Tóm tắt luận án Xây dựng mô hình thích hợp cho tính toán hệ thống công trình tổng hợp tiêu thoát nước đô thị vùng ảnh hưởng triều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO – BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VI Ệ N KH O A H Ọ C T H ỦY L Ợ I MIỀ N NAM ==================== ĐẶNG THANH LÂM XÂY DỰNG MƠ HÌNH THÍCH HỢP CHO TÍNH TỐN HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH TỔNG HỢP TIÊU THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ VÙNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Mã ngành: 62 58 02 12 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh-2015 Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Tất Đắc Phản biện 1: GS.TS Phạm Ngọc Quý Phản biện 2: PGS.TS Huỳnh Thanh Sơn Phản biện 3: PGS.TS Lê Văn Nghị Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Viện họp tại: …………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Vào hồi ngày tháng năm 2015 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia Việt Nam Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam MỞ ĐẦU Thực tiễn khoa học khẳng định việc giải vấn đề tiêu thoát nước chống ngập úng hiệu phụ thuộc nhiều yếu tố, mơ hình thuỷ văn thuỷ lực thị công cụ quan trọng thiếu cơng tác quy hoạch, thiết kế mạng lưới tiêu nước Một phương pháp tính chương trình máy tính tương ứng, với tên gọi DELTA-P, xây dựng nhằm tính tốn tương tác mạng kênh sơng mạng cống ngầm hệ thống tiêu chịu ảnh hưởng mưa ngập triều Mục đích: Đề tài nghiên cứu nhằm giải đáp tồn giải pháp khoa học tiêu nước thị có xét đến yếu tố tác động triều cường mưa cục điều kiện đô thị hố Đồng thời, cải tiến số mơ hình thuỷ lực kênh cống ngầm kết kợp áp dụng phù hợp với điều kiện số thành phố vùng mưa lớn triều cường nước ta Điểm sáng tạo: (1) Phát triển mơđun tính tốn thuỷ lực tốn tiêu nước thị; (2) Kết nối mơđun với với mơ hình thuỷ lực sơng kênh DELTA; (3) Giải đồng thời toán mưa lưu vực, dòng chảy cống kênh vùng ảnh hưởng triều; (4) Cơng cụ ứng dụng cho toán thực tế Ý nghĩa khoa học: Luận án phát triển mơ hình tính tiêu nước thị từ mưa bề mặt thị-đường ốngkênh, khơng trùng lặp với cơng trình có Xây dựng mơ hình tính tốn hồn chỉnh DELTA-P kiểm nghiệm Ý nghĩa thực tiễn: Có cơng cụ để giải tốn tiêu nước thị CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGẬP ƯNG ĐƠ THỊ, GIẢI PHÁP CHỐNG NGẬP VÀ MƠ HÌNH TÍNH TIÊU THỐT NƯỚC 1.1 NGẬP LỤT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG NGẬP CHO MỘT SỐ THÀNH PHỐ Có thể nói việc giải vấn đề tiêu nước cho thị có từ ngàn năm trước Đến năm 1980 nhờ phát triển công nghệ phần mềm vi tính mơ hệ thống tiêu nước làm tăng hiệu kinh tế công trình tiêu nước sáng tỏ nhiều vấn đề kỹ thuật Ngày nay, số liệu thống kê đưa số gia tăng đến mức chóng mặt thiệt hại ngập lụt gây Nếu đầu kỷ 20, trung bình năm giới, thiệt hại ngập lụt vào khoảng 100 triệu la Mỹ, đến nửa sau kỷ số vượt tỷ, mười năm trở lại 10 tỷ Lũ, lụt Việt Nam chủ yếu tạo mưa gió mùa, bão nhiệt đới triều cường - Hà Nội có tốc độ thị hóa diễn nhanh trận lụt lịch sử mưa tháng 11/2008 để lại tổn thất nặng nề - TP Huế năm bị ngập 3÷4 trận lụt lũ thượng nguồn, ngập sâu có nơi 4m - Tại Đà Nẵng, có mưa lớn, thành phố lại có 30 