Cải tạo, nâng cấp kênh tiêu trạm bơm dương hà, huyện đông anh, tp hà nội

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU THIẾTKẾ CÔNG TRÌNH 2.1.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán 2.1.1.1 Mục đích,ý nghĩa • Mục đích Tính toán mô hình mưa tiêu để xác định mô

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là Đồ án tốt nghiệp của bản thân Các kết quả trong Đồ án tốtnghiệp này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳhình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện tríchdẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Em cũng xin gửi lời cám ơn đến tất cả các thầy cô giáo đã dạy các môn học trongchương trình đào tạo, các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật tài nguyên nước đã quantâm, giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp kỹ sư này

Do đồ án được thực hiện trong thời gian có hạn, tài liệu tham khảo và số liệu đo đạckhông được đầy đủ, kinh nghiệm và kiến thức của bản thân còn hạn chế nên nộidung đồ án chưa thể đầy đủ và có thể còn nhiều thiếu sót Vì vậy, em rất mong nhậnđược sự đóng góp quý báu của các thầy cô giáo để đồ án có thể hoàn thiện hơn.Nhân dịp này em cũng xin được nói lời biết ơn đến gia đình, những người thân đãluôn quan tâm chăm sóc trong những năm tháng đi học đến hôm nay.

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2016

Sinh viên

Vũ Thị Hương

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU

Biến đổi khí hậu đang là vấn đề được quan tâm trên toàn thế giới Trái đất nóng lênkéo theo những hiện tượng thời tiết bất thường, gây ra tình trạng khan hiếm nước,hạn hán, bão, lũ lụt xảy ra ở nhiều nơi Ở nhiều nơi trên thế giới đang phải chốngchọi với khan hiếm nước trong khi những nơi khác lại phải sống trong cảnh mưabão, lũ lụt triền miên

Cùng với biến đổi khí hậu là sự phát triển đô thị hóa Đô thị hóa tăng lên làm diệntích đất nông nghiệp giảm, thay vào đó là sự tăng lên của các nhà máy, khu côngnghiệp, các đô thị tập trung đông dân cư Dân cư tăng nhanh dẫn đến nhu cầu sửdụng nước ngày càng lớn, trong khi các công trình giao thông được bê tông hóa làmthảm phủ thực vật thay đổi, hệ số hình thành dòng chảy mặt gần bằng 1, hệ số tiêucủa khu vực đô thị tăng lên nhiều Hiện trạng úng ngập gây ảnh hưởng tiêu cực đếnhoạt động xã hội và đời sống con người Các công trình thủy lời nhiều nơi đã đượcxây dựng từ rất lâu, không còn đáp ứng được nhu cầu tiêu của khu vực mà côngtrình phụ trách

Từ những vấn đề thực tiễn nêu trên em chọn trạm bơm Dương Hà và tiêu biểu là

kênh tiêu 7 xã làm đề tài tốt nghiệp với tiêu đề: “Cải tạo, nâng cấp kênh tiêu trạm bơm Dương Hà, huyện Đông Anh, Tp Hà Nội” Kênh tiêu 7 xã được xây dựng từ

rất lâu nên vẫn chưa được bê tông hóa, nên kênh bị xói lở nghiêm trọng, bùn cátlắng đọng rất dày, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến dòng chảy trên kênh Các côngtrình trên kênh cũng bị hư hại Chính vì vậy, khi nghiên cứu đề tài này, em muốntìm hiểu về khả năng hiện và nhu cầu cần tiêu để có nhưng biện pháp cải tạo kênhtiêu và các công trình trên kênh để đáp ứng được nhu cầu tiêu của khu vực nghiêncứu hiện tại cũng như trong tương lại

Lưu vực tiêu của trạm bơm Dương Hà được giới hạn như sau:

Phía Tây và phía Nam giáp sông Đuống;

Phía Đông giáp xã Phù Đổng;

Phía Bắc giáp xã Yên Thường và xã Long Vỹ, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí trạm bơm Dương Hà

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Địa hình của lưu vực là địa hình đồng bằng, có hướng dốc từ Tây sang Đông, từBắc xuống Nam, cao độ dao động từ +4,50 đến +6,50 Cao độ trong lưu vực phổbiến là từ +5,00 đến +5,50 Khu dân cư có cao độ lớn hơn +6,00 Diện tích canh tácnông nghiệp hiện tại có cao độ thấp, thường nhỏ hơn +6,00

Địa hình xã Dương Hà bị chia cắt bởi hệ thống sông Đuống thành 2 vùng rõ rệt:

Vùng đất ngoài bãi đất (gồm một phần dân cư của thôn Hạ) đất canh tác được phù

sa bồi đắp hàng năm, đồng thời cũng bị sụt lở từng đoạn có tầng canh tác sâu, thíchhợp với các loại rau màu

Khu vực trong đê là đất thịt, địa hình phức tạp do hậu quả các lần vỡ đê, tạo thànhnhiều đầm, ao, hồ, đất đai khó canh tác

1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng, địa chất, địa chất thủy văn

Dựa vào kết quả khảo sát ngoài hiện trường tại vị trí xây dựng trạm bơm Dương Hà

và kết quả phân tích các mẫu đất trong phòng thí nghiệm thì khu vực khảo sát có thểchia ra các lớp đất sau:

Lớp 1: Bùn hữu cơ màu đen

Lớp 2: Sét pha xám ghi, xám vàng Trạng thái chảy

Lớp 3: Cát hạt nhỏ xám, xám đen, xám vàng Kết cấu chặt vừa

Lớp 4: Sét xám vàng, xám xanh loang lổ Trạng thái dẻo cứng

Lớp 5: Cát hạt nhỏ - vừa xám xanh, xám vàng Kết cấu chặt vừa

Dưới đây là đặc điểm địa chất công trình của từng lớp:

+ Lớp 1: Là lớp bùn đáy mương, lớp có bề dày khoảng 0,5 đến 0,6 m

+ Lớp 2: Nằm ngay bên dưới lớp bùn Thành phần chủ yếu là sét pha, chỗ gặpsét kẹp cát màu xám ghi, xám vàng Trạng thái chảy, đôi chỗ dẻo chảy Bề dày thayđổi từ 2,8 m đến 5,5 m Đây là lớp đất có sức chịu tải kém và biến dạng lớn

+ Lớp 3: Nằm dưới lớp 2 có bề dày trung bình khoảng 9,5 m Thành phần chủyếu là cát hạt nhỏ, xám đen, xám vàng, kết cấu chặt vừa Đây là lớp có sức chịu tảitương đối tốt, ít biến dạng

+ Lớp 4: Có thành phần chủ yếu là sét pha màu xám vàng loang lổ, trạng tháidẻo cứng Trong phạm vi khảo sát, lớp có bề dày không đều, chỗ mỏng nhất khoảng2,7 m, dày nhất khoảng 6,8 m Đây là lớp đất có sức chịu tải tương đối tốt, ít biếndạng

+ Lớp 5: Nằm dưới lớp 4, thành phần chủ yếu là cát hạt nhỏ - vừa màu xám,xám vàng, kết cấu chặt vừa Độ sâu khảo sát lớp có bề dày khoảng 6,0 m Lớp đấtnày có sức chịu tải lớn, ít biến dạng

1.1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn

1.1.4.1 Khí tượng

Vùng dự án hệ thống tưới tiêu Dương Hà là một vùng nhỏ trong hệ thống khí tượngthủy văn của toàn vùng đồng bằng Bắc bộ nói chung và Hà Nội nói riêng Mangtính chất nhiệt đới gió mùa phân thành hai mùa rõ rệt

- Nhiệt độ: Bình quân 23oC Mùa hè cao nhất là 39,8oC Mùa đông thấp nhất là 6oC.Trung bình là 18oC

