Ứng dụng mô hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước khu vực trung tâm TP sóc trăng theo quy hoạch đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT HÙNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWMM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THỐT NƯỚC KHU VỰC TRUNG TÂM TP SĨC TRĂNG THEO QUY HOẠCH ĐẾN NĂM 2030 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2050 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT HÙNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWMM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚC KHU VỰC TRUNG TÂM TP SÓC TRĂNG THEO QUY HOẠCH ĐẾN NĂM 2030 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2050 Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG Mã số: 1481 580210010 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐẶNG MINH HẢI TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học thực Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu Học viên Nguyễn Việt Hùng i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi gặp nhiều khó khăn, từ khâu thu thập số liệu đến bước vào nghiên cứu hoàn thành luận văn Tuy nhiên, nhờ hướng dẫn tận tình thầy TS Đặng Minh Hải bước khắc phục khó khăn kết tơi hồn thành đề tài Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô cô Bộ môn cấp nước, Trường Đại Học Thủy Lợi, q thầy cô Cơ sở – TP.HCM trang bị cho tơi kiến thức bổ ích tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Trong khn khổ thời gian làm luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chưa hẳn giải hoàn thiện hết vấn đề đặt Chính vậy, tơi nghiêm túc tiếp thu ý kiến đóng góp nhà khoa học, thầy cô bạn đồng nghiệp, để giúp cho tơi hồn thiện tốt luận văn nâng cao kiến thức cơng tác chun mơn Tôi chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện luận văn Những ý kiến đóng góp quý báu thầy giúp cho cơng trình nghiên cứu tơi hồn thiện Sau cùng, tơi xin cảm ơn gia đình người thân ln khuyến khích, động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài Học viên Nguyễn Việt Hùng ii MỤC LỤC 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ 1.1.1 Khái niệm hệ thống thoát nước đô thị 1.1.2 Vai trò hệ thống nước phát triển đô thị 1.1.3 u cầu đặt cho hệ thống nước thị 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ 1.2.1 Nghiên cứu thoát nước đô thị giới 1.2.2 Nghiên cứu nước thị Việt Nam 18 1.3 ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU 26 1.3.1 Điều kiện tự nhiên .26 1.3.2 Điều kiện kinh tế xã hội 29 1.3.3 Thực trạng thoát nước Thành phố Sóc Trăng 31 1.3.4 Qui hoạch nước Thành phố Sóc Trăng có xét đên BĐKH-NBD 35 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 36 iii 2.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU .37 2.1.1 Số liệu thủy văn, khí tượng .37 2.1.2 Số liệu trạng thoát nước: 38 2.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MƠ HÌNH MƯA THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KIỆN BIÊN 38 2.2.1 Trận mưa thiết kế 38 2.2.2 Biên triều điểm tiếp nhận nguồn nước: 41 2.2.3 Mơ hình mưa thiết kế điều kiện biên có xét đến biến đổi khí hâu: 46 2.3 MƠ HÌNH TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG THỐT NƯỚC 48 2.3.1 Các bước thực thiết kế mô hệ thống nước mưa 49 2.3.2 Phương pháp tính toán thoát nước mưa theo cường độ giới hạn 49 2.3.