điểm bị ngập úng nặng - Tại TP Hồ Chí Minh, ngập úng vấn đề nan giải, với hàng chục điểm ngập sâu với thời gian dài Hiện tượng ngập lụt yếu tố: lũ, triều cường mưa lớn (minh họa Hình 1-1) - TP Cần Thơ gặp phải vấn nạn ngập lụt, vào mùa nước miền Tây Nam Nguyên nhân gây ngập lụt chủ yếu, gồm: - Nguyên nhân khách quan: cốt thấp, mưa lớn, triều cường, lũ thượng nguồn, thị hóa nhanh, hệ thống tiêu nước xuống cấp; - Nguyên nhân chủ quan: quy hoạch phát triển ngành chưa đồng bộ, rừng đầu nguồn bị phá gây lũ lớn, tình trạng lấn chiếm kênh rạch Hình 1-1: Những nguyên nhân tự nhiên gây ngập úng TP HCM Giải pháp tổng hợp chống ngập đô thị: Để chống ngập lụt thành phố lớn cách có hiệu cần giải pháp đồng bộ, tầm quy hoạch mang tính chiến lược, đặc biệt cần có đóng góp trí tuệ nhà khoa học ý thức cộng đồng cơng tác phịng chống ngập úng Theo quan điểm chiến lược tiêu nước đô thị tổng hợp, việc ứng dụng mơ hình tốn nhằm: - Phân tích chi tiết nguyên nhân, ảnh hưởng biện pháp khắc phục ngập úng đô thị; - Cung cấp thông tin để hiểu rõ tác động nguồn nước hoạt động, vận hành hệ thống tiêu thoát nước; - Xây dựng kế hoạch tổng hợp phát triển hạ tầng cơng trình chống ngập; - Đánh giá trạng dự báo rủi ro úng ngập; - Lập kế hoạch ứng phó khẩn cấp; - Đánh giá tác động hệ thống tiêu nước hệ thống sơng kênh; - Ứng phó biển đổi khí hậu nước biển dâng Các mơ hình thủy văn-thủy lực thị phát triển để mô loại đối tượng riêng biệt tích hợp số đối tượng như: - Tương tác cống ngầm-sông kênh hở; - Ngập lũ sông kênh-ô đồng, bãi tràn; - Tương tác dịng chảy mặt phố-cống ngầm-sơng kênh hở; - Tương tác cống ngầm-tầng nước ngầm; - Tương tác cống ngầm-thủy triều Trong mơ hình dịng chảy mặt phố-cống ngầm-sơng kênh hở giới thiệu tài liệu hướng dẫn ứng dụng cho quản lý tiêu nước tổng hợp Nhìn chung, cách tiếp cận mơ hình hóa hệ thống tiêu nước thị gồm: (i) Mơ hình chiều (1D) ứng dụng cho hệ thống có dịng chảy chiều lịng dẫn (ii) Mơ hình hai chiều (2D) ứng dụng mơ hệ thống có dịng chảy tràn theo hướng ngang Hệ thống cống ngầm sông kênh hở thường mơ dạng 1D Dịng chảy tràn bề mặt phố mơ dạng 1D hay 2D Trên giới phát triển nhiều công cụ mơ SWMM Mỹ, WASSP Anh, MOUSE Mike Flood Đan Mạch, SOBEK Urban Hà Lan Một số phần mềm ứng dụng cho quy hoạch, thiết kế hệ thống tiêu nước TP Hồ Chí Minh Ở Việt Nam có mơ hình F28 tính tốn hệ thống đường ống tiêu nước thị nghiên cứu phát triển ứng dụng thử nghiệm Các dự án, đề tài sử dụng riêng mơ hình tốn mơ hình thủy lực sơng kênh mơ hình cống ngầm thị nhằm giải vấn đề tính tốn tiêu nước thị hạn chế lớn Thực tiễn nước ta đòi hịi liên hợp hai tốn lớp ngồi (sơng kênh) lớp (hệ thống tiêu nước nội đơ) thành mơ hình tổng hợp 1.2 MƠ HÌNH TỐN TÍNH TIÊU NƯỚC ĐƠ THỊ a) Một số khái niệm: Ảnh hưởng thị hóa tới chu trình thuỷ văn: Chu trình thuỷ văn minh hoạ qua bước chuyển biến dịng nước mưa từ khí rơi xuống bề mặt đất chảy sông biển qua bước chảy trung gian Ở khu vực đô thị hố chu trình thuỷ văn bị điều chỉnh nhiều hệ thống tiêu thoát nước, khu trữ điều tiết nhân tạo; bề mặt đất bị bê tông hố làm giảm lượng thấm xuống tầng nước ngầm Tính chất thủy văn lưu vực đô thị: Lưu vực đô thị phân định điều kiện địa hình phân chia dòng chảy bề mặt