- Mưa: Tổng lượng mưa bình quân năm 1676 mm, tập trung vào các tháng 6 – 9chiếm 80 – 90% lượng mưa cả năm

- Lượng mưa năm cao nhất: 2536 mm

- Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm là 84%, cao nhất vào tháng 8 khoảng 88 –90%, thấp nhất vào tháng 1 là 80%

- Gió bão:

Về mùa đông: Hướng gió chính là hướng Đông Bắc – Tây Nam Tốc độ gió 10m/s

8-Về mùa hè: Hướng gió chính là Đông Nam – Tây Bắc Tốc độ gió 2,5 – 3m/s

Mùa hè cũng là mùa lũ, bão xuất hiện nhiều, thường tập trung vào các tháng 7 và 8.Trung bình mỗi năm từ 3 đến 5 cơn bão ảnh hưởng tới đồng bằng và trung du Bắc

Bộ

- Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm: 1019mm

Tháng cao nhất: 109mm

Tháng thấp nhất: 5mm

• Thủy văn sông ngòi

Sông Đuống chảy qua khu vực là nơi nhận nước tiêu của vùng Sông Đuống là mộtcon sông dài 68 km, nối sông Hồng với sông Thái Bình Điểm đầu từ ngã ba Dâu(xã Xuân Canh, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội tại địa giới giữa 2 đơn vị hànhchính là huyện Đông Anh và quận Long Biên của thành phố Hà Nội) Điểm cuối làngã ba Mỹ Lộc (xã Trung Kênh, huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh)

Về tổng thể sông Đuống chảy theo hướng Tây - Đông Từ năm 1958, cửa sông được

mở rộng để trở thành một phân lưu quan trọng giảm sức uy hiếp của lũ sông Hồngđối với Hà Nội

So với lượng lũ của sông Hồng tại Sơn Tây thì sông Đuống tiêu được 20-30 % TạiThượng Cát, lưu lượng nước trung bình nhiều năm 880 m³/s Lưu lượng đỉnh lũ lớnnhất 9.000 m³/s (ngày 22 tháng 8 năm 1971) Đoạn chảy qua Bắc Ninh dài 42 km.Mực nước cao nhất tại bến Hồ vào tháng 8 năm 1945 là 9,64 m, cao hơn so với mặtruộng là 3~4 m Sông Đuống có hàm lượng phù sa cao, vào mùa mưa trung bình cứ

1 m³ nước có 2,8 kg phù sa

Bảng 1.1 Số liệu mực nước sông Đuống, trạm Thượng Cát

STT Năm Z-1 ngày max Z-5 ngày max

Nhận xét: Trên đây là một số điệu kiện tự nhiên của khu vực quá đó ta thấy được

hiện trạng nổi bật của tự nhiên của vùng Gia Lâm nói chung và các xã mà kênh tiêu

đi qua Điều kiện khí hậu, thủy văn của khu vực rất thuận lợi cho phát triển mộtnông nghiệp lúa nước Điều kiện thời tiết khí hậu cũng thuận lợi cho phát triển cácngành công nghiệp – thương mại, du lịch – dịch vụ cũng như các hoạt động văn hóa

xã hội và đời sống sinh hoạt của dân cư Vào mùa xuân và mùa hạ có nhiều ngàythời tiết mát mẻ, cây cối cảnh vật tốt tươi rất thích hợp cho các hoạt động lễ hội

1.2 Điều kiện dân sinh - kinh tế - xã hội và các yêu cầu phát triển của khu vực

1.2.1 Tình hình dân sinh xã Dương Hà

Xã Dương Hà nằm ở bờ bắc sông Đuống, phía đông giáp với xã Phù Đổng, phíađông nam là dòng sông Đuống, phía tây bắc giáp xã Đình Xuyên và xã Yên Viên

Xã Dương Hà ngày nay có 3 thôn là thôn Thượng, thôn Trung và thôn Hạ với tổngdiện tích tự nhiên 267,42 ha, trong đó đất ở là 28,8 ha, đất cánh tác nông nghiệp là155,1 ha Toàn xã hiện có 5900 nhân khẩu với 1590 hộ gia đình, trong đó thôn Hạ

có 17/60 hộ theo đạo Thiên chúa giáo Trên địa bàn xã có 3 thôn thì cả 3 thôn đều

có đình, chùa và miếu được xây dựng từ lâu đời để thờ Đại Vương Thiên Thần vàthành Hoàng làng Hà Uyên - một vị tướng có công phò tá giúp Hai Bà Trưng đánhđuổi giặc phương Bắc Hiện các đình và chùa của 3 thôn trong xã đều đã được xếphạng là di tích lịch sử và kiến trúc nghệ thuật được Nhà nước đầu tư tổng kinh phíhàng chục tỷ đồng để tôn tạo, tu bổ thành các điểm sinh hoạt văn hóa tín ngưỡngcộng đồng kết hợp du lịch danh thắng của Thủ đô.

1.2.2 Tình hình kinh tế xã hội của xã Dương Hà

Trong các cuộc đấu tranh chống Pháp, chống Mỹ và bảo vệ Tổ quốc, xã Dương Hà

đã đóng góp hàng trăm tấn lương thực, thực phẩm, đã có hàng trăm thanh niên trựctiếp chiến đấu và phục vụ chiến đấu Toàn xã có 1 gia đình được công nhận là giađình có công giúp đỡ cách mạng, 4 mẹ Việt Nam Anh hùng, 70 liệt sỹ, 22 thươngbinh và 35 chiến sỹ bị địch bắt, tù đày

Nằm ven sông, có diện tích đất canh tác cả trong đồng và ngoài bãi nên từ ngànxưa đến nay, Dương Hà vẫn duy trì nghề nông với cây trồng chủ lực là lúa và ngô.Trước đây người dân còn thuê thêm đất của các vùng lân cận để trồng mía kéo mật

và trồng dâu nuôi tằm, kéo tơ dệt lụa Trên địa bàn xã còn có nghề đúc gò đồng, nấurượu

Cùng với sự phát triển của đất nước trong thời kỳ đổi mới, dưới dự lãnh đạo củaĐảng bộ, sự quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi của chính quyền và sự hỗ trợ tích cực

từ các đoàn thể, nhân dân xã Dương Hà đã phát huy có hiệu quả lợi thế của xã venthị đẩy mạnh phát triển kinh tế theo hướng: giảm dần tỷ trọng ngành nông nghiệp,tăng nhanh tỷ trọng Thương mại- Dịch vụ - Xây dựng cơ bản Xã khuyến khích vàtạo nhiều cơ hội tốt để các thôn duy trì nghề truyền thống và phát triển các nghềmới Hiện tại thôn Trung tiếp tục duy trì nghề nấu rượu, nuôi lợn

Thôn Hạ phát triển nghề sơ chế thuốc nam, nghề sản xuất chậu hoa và làm câycảnh

Thôn thượng phát triển các loại hình dịch vụ, buôn bán đường dài

Hiện tại trên địa bàn xã đã có hàng chục hộ có xưởng may gia công, sản xuất chậucây cảnh, sản xuất gạch bê tông, bóc gỗ, sơ chế thuốc nam, chăn nuôi quy

mô vừa…tạo việc làm thường xuyên và thu nhập cao cho hàng trăm lao động nôngthôn

Ngoài ra xã còn khai thác triệt để lợi thế xã ven đê có đồng cỏ tự nhiên để pháttriển chăn nuôi bò sữa Tuy nhiên để đảm bảo sự phát triển bền vững trong xu thế

đất nông nghiệp ngày một thu hẹp, xã Dương Hà đã lập quy hoạch sử dụng toàn bộđất bãi ven sông vào việc quy vùng chăn nuôi và phát triển các ngành nghề truyềnthống Năm 2015, tổng giá trị kinh tế chủ yếu của xã đạt trên 105 tỷ đồng, tăng12,5% so với năm 2014 thu nhập bình quân đầu người đạt 1.450 nghìn đồng mộttháng.

