Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho thành phố Quảng Ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ QUỐC HÙNG NGHIÊN CỨU GIẢM NGẬP VÀ TIÊU THOÁT NƢỚC CHO ĐƠ THỊ PHÍA NAM THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8.58.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ ỨNG DỤNG Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHĐN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS HOÀNG NGỌC TUẤN GS.TS NGUYỄN THẾ HÙNG Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN THỐNG Phản biện 2: PGS.TS NGUYỄN CHÍ CƠNG Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ứng dụng họp Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng vào ngày …tháng….năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu truyền thông, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng Thủy lợi thủy điện, Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với xu chung thành phố tồn quốc, tốc độ thị hóa thành phố Quảng Ngãi khơng ngoại lệ, có phát triển nhanh chóng, nhiều khu dân cư thị hình thành, dự án nâng cấp, mở rộng mạng lưới giao thơng, nước, cơng viên, xanh, dịch vụ, trung tâm vui chơi cơng cộng…, góp phần khơng nhỏ hình thành thị diện rộng, tạo nên diện mạo đô thị văn minh đại Bên cạnh thành đạt trên, thành phố phải đối mặt với nhiều hạn chế, thách thức trình trạng nhiễm mơi trường nước, chất thải rắn, vệ sinh an tồn thực phẩm, tệ nạn xã hội… đặc biệt tình trạng nước chảy tràn, ngập tuyến đường, khu dân cư vào ngày mưa lớn, nguyên nhân chủ yếu hệ thống nước chung có quy mô nhỏ, thiếu kết nối đồng bộ, bị tải xuống cấp; mặt khác số ao, hồ, vùng trũng thấp san lấp làm khu đô thị nên góp phần làm gia tăng tình trạng ngập hầu hết phường trung tâm thành phố Mặt khác điều kiện mưa, bão có xu cực đoan ảnh hưởng biến đổi khí hậu nay, nhằm định hướng cơng tác lập quy hoạch, đầu tư xây dựng sở hạ tầng để phát triển kinh tế-xã hội thành phố Quảng Ngãi bền vững, thân thiện với môi trường Tác giả lựa chọn đề tài luận văn: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho thành phố Quảng Ngãi” Mục đích đề tài Nghiên cứu, đánh giá trạng ngập lụt thành phố Quảng Ngãi (khu vực nằm phía nam sơng Trà Khúc, thành phố Quảng Ngãi) để hiểu chất nguyên nhân gây ngập; từ đề xuất biện pháp giảm thiểu tình trạng ngập úng, nâng cao khả tiêu nước cho thị phía Nam thành phố đến thời điểm tương lai Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu Đề tài luận văn hệ thống cống thoát nước; ao, bàu, hồ trữ nước hoàn thành, hệ thống cống; ao, bàu, hồ trữ nước quy hoạch tương lai đô thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi (phía bờ Nam sơng Trà Khúc) Ngồi ra, việc lũ sơng Trà Khúc xem xét đề tài có liên quan đến tiêu thốt, giảm ngập cho thành phố Quảng Ngãi 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu đề tài gồm phường Lê Hồng Phong, Trần Phú phần phường Nguyễn Nghiêm Trần Hưng Đạo (gọi tắt lưu vực tiêu 1) Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận: Thu thập tài liệu, số liệu có trạng hệ thống tiêu, thoát nước; ao, bầu, hồ địa bàn phía Nam thành phố từ đề án, dự án cấp có thẩm quyền phê duyệt; thu thập thông tin, số liệu tính tốn, thống kê từ Đài khí tượng thủy văn, thông tin, dự báo từ hội thảo có liên quan đến vấn đề ngập, nước thành phố Quảng Ngãi Áp dụng mơ hình MIKE URBAN để mơ hệ thống nước trạng thành phố Quảng