ảnh hưởng địa vật tự nhiên hay người xây dựng tuyến đường giao thơng b) Mơ hình thủy văn thị Các loại mơ hình thủy văn thị: Một số phương pháp tính tốn áp dụng để tính tốn mưadịng chảy thị, gồm: (i) Một số công thức kinh nghiệm thông dụng: - Phương pháp Căn nguyên (Rational) phương pháp Biểu đồ đơn vị (ii) Một số mơ hình tốn phổ biến: - Mơ hình Mike-RR: gồm mơđun NAM, SMAP, FEH, DriFt, Urban-A, Urban-B - Mơ hình HEC-HMS Nhận xét chung: Mơ Urban-B thích hợp để tính tốn thuỷ văn thị TP Hồ Chí Minh với đầy đủ tài liệu Trong trường hợp thiếu tài liệu đặc trung lưu vực sử dụng loại mơ hình Urban-A c) Mơ hình thủy lực thị Dịng chảy thị: Chu trình dòng chảy mưa lũ tập trung xuống đường phố chảy lan tràn theo tuyến đường tập trung vào miệng hố ga, chảy vào đường cống ngầm tiêu hồ trữ hay sông kênh Đường phố tuyến tiêu nước cấp bách, có khả chuyển nước trữ nước tạm thời Với mơ hình tiêu nước thị cần có mơ hình thành phần mơ hình thủy văn thị, mơ hình đường ống, mơ hình kênh sơng nối kết mơ hình thành phần Mơ hình thủy lực SWMM: Mơ hình SWMM tính tốn đặc trưng dịng chảy hệ thống nước thị dịng chảy sơng kênh sở giải hệ phương trình Saint Venant cho dịng chảy chiều khơng ổn định Phương pháp giải cho hệ đường ống trình bày kỹ lưỡng tài liệu học thuật mô hình Một số cơng trình trạm bơm cơng trình mơ tả SWMM Mơ hình ứng dụng cho tính tốn tiêu nước khu vực Tham Lương-Bến Cát TP Hồ Chí Minh Mạng cống ngầm mơ tác giả khơng trình bày phân tích diễn biến mực nước cống trường hợp mưa gây úng chịu ảnh hưởng thuỷ triều tác động vào hệ thống cống Nhóm mơ hình thủy lực MIKE: Bộ mơ hình MIKE có mơđun MOUSE, MIKE11 MIKE21 liên kết với thành MIKE URBAN (MOUSE-MIKE21) hay MIKE FLOOD (MIKE11-MIKE21 hay môđun kết hợp) Một số kết nghiên cứu ứng dụng mơ hình Mike cơng bố như: - Ứng dụng MIKE FLOOD tính tốn ngập úng sông Nhuệ-Đáy Hà Nội - Mô ngập úng đô thị Dhaka Bangladesh MOUSE với mơ hình hệ thống cống ngầm tiêu nước liên kết với tính tốn dịng chảy bề mặt Mơ hình thủy lực F28: Trong phần mềm, mơđun tính tốn dịng chảy phát triển là: mưa-dòng chảy mặt đất; dòng chảy cống mặt đường Mơ hình ứng dụng tính tốn cho khu thị Thủ Thiêm mơ hệ thống đường ống nối với mạng sông kênh mô tượng úng ngập mưa lớn Mơ hình thủy lực VRSAP: Mơ hình thủy lực VRSAP áp dụng tính tốn kiểm sốt lũ chống ngập úng cho nhiều khu vực ngoại thành vùng ngập lũ châu thổ VRSAP mô hình dịng chảy chiều sơng kênh túy CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH DELTA-P NỐI GHÉP THỦY LỰC ĐƯỜNG ỐNG VỚI THỦY LỰC SƠNG KÊNH Mơ hình DELTA-P (mơ hình thủy lực sơng kênh DELTA có mơđun thủy lực cống P) ứng dụng nghiên cứu điển hình để tìm hiểu tính mơ xem xét học thuật phần mềm Đồng thời, sử dụng mơ hình để phân tích số giải pháp tổng hợp tiêu nước vùng nghiên cứu điển hình nối với hệ thống sơng lớn Những trường hợp tính tốn mơ gồm: - Hồn ngun mơ hình thuỷ lực DELTA-P so sánh với số liệu thực đo dịng chảy sơng kênh điều tra úng ngập vùng THLG Mơ hình thủy lực sơng kênh bao trùm tồn khu vực hạ lưu sơng Đồng Nai-Sài Gòn từ hạ lưu hồ Dầu Tiếng, Trị An đến biển Đơng, có khả mơ tác động lũ thượng nguồn, ảnh hưởng triều biển Đông khả điều tiết lũ vùng ngập lũ ven sơng vùng đất