Tuy là xã thực hiện đề án xây dựng nông thôn mới giai đoạn 2, nhưng ngay từ năm

2011 xã Dương Hà đã khởi động thực hiện đề án Hiện tại xã đã cơ bản hoàn thànhviệc bê tông hóa giao thông nội đồng, đã xây dựng 3 Nhà văn hóa, trường Tiểu học,trạm Y tế đạt chuẩn Các thôn đều có thư viện và thủ thư phục vụ tốt nhu cầu đọcsách hàng ngày của các tầng lớp nhân dân Sự nghiệp giáo dục, y tế, dân số ởDương Hà phát triển toàn diện, nhiều năm là điểm sáng dẫn đầu toàn huyện

Đảng bộ xã Dương Hà hiện có 173 đảng viên, sinh hoạt tại 8 chi bộ Hàng năm, tỷ

lệ dảng viên xếp loại hoàn thành xuất sắc và hoàn thành tốt nhiệm vụ đạt từ 80 đếntrên 86%, số chi bộ đạt Trong sạch vững mạnh từ 6 đến 8 chi bộ Đảng bộ liên tụcđược huyện ủy công nhận đạt Trong sạch vững mạnh

Với những thành tích đã đạt được trong thực hiện nhiệm vụ chính trị của địaphương, xã nhiều năm được UBND thành phố tặng Danh hiệu Tập thể Lao độngxuất sắc

1.2.3 Các yêu cầu phát triển kinh tế khu vực

Phương hướng chung về phát triển nông nghiệp và xây dựng nông thôn của huyệnGia Lâm là:

- Phát huy nội lực khai thác triệt để tiềm năng đất đai, cơ sở vật chất kỹthuật, từng bước chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng sản xuấthàng hóa, mở mang ngành nghề thủ công trong nông nghiệp Từng bước giải quyếtlao động và việc làm tăng thu nhập cho người lao động, thực hiện chương trình hiệnđại hóa nông nghiệp và nông thôn

- Từng bước đưa công nghiệp vào phục vụ nông nghiệp nhằm tăng năng suấtlao động và chất lượng hàng hoá

- Tiếp tục củng cố quan hệ sản xuất, tăng cường cơ sở vật chất kỹ thuật chonông nghiệp và nông thôn như điện, đường, trường, trạm và các cơ sở hạ tầng kỹthuật khác Thực hiện tốt các chính sách xã hội, từng bước cải thiện đời sống vậtchất, tinh thần cho nhân dân

- Từng bước cải tạo, nâng cấp các công trình trọng điểm chống úng, nhằmnâng cao khả năng tưới, tiêu của các công trình thủy lợi nói chung và hệ thống trạmbơm Dương Hà nói riêng, góp phần vào công tác phát triển kinh tế - xã hội của khuvực.

Nhận xét: Tình hình kinh tế của khu vực nghiên cứu mà kênh chảy qua ngày càng

phát triển mạnh Dân số tăng lênh, định hướng phát triển kinh tế xã hội ngày càngcao kéo theo các ngành nông nghiệp, dịch vụ, công nghiệp, thương nghiệp pháttriển mạnh, kết hợp với các điều kiện tự nhiên để có thể xem xét các khả năng trongtương lai Ngoài ra, nông nghiệp ngày càng yêu cầu cao hơn do biến đổi khí hậu nêncần xem xét hiện trạng thủy lợi để có những biện pháp phù hợp

1.3 Hiện trạng thủy lợi

1.3.1.1 Hệ thống kênh và các công trình trên kênh

Hệ thống kênh tiêu được xây dựng từ lâu và đã đưa vào sử dụng từ rất lâu năm, đếnnay hệ thống kênh chính và nhánh chính chưa được cải tạo đồng bộ và triệt để nên

đã xuống cấp trầm trọng

• Kênh tiêu chính: kênh tiêu 7 xã dài 4320m

Tuyến kênh này hiện trạng là kênh đất, hai bên bờ kênh được trồng nhiều loạicây,tuy có khả năng giữ đất nhưng do không được chăm sóc hay dọn dẹp lòng kênhthường xuyên nên trên lòng kênh bị lắng đọng nhiều lá cây và bùn đất Lòng kênh

bị bồi lắng, bờ kênh bị sạt lở Mặc dù được xí nghiệp khai thác công trình thủy lợiGia Lâm thường xuyên vớt bèo, cắt cỏ nhưng tuyến kênh này nước tù đọng nên chỉmột thời gian ngắn là cỏ dại, bèo lại lấp đầy lòng kênh Những vị trí không trồngcây thì bờ kênh rất nhỏ do sạt lở, những vị trí trồng cây trên bờ thì hiện tượng sạt íthơn nên bờ còn rộng hơn Nhìn chung tuyến kênh đã xuống cấp trầm trọng cản trởlớn đến dòng chảy và gây ô nhiễm môi trường do nước tù đọng Ngoài ra do kênhđược xây dựng từ lâu nên khả năng của dòng chảy bị giảm mạnh dò bùn cát rất dày.Chính vì vậy, mùa khô thì cạn nước do đáy kênh cao hơn mặt ruộng mà mùa mưathì diện tích dòng chảy nhỏ, không đáp ứng được nhu cầu của dòng chảy qua kênh

Hình 1.2 Kênh tiêu 7 xã đoạn cuối kênh

• Các công trình trên kênh

Cống Giao thông vị trí Km K+574, quy mô 2 cửa với BxH = 2,2x2,0 (m) Cốngdùng để tháo nước từ hồ ra kênh Tuy nhiên, cống này cũng đã xây dựng từ rất lâunên các cửa van đã bị hư hại nghiêm trọng, máy đóng mở hoạt động không còn tốt.Ngoài ra, do làm từ lâu nên sân trước và sân sau bị xói lở nghiêm trọng gây ảnhhưởng đến bờ kênh hạ lưu

Cống Dương Hà tại vị trí Km K13+550, bờ tả sông Đuống, quy mô 3 cửa, BxH =2,0x2,0 (m) với chiều dài 24m Đáy cống đặt tại cao trình +9,0m, sử dụng thiết bịđóng mở là 3 máy V5 vẫn hoạt động bình thường

1.3.1.2 Trạm bơm Dương Hà

• Trạm bơm

Trạm bơm xây dựng từ lâu, gồm 28 máy bơm 1000m3/h Nay còn 26 mấy do luânchuyển 2 máy đi nơi khác Đến nay, trải qua nhiều năm khai thác sử dụng, côngtrình đã phần nào xuống cấp

Hình 1.3 Hình ảnh Dương Hà nhìn từ phía sau

Do được thay một nhiều thiết bị của máy bơm năm 2004 nên đến nay trạm bơm vẫnhoạt động bình thường, trung bình thường hoạt động đồng thời khoảng 20 máy, cólúc phải hoạt động hết công suất Thời gian gần nhất cần hoạt động 26 máy là đợtmua lớn của tháng 8/2016

Sàn nhà máy có dấu hiệu nứt, vỡ, tường nhà bị bong tróc vữa trát, trần nhà có nhiềuđiểm rạn nứt gây rò rỉ nước, tuy nhiên nhà trạm xây mái bằng nên còn tương đối tốt.Các cửa sổ đã dần xuống cấp, một số đã được sửa chữa

• Bể hút, bể xả

Trong thời gian dài sử dụng bể hút không được não vét thường xuyên nên tình trạngbùn lắng đọng rất nhiều gây ảnh hưởng đến khả năng hut nước của máy bơm Rácthải chưa được gom nhặt sạch sẽ gây trở ngại cho việc tiêu nước của trạm bơm

• Nhà quản lý

Nhà quản lý một tầng đã trải qua sửa chữa một vài lần cách đây ít năm nên vẫn sửdụng an toàn Tuy nhiên, cánh của của nhà quan lý đã xuống cấp và rất nặng nên

việc mở gây khó khăn cho việc ra vào của các công nhân quản lý Cấp điện cho nhàquản lý cũng phải thay sửa lặt vặt thường xuyên với mục đích cố gắng duy trì Tủđiện bị hư hại do lâu ngày nên bị bong tróc, bụi bám nhiều gây khó khăn cho côngtác quản lý trạm bơm.