Ngãi, phân tích nguyên nhân gây ngập để làm sở đề xuất biện pháp giảm thiểu nguy ngập, nâng cao khả tiêu thoát nước thành phố Quảng Ngãi cho thời điểm tương lai 4.2 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp điều tra, thu thập số liệu - Phương pháp tổng hợp phân tích số liệu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, áp dụng mô hình tốn tính tốn tiêu nước thị ngh a khoa học thực ti n uận án Việc nghiên cứu tính tốn, mơ hệ thống nước mưa trạng phần thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi để tìm ngun nhân tình trạng ngập úng việc làm cần thiết Từ đề xuất giải pháp giảm thiểu nguy ngập, nâng cao khả tiêu thoát nước thành phố Quảng Ngãi cho thời điểm tại, tương lai, làm sở khoa học định hướng công tác lập quy hoạch, đầu tư xây dựng sở hạ tầng để góp phần phát triển kinh tế-xã hội thành phố Quảng Ngãi Kết nghiên cứu đề tài sở cho việc nghiên cứu tính tốn kiểm tra hệ thống thoát nước mưa thành phố Quảng Ngãi tương lai Cấu trúc uận văn: Luận văn phần mở đầu, kết luận kiến nghị gồm có chương sau: - Chương 1: Điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội trạng hệ thống hạ tầng thành phố Quảng Ngãi - Chương 2: Phân tích, lựa chọn mơ hình tốn để tính tốn, mô ngập úng (lưu vực tiêu 1) - Chương 3: Đề xuất giải pháp giảm ngập, nâng cao khả tiêu nước thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi CHƢƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ-XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG HẠ TẦNG THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 1.1 Tổng quan thành phố Quảng Ngãi Thành phố Quảng Ngãi có tọa độ địa lý từ 15005’ đến 15008’ vĩ độ Bắc từ 108034’ đến 108055’ kinh độ Đơng Hai phía Tây, Nam giáp huyện Tư Nghĩa, phía Đơng giáp với biển đơng phía Bắc giáp huyện Sơn Tịnh Thành phố Quảng Ngãi thành phố đô thị tỉnh lỵ, trung tâm trị, kinh tế, văn hóa - xã hội khoa học kỹ thuật tỉnh Quảng Ngãi Là trung tâm kinh tế khu vực miền Trung công nghiệp chế biến, gia công, thương mại, dịch vụ, du lịch đầu mối giao thông quan trọng khu vực Sau sáp nhập theo Nghị 123 Chính phủ TP Quảng Ngãi có tổng diện tích 159,04 Km2 với 260.252 nhân 23 đơn vị hành (gồm phường 14 xã) 1.2 Điều kiện tự nhiên thành phố Quảng Ngãi 1.2.1 Địa hình Tại phạm vi khu vực nghiên cứu (lưu vực tiêu 1), địa hình gần phẳng, độ dốc nhỏ thay đổi thấp dần theo hướng Tây, Tây Nam phía Đơng 1.2.2 Khí hậu Mùa mưa lượng mưa trung bình năm khoảng 2.650 mm Mùa mưa ngắn lớn, mưa tháng IX đến tháng XII hàng năm, lượng mưa chiếm từ 70 đến 80% lượng mưa năm Mùa khô kéo dài từ tháng I đến tháng VIII với lượng mưa chiếm 20 đến 30% tổng lượng mưa hàng năm 1.2.3 Địa chất Đặc điểm cấu trúc địa chất phạm vi nghiên cứu nhìn chung giống khu vực đồng tỉnh Quảng Ngãi 1.2.4 Thủy văn Khu vực nghiên cứu thoát nước cho thị thành phố Quảng Ngãi chịu tác động từ chế độ thủy văn Sông Trà Khúc 1.