E1E151515E51151515 1511515111111 11x ce 86Hình 5.74: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 8h00 ứngvới kịch bản ÏÍ -¿- + E+E*E E9 #E 9E SE 1113151115111 1111111111111 011111 1111111 c6 88Hình 5.75: BIEU DO Huwax (Hmax=2.12m) DUONG PHAN XICH LONG LUC10 89Hình 5.76: BIEU ĐÔ Hmax (Hmax = 1.82m) DUONG BÙI ĐÌNH TÚY LÚC 8H00"1= 89Hình 5.77: BIEU ĐỎ Hmax (Hmax = 1.99m) DUONG BAC HAI LÚC §H00 90Hình 5.78: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 90(Hưwax = 2.21 — 8HO0) eceececccsesescsececscscscscscscscscsescececscssscscsssssvsssesssssessseeeeseees 90Hình 5.79: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 91

(Hoax = I.64m — 8H) - G99 9001010 ng ng kg 9]Hình 5.80: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 91(Hưwax = 2.096m — 8HO0) ecceecccsescscsesscecscscscscscscscsescecscscsssestsssssssssesssssessseseeseees 91Hình 5.81: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 8h00 ứngvới kịch bản Í2 +: E1 E2E*E 915191515515 5 1515111511101 11 1111111111 1111 11111111 g 93Hình 5.82: BIEU DO Hmax (Hmax = 2.29m) DUONG PHAN XÍCH LONG LUC10 94Hình 5.83: BIEU ĐÔ Hoax (Hmax = 1.977m) DUONG BÙI ĐÌNH TUY LÚC 8H00"1= 94Hình 5.84: BIEU ĐỎ Hmax (Hwax = 2.103m) DUONG BAC HAI LÚC §H00 95Hình 5.85: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 95(Hưwax = 2.34m — 8HO0) G2 E123 12EE351E151515E51151515 1511515111111 95Hình 5.86: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 96(Hưwax = 1.80m — 8H00) G2 SE SE SE212EE351EE51515E1151515 1151151511111 11 ce 96Hình 5.87: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 96(Hưwax = 2.27m — 8H00) ¿E6 ESE2E2EEEEEEEEEEE515E51151151151151111 111111 96Hình 5.88: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 8h00 ứngvới kịch bản l3 :- ¿E1 E211 EEE5E 5151551511 1115 111111110101 11 1101111101111 1111 g 98Hình 5.89: BIEU ĐỎ Hmax (Hmax=2.46m) DUONG PHAN XICH LONG LUC10 99Hình 5.90: BIEU DO Hmax (Hmax=2.11m) DUONG BÙI ĐÌNH TUY LÚC 8H00"1= 99Hình 5.91: BIEU ĐỎ Hmax (Hwax = 2.196m) DUONG BAC HAI LÚC 8H00 100Hình 5.92: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 100(HwAx = 2.47m — 8HO0) eccecceceeccecesesescscscscscscscscscscscscsssescssscssesscecscscsesssssessessvaes 100Hình 5.93: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM B THEO THOI GIAN 101(Hwax = 1.941m — 8H00) oeeeceecceccecscscscscscscscsescsescsssescssscssssscecsescsesssseessesesess 101Hình 5.94: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THOI GIAN 101(HwAx = 2.44m — 8H00) cceccsccssecssscsessseessesssecsueesucssecssresseesucssuceseesueesucesucssvceeveases 101

Hình 5.95: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 8h00 ứngvới kịch bản 1⁄4 ¿- - EE+E*EEEE5E9E51151515 1511151111 1511 110111110101 0111 1111111 He 103Hình 5.96: BIEU ĐỎ Hmax (Hmax=2.61m) DUONG PHAN XICH LONG LÚC0 104Hình 5.97: BIEU DO Hmax (Hmax=2.22m) DUONG BÙI DINH TUY LÚC 8H00¬ 104Hình 5.98: BIEU ĐỎ Hmax (Hwax = 2.29m) DUONG BẮC HAI LÚC 8HO00 105Hình 5.99: CHIEU SÂU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 105(HwAx = 2.59m — 8HO0) - <5 1E 12121 3 52511 E515 5111111111101 T1 1101011 e6 105Hình 5.100: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 106(Hwax = 2.06m — 8H00) <5 E2 E21 1 3 E25 1 E515 5111111111111 111011 Le 106Hình 5.101: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 106(HwAx = 2.59m — 8HO0) - <5 1E 12121 3 52511 E515 5111111111101 T1 1101011 e6 106Hình 5.102: Kết quả về chiều sâu nước H lớn nhất ứng với thời gian vào lúc 8h00UNG VOI kich ban 15.0 -1l 108Hình 5.103: BIEU DO Hmax (Hmax=2.76m) DUONG PHAN XICH LONG LUC0 109Hình 5.104: BIEU ĐỎ Hmax (Hmax=2.32m) DUONG BÙI DINH TUY LÚC 8H00¬ 109Hình 5.105: BIEU ĐỎ Hmax (Hmax = 2.37m) DUONG BAC HAI LÚC 8H00 110Hình 5.106: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM A THEO THỜI GIAN 110(Hwax = 2.69m — 8H00) eceecccecceccscsescscscscscscscscscscscscsssessssscssssscscscsesesssssessessvass 110Hình 5.107: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM B THEO THỜI GIAN 111(Hwax = 2.182m — §H0()) - ¿2 E21 123323 8E 3E 5151111111111 111111 Le 111Hình 5.108: CHIEU SAU NƯỚC CUA DIEM C THEO THỜI GIAN 111(Hoax = 2.735m - 8H00) - G51 E21 3 123 52511 51515 5111111111101 010111011 te 111Hình 5.109: Biéu đồ chiều sâu nước lớn nhất giữa các kịch bản mưa từ KB1 — KB5