Hình 1.4 Tủ điện trạm bơm Dương Hà

1.3.2 Nhận xét đánh giá chung về hệ thống tiêu

Trong những năm gần đây, khí hậu biến đổi thất thường theo chiều hướng bất lợinhư lượng mưa tập trung trong thời gian ngắn hơn, lượng mưa của mỗi trận cũnglớn hơn, phân bố không đều và diễn ra gay gắt trên địa bàn thành phố Hà Nội nóiriêng và các tỉnh miền Bắc nói chung Vì vậy khả năng tiêu nước của khu vực ngàycàng khó khăn dẫn đến tình trạng ngập úng diễn ra thường xuyên

Do diễn biến của tình hình khí tượng thủy văn theo chiều hướng bất lợi: mưa lớnkéo dài

Hệ thống kênh tiêu hiện tại bị bồi lắng, sạt lở trầm trọng, lòng kênh nhiều bèo ráckhông đủ khả năng vận chuyển nước Độ dày trung bình 1m cần được não vét.Các cầu cống trên hệ thống đã xuống cấp và khẩu độ không đồng bộ với yêu cầutiêu hiện tại Vậy cần phải cải tạo các công trình trên kênh để đảm bảo thông thoátdòng chảy và quản lý vận hành hệ thống có hiệu quả cao Khu vực nằm trong vùng

có địa hình tương đối thấp

Cơ cấu sử dụng đất trong khu vực có sự thay đổi, diện tích ao hồ, thùng đấu, ruộngcanh tác đã chuyển thành các khu công nghiệp đô thị dẫn đến hệ số tiêu và lưulượng yêu cầu tiêu tăng gấp nhiều lần

Nhận xét: Theo điều kiện kinh tế ngày càng phát triển, kéo theo đó cơ sở hạ tầng

thay đổ, bê tông hóa ngày càng nhiều, giảm khả năng ngấm của đất, toàn bộ nướchầu như tập trung xuống kênh tiêu để tiêu, trong khi đó kênh tiêu bị soạt lở, bùn cátlắng đọng rất nhiều không còn đủ khả năng để đảm bảo tiêu nước cho khu vực.Chính vì vậy cần nâng cấp, cải tạo xây dựng lại kênh tiêu trạm bơm Dương Hà,quan trọng nhất là cải tạo, nâng cấp lại kênh tiêu 7 xã nhằm giải quyết tình trạng áchtắc các luồng tiêu gây úng ngập mỗi khi có mưa, khơi thông dòng chảy, chủ độngtiêu thoát úng cho khoảng 1100 ha đất dân cư và các tổ chức, cá nhân có liên quanđang sinh sống công tác và hoạt động, sản xuất kinh doanh trong các lĩnh vực,ngành nghề: nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ, đô thị trên địa bàn và các khu vựclân cận thuộc địa bàn các xã Dương Hà, Yên Viên, Ninh Hiệp, Đình Xuyên (huyệnGia Lâm), lường tránh các thiệt hại về kinh tế, đời sống, cải thiện môi trường sốngcủa nhân dân trong khu vực Trong đồ án này, em chọn đoạn kênh cần cải tạo nângcấp là kênh tiêu 7 xã đoạn sau cống giao thông đến bể hút trạm bơm Dương Hà cótổng chiều dài là 2563,76 m và công trình trên kênh là cống Giao thông đầu kênh

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU THIẾT

KẾ CÔNG TRÌNH

2.1.1 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán

2.1.1.1 Mục đích,ý nghĩa

• Mục đích

Tính toán mô hình mưa tiêu để xác định mô hình mưa tiêu thiết kế ứng với tần suấtthiết kế, từ đó đánh giá khả năng của nguồn nước đến, so sánh với các yêu cầu dùngnước thực tế của các hệ thống Mô hình mưa tiêu thiết kế là tài liệu quan trọng đểtính toán chế độ tiêu cho cây trồng trong các giai đoạn sinh trưởng khác nhau, đồngthời tìm biện pháp công trình và lập các phương án về nguồn nước và khu nhậnnước tiêu, đảm bảo cấp thoát nước theo yêu cầu sinh hoạt và sản xuất của tất cả cácnghành kinh tế quốc dân

• Ý nghĩa

Mô hình mưa tiêu thiết kế dùng để tính toán xác định yêu cầu tiêu nước (quá trình

hệ số tiêu) của từng loại đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu và của cả vùngtiêu tương ứng với mức đảm bảo thiết kế

Việc tính toán và lựa chọn chính xác mô hình mưa tiêu thiết kế có ý nghĩa rất quantrọng trong việc đưa ra phương án thiết kế, vận hành, thi công và quản lý công trìnhthủy lợi; ảnh hưởng rất lớn đến quy mô và kích thước công trình Đảm bảo chocông trình hoạt động an toàn, đạt hiệu quả cao; đảm bảo về mặt kỹ thuật và kinh tế

2.1.1.2 Trạm tính toán

• Nguyên tắc chọn trạm

Việc chọn trạm khí tượng có ảnh hưởng lớn nhất đến kết quả tính toán, tính chínhxác của việc tính toán và chọn ra mô hình khí mưa thiết kế Vì vậy chọn trạm phảiđảm bảo các nguyên tắc sau:

Trạm được chọn phải nằm gần khu vực tính toán và phải thể hiện được các đặctrưng về khí tượng thủy văn của khu vực

Trạm được chọn phải đo được các yếu tố khí tượng thủy văn ngày cần thiết và đặctrưng của hệ thống để phục vụ tính toán quy hoạch, cải tạo như các yếu tố: Nhiệt độ,

độ ẩn, mưa, số giờ nắng, tốc độ gió, bốc hơi

Tài liệu quan trắc của trạm phải đủ dài, được chỉnh biên xử lý và đảm bảo đáng tincậy, tính chính xác và có tính khái quát chung của hệ thống

• Chọn trạm

Căn cứ vào các nguyên tắc trên và điều kiện thực tế của khu vực quy hoạch, chọntài liệu mưa tại trạm đo mưa Láng Các tài liệu khí tượng khác lấy ở trạm khí tượngLáng Tài liệu thu thập được từ năm 1970 đến năm 2009 (n = 40 năm)

2.1.1.3 Tần suất thiết kế

Tần suất là tần suất dùng để tính toán thiết kế, phụ thuộc vào loại công trình, quy

mô kích thước công trình và nhiệm vụ công trình Trạm bơm Dương Hà tiêu chodiện tích 1100 ha thuộc công trình cấp IV Theo QCVN 04-05 : 2012/BNNPTNT,tần suất tính toán mưa tiêu thiết kế là P = 10%

2.1.2 Phương pháp và kết quả tính các đặc trưng khí tượng

2.1.2.1 Phương pháp tính các đặc trưng khí tượng

Mô hình mưa biểu thị lượng mưa ngày của các vụ trong năm Tính toán mô hìnhmưa tiêu thiết kế với mục đích xác định lượng mưa và mô hình mưa phân phối theotần suất thiết kế