trũng phía nam TP Hồ Chí Minh - Mơ hình thủy lực cống ngầm vùng THLG mơ khả tiêu nước mưa tác động thủy triều vào hệ thống cống ngầm - Tính tốn trường hợp cải tạo nâng cấp cống ngầm kênh THLG nhằm giảm ngập úng cục (lớp trong) - Có khả tính trường hợp có cơng trình sơng kênh ngăn triều (lớp ngồi) làm giảm mực nước sông kênh tăng khả tiêu thoát nước hệ thống cống ngầm vùng THLG 2.1 MÔĐUN THỦY LỰC TRONG SÔNG KÊNH 11 lượng lại phụ thuộc vào diện tích miệng thu, chiều rộng đường phố, độ chênh cao trình ngập với cột áp cửa thu Sự biến đổi độ ngập Z theo phương trình: Fi dZi dt Ri (t ) Qi ,k (Zi , hk ) (3-10) k đó, Fi diện tích mặt chứa, Ri (t) lượng mưa, Qi,k (Zi, hk) lưu lượng trao đổi lưu vực thứ k tiêu vào miệng thu thứ i Mực nước hợp lưu cửa thu tính mơ hình thuỷ lực thơng thường có thêm cao trình ngập lưu vực Z nên khơng có mưa có biến đổi Z trường hợp ngập triều mạng ống với vùng trũng Hình 2-3: Các nhánh sông cống ngầm nút hợp lưu sơng I 12 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG DELTA-P MƠ PHỎNG SƠNG KÊNH TP HỒ CHÍ MINH VÀ CỐNG LƯU VỰC TÂN HỐ-LỊ GỐM 3.1 TÌNH HÌNH NGẬP ƯNG Ở TP HỒ CHÍ MINH TP Hồ Chí Minh thành phố lớn Việt Nam với dân số năm 2013 7,99 triệu người diện tích tự nhiên 2.095 km² Địa hình: Một phần lớn diện tích có cao độ trung bình 1,0m nằm kênh rạch chằng chịt lưu vực hạ lưu sông Đồng Nai Khí hậu: Nhiệt độ trung bình hàng năm độ ẩm cao Trong năm có hai mùa: mùa khơ mùa mưa Lượng mưa trung bình hàng năm 1.915mm, mùa mưa chiếm 93% lương mưa năm TP Hồ Chí Minh động đất ảnh chịu ảnh hưởng bão Thường xuyên bị ngập úng mưa lớn triều cường Hệ thống sông kênh chế độ thủy văn: Hầu hết sơng rạch TP Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng dao động bán nhật triều không Biển Đông Mực nước đỉnh triều cao khoảng 1,55-1,60m Các sông lớn: gồm sông Đồng Nai, Sài Gịn chảy qua khu trung tâm thành phố sơng Vàm Cỏ, Lòng Tàu Thị Vải khu vực ven biển Kênh rạch khu vực nội thành: gồm rạch Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tân Hóa - Lị Gốm, Tàu Hủ - Bến Nghé, Kênh Đôi - Kênh Tẻ, rạch Nước Lên - Rạch Bến Cát rạch Cầu Sơn–Vàm Tắt Khu vực ngoại thành: có nhiều kênh rạch khu vực nội thành (Thủ Đức), khu Nam thành phố ven biển Hệ thống cống thoát nước: hệ thống thoát nước chung tất loại nước mưa, nước thải Hệ thống tiêu thoát nước thành phố phân chia theo cấp sau: Kênh cấp I: hệ thống sông, kênh rạch 13 Hệ thống cống cấp II,cấp III, cấp IV khoảng 1000 km Tình hình ngập lụt khu vực nội thành Thời kỳ năm 2007-2008 toàn thành phố (nội thành vùng ven) có tổng diện tích ngập 4.011 Trong đó, ngập đất xây dựng 2861 ha, ngập đất nông nghiệp 1150 Nhiều nơi trung tâm thành phố có độ sâu ngập đến 100cm thời gian ngập đến 24 Từ năm 2008 đến tình trạng ngập úng thành phố giảm đáng kể, giảm 2/3 số điểm ngập giảm nửa thời gian ngập chiều dài điểm Trong trường hợp mưa lớn kết hợp với triều cường khả ngập úng thành phố nghiêm trọng Tình hình ngập úng khu vực ngoại thành: Ngập úng ngoại thành xảy lớn tổ hợp yếu tố: mực nước triều cao, mưa đồng lũ sơng lớn Diện tích bị ngập 4.348 huyện Nhà Bè Cần Giờ Theo số liệu ước tính thiệt hại năm 1996 khu vực nơng nghiệp, nông thôn khoảng 65 tỷ đồng khu đô