Hình 5.110: Biểu đồ chiều sâu nước lớn nhất giữa các kịch bản mưa từ KB6 — KB10

+.c. ồồồ.Ý ÃŨố Ố.Ố 115

Hình 5.111: Biểu đồ chiều sâu nước lớn nhất giữa các kịch ban mua từ KB11 — KB15

+.c. ồồồ.Ý ÃŨố Ố.Ố 116

—KBS.ccccccccccccccccecscscscscsescsssssvsssssscscscscscavsvscscevsvevssevsvsssvssesesssecsssceescavscesavecevans 120Hình 5.115 :Vi tri đường Phan Xích Long - 23s s*s*++++sssssssssss 124Hình 5.116: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB1 — KB5 - 5-55: 124Hình 5.117: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB6 — KB10 -5-5 125Hình 5.118: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB11—KB15 -5-5 125Hình 5.119: Biểu đỗ so sánh chiều sâu nước KB1-6-11; KB5-10-15 126Hình 5.120: Biéu dé so sánh chiều sâu nước KB1 - KB8 - KBI15 126Hình 5.121: Biểu đồ giá trị chiều sâu nước lớn nhất của đường Phan Xích Long quacác kịch bản ImƯa - - - cccc c0 3001000011100 21v 111 n1 ng TH KH nh nh vn 127Hình 5.122: Vị trí điểm A - ScS SE 5151111311E1 112111111111 01 1111111111101 g0 128Hình 5.123: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB1 — KB5 - 5-5-5: 128Hình 5.124: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB6—KB10 - 5-5-5: 129Hình 5.125: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB11 — KBI15 - 129Hình 5.126: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB5-KB10-KB15 130Hình 5.127: Biéu đồ so sánh chiều sâu nước KB1 — 8 — lñ - 5-55: 131

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 2.1: Vũ lượng của các trạm do mưa (năm 2018) << 5<<<<<<<<<<2 11Bang 4.1 File trong mô hình gồm các biến được định nghĩa trong bang 27Bảng 4.2: Các kịch bản mưa giả định tính toán với lượng mưa(mm) trong suốt thờigian kéo dài tran mưa (h) được quy đổi sang 1 ngày c c sec 31Bang 4.3: Giá tri T, SL(m), Q(m3/s): (FILE Số liệu Q và H) có dạng 31Bang 5.1: Bảng so sánh các kịch ban mua cccecccceseseesscecceeceeeeesceceeeeeaeneeseees 113Bang 5.2: Bang chênh lệch chiều sâu nước giữa các kịch bản mưa 117

Việt Nam là một trong những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng do biến đôi khíhậu và mực nước biên dâng, trong đó khu vực TPHCM va đồng bang Sông Cửu Longchịu tác động nặng nề nhất Cùng với tốc độ đô thị hóa, ngập lụt tại TPHCM nóichung và lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè nói riêng là van dé nan giải ở hiện tại vàcàng phức tạp hon trong tương lai, ảnh hưởng lớn đến sự phát triển bền vững nềnkinh tê và nảy sinh nhiều van đê xã hội liên quan.

Những đặc điểm chính của TPHCM:- TP Hỗ Chí Minh năm ở vùng cửa con sông lớn thuộc hệ thống sông Đồng Naisát với biển nên chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của những biến động dòng chảy trên song,dòng triéu trên biển, trong đó ảnh hưởng của biển mang tính thống trị và đang có xuthế ngày càng gia tăng:

- Sông rạch dày đặc (8% diện tích kênh rạch), diện tích mặt nước lớn dễ truyềntải những biến động lan truyền vật chất, năng lượng, điều kiện ngập nước;

- Nền địa chất yếu, dễ bị lún, nén và sạt lỡ Hiện trạng cao độ nền thấp và van dé

sụt lún nền đô thi dẫn đến cốt nên xây dung đô thị thấp không đủ dé tạo độ dốc phùhợp cho việc thoát nước và nhiều khu vực còn thấp hơn mực nước sông khi có triềucường nên không thể tiêu thoát nước tự nhiên bên ngoài

Các nguyên nhân khách quan gây ngập lụt đô thị là:- Ngập do mưa lớn;

- Ngập do lũ từ thượng nguồn;

- Ngập do triều từ biển vào (ngập triều).- Tổ hợp của các nguyên nhân trên: mưa lớn, triều và lũ.- Hệ thong ha tang thoát nước nội thị không đủ đáp ứng khả năng thoát nước,đường kính cống nhỏ, tốc độ rút nước chậm khi có mưa lớn hoặc bão gây ngập cụcbộ hoặc một vùng rộng lớn trong lưu vực.