• Các phương pháp tính

Hiện tượng thủy văn là loại hiện tượng vừa mang tính tự nhiên, vừa mang tính ngẫunhiên nên trong nghiên cứu tính toán thủy văn người ta thường sử dụng 2 phươngpháp chính:

Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành

Phương pháp thống kê xác suất

Phương pháp dùng trạm tương tự

♦ Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành

Phương pháp này dựa trên cơ sở phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu và mặtđệm đến các hiện tượng thủy văn, tính toán các đặc trưng thủy văn bằng phươngtrình cân bằng nước hoặc các mô hình, các công thức kinh nghiệm

Trong thực hành phương pháp này được phân loại như sau:

Phương pháp lưu vực tương tự

Phương pháp tổng hợp địa lý

Phương pháp phân tích căn nguyên

♦ Phương pháp thống kê xác xuất

Trên cơ sở lý thuyết thống kê xác suất, xem các đặc trưng thủy văn là các đại lượngngẫu nhiên, vẽ đường tần xuất và xác định được trị số của các đặc trưng thủy vănứng với một tần suất thiết kế nào đó Điều kiện tiên quyết của phương pháp là phải

có số liệu cần thiết đáng tin cậy để tính toán các đặc trưng tham số thống kê

♦ Phương pháp dùng trạm tương tự (hay còn gọi là phương pháp bán xác xuất

và bán nguyên nhân hình thành)

Phương pháp này dùng những trạm tham khảo có tính tương tự và đại diện cho khíhậu, thủy văn khu vực thiết kế Trạm phải đặt tại nơi có địa hình, địa mạo, độ dốc,diện tích, thảm phủ thực vật tương tự với khu vực nghiên cứu Trên cơ sở tính toán

được các tham số thống kê của trạm tham khảoX, Cv, Cs ta sẽ có tham số thống kêcủa lưu vực cần nghiên cứu

2.1.2.2 Kết quả tính toán các đặc trưng khí tượng

 Phân tích tài liệu mưa

Dựa vào tài liệu mưa đã có, ta lập bảng thống kê các trận mưa gây úng ngập (trậnmưa có lượng mưa trung bình 1 ngày từ 51 mm trở lên)tương ứng với thời gian mưa

Lượn

g mưa (mm)

Thời gian

Lượn

g mưa (mm)

Thời gian

Lượn

g mưa (mm)

25/07- 30/07

16/09- 20/08

22/08- 06/07

31/08- 05/09

05/09- 08/10

20/09- 01/09

08/08- 13/04

07/04-8 197 105,7 15/0 186,8 14/07- 201,4 20/07-24/07 68,0

g mưa (mm)

Thời gian

Lượn

g mưa (mm)

Thời gian

Lượn

g mưa (mm)

08/09- 08/06

03/08- 21/06

25/08

07/06- 09/09

02/10- 07/08

24/06- 26/06

11/09- 30/08

18/06- 10/07

02/10- 14/07

20/09- 25/07

28/06- 30/07

29/08- 19/08

29/08- 22/05

07/07- 10/07

04/11- 28/03

15/08- 23/07

g mưa (mm)

Thời gian

Lượn

g mưa (mm)

Thời gian

Lượn

g mưa (mm)

01/07

14/07- 27/05

02/08- 05/06

30/07- 15/07

25/08- 28/08

21/07- 03/09

18/08- 21/08

31/10- 04/11

29/07- 17/06Bảng 2.2 Số trận mưa gây úng của nhiều năm theo thời đoạn ngắnStt Năm Tống số trận gây

11/06-úng (trận)

3 ngày(trận)

5 ngày(trận)

7 ngày(trận)

Stt Năm Tống số trận gây

úng (trận)

3 ngày(trận)

5 ngày(trận)

7 ngày(trận)

Nhận xét: số liệu trận mưa gây úng xuất hiện trong 40 năm tài liệu được thống kê

trong bảng 2.1 cho thấy:

• Tổng số trận mưa gây úng thời đoạn 3 – 5 – 7 ngày là 111 trận trong đó:Tổng số trận mưa gây úng 3 ngày có 40 trận

Tổng số trận mưa gây úng 5 ngày có 39 trận

Tổng số trận mưa gây úng 7 ngày có 33 trận

• Xem xét tính chất bao

3 ngày max trong 5 ngày max 25/40 62.5

Như vậy mưa gây úng trong vùng nghiên cứu có tính chất bao Số trận gây úng 3ngày là 36%, 5 ngày là 35%, 7 ngày là 30% Tuy nhiên, 1 ngày max trong 3 ngàymax và 3 ngày max trong 5 ngày max chiếm rất lớn Do vậy em chọn mô hình mưagây úng là 3 ngày

2.1.3 Phương pháp và kết quả tính toán các đặc trưng thủy văn

2.1.3.1 Tính toán mô hình mưa tiêu thiết kế

Bước 1: Vẽ đường tần suất

 Đường tần suất kinh nghiệm

• Định nghĩa

Đường tần suất kinh nghiệm là đường cong tần suất vẽ theo các điểm kinh nghiệmbiểu thị quan hệ giữa tần suất và giá trị quan trắc thực

• Vẽ đường tần suất kinh nghiệm

- Thống kê lượn mưa gây úng thời đoạn 3 ngày

- Sắp xếp số liệu lượng mưa theo thứ tự giảm dần

- Tính tần suất kinh nghiệm theo một trong các công thức sau

+ Công thức trung bình:

%100

*n

*1n

m+

*0,4n

0,3m+

Pi - Là tần suất kinh nghiệm ứng với giá trị Xi;

n - Là số năm được chọn để tính toán.;

m - Là số thứ tự của liệt quan trắc Xi đã được sắp xếp từ lớn đến nhỏ

- Chấm các điểm quan hệ Xi và Pi lên hệ tọa độ.

- Vẽ đường cong trơn đi qua tâm băng điểm quan hệ

 Đường tần suất lý luận

Để phân biệt với đường tần suất kinh nghiệm, thực chất là mô hình phân phối xácsuất được sử dụng nhiều trong thủy văn, nó có một số đặc điểm phù hợp với diễnbiến quy luật của hiện tượng thủy văn Chính vì vậy, để vẽ đường tần suất lý luậntương đối phù hợp với đường tần suất kinh nghiệm ta có thể sử dụng các phươngpháp sau để vẽ:

Phương pháp mô men

Phương pháp 3 điểm: Lấy sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận với điểm tần suất

kinh nghiệm làm chuẩn mực Coi như có 3 điểm lý luận lấy trùng với 3 điểm kinh

nghiệm Từ đó ta đi tính ngược lại các thông số Cv, Cs, X

Ưu điểm: Phương pháp này tính toán nhanh, đơn giản

Nhược điểm: Do tính chất của phương pháp là chọn 3 điểm trên đường tần suất kinhnghiệm để tính toán nên độ chính xác còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ.Phương pháp này hiện nay cũng ít được sử dụng

Phương pháp thích hợp: Là phương pháp cho rằng có thể thay đổi các đặc trưng

thống kê trong chừng mực nhất định sao cho mô hình xác suất giả thiết thích hợpnhất với chuỗi số liệu thực đo

Ưu điểm: Phương pháp này cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và xử lýđược điểm đột xuất (khắc phục được nhược điểm của phương pháp mômen)

Nhược điểm: Phương pháp này tính toán phức tạp do phải thử dần các giá trị của

“m” sao cho đường tần suất lý luận phù hợp nhất với đường tần suất kinh nghiệm

Nhưng trong giai đoạn hiện nay, nhờ sự trợ giúp của máy tính sẽ khắc phục đượcnhược điểm trên và được áp dụng rộng rãi.