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế-xã hội 1.3.1 Dân số - lao động Dân số thành phố Quảng Ngãi khoảng 252.050 người Mật độ dân số thành phố cao tỉnh khoảng 1.067 người/km2 có xu hướng tăng nhanh; mật độ dân số cao, tập trung chủ yếu phường nội thị 1.3.2 Cơ cấu kinh tế Cơ cấu kinh tế thành phố Quảng Ngãi thời kỳ 2011 - 2018 có chuyển dịch đáng kể, theo hướng ngày tăng tỷ trọng công nghiệp dịch vụ Nền kinh tế thành phố có nét thể kinh tế đô thị lớn; tốc độ tăng trưởng ngành dịch vụ chiếm tỷ trọng cao (35,5%) Khai thác nguồn thu từ quỹ đất đạt thấp, cịn tình trạng nợ đọng thuế Chưa xây dựng chương trình phát triển khoa học - cơng nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội 1.3.3 Văn hoá, xã hội Trong thời kỳ 2011 - 2018 kinh tế thành phố phát triển với tốc độ nhanh; liền với phát triển kinh tế, vấn đề xã hội có bước phát triển rõ nét; sở vật chất kỹ thuật ngày tăng cường tất lĩnh vực 1.3.4 Y tế, giáo dục Trên địa bàn thành phố có trường Đại học là: Trường Đại học Phạm Văn Đồng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh - Phân hiệu Quảng Ngãi; 04 trường cao đẳng; 09 trường Trung học phổ thông; 23 trường Trung học Cơ sở; 32 trường Mẫu giáo; 10 trạm trung tâm y tế; 01 bênh viện Đa khoa Các trường học trạm y tế trang bị đầy đủ sở vật chất kỹ thuật phục vụ công tác giảng dạy, học khám chữa bệnh 1.3.5 Văn hố, thể thao, viễn thơng phát truyền hình Mạng viễn thơng địa bàn thành phố phát triển nhanh truyền dẫn chuyển mạch 1.4 Hiện trạng hệ thống hạ tầng đô thị 1.4.1 Hạ tầng kỹ thuật Hệ thống mạng lưới giao thông: Tổng chiều dài hệ thống đường giao thông địa bàn thành phố 460,7km Hệ thống mạng lưới điện: Thành phố Quảng Ngãi sử dụng nguồn điện lưới quốc gia trạm biến áp 110kV Núi Bút có cơng suất (40+25)MVA tổ máy phát Diezel dự phịng có tổng cơng suất lắp đặt 9,05 MW 1.4.2 Hạ tầng xã hội Thương mại: Chợ, siêu thị đầu tư nâng cấp đáp ứng nhu cầu phục vụ cho khu vực thành phố khu vực lân cận Giáo dục: Trên địa bàn thành phố có 02 trường Đại học, 04 trường Cao đẳng, 02 trường Trung cấp, 10 trường THPT, 23 trường THCS, 30 trường tiểu học, 32 trường mầm non đáp ứng nhu cầu dạy học cho học sinh sinh viên 1.5 Tình trạng ngập úng thị phía bờ Nam thành phố 1.5.1 Các dịng sơng ven đô thị bờ nam sông Trà Khúc Trong khu vực thị nằm phía Nam thành phố Quảng Ngãi, hai dịng sơng có ảnh hưởng đến việc ngập úng lũ nội thành sơng Trà Khúc Bàu Giang 1.5.2 Tình trạng ngập úng thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi 1.5.2.1 Phân chia lưu vực tiêu nước Hiện tại, điều kiện địa hình khu vực nội trung tâm phía bờ nam sơng Trà Khúc phân chia thành lưu vực tiêu thoát nước với tổng diện tích khoảng 1243 Trong đó: Phạm vi nghiên cứu Lƣu vực tiêu Hình 1.2 Bảng đồ phân chia lưu vực khu nội 1.5.2.2 Đánh giá tình trạng ngập úng phạm vi nghiên cứu Thành phố Quảng Ngãi nói chung khu vực nội (lưu vực tiêu 1) nói riêng ln bị q tải với tình trạng ngập úng xảy vào mùa mưa lũ Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này, song tập trung chủ yếu nguyên nhân (nguồn gốc gây ngập) sau: Thứ nhất, yếu tố địa hình lưu vực tiêu nằm phía bờ nam sơng Trà Khúc thấp nhiều so với đỉnh mực nước lũ sông Trà Khúc (đỉnh mực nước lũ dao động từ 3.5m đến 7.5m, tương ứng với từ mức lũ báo động lên mức lũ báo động 3) xấp xỉ đỉnh lũ sông Bàu Giang sông (đỉnh mực nước lũ dao động từ 3.0m đến 5.0m), cao độ khu nội đô trung tâm thành phố phía bờ nam sơng Trà Khúc dao động từ 4.0 đến 6.5m nên khơng thể tiêu kịp thời xảy mưa lũ (mặt dù thành phố đầu tư xây dựng trạm bơm cưỡng công suất 12.000 m3/h hai hồ điều hòa phường Lê Hồng Phong nhằm giảm bớt tình trạng ngập úng cho lưu vực chưa đáp ứng được) Thứ hai, Hệ thống cống thoát nước mưa nước thải chung nội thành phố nói chung lưu vực tiêu nói riêng đầu tư lâu, thiếu kinh phí bão dưỡng, nạo vét thường xuyên