thị thiệt hại bình quân hàng năm 371 tỉ đồng, năm cao lên tới 500 tỉ đồng Nguyên nhân: Khu vực nội thành: số khu vực có cao trình thấp 1,5m; mưa có cường suất cao nên nước tập trung nhanh; mực nước sông rạch cao ảnh hưởng triều cường biển Đơng; cơng trình tiêu nước khơng đủ lực Khu vực ngoại thành: Cao độ mặt đất tự nhiên thấp 1m; đê bao chưa đủ cao trình chống lũ đủ chưa khép kín; ảnh hưởng kết hợp triều cường biển Đông lũ thượng nguồn sơng Đồng Nai, sơng Sài Gịn đổ 14 Hướng giải úng ngập: Nhiệm vụ quy hoạch tiêu nước TP Hồ Chí Minh phải giải vấn đề sau đây: Khu vực nội thành: cần tạo hệ thống cơng trình thơng suốt từ hộ gia đình đến khung trục tiêu, bảo đảm mưa đến tiêu hết nhiêu Đối với khu vực ngoại thành: cần phải bảo đảm việc tiêu thoát nước theo yêu cầu sản xuất nơng nghiệp; xây dựng đê bao khép kín Các dự án chống ngập úng Tp Hồ Chí Minh Những nghiên cứu có loại chủ yếu quy hoạch tổng thể dự án giải vấn đề cục lưu vực tiêu nước cụ thể, gồm : - Quy hoạch tổng thể Nghiên cứu khả thi hệ thống nước thị nước thải TP Hồ Chí Minh đến năm 2020 - Quy hoạch hệ thống thủy lợi chống ngập TP Hồ Chí Minh - Đề tài khoa học cấp nhà nước Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống ngập TP Hồ Chí Minh - Dự án tiền khả thi cải thiện môi trường Kênh Tàu Hủ-Bến Nghé Kênh Đôi-Kênh Tẻ - Dự án cải thiện vệ sinh nâng cấp đô thị kênh Tân Hóa-Lị Gốm - Dự án cải thiện mơi trường kênh Hàng Bàng 3.2 MƠ HÌNH THỦY LỰC SƠNG KÊNH Sơ đồ toán DELTA-P áp dụng cho hệ thống sơng hạ lưu Đồng Nai-Sài Gịn trình bày với điều kiện số liệu địa hình, thủy văn điều kiện biên Mơ hình hồn ngun theo số liệu thực đo mực nước thời kỳ lũ tháng 10/2005 (ví dụ trạm Phú An Hình 3-1) Ưu điểm DELTA-P tốc độ tính tốn nhanh, thuận lợi ứng dụng mơ hình vào tốn lớn, phổ biến rộng rãi 15 Hình 3-1: Mực nước thực đo mô Phú An tháng 10-2005 3.3 MƠ HÌNH THỦY LỰC ĐƯỜNG ỐNG (1) Phạm vi nghiên cứu hệ thống kênh, cống vùng Hệ thống tiêu nước Tân Hố-Lị Gốm (THLG) năm hệ thống tiêu thoát nước khu trung tâm TP Hồ Chí Minh, với diện tích lưu vực khoảng 2.500 Khung trục THLG với chiều dài khoảng 7.600m Hệ thống cống nước bố trí theo trục đường phố đổ vào kênh THLG dọc tuyến, kích cỡ đường kính cống đa số khoảng 600-1.000 mm (2) Nguyên nhân, tồn giải pháp chống ngập úng lưu vực THLG Ngập lụt xảy vùng THLG nhiều nguyên nhân mưa lớn, hệ thống cống chưa đủ lực, kênh trục bị lấn chiếm, bồi lấp, khu vực cửa rạch trũng thấp Biện pháp chống ngập chuyên gia đề xuất gồm: - Nạo vét kênh THLG để tăng lưu lượng thoát nước; - Xây dựng đoạn cống thoát nước bên cạnh đoạn cống thoát nước tải để tăng khả tiêu thoát 16 (3) Tài liệu địa hình Hệ thống THLG có tài liệu khảo sát mặt cắt kênh bình đồ tuyến đường ống nước kích thước ống (4) Tình hình ngập úng lưu vực Tân Hố-Lị Gốm Có 11 khu lưu vực THLG bị ngập lụt với tổng diện tích ngập lụt 58,8 (vị trí khu ngập Hình 3-2) Thời gian ngập trung bình 10 độ sâu ngập thường khoảng 25-30cm (5) Mơ phương án tiêu nước Điều kiện biên trạm kiểm định mô hình thuỷ lực sơng kênh hạ lưu ĐN-SG gồm mực nước trạm Vũng Tàu, Nhà Bè, Phú An, lưu lượng sau hồ Dầu Tiếng, Trị An trạm Phước Hoà Số liệu mưa trạm Tân Sơn Nhất Thiếu số liệu đo mực nước lưu lượng