 Qua phân tích ưu, nhược điểm của cả 3 phương pháp trên em chọn phương phápthích hợp để vẽ đường tần suất lý luận trong đồ án

a Cơ sở của phương pháp

Vẽ đường tần suất lý luận bằng phương pháp thích hợp

Phương pháp thích hợp cho rằng có thể thay đổi các đặc trưng thống kê trong chừngmực nhất định sao cho mô hình xác suất giả thiết (đường tần suất lý luận) thích hợpnhất với chuỗi số liệu thực đo

b Cách vẽ đường tần suất lý luận

- Vẽ đường tần suất kinh nghiệm từ mẫu thống kê.

- Tính trị số bình quânX , hệ số phân tán Cv, hệ số thiên lệch Cs theo các côngthức (2.4), (2.5), (2.6)

Bình quân của chuỗi Xi:

∑

=

= n

1 i iX

*n

1X

(2.4)

Hệ số phân tán: n 1

1) (K n

1 i

2 i

n

1 i

3 i C

* 3) (n

1) (K

: Là hệ số mô đun lương mưa

- Giả thiết mô hình phân bố xác suất lý luận ứng dụng (đã chọn ứng dụng mô hìnhPearson III ở trên)

- Tính tung độ của đường tần suất lý luận

Xp = Kp.X (Kp tra theo Cv, Cs, P)

- Kiểm tra sự phù hợp giữa đường tần suất lý luận với các điểm tần suất kinh

nghiệm bằng cách chấm quan hệ Qp ~ P lên giấy tần suất, nối các điểm đó lạithành đường tần suất lý luận

+ Nếu đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm tần suất kinh nghiệm làđược

+ Nếu không phù hợp thì thay đổi các thông số X , CV, CS thích hợp để đạtđược kết quả tốt nhất

- Xác định trị số thiết kế, Tra trên đường tần suất lý luận giá trị thiết kế Xp ứng vớitần suất thiết kế P=10%

 Trong đồ án này em chọn phần mềm FFC 2008 để tính toán

Hình 2.2 Đường tần suất lý luận mưa gây úng

Bước 2: Xác định lượng mưa thiết kế

Với tần suất mưa thiết kế là Ptiêu = 10%, dóng lên đường tần suất lý luận ta xác địnhđược giá trị mưa thiết kế ứng X10%

Trên đường tần suất lý luận mưa 3 ngày max ứng với tần suất thiết kế P =10% tađược Xp= 320 mm

Bước 3: Chọn năm điển hình

Nguyên tắc chọn năm điển hình

- Là năm xuất hiện trong thực tế

- Là năm nằm trong tài liệu quan trắc

- Năm có X đh≈ Xp

- Là năm xuất hiện nhiều (phổ biến) nhưng thiên về bất lợi khi đó công trình sẽlàm việc với hiệu quả và an toàn.

 Vậy chọn năm điển hình là năm 1994 có Xđh = 317,1mm

Bước 4: Thu phóng

- Xác định hệ số thu phóng Kp = đh

p

X X

- Tính toán lượng mưa thiết kế : Xptk=Kpvc Xiđh

Xptk , Xiđh :là lượng mưa ngày thứ i của mô hình thiết kế và mô hình mưa điển hình.Kết quả tính toán mô hình trận mưa tiêu thiết kế được nêu trong bảng 2.3 và 2.4

Bảng 2.3 Mô hình mưa điển hình 3 ngày

2.2 Tính toán chế độ tiêu cho các loại cây trồng

1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán chế độ tiêu cho các loại cây trồng

2.2.1.1 Mục đích, ý nghĩa

• Mục đích

Xác định được yêu cầu tiêu nước (đường quá trình hệ số tiêu) của từng loại đốitượng tiêu nước và của toàn hệ thống tương ứng với một trận mưa tiêu thiết kế đãđược xác định

• Ý nghĩa

Yêu cầu tiêu nước (hay hệ số tiêu) liên quan chặt chẽ với quy mô công trình tiêunước Hệ số tiêu càng lớn thì quy mô công trình tiêu càng lớn và kinh phí đầu tưxây dựng công trình càng lớn

Căn cứ vào kết quả tính toán cân bằng giữa yêu cầu tiêu nước của vùng tiêu nướcvới khả năng đáp ứng của các công trình tiêu đã có trong vùng để đề xuất các giảipháp tiêu nước phù hợp với điều kiện cụ thể của từng vùng

2.2.1.2 Nội dung tính toán

Hệ số tiêu là lượng nước cần phải đưa ra khỏi một đơn vị diện tích trong một đơn vịthời gian để đảm bảo yêu cầu về nước trên diện tích đó của các đối tượng phục vụ

• Nguyên tắc

- Xác định các loại đối tượng tiêu nước có mặt trong vùng tiêu và tỷ lệ diện tích củatừng đối tượng tiêu nước.

- Lựa chọn phương pháp tính toán hệ số tiêu và tính toán hệ số tiêu cho từng loại đốitượng tiêu nước

- Tính toán xác định đường quá trình hệ số tiêu và lựa chọn hệ số tiêu thiết kế ápdụng cho hệ thống tiêu

• Yêu cầu chung

Theo TCVN 10406:2015 yêu cầu chung khi thiết kế hệ số tiêu bao gồm:

Hệ số tiêu thiết kế phải đáp ứng được yêu cầu chịu ngập cho phép của các đối tượngtiêu nước trong vùng tiêu

Khi tính toán hệ số tiêu phải chia thời gian tiêu nước T thành nhiều thời đoạn nhỏ

ΔT để tính toán hệ số tiêu cho từng thời đoạn Tùy từng trường hợp cụ thể của vùngtiêu mà thời đoạn tính toán có thể chia theo ngày hoặc theo giờ Hệ số tiêu được xácđịnh dựa trên cơ sở tính toán cân bằng nước giữa hai đại lượng nước đến và lượngnước đi để tìm ra độ sâu lớp nước cần tiêu thoả mãn được yêu cầu về tiêu nước củacác đối tượng trên khu vực nghiên cứu Tính toán hệ số tiêu cho từng đối tượng tiêunước đặc trưng sau đó tổ hợp lại để xác định hệ số tiêu cho toàn hệ thống

- Lượng nước đến (lượng nước mưa, nước thải, nước từ nơi khác chuyển vào vùng tiêu) trong thời đoạn tính toán và lượng nước có sẵn trong vùng khi bắt đầu tính toán hệ số tiêu

- Lượng nước đi: gồm lượng nước tiêu khỏi vùng, lượng nước tổn thất trong thời đoạn tính toán và lượng nước còn lại cuối thời đoạn tính toán

Tính toán chế độ tiêu nước mưa cho vùng tiêu phải tuân thủ nguyên tắc: “chônnước, rải nước (phân tán nước) và tháo nước có kế hoạch” Vùng tính toán hệ sốtiêu phải có hệ thống các công trình tiêu nước và điều tiết nước

Tùy thuộc vào yêu cầu tiêu nước của từng loại đối tượng có mặt trong vùng tiêucũng như dạng mô hình mưa tiêu thiết kế là mưa ngày hay mưa giờ mà hệ số tiêutính toán cho từng đối tượng tiêu nước là hệ số tiêu trung bình của từng ngày, từnggiờ hoặc trung bình của một số giờ mưa trong thời gian tiêu Hệ số tiêu thiết kế củavùng có nhiều đối tượng tiêu nước khác nhau là hệ số tiêu trung bình ngày có trị sốlớn nhất

Trước khi đề xuất giải pháp hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu của vùng phải điều trakhảo sát và nghiên cứu kỹ thực địa cũng như điều kiện thực tế của vùng tiêu để lựachọn giải pháp phù hợp.