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình SWMM 5.1 57 2.3.4 Các bước thiết lập mơ hình SWMM 64 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 65 3.1 THIẾT LẬP MƠ HÌNH .67 3.1.1 Đặc điểm khu vực thành phần mơ hình nghiên cứu 67 3.1.2 Một số bước khai báo thông số cho thành phần mơ hình 68 3.2 KIỂM ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH: 77 3.2.1 Kiểm định sở số liệu điểm ngập lịch sử: .77 3.2.2 Kiểm định sở số liệu đo lưu lượng cửa xả: 81 3.3 ĐÁNH GIẢ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HIỆN TRẠNG THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG 83 3.3.1 Mô đánh giá khả làm việc hệ thống nước TP Sóc Trăng .83 iv 3.3.2 Nhận xét đánh giá trạng hệ thống nước TP Sóc Trăng: 86 3.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH THỐT NƯỚC CỦA KHU VỰC 88 3.4.1 Yếu tố khách quan .88 3.4.2 Yếu tố chủ quan 88 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 89 4.1 GIẢI PHÁP CẢI TẠO, NÂNG CẤP HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC .90 4.2 GIẢI PHÁP QUY HOẠCH HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC BỀN VỮNG 98 4.3 GIẢI PHÁP TỔ CHỨC, QUẢN LÝ VẬN HÀNH VÀ NÂNG CẤP HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 101 4.3.1 Giải pháp tổ chức 101 4.3.2 Giải pháp quản lý vận hành hệ thống thoát nước 102 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 103 5.1 Kết luận 105 5.2 Kiến nghị 106 v DANH MỤC BẢN ĐỒ HÌNH ẢNH Hình 1-1 Đập thames Barier (Ảnh: Getty) .8 Hình 1-2 Những tường chắn lũ di động sông Danube .9 Hình 1-3 Bức tường ngăn lũ cao 4,6m dọc sông Danube 10 Hình 1-4 Hệ thống đê biển kiên cố Hà Lan .11 Hình 1-5 Hệ thống kênh rạch thành phố Amsterdam (Hà Lan) 12 Hình 1-6 Hình ảnh cột bê tông cốt thép nâng đỡ bể “The Temple” 13 Hình 1-7 Đường ống dẫn nước mưa khổng lồ 14 Hình 1-8 Đường hầm thủ Kuala Lumpur, Malaysia 15 Hình 1-9 Hồ chứa đập chắn nước Marina .16 Hình 1-10 Mơ hình làm chậm dòng chảy Singapore .17 Hình 1-11 Phối cảnh cầu Quang Trung dự án .21 Hình 1-12 Mơ hình cống ngăn triều kè dự án chống ngập TP.HCM 22 Hình 1-13 Mơ hình khu đô thi Ecopark 23 Hình 1-14 Tỷ lệ nước trước sau thị hóa .24 Hình 1-15 Cơ chế hoạt động Hydromedia .25 Hình 1-16 Bản đồ qui hoạch Thành phố Sóc Trăng 26 Hình 1-17 Hiện trạng kênh Hi Tech .31 Hình 1-18 Hiện trạng kênh Trà Men 31 Hình 1-19 Hiện trạng sông Maspero 32 Hình 1-20 Hiện trạng cửa xả sông Maspero 32 Hình 1-21 Hình ảnh ngập đường Phú Lợi Năm 2014 34 Hình 1-22 Hình ảnh ngập đường Trần Bình Trọng năm 2014 .34 Hình 1-23 Bản đồ qui hoạch nước trung tâm TP Sóc Trăng có xét đến BĐKH đến năm 2030 tầm nhìn 2050 36 Hình 2-1 Đường tần suất lượng mưa ngày max - Trạm Sóc Trăng 39 Hình 2-2 Biểu đồ mưa thiết kế tần suất 10% 27/8/2011 40 Hình 2-3 Đường tần suất mực nước trạm mỹ 41 Hình 2-4 Bản đồ vị trí điểm tiếp nhận 42 Hình 2-5 Sơ đồ tính tốn thiết lập mơ hình MIKE 11 43 Hình 2-6 Kiểm định với mực nước thực đo trạm Đại Ngãi 45 vi Hình 2-7 Đường cong IDF tỉnh Sóc Trăng 53 Hình 2-8 Sơ đồ tính toán HTTN theo cường độ giới hạn 56 Hình 2-9 Giao diện trình mơ mơ hình SWMM 58 Hình 2-10 Quá trình vật lý thành phần mơ mơ hình SWMM .59 Hình 2-12 Mơ hình khối bước xây dựng xây dựng mơ hình 65 Hình 3-1 Bản đồ khu vực dự án 68 Hình 3-2 Bản đồ phân chia lưu vực hướng thoát nước 69 Hình 3-3 Hình ảnh số hóa lưu vực hướng tiêu thoát nước phần mềm SWMM 72 Hình 3-4 Số hóa hố ga khai báo thông tin hố ga mơ hình .73 Hình 3-5 Bản đồ trạng HTTN khu vực nghiên cứu 74 Hình 3-6 Số hóa cống hố ga khai báo thơng tin cho cống cho mơ hình 74 Hình 3-7 Số hố cửa xả khai báo thơng tin cho cửa xả mơ hình 75 Hình 3-8 Trạm mưa khai báo thơng tin cho trạm mưa mơ hình 76 Hình 3-9 Số liệu triều khai báo thơng tin triều cửa xả mơ hình 76 Hình 3-10 Hình ảnh minh họa trận ngập ngày 4/10/2014 đường Phú Lợi Lê Duẩn .78 Hình 3-11 Bản đồ vị trí ngập thành phố Sóc Trăng .79 Hình 3-12 Số liệu mưa ngày 4/10/2104 dùng để kiểm định ngập (Nguồn Đài khí tượng Thủy văn Sóc Trăng) 80 Hình 3-13 Kết chạy mô độ ngập ngày 4/10/2014 .80 Hình 3-14 Lưu lượng tính mơ lưu lượng thực đo cửa xả 82 Hình 3-15 Lưu lượng tính mơ lưu lượng thực đo cửa xả 10 82 Hình 3-16 Mơ dòng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều cao (9:00) không mưa 84 Hình 3-17 Mơ dòng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều thấp (4:00) không mưa 85 Hình 3-18 Mơ dòng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (18:30) 85 Hình 4-1 Mơ dòng chảy tuyến cống (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế 91 vii Hình 4-2 Mơ dòng chảy tuyến cống (Lê Hồng Phong - Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế 91 Hình 4-3 Mơ dòng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế .93 Hình 4-4 Mơ dòng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Hồng Phong Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) theo tần suất thiết kế .93 Hình 4-5 Mơ dòng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH-NBD 94 Hình 4-6 Mơ dòng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Hồng Phong Nguyễn Thị Minh Khai) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKHNBD .95 Hình 4-7 Mơ dòng chảy tuyến cống thiết kế (Lê Duẩn) thời điểm triều cao mưa lớn (19:00) có xét đến BĐKH-NBD (có bơm) 96 Hình 4-8 Một số mơ hình nước bền vững 101 viii Tần suất mưa 10%, Xp = 137.8 (mm) Từ kết trên, ta chọn ngày mưa 27/8/2011 làm ngày mưa điển hình, với lượng mưa Xđh = 133.1 (mm) 24 Thu phóng mơ hình mưa điển hình thành mưa tiêu thiết kế ta được: Kp=Xp/Xđh=1.035 121 PHỤ LỤC 5: Tính tốn biên triều thiết kế Việc tính tốn mực nước thực tương tự tính tốn mưa Nếu sơng khơng bị ảnh hưởng thủy triều mực nước tính tốn mực nước trung bình ngày ứng với tần suất thiết kế 10% Nếu sông bị ảnh hưởng thủy triều, phải tính tốn triều thiết kế Việc tính tốn tốn triều thiết kế tương tự tính tốn mơ hình mưa thiết kế Sử dụng số liệu mực nước chân triều max trạm Mỹ Thanh 20 năm, từ năm 1998 đến năm 2014 Sử dụng phần mềm tính tốn tần suất FFC 2008 để tính tốn tần suất mực nước triều FFC 2008 © Nghiem Tien Lam Đường tần suất mực nước Trạm Mỹ Thanh 1.6 1.5 Đường tần suất mực nước TB=0.74, Cv=0.31, Cs=-0.17 1.4 Đường tần suất lý luận TB=0.74, Cv=0.31, Cs=-0.17 1.3 1.2 1.1 Lưu lượng, Q(m³/s) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 Tần suất, P(%) Đường tần suất mực nước Đặc trưng thống kê Giá trị Đơn vị Độ dài chuỗi 25 Giá trị nhỏ 0.33 m Giá trị lớn 1.08 m Giá trị trung bình 0.74 m Hệ số phân tán CV 0.31 Hệ số thiên lệch CS -0.17 Thứ tự Thời gian Mực nước Z m Tần suất P(%) Thứ hạng 1988 0.70 54.00 14 1989 0.63 66.00 17 1990 0.54 74.00 19 1991 0.64 62.00 16 122 99.9 99.99 © FFC 2008 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 0.48 0.52 0.42 0.33 0.46 0.38 0.56 0.67 0.75 0.77 0.88 1.06 0.93 0.94 1.05 0.93 0.99 1.08 0.93 0.89 0.89 82.00 78.00 90.00 98.00 86.00 94.00 70.00 58.00 50.00 46.00 42.00 6.00 22.00 18.00 10.00 26.00 14.00 2.00 30.00 34.00 38.00 Đường tần suất lý luận Đặc trưng thống kê Giá trị Đơn vị Giá trị trung bình 0.74 m Hệ số phân tán CV 0.31 Hệ số thiên lệch CS -0.17 Thứ tự Tần suất P(%) 0.01 0.10 0.20 0.33 0.50 1.00 1.50 Z m Thời gian lặp lại (năm) 1.51 10000.000 1.39 1000.000 1.35 500.000 1.32 303.030 1.29 200.000 1.24 100.000 1.21 66.667 123 21 20 23 25 22 24 18 15 13 12 11 10 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2.00 3.00 5.00 10.00 20.00 25.