Việc xác định các giải pháp chống ngập và công nghệ kiểm soát ngập lụt ở lưuvực Nhiêu Lộc — Thị Nghé là rất cấp thiết, dé làm được điều này trước hết phải đánhgiá được hệ thông hạ tầng thoát nước mưa trong lưu vực có đủ khả năng đáp ứng choviệc thoát nước được hay không và nguy cơ, ảnh hưởng ngập lụt nó sẽ xảy ra như thếnao trong tương lai.

Vi vậy dé tài luận văn cao học:” Nghiên cứu thoát nưóc mưa lưu vực NhiêuLộc - Thị Nghè với mô hình dòng chảy 1D + 2D bằng mô hình toán số TELEMAC2D” được thực hiện.

1.2 MỤC TIỂU DE TÀI

1.2.1 Mục tiéu chung- Tao cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu mô hình toán số TELEMAC — 2Dứng dung phỏng thoát nước mưa;

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình dòng chảy 1D + 2D bang mô hình toán sốTELEMAC - 2D nhằm mô phỏng thoát nước mưa để giải bài toán thoát nước;

- Đánh giá diễn biến, nhận xét khả năng ngập lụt cho lưu vực nghiên cứu qua cáckịch bản mưa giả định khác nhau.

1.2.2 Mục tiêu cu thé- Qua việc ứng dụng mô hình TELEMAC - 2D ta có thé đánh giá được:+ Mức độ ngập, giá trị chiều sâu nước lớn nhất tại các tuyến đường va vị trí điểmxác định;

+ Thời gian tăng lên và giảm xuống của chiều sâu nước tại một vị trí điểm nhấtđình trong lưu vực;

+ Độ chênh lệch chiều sâu nước trung bình tai một vi trí điểm nhất định giữa cáckịch bản khác nhau;

+ Độ chênh lệch chiều sâu nước lớn nhất trung bình của một tuyến đường nhấtđịnh giữa các kịch bản khác nhau.

1.3 DOI TƯỢNG VA PHAM VI NGHIÊN CỨU1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Diễn biến thoát nước mưa theo từng cấp kịch bản với tần suất mưa khác nhau;- Giả định cơn mưa ứng với từng kịch ban sẽ rơi xuống đều trên toàn bộ lưu vựcvới cùng lượng mưa và thời gian kéo dài trận mưa;

- Giả định mưa rơi xuống sẽ tập trung vào các tuyến đường, phân công trình xâydựng, khu vực dân cư đô thị không được tính đến

- Chỉ tính toán đối với hệ thống hạ tang thoát nước nội thi, lượng mua thoát theohệ thống thoát nước đồ trực tiếp ra kênh NLTN không ké đến các công trình xâydựng phụ trợ khác;

- Chỉ xét đến trường hợp ngập do mưa có kèm triều từ biển.1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu là lưu vực Nhiêu Lộc — Thị Nghè bao trùm toàn bộ trungtâm TPHCM gồm: Quận 1, Quận 3, Quận 10, Quận Bình Thanh, Quận Gò Vấp, QuậnPhú Nhuận và Quận Tân Bình với diện tích tự nhiên khoảng 3324 ha.

Dân số trên lưu vực khoảng 1.2 triệu người chiếm 20% của tổng dân sốTPHCM, có mật độ dân số là 361 người/ha Trong đó có 49.3% là đất ở, 50.7% cònlại là đất cho thương mại, công cộng và công nghiệp Cao độ trong lưu vực thì khácnhau,với phần phía Bắc và Tây Bac cao hơn 8m so mới mực nước biến, trong khi đóphân phía nam của lưu vực cao hơn trung bình 1.3m so với mực nước biên.

BU! DINFLT.UY

phuongy/, ee

o ` NGUYENSXUAN SE 3I9j| Í-4JUNU).|Nf@{ II ˆ

S85PHAN:XIGI LONeT |, 3 ĐẦU lên DÀNG

Hình 1.3: Chi tiết lưu vực Nhiêu Lộc — Thi Nghè

(Nguồn: Google Earth)1.4 HUONG TIEP CAN VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU1.4.1 Hướng tiếp cận

- Tiép cận thực tiễn, hệ thống và toàn diện.- Tiếp cận kế thừa tri thức, kinh nghiệm của các nghiên cứu, báo cáo đã có trướcđó một cách chọn lọc.

- Ứng dụng mô hình toán để mô phỏng tính toán diễn biến ngập lụt theo các kịchbản khác nhau.