2.2.2 Xác định chế độ tiêu cho lúa

Lúa là cây trồng phát triển trong môi trường ngập nước, có khả năng chịu ngập tốt

Do vậy có thể lợi dụng này để trữ nước trên ruộng khi có mưa lớn, kéo dài thời giantiêu, vì vậy sẽ giảm được hệ số tiêu cần thiết Khả năng chịu ngập của lúa được đặctrưng bởi hai yếu tố: Độ sâu chịu ngập Amax và thời gian chịu ngập (thời gian chophép) [T], hai yếu tố này tỷ lệ nghịch với nhau (khi Amaxtăng thì [T] giảm và ngượclại)

• Điều kiện ràng buộc

Theo TCVN 10406 : 2015 trong giai đoạn thiết kế quy hoạch thủy lợi có thể ápdụng tiêu chuẩn chịu ngập sau đây:

+ Ngập trên 250 mm không quá một ngày

+ Ngập trên 200 mm không quá ba ngày

+ Ngập trên 150 mm không quá năm ngày

• Phương pháp tính toán hệ số tiêu cho lúa

Phải xác định được đường quá trình hệ số tiêu từ ruộng lúa ra kênh tiêu tương ứngvới một mô hình mưa tiêu thiết kế đã biết, một loại công trình tiêu nước mặt ruộng

đã biết và một tiêu chuẩn chịu ngập đã biết Công trình tiêu nước mặt ruộng có thể

là đường tràn hoặc ống tiêu

Trong đồ án này em chọn loại công trình tiêu nước mặt ruộng là đường tràn, chế độchảy là tự do

Thời gian tiêu nước trên ruộng lúa của một đợt tiêu (được gọi chung là đợt tiêunước) gồm nhiều thời đoạn tiêu nước Thời đoạn tính toán tiêu nước tính theo ngày.Sau một đợt tiêu, độ sâu lớp nước ruộng phải trở lại độ sâu trước khi tiêu Một đợttiêu nước được xác định theo công thức:

Trong đó:

T - là thời đoạn tiêu nước, ngày;

t - là thời gian mưa của trận mưa tiêu thiết kế, ngày;

∆t - là thời gian tiêu nước sau khi kết thúc trận mưa úng, được xác định thông quaphân tích tài liệu mưa gây úng trong vùng tiêu Theo tiêu chuẩn TCVN 10406 :

2015 chọn ∆t = 2 ngày (do trận mưa trong đồ án là mưa 3 ngày):

Pi – (hoi +qoi) = ∆Hi (2.8)Trong đó:

+ Pi là lượng mưa rơi xuống trong ngày thứ i trên ruộng lúa, mm;

+ h0i là lượng tổn thất do thấm và bốc hơi trên ruộng lúa ngày thứ i, mm;

+ q0i là độ sâu tiêu (lớp nước tiêu) trong ngày thứ i, mm;

+ ∆Hi là sự thay đổi tăng hoặc giảm lớp nước mặt ruộng trong thời đoạn tính toán thứ i, mm;

+ hci : chiều sâu lớp nước mặt ruộng ở cuối thời đoạn tính toán thứ i, mm;

+ hđi : chiều sâu lớp nước mặt ruộng ở đầu thời đoạn tính toán thứ i, mm;

Theo công thức (2.9), thời đoạn tính toán là một ngày đêm, quá trình hệ số tiêunước mặt ruộng của ngày thứ i được xác định trên cơ sở giải hệ 3 phương trình cơbản gồm (2.10) và (2.11) và phương trình xác định độ sâu tiêu qua đường tràn là số(2.12) sau đây:

(2.12)Trong đó:

+ b0 : chiều rộng đường tràn đơn vị, m/ha);

+ Hi: độ sâu lớp nước ruộng trên đỉnh đường tràn (còn gọi là cột nước tiêu quađường tràn) ở cuối thời đoạn tính toán thứi, mm;

+ Hi-1:cột nước tiêu qua đường tràn ở cuối thời đoạn tính toán trước (thời đoạn thứ 1) hay đầu thời đoạn tính toán thứ i, mm;

i-+ Htbi:cột nước tiêu qua đường tràn bình quân thời đoạn tính toán thứ i, mm;

+ m: hệ số độ sâu tiêu nước qua đường tràn lấy m= 0,35( đường tràn đỉnh rộng);+ qoi: độ sâu tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i, mm;

+ g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2;

+ Wi :được xác định theo công thức:

Wi = (1+β)*Pi – h0i + 2*Hi-1 (2.13)+ Pi : lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm;

+ hoi: độ sâu tổn thất nước trên ruộng trong thời đoạn tính toán thứ i, mm;

+ Ki : lượng nước ngấm ổn định trên ruộng lúa trong thời đoạn tính toán thứ i, mm.Trị số thuộc đặc tính thấm nước của đất trồng lúa, được xác định thông qua thínghiệm thấm hiện trường;

+ ei : lượng bốc thoát hơi trên ruộng lúa trong thời đoạn tính toán thứ i (mm);

 Tổn thất do ngấm và bốc hơi trong thời gian tiêu (h0) lấy theo ví dụ trong TCVN

10406 : 2015 là 5 (mm/ngày đêm)

+ β: hệ số hiệu chỉnh độ sâu lớp nước cần tiêu trên mặt ruộng:

β = β1 + β2 (2.15)+ β1: hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng choán chỗ của cây lúa làm cho mực nước trongruộng tăng hơn so với mức bình thường, theo tiêu chuẩn TCVN 10406 : 2015 chọn

)1(

*64,8

0β+

i

q q

+ Kiểm tra điều kiện ràng buộc về thời gian tiêu cho phép và khả năng chịu ngập:

So sánh đường quá trình lớp nước mặt ruộng a i~ t với tiêu chuẩn chịu ngập của lúa

ở phần điều kiện ràng buộc ở trên

Nếu thỏa mãn quá trình tính toán kết thúc

Nếu không thỏa mãn phải giả thiết lại giá trị b0 và tính toán lại tương tự như trên

• Xác định các trị số lớp nước mặt ruộng theo công thức:

+Trị số lớp nước mặt ruộng bình quân trong ngày thứ i:

P H

(2.19) +Trị số lớp nước mặt ruộng cuối ngày tiêu thứ i: ai = Hi + P (2.20)Trong đó: P là độ cao đường tràn, xác định theo yêu cầu chịu ngập thường xuyêncủa lúa Theo kinh nghiệm lấy P = 100 mm.Giả thiết lớp nước đầu thời đoạn tínhtiêu

Hi-1=0

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán hệ số tiêu cho lúaBảng 2.5 Hệ số tiêu cho lúa với b0 = 0,3 (m/ha) cho mô hình 3 ngày maxNgày Pi

(mm)

Wi(mm)

Htbi(mm) Δq0i

Hi(mm)

ai(mm)

atbi(mm)

q0i (mm)

qi(l/s-ha)

Hình 2.3 Khả năng chịu ngập của lúa với trường hợp b0 = 0,3 m/ha

Nhận xét: Từ biểu đồ khả năng chịu ngập và bảng tính toán hệ số tiêu ta thấy với

trường hợp b0=0,3 m/ha, cây lúa đảm bảo khả năng chịu ngập nhưng lại không thỏamãn điều kiện sai số Δai cho phép (Δai > 5%)

→ Do đó chọn chiều rộng đơn vị của đường tràn b0=0,3 m/ha là không hợp lý

Bảng 2.6 Hệ số tiêu cho lúa với b0 = 0,43 (m/ha) cho mô hình 3 ngày maxNgày Pi

(mm)

Wi(mm)

Htbi(mm) Δq0i

Hi(mm)

ai(mm)

atbi(mm)

q0i (mm)

qi(l/s-ha)