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 75.00 80.00 85.00 90.00 95.00 97.00 99.00 99.90 99.99 1.19 1.15 1.11 1.03 0.93 0.90 0.86 0.80 0.75 0.69 0.62 0.59 0.55 0.50 0.44 0.35 0.29 0.18 -0.02 -0.20 124 50.000 33.333 20.000 10.000 5.000 4.000 3.333 2.500 2.000 1.667 1.429 1.333 1.250 1.176 1.111 1.053 1.031 1.010 1.001 1.000 PHỤ LỤC: BIÊN BẢN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ 125 126 127 128 129 130 131 132 PHỤ LỤC: BẢN GIẢI TRÌNH SỬA LUẬN VĂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN GIẢI TRÌNH SỬA LUẬN VĂN Họ tên học viên: Nguyễn Việt Hùng Mã số học viên: 17813039 Lớp: 25CTN12-CS2 nước Chuyên ngành: Kỹ thuật Cấp thoát Tên đề tài luận văn: Ứng dụng mơ hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp nước khu vực trung tâm TP Sóc Trăng theo quy hoạch đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Những nội dung chỉnh sửa luận văn theo yêu cầu Hội đồng: STT Nhận xét yêu cầu chỉnh sửa giáo viên phản biện Chỉnh sửa bổ sung theo yêu cầu giáo viên phản biện Sửa lỗi tả luận văn + Lỗi tả + Hoàn chỉnh câu viết chương theo Chỉnh sửa phần tài liệu trích dẫn cách hiểu theo văn phong tác giả + Cấu trúc lại chương cụ thể mục Cấu trục lại mục 3.1.1 Các bước lập 3.1 mục 3.2 lên chương mơ hình chương thành mục 2.3.4 chương Tuy nhiên mục 3.2 học viên nhận thấy nằm chương phù hợp (Kiểm định hiệu chỉnh thực tế cho trạng TP Sóc Trăng khơng phải sở lý thuyết) + Bổ sung nguồn trích dẫn Bổ sung nguồn trích dẫn hình ảnh tài liệu theo ý kiến + Bổ sung từ viết tắt thiếu + Bổ sung đánh giá phân tích làm rõ hệ thống nước trạng TP Sóc Trăng hiệu quản lý cách khắc phục 133 Bổ sung thêm từ viết tắt thiếu Bổ sung thêm phần phân tích đánh giá cụ thể lưu vực thoát nước cụ thể cho hệ thống nước trạng TP Sóc Trăng cụ thể trang 77 78 luận văn Và nhận xét đánh giá chung nguyên nhân gây + Bổ sung phân tích lý giải cho ngập úng trang 86, 87 trang 88 luận văn hình ảnh bảng biểu luận văn Bổ sung giải thích thêm hình ảnh bảng biểu luận văn + Phần kết luận nên luận rõ đề xuất giải đến đâu khả nước TP Sóc Trăng có phù hợp với qui hoạch đến năm 2030 tầm nhìn 2050 Tỉnh hay không ? Cần nêu bật kết nghiên cứu đóng góp mặt kỹ thuật, quản lý giải pháp đề xuất phục vụ công tác qui hoạch, quản lý triển khai dự án, cơng trình tiêu nước Bổ sung kết luận vấn đề giải luận văn khả tiêu thoát nước tính phù hợp với với qui hoạch đến năm 2030 tầm nhìn 2050 Tỉnh Và tóm tắt lại kết nghiên cứu đóng góp mặt kỹ thuật, quản lý giải pháp đề xuất phục vụ công tác qui hoạch, quản lý triển khai dự án, cơng trình tiêu nước trang 105, 106 107 phần kết luận kiến nghị luận văn Đề nghị Hội đồng xác nhận học viên chỉnh sửa luận văn theo ý kiến Hội đồng: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… NGƯỜI HƯỚNG DẪN TP.HCM, Ngày … tháng .năm 2019 HỌC VIÊN (Ký ghi rõ họ tên) Tiến sĩ Đặng Minh Hải Nguyễn Việt Hùng 134 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN PGS.TS Đoàn Thu Hà 135 ... mơ hình SWMM nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước khu vực trung tâm TP Sóc Trăng theo quy hoạch đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050" cần thiết mang tính thực tiễn 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên. .. VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT HÙNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWMM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THỐT NƯỚC KHU VỰC TRUNG TÂM TP SĨC TRĂNG THEO QUY HOẠCH ĐẾN NĂM 2030. .. việc nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước cho Thành phố Sóc Trăng để thích ứng với biến đổi khí hậu phù hợp với quy hoạch phát triển tương lai cần thiết Chính vậy, đề tài nghiên cứu "Ứng dụng