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu- Phương pháp thống kê: nhăm thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn, sốliệu địa hình, mạng lưới sông kênh rạch, mạng lưới thoát nước, các số liệu về triều :- Phương pháp kế thừa: phương pháp nay được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu,xem xét, đánh giá và tận dụng các kết quả nghiên cứu đã có trước đây kế cả trong vangoài nước;

- Phương pháp ứng dụng mô hình toán: phương pháp này được thực hiện trên cosở tận dụng sự phát triển của công nghệ thông tin trong lĩnh vực nghiên cứu phát

triển tài nguyên nước và cải thiện hệ thống hạ tầng kỹ thuật trong nước và trên thếgiới, cụ thể là các mô hình toán mô phỏng:

- _ Trong luận văn nay sẽ ứng dụng mô hình toán số TELEMAC — 2D dé mô phỏngdiễn biến thoát nước mưa, kết hợp với phan mềm hồ trợ cho việc tạo lưới phi cầutrúc và điều kiện biên như BLUE KENUE và các phần mềm GIS dé quản lý khaithác các số liệu:

- Mô hình TELEMAC — 2D được lựa chọn sử dụng trong nghiên cứu này vi dựavào các ưu điểm sau:

+ Việc ứng dụng rộng rãi trong việc giải quyết các phương trình dòng chảy mặttự do như ứng dụng chính trong thủy lực mặt nước biên và mặt nước sông tự do;

+ La mô hình dòng chảy 2 chiều, giải hệ phương trình Saint — Venant:+ Là phần mềm mã nguồn mở, được cung cấp hoản toàn miễn phí;+ Người dùng có thể dễ dàng truy cập lập trình tính toán, tùy ý hiệu chỉnh thayđối theo mục đích tính toán va sử dụng:

+ Có thé tính toán song song trên hệ thống máy tính nhiễu nhân, chạy nhiều tiếntrình cho thời gian tính toán nhanh.

1.5 THU THẬP TÀI LIEU CHO DE TÀI1.5.1 Thu thập các tài liệu cơ ban về điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

a) Thu thập và phân tích các đặc điểm thủy văn, dòng chảy- Thu thập các tài liệu, số liệu về mực nước, lưu lượng của các trạm thủy văntrong vùng:

- Thu thập, tong hợp các thông tin về hệ thống thoát nước trong lưu vực;- Thu thập các tài liệu kết quả nghiên cứu, đánh giá tài nguyên nước mặt từ cácđề tài nghiên cứu khoa học, các báo cáo, các dự án đã nghiên cứu trước đây ;

- Thu thập các số liệu cường độ mưa, thời gian mưa, tần suất mưa và giả định giảthuyết các kịch ban mưa có thé xảy ra để làm cơ sở cho việc xây dựng các tình huỗngngập lụt

b) Thu thập các số liệu về biên thủy lực, mực nước, lưu lượng - Thu thập số liệu về lượng mưa tại các trạm: Cầu Bông, Phan Văn Khỏe, DươngQuảng Hàm, Lý Thường Kiệt, Tân Quy Đông:

- Thu thập các số liệu về điểm ngập trong lưu vực kênh Nhiéu Lộc như: Xô ViếtNghệ Tỉnh, Phan Đình Phùng, Bùi Hữu Nghĩa ;

c) Thu thập các tai liệu về hệ thống thoát nước trong lưu vực Nhiêu Lộc Thị Nghé- Các số liệu, tài liệu về hệ thống hạ tang thoát nước hiện trang trong lưu vực.1.5.2 Thu thập tài liệu về hiện trạng quy hoạch tổng thé về hệ thống hạ tangthoát nước và định hướng quy hoạch hệ thống hạ tang thoát nước trong tươnglai

1.6 CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC DAY ĐÃ THUC HIỆN- Ho Huu Loc, M S Babel, Sutt Weesakul, K N Irvine and Pham Minh Duyen(2015) Exploratory Assessment of SUDS (Sustainable Urban Drainage Systems)Feasibility in Nhieu Loc — Thi Nghe Basin, Ho Chi Minh City, Vietnam (Đánh giatham do tinh kha thi cua Hé thong thoát nước đô thi bền vững tại lưu vực NLTNTPHCM, Việt Nam);

Bai báo nay tác giả trình bày nghiên cứu về việc đánh giá một cách tiếp cận khácđối với các biện pháp kiểm soát lũ, cụ thể là hệ thống thoát nước đô thị bền vững(SUDS) ứng dụng cho lưu vực NLTN;

Nhóm nghiên cứu dùng phương pháp kết hợp giữa Mô hình quản lý nước mưa(PCSWMM) và các cuộc khảo sát, phỏng van với 140 hộ gia đình đã sử dụng hệthống SUDS dé đánh giá hiệu quả và kha năng chấp nhận của bốn trong số các SUDSpho biết nhất: Thu nước mưa, mái nhà xanh, không gian xanh đô thị và vỉa hè;

Kết quả của nghiên cứu cho thấy tình trạng ngập lụt do mưa lớn có thể được giảmbớt bằng cách kiểm soát việc sử dụng đất một cách hợp lý Phương pháp mái nhàxanh là tốt nhất trong việc giảm dòng chảy cao điểm, tiếp theo là ngập mặt đường,không gian xanh đô thị và hệ thống thu nước mưa;

Kết luận: Công nghệ mái nhà xanh là phương pháp tốt nhất cho lưu vực NLTN.- Trân Thị Mỹ Hồng, Lê Song Giang (2014) Mô hình tích hợp 1D/1D + 2D chotính toán ngập lụt đô thị và áp dụng cho lưu vực kênh Nhiéu Lộc — Thi Nghè(TPHCM);