dòng chảy kênh THLG (6) Mơ hình mạng đường ống Mơ hình thuỷ lực đường ống bao gồm 106 đoạn, xác định liên kết nút, có hướng dịng chảy, có thơng số kích thước cống cao trình cống (7) Điều kiện mưa dòng chảy mưa Ứng dụng nghiên cứu mơ hệ thống tiêu nước với trận mưa 120 phút tần suất 10% theo số liệu trạm Tân Sơn Nhất (8) Mô trạng úng ngập tháng 10/2005 Mơ hình tính cho thời gian từ ngày 01/10/2005 đến ngày 16/10/2005 Trong thời gian diễn biến thuỷ triều nửa chu kỳ từ triều đến triều cường Lượng mưa gia nhập khoảng từ đến ngày 01/10/2005 tức vào lũ triều Mơ hình tính độ ngập thời gian ngập mưa triều (Hình 3-3) 17 Hình 3-2: Bản đồ vị trí khu ngập lưu vực THLG theo điều tra Theo bình đồ lưu vực lưu vực có độ dốc từ thượng xuống hạ lưu tạo điều kiện tiêu thoát tốt Tuy nhiên, khu vực thượng lưu thuộc quận Tân Phú (nút 232) khu vực Bình Thới quận 11 (nút 237, 238) bị ngập mưa dù cao trình mặt đất m Khu vực cửa THLG bị ngập mưa triều cao trình đất thấp m Bản đồ Hình 3-4 trình bày mơ mức độ ngập trạng Khu vực có ngập sâu mưa khu Bình Thới quận 11 có độ sâu ngập mưa khoảng 40 cm khu Phú Lâm quận có độ ngập khoảng 30 cm Thời gian ngập sâu khoảng gần 18 Hình 3-3: Biểu đồ mực nước ngập đường phố triều kênh Tính toán cho thấy ngập triều thường xuyên xảy khu vực Chợ Lớn Quận với độ ngập khoảng 20-30 cm thời gian ngập từ vài đến khoảng 20 cộng dồn nửa tháng tính tốn Với kết tính tốn đối chiếu với đồ ngập thường xuyên thấy vùng ngập triều khu vực Chợ Lớn Quận hợp lý Vùng ngập mưa tính tốn điều tra thấy úng ngập toàn lưu vực Độ sâu ngập tính mưa tốn khu vực Quận 11 có độ ngập sâu hợp lý với số liệu điều tra Thời gian ngập mưa khoảng 1-2 phản ánh thực tế 19 Hình 3-4: Bản đồ ngập trạng trận mưa tháng 10-2005 (9) Mô phương án (PA1)(mở rộng, nạo vét kênh THLG) Phương án nạo vét mở rộng kênh THLG từ tình trạng hẹp nơng thượng nguồn (kênh rộng 10-20m, cao trình đáy +1,5m) thành kênh rộng sâu (rộng 30m, cao trình đáy -2,5m) Phía hạ lưu rạch rộng sâu nên không thay đổi mặt cắt Theo tính tốn mực nước Hmax mưa gây đoạn thượng lưu kênh THLG giảm khoảng 1m (từ 2,3m xuống 1,3m) Mực nước đoạn hạ lưu kênh THLG thay đổi khơng đáng kể khoảng 0,1-0,2m 20 Hình 3-5: Bản đồ phân bố ngập lưu vực THLG PA1 Mực nước ngập úng khu vực ven kênh đoạn thượng lưu giảm khoảng 7-8cm Một số điểm ven kênh hạ lưu giảm khoảng 7-10 cm Tuy nhiên, số vị trí có cao trình thấp ven cửa rạch THLG (như nút 248 nút 249) lại gia tăng mức ngập thêm 10cm dòng chảy đầu nguồn xuống nhanh kết hợp thuỷ triều truyền vào mạnh Bản đồ trình bày mức độ ngập theo PA1 Hình 3-5 (10) Mô phương án (PA2) (mở rộng, nạo vét kênh nâng cấp đường ống tiêu thoát nước) Đồng thời với việc nạo vét mở rộng kênh THLG PA1 21 việc bổ sung nâng cấp đường ống khu vực ngập úng Một số cống trạng tăng thêm 0,5-1,0 m2 diện tích mặt cắt Một số vị trí bổ sung thêm ống để tăng khả nước mưa Hình 3-6: Bản đồ phân bố ngập lưu vực THLG PA2 Kết tính tốn cho thấy khu vực thượng lưu lưu vực THLG độ ngập giảm rõ rệt, mức ngập từ khoảng 30-40 cm giảm xuống 20 cm Tuy nhiên, khu vực Q11 Q6 việc nâng cấp bổ sung cống không cho kết giảm ngập đáng kể Nguyên nhân khu vực Q11 xa kênh trục khu vực Q6 có cao trình mặt đất thấp ảnh