Hình 2.4 Khả năng chịu ngập của lúa với trường hợp b0 = 0,43 m/ha

Nhận xét: Từ biểu đồ khả năng chịu ngập và bảng tính toán hệ số tiêu ở trên ta thấy

với trường hợp b0=0,43 m/ha, độ sâu lớp nước trên ruộng của cây lúa thỏa mãn điềukiện sai số Δai cho phép (Δai< 5%) và đảm bảo khả năng chịu ngập nhưng lạikhông tận dụng được khả năng chịu ngập của cây

→ Do đó chọn chiều rộng đơn vị của đường tràn b0=0,43 m/ha là không hợp lý

Bảng 2.7 Hệ số tiêu cho lúa với b0 = 0,4 (m/ha) cho mô hình 3 ngày maxNgày Pi

i

tbi(mm) Δq0i Hi

Hình 2.5 Khả năng chịu ngập của lúa với trường hợp b0 = 0,4 m/ha

Nhận xét: Từ biểu đồ khả năng chịu ngập và bảng tính quá trình hệ số tiêu trên

ruộng lúa ta thấy với trường hợp b0=0,4 m/ha, cây lúa đảm bảo khả năng chịu ngập,thỏa mãn điều kiện sai số Δai cho phép và tận dụng tối đa được khả năng chịu ngậpcủa cây

→ Do đó chọn chiều rộng đơn vị của đường tràn là b0=0,4 m/ha

Hình 2.6 Hệ số tiêu cho lúa

2.3 Xác định chế độ tiêu cho các đối tượng khác

Các đối tượng khác cần tiêu trong hệ thống bao gồm: cây trồng màu, ao hồ tự nhiên,đất công nghiệp, thổ cư, chăn nuôi thủy sản và các đối tượng khác Các loại đốitượng này có đặc điểm là khả năng chịu ngập kém và không duy trì lớp nước mặtruộng sau khi mưa tạnh, nên yêu cầu tiêu nước cần phải khẩn trương, mưa ngày nàotiêu hết ngày ấy

Bảng 2.9 Bảng tỉ lệ diện tích của các đối tượng tiêu nước

j ji

* 36 , 0

*

=

(2.21)Trong đó:

qji: hệ số tiêu của đối tượng tiêu thứ j trong thời đoạn tính toán thứ i, l/s/ha;

Cj: hệ số dòng chảy của đối tượng tiêu nước thứ j, phụ thuộc vào tính chất mặt đệmcủa đối tượng tiêu nước cụ thể;

Pi: tổng lượng mưa rơi xuống trong thời đoạn tính toán thứ i, mm;

h: số giờ tiêu trong thời đoạn tính toán thứ i

Do thời đoạn tiêu nước là một ngày (h = 24) thì công thức (2.21) viết lại như sau:

64 , 8

. i

j ji

P C

Đối với vùng quy hoạch, hệ số dòng chảy ứng với từng loại diện tích như sau:

+ Với diện tích trồng lúa: σl = 0,569

+ Với diện tích thổ cư, đường sá : tcđc

σ

= 0,111+ Với diện tích ao hồ: ah

σ

= 0,184 + Với diện tích khác: σdtk = 0,136

Bảng 2.10 Hệ số tiêu cho các loại diện tích

2.4 Tính toán yêu cầu tiêu của hệ thống

2.4.1 Tính toán hệ số tiêu sơ bộ của hệ thống

Các hệ thống tiêu hoặc vùng tiêu đều có nhiều đối tượng tiêu nước có yêu cầu vàquy mô tiêu khác nhau Quy mô của đối tượng tiêu nước thứ j có mặt trong vùngtiêu là tỷ lệ diện tích mặt bằng hứng nước của nó, được ký hiệu bằng chỉ số αj:

αj: tỷ lệ diện tích của đối tượng tiêu nước thứ j so với diện tích của vùng tiêu, %;

ω j: diện tích mặt bằng hứng nước của đối tượng tiêu nước thứ j trong vùng tiêu, ha;

ω là tổng diện tích cần tiêu của vùng cần tiêu, ha

Tỷ lệ diện tích của các đối tượng tiêu trong vùng quy hoạch đã được tính trong

bảng 2.9.

Hệ số tiêu sơ bộ của hệ vùng tiêu có n đối tượng tiêu nước có đối tượng tiêu nước làlúa được xác định như sau:

ji n

j j

= αlqli + αdtkqdtki + αtcdcqtcdci + αahqahi (2.25)

Do các đối tượng tiêu nước không phải là lúa có cùng công thức tính toán hệ số tiêunên công thức (2.25) có thể viết lại như sau:

Trong đó:

qi: hệ số tiêu bình quân của vùng tại ngày tiêu thứ i, l/s/ha Đường quá trình hệ sốtiêu (hay giản đồ hệ số tiêu) của vùng theo thời gian (qi ~ t) xác định theo công thức(2.26) gọi là đường quá trình hệ số tiêu sơ bộ;

qji: hệ số tiêu của đối tượng thứ j trong vùng tiêu tại ngày tiêu thứ i, l/s/ha;

qli: hệ số tiêu mặt ruộng của lúa tại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha;

qkli: hệ số tiêu trung bình của các đối tượng không phải là lúa có mặt trong vùng tiêutại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha, xác định theo công thức:

C C

ω

ω )

*(

(2.27)

qah: hệ số tiêu của ao hồ tại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha;

qdtk: hệ số tiêu của đất khác tại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha;

qtcdc: hệ số tiêu của đất thổ cư, đường xá tại ngày tiêu nước thứ i, l/s/ha;

αl, αah, αđtk, αtcdc: lần lượt là tỷ lệ diện tích của các loại diện tích lúa, ao hồ, đất khác,đất thổ cư, đường xá so với tổng diện tích cần tiêu Tỷ lệ diện tích của các đối tượngtiêu nước đã cho ở bảng 2.9

kết quả tính toán hệ số tiêu sơ bộ chi tiết bảng 2.11

Bảng 2.11 Hệ số tiêu sơ bộ của kênh tiêu

Hình 2.7 Giản đồ hệ số tiêu sơ bộ

2.4.2 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu

Giản đồ hệ số tiêu sơ bộ mang đặc điểm của sự phân bố mưa, mức độ đồng đềukém Trong trận mưa có thời gian hệ số tiêu rất nhỏ nhưng cũng có thời gian hệ sốtiêu rất lớn Đặc điểm này gây rất nhiều khó khăn cho việc lựa chọn một trị số hệ sốtiêu đại diện làm tiêu chuẩn thiết kế của công trình tiêu Vì vậy ta phải hiệu chỉnhgiản đồ hệ số tiêu để đảm bảo vừa tiêu hết lượng nước theo yêu cầu, vừa giảm nhỏ

hệ số tiêu nhằm giảm quy mô kích thước công trình tiêu

Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu là sử dụng các biện pháp kỹ thuật và quản lý để có thểtrữ lại được một phần lượng nước cần tiêu của vùng trong những ngày có yêu cầutiêu cao (thường là những ngày có mưa lớn) và tiêu hết vào những ngày tiếp theo cóyêu cầu tiêu không căng thẳng (những ngày có lượng mưa nhỏ hoặc không mưa),giúp cho đường quá trình hệ số tiêu qi ~ t của công trình đầu mối tiêu được điều hòahơn và hệ số tiêu thiết kế là hợp lý Tùy từng trường hợp cụ thể của vùng tiêu mà cóthể lựa chọn các phương pháp để hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu như sau:

+ Chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất (cải tạo các khu đất trũng hoặc trồng lúa thườngxuyên bi ngập úng hoặc các ao, hồ tự nhiên trong lưu vực thành hồ điều hòa kết hợpnuôi trồng thủy sản và cải tạo môi trường)

+ Lợi dụng khả năng chịu ngập của lúa tăng thêm lượng nước trữ lại trên ruộnglúa sau đó sẽ tháo dần ra kênh tiêu phù hợp với khả năng chịu ngập của lúa giải