Bai báo nay tác giả trình bày mô hình tính toán chỉ tiết dòng chảy thoát nước trênlưu vực NLTN Dòng chảy trong cống được mô hình hóa là dòng chảy 1D được giải

từ phương trình Saint - Venant và dòng chảy trên mặt được mô hình hóa băng môhình tích hợp ID + 2D trong đó dòng 2D được giải từ phương trình nước nông.Phương pháp thể tích hữu hạn được sử dụng kết hợp với ứng dụng phần mềmSWMM;

Kết quả thu được: So sánh giữa thống kê của Trung tâm chống ngập và kết quảtính toán cho thấy, không có sự chênh lệch quá lớn giữa kết quả thống kê thực tế vàkết quả tính toán:

+ Sáng 1/10/2012 theo kết quả thông kê có 3 tuyến đường bị ngập: Xô Viết NghệTĩnh, Phan Đình Phùng (H = 0.3m), Bùi Hữu Nghĩa (H = 0.1m) và theo kết quả tínhtoán có 2 tuyến đường bị ngập là đường Phan Đình Phùng và Bùi Hữu Nghĩa trongđó độ ngập sâu nhất trên đường Phan Đình Phùng và Bùi Hữu Nghĩa lần lượt là0.35m và 0.20m.

+ Sáng 7/11/2013 theo kết quả thống kê có 6 tuyến đường bị ngập và kết quả tínhtoán cho thay 5/6 tuyến đường bị ngập, tuyến thứ 6 là đường Nguyễn Hữu Cảnhkhông được đưa vào mô hình.

=> Kết quả thống kê thực tế và kết quả tính toán khá tương đồng

Kết luận: Bai báo cho thay thông qua tính toán ứng dụng mô hình 1D cho dòngchảy trong cống và mô hình 2D cho dòng chảy mặt trên đường, mô hình hoản toàncó kha năng đáp ứng yêu cau tính toán mô phỏng dòng chảy ngập lụt ở quy mô lớnvới mức độ chi tiệt khá cao.

CHƯƠNG 2

TONG QUAN VE LƯU VỰC NHIÊU LỘC-THỊ NGHÈ

2.1 TÔNG QUANLưu vực Nhiéu Lộc — Thi Nghe (NLTN) có diện tích tự nhiên khoảng 3324 ha,

bao trùm toàn bộ trung tâm TPHCM gồm: Quận 1, Quận 3, Quận 10, Quận BinhThạnh, Quận Gò Vấp, Quận Phú Nhuận và Quận Tân Bình với dân số trên lưu vực

khoảng 1.2 triệu người chiếm 20% của tong dân số TPHCM.Lưu vực NLTN gồm có hệ thống cống thoát nước nội thị và kênh NLTN làkênh chính dài 8740m và đồ ra sông Sài Gòn Lưu vực có cao độ khoảng 0.5m — 8m,trong đó phan diện tích thấp hon 2.0m chiếm khoảng 18% Hiện nay dự án nâng cấphệ thống thoát nước trên lưu vực cơ bản đã hoàn thành Ngoài việc nạo vét lòng kênh,xây dựng hệ thông công thoát nước, tuyến cống đê bao đường kính 3.2m dài 8km từbờ Đông sông Sài Gòn dé chuyển nước thải về nhà máy xử lý tại phường Thạnh MỹLợi (quận 2) quy mô khoảng 40.67ha, công suất 480000m3/ngảy-đêm cũng đangđược xây dựng dự kiến đến năm 2020 sẽ hoàn thành Khi không mưa, nước thải từhệ thống cống nội thị chảy vào công bao, khi có mưa nước mưa từ cống nội thị cũngchảy vào cống bao về nhà máy xử lý nước và sau đó bơm ra sông Sài Gòn Khi lưulượng chảy tới cống bao vượt công suất bơm, nước du sẽ tràn ra kênh NLTN qua cáccửa phân dòng Bên cạnh đó các cống không nối vào cống bao cũng được lắp van 1chiều dé ngăn xâm nhập triều Tuy nhiên mỗi khi xảy ra mưa lớn kèm triều cao, mộtsố tuyến phố trên lưu vực vẫn bị ngập

2.2 ĐẶC DIEM TỰ NHIÊNKênh NLTN là một trong những con kênh lớn tại TPHCM, Việt Nam Kênh dài8,7km bat đầu từ quận Tân Bình chảy qua địa bàn các quận Phú Nhuận, Quận 3,Quận | va Quận Binh Thanh, kết thúc vào nhánh sông Sai Gòn (xưởng sửa chữa tauBa Son).

Lưu vực NLTN có diện tích 3.324 ha nằm trên địa bàn 7 quận nội thành (Quận1, 3, 10, Phú Nhuận Binh Thạnh, Gò Vấp và Quận Tân Bình) Nơi đây tập trung dâncư với mật độ cao, bao gôm 2 khu vực chính:

10- Khu dân cư quy hoạch (Quận 1, Quận 3 va một phan Quan Phu Nhuan, QuanTân Bình, Quận Binh Thanh sat doc kênh): khu đô thị có đặc trưng mat độ đườnggiao thông cao, tương đối có quy hoạch, cơ sở hạ tầng tương đối đầy đủ;

- Khu dân cư tự phát: được hình thành do làn sóng dân nhập cư từ nông thônđồ về do có tính chất tự phát nên cơ sở hạ tầng phát triển kém không đáp ứng cáctiêu chuẩn đô thị