hưởng triều Để giảm ngập khu vực thiết phải kết hợp với 22 phương án cống lớn ngăn triều khu vực Nam thành phố nhằm giảm mực nước triều kênh Đơi kênh THLG Bản đồ trình bày mức độ ngập theo PA2 Hình 3-6 Nhận xét ứng dụng DELTA-P: Mơ hình mơ diễn biến mực nước hệ thống kênh tốt sử dụng mô đun thuỷ lực sông kênh kiểm định Mô hình mơ đun cống có ưu điểm thuận tiện lập sơ đồ, xử lý số liệu tốc độ tính tốn nhanh Kết mơ trạng lưc vực THLG phản ánh ảnh hưởng triều vào đường ống gây ngập úng hợp lý so với số liệu điều tra Kết tính tốn diễn biến ngập có xu hợp lý theo phương án cải tạo cống ngầm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: (1) Mơ hình tốn thủy lực sơng kênh cống ngầm thị có vai trị quan trọng, hiệu kỹ thuật tiêu thoát nước chống ngập thị, đặc biệt vùng có hệ thống cống kênh phức tạp bị tác động tổ hợp yếu tố biên mưa, lũ triều cường (2) Cả ngồi nước có phát triển mạnh mẽ phần mềm ứng dụng riêng cho mô thuỷ lực sông kênh tự nhiên (như Mike11, ISIS, VRSAP, SAL/DELTA, KOD, HYDROGIS, MK4) mô cống ngầm (như MOUSE, SWMM) Tuy nhiên, thực tế giải tốn chống ngập úng thị thường ngập mưa lớn ảnh hưởng triều lũ phức tạp đòi hòi giải pháp đồng cơng trình vịng ngồi hệ thống cống ngầm tiêu nước Do đó, nối ghép mơ hình thuỷ lực sông kênh cống ngầm quan tâm phát triển tích hợp mơ hình thương mại Mike11-MOUSE giới mơ hình F28 DELTA-P nghiên cứu phát triển nước nhằm chủ 23 động cơng nghệ (3) Mơ hình DELTA-P phát triển mơđun P tính tốn hệ thống cống ngầm thị nối ghép với mơ hình thủy lực sơng kênh DELTA (tiền thân mơ hình SAL) có thuật toán mạnh giải hệ thống lớn với tốc độ tính tốn nhanh cơng cụ mơ hình thích hợp cho tính tốn hệ thống cơng trình tổng hợp tiêu nước thị vùng ảnh hưởng triều (4) Mơ hình DELTA-P thử nghiệm ứng dụng cho hệ thống sông kênh vùng hạ lưu sông Đồng Nai-Sài Gòn với kết kiểm nghiệm mực nước tốt hệ thống cống ngầm thuộc lưu vực kênh Tân Hóa-Lị Gốm thuộc TP Hồ Chí Minh có số liệu đầy đủ tài liệu địa hình bề mặt lưu vực, mặt cắt kênh, kích thước tuyến cống số liệu điều tra vùng ngập úng đô thị (5) Kết tính tốn ngập úng trận mưa lớn tần suất 10% cho thấy vùng ngập độ sâu ngập phù hợp với số liệu điều tra Thời gian tính tốn mơ tương đối dài khoảng 15 ngày cho thấy tượng ngập úng mưa kết hợp với triều (ngày 01/10), ngập triều cường (ngày 04-08/10) ngày triều không gây ngập úng (ngày 09-12/10) (6) Phương án tính tốn nạo vét kênh Tân Hóa-Lị Gốm nhằm tăng khả tiêu nước kênh làm giảm mực nước đầu nguồn kênh Tân Hóa-Lị Gốm, làm giảm mức độ ngập úng cho số vùng phía thượng lưu cống tiêu tốt Phương án chưa cho kết giảm ngập úng mưa cống tiêu nước kém, vùng ngập triều có xu gia tăng thủy triều thâm nhập vào vùng cửa rạch Tân Hóa-Lị Gốm tốt (7) Phương án cải tạo kênh nâng cấp hệ thống cống nước (mở rộng đường kính ống, hạ thấp miệng cống, thêm cống) cho thấy giải vấn đề ngập úng mưa khu vực thượng nguồn Vùng hạ lưu vùng Tân Hóa-Lị Gốm ảnh hưởng triều nên úng ngập (8) Kết ứng dụng mơ hình DELTA-P để hồn ngun mô 24 phương án tiêu nước đô thị khu vực Tân Hóa-Lị Gốm cho kết hợp lý thể tính ưu việt mơ hình tính tốn nghiên cứu tiêu nước thị khu vực TP Hồ Chí Minh nói riêng thị vùng triều nói chung (9) Để giải