2.3 DAC DIEM KHÍ TƯỢNG THUY VĂN2.3.1 Đặc điểm khí hậu

- Lưu vực NLTN nam trong dia ban TPHCM vi vay bi anh hưởng bởi khí hậuvùng nhiệt đới gid mua cận xích đạo nên nhiệt độ trung bình năm và độ âm cao, cónhiều mây, năng lượng bức xạ mặt trời phong phú, chịu tác động của 2 hệ thống giómùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam, có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô

2.3.2 Dac điểm thủy văn- Chế độ thủy văn: kênh NLTN cũng chịu anh hưởng rõ rệt từ chế độ thủy văn từsông Sài Gòn Thủy triều ở TPHCM theo chế độ bán nhật triều có 2 đỉnh triéu caovà một đỉnh triều thấp (một cao một thấp) và 2 đáy triều (một cao, một thấp), phụthuộc nhiều vào chế độ mưa và thủy triều Biến Đông Dòng chảy biến đối không đều

trong năm phụ thuộc vào mưa và sự điều tiết của các hồ chứa thượng nguồn

- Tình hình mưa: Ngày 25 tháng 11 năm 2018, do ảnh hưởng của Bão số 9(USAGD trên địa ban thành phố đã xuất hiện mưa từ lúc 07 giờ 00 phút đến 15 giờ00 phút bắt đầu xuất hiện mưa to trên diện rộng kết hợp triều cao Vũ lượng mưa lớnnhất đo được là 401mm (trạm Tân Sơn Hoa), đỉnh triều đo tại trạm Phú An là +1,29m(vào lúc 18 giờ 30 phút) Cụ thể như sau:

11Bang 2.1: Vũ lượng của các trạm đo mưa (năm 2018)

(Nguồn: Trung tâm chống ngập TPHCM)

Trạm do mưa _— Trạm do mưa Va leone

(mm) (mm)Pham Hữu Lau 339.6 Ly Thuong Kiét 319.9Ha Huy Giap 302.6 Quang Trung 290.7Binh Hung 350.8 Binh Chiéu 257.8

Phu Huu 235.8 Phước Long 190.6

Duong Van Cam 236.8 Phu Lam 272.0Nguyễn Xién 142.5 An Lac 289.9Cu Chi 301.8 Mac Dinh Chi 301.1

An Ha 138.3 Tan Son Hoa 401.0

Nguyễn Hữu Cảnh 364.5 Nhà Bè 331.0

Tân Quy Đông 359.3

Đây là trận mưa có cường độ lớn, thời gian mưa kéo dài, vượt tân suât thiệt kêhệ thống thoát nước hiện nay (Báo cáo từ Trung tâm chống ngập TPHCM)

- Chế độ nước sông hàng năm cũng phân ra thành hai mùa rõ rệt, mùa cạn từtháng 12 năm trước cho đến tháng 6 năm sau, mùa lũ từ tháng 7 cho đến tháng 11;

- Mực nước thấp nhất hay chân triều nhỏ nhất xuất hiện tập trung vào tháng 5 và

6, một số it năm xuất hiện vào tháng 3 hoặc tháng 4 Mực nước cao nhất hay đỉnh

triều lớn nhất xuất hiện tập trung vào 3 tháng 8, 9, 10;- Diễn biễn mực nước triều tại tram phú An từ năm 1960 đến 2017, đạt giá trimax 1.71m (năm 2017)

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYET

3.1 CƠ SỞ LY THUYET TELEMAC - 2D

3.1.1 Giới thiệu về phần mềm TELEMAC - 2D

Phần mém TELEMAC-2D giải quyết các phương trình dòng chảy bề mặt tự dotrung bình theo chiều sâu được Barré de Saint-Venant đưa ra đầu tiên vào năm 1871

Kết quả chính tại mỗi nút của lưới tính toán là độ sâu của nước và các thành phần

vận tốc trung bình Ứng dụng chính của TELEMAC 2D là trong thủy lực mặt nướcbiên tự do hoặc thủy lực mặt nước sông tự do và chương trình này có thể tính đếncác hiện tượng sau:

Sự lan truyền sóng dài, bao gồm ảnh hưởng phi tuyến;Cac ma sát trong lòng kênh, sông ;

Ảnh hưởng cua luc Coriolis;Anh hưởng của các hiện tượng khí tượng như áp suât khí quyên, mua hoặc bochơi và gió;

Ảnh hưởng của nhiệt độ ngang và gradian độ mặn trên độ dày mật độ:Tọa độ De-cát hoặc hình câu cho các miền lớn;

Các khu vực khô trong lĩnh vực tính toán như: triều và lũ lụt;Sự xâm nhập và khuếch tán của một chất đánh dấu bởi các dòng chảy, bao gồmcác điều khoản tạo và phân rã;

- Nghiên cứu tính chất của đập đê, công we- Kết hợp với vận chuyền tram tích;

- Kết hợp với các công cụ chất lượng nước.Phần mềm này ứng dụng trong nhiều lĩnh vực cụ thể:

- Trong lĩnh vực hàng hải: có thê dé cập cu thê đên việc định cỡ các câu trúccảng, nghiên cứu về tác động của việc xây dung dé chìm hoặc nạo vét, tác động cuachât thải thải ra từ một vùng biên ven bờ hoặc nghiên cứu các luông nhiệt;

- Trong các ứng dung sông, cũng có thé được dé cập đến các nghiên cứu liênquan đến tac động của các công trình xây dựng (cau, đập, ống), vỡ dap, lũ lụt hoặcvận chuyên các bộ phân rã hoặc không phân rã Phan mềm TELEMAC 2D cũng đãđược sử dụng cho một số ứng dụng đặc biệt, chắng hạn như vỡ các hồ chứa côngnghiệp, tuyết lở rơi vào hỗ chứa

TELEMAC - 2D được phát triển bởi Phòng thí nghiệm thủy lực và môi trườngquốc gia LNHE của Ban Nghiên Cứu và Phát Triển của Ủy Ban Điện Lực Pháp(EDF-R&D), phối hợp với các viện nghiên cứu khác Giống như các phiên bản trướccủa chương trình, phiên ban 6.2 tuân thủ các quy trình dam bao chất lượng của EDF-R&D cho các chương trình khoa học va kỹ thuật Điều này đặt ra các quy tac dé pháttriển và kiểm tra chất lượng sản phẩm ở tất cả các giai đoạn

TELEMAC — 2D: là mô hình tinh dòng chảy 2 chiều, giải hệ phương trình SaintVenant TELEMAC — 2D có 2 phiên bản khi dùng 2 phương pháp tính khác biệt:

- Phiên bản dùng phương pháp Phần tử hữu hạn: trong phiên bản nảy, hệ phươngtrình Saint Venant viết dưới dạng không bảo toàn sẽ được giải bằng phương phápchiếu (Projection Medthod) khi dùng sơ đồ an Phương pháp này có tính 6n định caovới tốc độ tính rất nhanh;

- Phiên bản dùng thé tích khối hữu hạn không cấu trúc: trong phiên bản nay, hệphương trình Saint Venant viết dưới dạng bảo toàn sẽ được giải băng phương phápGodunow (xấp xi bất biến Riemann) khi dùng sơ đồ hiện

3.1.2 Mô hình 1D va 2D trong nghiên cứu thoát nước mưa+ Nước trong các khu đô thị không chỉ chảy trong công ngầm ma còn tràn trênmặt đất, tính toán dòng chảy khi xảy ra ngập cần tính đồng thời cả 2 hình thức chảynày;

+ Hiện nay trên thế giới, tùy theo cách tính dòng chảy trên mặt mà các mô hìnhđược chia làm 2 loại: đó là mô hình 1D của dòng chảy trong cống và mô hình 2D củadòng chảy 2 chiều trên mặt;

e Mô hình 1D có ưu điểm đơn giản nhưng chỉ phù hợp khi xác định đượcđường dòng của dòng chảy trên mặt đất;

3.1.3 Phương trình dòng chảy mặt hai chiều được ứng dụng trong mô hìnhTELEMAC —- 2D

- Phương trình Barre de Saint — Venant (1871) đóng vai trò quan trọng trong thủylực sông, biến và chi phối dòng chảy nước nông trong kênh hở Các phương trìnhnày có nguồn gốc từ hệ phương trình Navier — Stokes băng cách đưa ra các giả thiếtđơn giản hóa và được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực môi trường, tính toán triều,tác động và tính 6n định của công trình, vận chuyển bùn vat và nghiên cứu lũ

- Một trong những giả thiết giới hạn của hệ phương trình Saint — Venant đó làchiều dài sóng lớn so với chiều sâu nước

Hệ phương trình Saint — Venant có thé được viết dưới nhiều dạng Sau đây làphương trình Saint — Venant được viết dưới dạng không bảo toàn:

s* Phuong trình liên tục:

Tu 003042 ]=S, @.1)

s* Phương trình động lượng:7 Theo phuong x:

Ou >> OZ | >

—+uV(u)=-g—+S,+—-div(hv, Vu 2" Theo phuong y:

vt, vT (m2⁄5) : hệ số khuếch tán động lượng và hệ số khuếch tan chất;Z (m) : cao độ mặt thoáng:

t (s) : thời gianx, y (m) : tọa độ ngangSh (m/s) : nguồn hoặc phan chứa chat lỏngSx, Sy (m/s) : các thành phan do gió, luc Coriolis, ma sát đáy;St (g/I/s) : nguồn hoặc phan chứa của chat hòa tan

h, u, v và T là các An số.Tất cả các bước có thể được bỏ qua trong những phương trình khác nhau khigiải Thêm vào đó, mỗi các biến h, u, v va T được trung bình hóa từng phan Băngcách này, ví dụ như trung bình hóa phương trình tải và khuếch tán bằng cách sử dụngkết hợp các trường vận tốc trung bình Hệ số nhớt rỗi có thé được cho trước hoặcđược quyết định bới mô phỏng sự chuyền tải của đại lượng rỗi k (động năng rối) vàEpsilon (tiêu tán rối), theo các phương trình như sau:

Giai đoạn 1: điều kiện đối lưu tương ứng với sự thay đôi của các đại lượng vậtlý u, v, có thé là h, k, e và T được xem xét Dạng đường cong hyperbol của phươngtrình hiệu chỉnh phương pháp đường đặc trưng tương ứng với phương trình.