ngập úng triệt để vùng Tân Hóa-Lị Gốm cần có biện pháp kiểm sốt triều sơng kênh phương án chống ngập vòng Bộ NN&PTNT thực hồn tồn thực mơ hình DELTA-P Kiến nghị: Trong trình thực luận án, nghiên cứu sinh đề xuất tiếp tục nội dung nghiên cứu sau: (1) Mơ hình DELTA-P cần tiếp tục hồn thiện tính quản lý sở liệu địa hình theo nhánh thêm bớt vài nhánh sông mà không đảo lộn hệ thống nhánh sông sơ đồ Các cơng trình đặc biệt có quy trình vận hành phức tạp cần bổ sung vào mơ hình Giao diện mơ hình cần tiếp tục hoàn thiện biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng mơ hình, phổ biến rộng rãi (2) Về ngun tắc kết nối trực tiếp cống ngầm vào nút sông kênh nguyên tắc cân mực nước nút có khả xảy trường hợp mực nước kênh thấp đáy cống Trong trường hợp lưu lượng qua cống theo tính tốn nhỏ thực tế việc nối kết từ cống kênh cần kiểm nghiệm thêm thay kết cấu dịng qua cơng trình mà DELTA-P giải (3) Vùng nghiên cứu điển hình Tân Hóa-Lị Gốm cần có tài liệu đo đạc mực nước, lưu lượng dòng chảy kênh để làm tài liệu kiểm nghiệm mơ hình tốt (4) Tính tốn phương án chống ngập khu vực Tân Hóa-Lị Gốm với phương án cục chưa giải vấn đề úng ngập lưu vực Cần ứng dụng tính tốn kết hợp với giải pháp chống ngập phạm vi rộng hệ thống đê, cống chống ngập theo định 1547/QĐ-TTg để xem xét hiệu giải pháp tổng thể chống ngập úng khu vực Tân Hóa-Lị Gốm 25 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TT Tên cơng trình (Bài báo, cơng trình) Là tác giả hay đồng tác giả Nơi công bố (Tên tạp chí đăng cơng trình) Tuyển tập cơng 2011 trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy Khí tồn quốc năm 2010 Tạp chí Khoa 2011 học Nơng nghiệp PTNT số 2+3/2011 Một phương pháp tính tiêu nước hệ thống cống ngầm thành phố Hồ Chí Minh Đồng tác giả Ứng dụng thuật tốn tích hợp GIS để nâng cao hiệu giải toán thủy lực chất lượng nước sông kênh Đề xuất giải pháp quản lý xây dựng đê bao đường giao thông nhằm giảm thiểu tác hại lũ xuyên biên giới Việt NamCampuchia Comparision of two hydrological model simulations using NAM and XINANJIANG for Nong Son catchment Potential evapotranspiration estimation and its effect on hydrological model response Mơ hình thủy động lực học mô chất lượng nước vùng hạ lưu sông Đồng Nai-SG Đồng tác giả Tác giả Đồng tác giả Năm công bố Tuyển tập báo 2011 cáo hội nghị tổng kết Chương trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nước mã số KC.08/06-10 Vietnam Journal 2008 of Mechanics, VAST, Vol.30, No.1 Đồng tác giả Vietnam Journal 2008 of Mechanics, VAST, Vol.30, No.1 Tác giả Tạp chí Khoa 2002 học Nơng nghiệp PTNT số tháng 8/2002 ... tốc độ tính tốn nhanh cơng cụ mơ hình thích hợp cho tính tốn hệ thống cơng trình tổng hợp tiêu nước thị vùng ảnh hưởng triều (4) Mơ hình DELTA-P thử nghiệm ứng dụng cho hệ thống sông kênh vùng. .. biển Hệ thống cống thoát nước: hệ thống thoát nước chung tất loại nước mưa, nước thải Hệ thống tiêu thoát nước thành phố phân chia theo cấp sau: Kênh cấp I: hệ thống sông, kênh rạch 13 Hệ thống. .. kênh vùng ảnh hưởng triều; (4) Cơng cụ ứng dụng cho toán thực tế Ý nghĩa khoa học: Luận án phát triển mơ hình tính tiêu nước thị từ mưa bề mặt thị- đường ốngkênh, khơng trùng lặp với cơng trình