Giai đoạn 2: Các điều kiện còn lại được xem xét, sự hình thành, lan truyền vàđiều kiện nguồn, cộng với điều kiện đối lưu khi phương pháp đường đặc trưng khôngđược sử dụng Giai đoạn này được quyết định bởi phương pháp phần tử hữu hạn.Bước sai phân thời gian cho phép loại trừ điều kiện phi tuyến từ phương trình Cácbước sai phân và dạng sai phân khác nhau của thời gian và không gian chuyển đổiphương trình liên tục thành hệ thống tuyến tính rời rạc, trong đó ân số là các đạilượng vật lý h, u, v tại các nút của lưới Hệ thông nay được giải băng phương pháplặp của dạng độ dốc liên hợp

s* Phương pháp sai phân:Trong miễn tính toán, thời gian được sai phân hóa và các ân số h, u, v, đượcgiải tại các thời điểm tức thời to + AT, to + 2AT, to + 3AT, tn = to + nAT, đạo hàmtheo thời gian của hàm f được sai phân hóa:

Trong mỗi bước thời gian, phương pháp sai phân bao gém việc tìm f""!, bắt đầutừ f và trải qua các bước trung giang chỉ xem xét một số điều kiện của phương trình.Trong trường hợp này, để chính xác, ta cần giải các phương trình:

ƒƒ"

Atsau đó là:

mm" — f

—r + Cac diéu kién con lai = 0trong đó f dai diện cho h, u, v, k, e hoặc T.

+ Các điều kiện đối lưu = 0

Bước trung bình hóa bởi phương trình đặc trưng:Tất cả hoặc một vài phương trình có thé được giải, giữa bước thời gian t và tai:h—hh

Ai +ugrad(h) =0

~ 4 n

AL +ugrad(u) = 0

TU” Ai +ugrad(v) =0T—T"n

+tigrad(T) =0

At

k—kTMAr +ugrad(k) =0E—eE"

+ugrad(e) = 0

AtMỗi phương trình trên đây cho thay tổng đạo ham của các ham số u, v, h bangkhông dọc theo quỹ đạo được biết đến như đường đặc trưng Vì vậy, các đại lượngthay đối bằng hăng số dọc theo đường đặc trưng này

Sự hình thành, sự lan truyền, điều kiện nguon:

Khi phuong phap duong dac trung khong duoc su dung, giai doan nay giai toanbo hé phuong trinh.

s* Sai phan hóa thoi gian:Như đã dé cập trong phương pháp sai phân, đạo hàm theo thời gian của hàm sốf có dạng:

of fut — fr

ôE — AtLời giải phải được tìm trong các trường hợp:Trường hợp đã trung bình hóa:

h, ti, Ø là các đại lượng trung bình của h, u, v.

n+1_h

u"†1 — i 9Z 1 _ _,

Ar = -g ax + Sy + 7 divine Vu)

yprti_ Ø OZ 1 _,Tir = I by + Sy + 7 0(w,ŸU)

Dạng bán ân được sử dụng dé đạt được sự ôn định tuyệt đối Với dạng bán ân,

ngoại tru trường hợp dao hàm theo thời gian, các ân số h, u và v được rời rạc hóadưới dang h=0ha:¡+(1—6)hạ, trong đó 0 là hệ số ân Điều kiện 6n định cho phép quátrình tính toán với số Courant lên đến 50 Tuy nhiên, bên cạnh sự ôn định tuyệt đối,cần lưu ý rang số Courant là một số mang tính vật lý cần phải được xem xét dé đạtlời giải tốt, đặc biệt trong trường hợp sự đối lưu mang tính vượt trội

Thêm vào đó, các kỹ thuật giải lặp được sử dụng để giải hệ tuyến tính xuất pháttừ phương pháp phần tử hữu hạn và bước thời gian tối ưu cho trường hợp mô phỏngcho trước (liên quan đến thời gian tính toán) không cần thiết phải lớn nhất

s* Sai phân hóa không gian:Các hàm sô được đánh giá tại các diém rời rac hóa băng cách phân tích thànhcác hàm cơ bản:

Hàm co bản trong phan tử nay là:Pi Can) =(1=€—n)

Po (Gn) = (QP3 (Gn) = (n)Phép chuyển đổi sang hệ toa độ x, y có dạng:x(Gn) = x1 + (X¿ — XI) + TỊ(X3 — XI)

ym = yi + y2—yv + nlys — VI)3.2 ĐỊNH NGHĨA SIPHON VA PHƯƠNG PHÁP TÍNH3.2.1 Dinh nghĩa siphon

Trong luận văn này dùng khái niệm Siphon ngược (Inverted Siphons) để môphỏng đường ống công thoát nước;

Định nghĩa Siphon ngược: Là một dạng công (tròn) ngầm thoát nước chảy dướiđường va ở hai bên đường sẽ nghiêng lên một góc (45° — 90°) để miệng cống hướnglên trên, hai đầu siphon có dạng cửa vào và cửa ra Siphon có thể có một hoặc nhiễuđường Ống, trong nghiên cứu nay siphon có một đường ông Dòng chảy trong siphonlà dòng chảy đây và có áp