nên xuống cấp, nhiều đoạn cống nước khơng kết nối với hệ thống nước Cơng suất nhiều cống thoát nước thiết kế chưa đảm bảo lực tiêu thoát, cộng thêm với việc bị ảnh hưởng bùn ứ đọng cống chất thải đổ xuống cống Ngoài ra, việc thiếu miệng thu nước mưa giếng thăm hạn chế hiệu hoạt động hệ thống nước cơng tác bảo dưỡng Thứ ba, Q trình thị hố thành phố diễn nhanh chóng năm gần làm giảm điều tiết tự nhiên bề mặt lưu vực Điển khu vực nghiên cứu từ sau năm 2010, phần lớn diện tích đất sản xuất nông nghiệp, ao tự nhiên (vùng trũng thấp) san lấp làm khu thị (Khu đê Bao, Gị Đá, Bàu Cả ) nên làm giảm “diện tích hồ điều hịa tự nhiên” nội đơ, đồng thời gây gia tăng áp lực tiêu thoát lên cống, kênh tiêu hữu Ngoài ra, tăng tỷ lệ phần diện tích bề mặt bê tơng hố, nhựa hố, xây dựng nhà, công xưởng, đường sá trình thị hóa làm cho tồn mưa bề mặt tập trung thành dịng chảy, khơng thể thấm xuống đất góp phần khơng nhỏ gây nên tình trạng ngập úng thị Thứ tư, Cơng tác lập quy hoạch, tính tốn thiết kế hệ thống tiêu nước chưa quan tâm mức, chưa có kết nối đồng khu dân cư vào trục tiêu chính; chưa đánh giá đúng, đủ vị trí cơng suất trạm bơm cần thiết để vận hành bơm tiêu sơng Trà Khúc, nhằm rút ngắn thời gian ngập cho đô thị Nguồn lực đầu tư cho Hệ thống tiêu thoát nước thành phố hạn chế nguyên nhân làm cho tình trạng ngập úng thành phố chưa cải thiện mức Thứ năm, Trong năm gần đây, tác động mạnh mẽ biến đổi khí hậu, nhiều đợt mưa lũ liên tiếp xảy với tần suất cường độ mưa ngày tăng, làm cho nhiều cơng trình, hạng mục cơng trình tiêu nước bị hư hỏng, bồi lấp nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến tình trạng ngập úng thành phố Điển hình đợt mưa lớn xảy địa bàn thành phố Quảng Ngãi năm gần (2011 đến 2017): - Đợt mưa từ ngày 16-19/10/2011: 445,9mm - Đợt mưa từ ngày 1-4/10/2013: 329,7mm - Đợt mưa từ ngày 29/11 đến 2/12/2016: 529,8mm - Đợt mưa từ ngày 3-6/11/2017: 643,7mm 1.5.2.3 Một số hình ảnh tuyến đường bị ngập năm 2017 Hình 1.5 Trục đường Quang Trung (đoạn giao Quang Trung-Hùng Vương) Hình 1.6 Trục đường Phan Bội Châu (đoạn gần Trần Hưng Đạo đến Hùng Vương) CHƢƠNG PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN MƠ HÌNH ĐỂ TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG NGẬP ÚNG ĐƠ THỊ PHÍA NAM THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI 2.1 Mơ hình tính tốn nƣớc thị 2.1.1 Q trình vật lý dịng chảy thị Theo tính chất vật lý q trình hình thành chuyển hóa, q trình mưa, dịng chảy lưu vực đô thị chia thành giai đoạn bản: • Giai đoạn 1: Hình thành dịng chảy • Giai đoạn 2: Tập trung dịng chảy bề mặt • Giai đoạn 3: Dịng chảy chung hệ thống thoát nước kênh tự nhiên 2.1.2 Mơ hình tính tốn dịng chảy thị Trong năm gần người ta xây dựng nhiều mơ hình thực tế đạt hiệu cao tính mô không phức tạp mà không đơn giản Việc mơ dịng chảy hệ thống nước thị dựa hai mối quan hệ chủ đạo: - Quan hệ mưa – dòng chảy - Diễn toán hệ thống dẫn nước (đường cống, kênh, rạch) hệ phương trình Saint – Venant với nhiều tác giả thiết kế điều kiện biên, phương cách giải phương trình phụ trợ khác nhau, tuỳ theo mục đích yêu cầu khác 2.1.3 Một số mơ hình tốn tính nước mưa thị Một số mơ hình tốn nước cho thị áp dụng vào tính tốn, liệt kê vài mơ sau: Mơ hình MIKE URBAN Sơ đồ tính Sai phân ẩn điểm SWMM Sai phân CAREDAS HYDROWORKS/SPIDA STORM Sai phân ẩn điểm Sai phân ẩn điểm Sai phân Tác giả Abbott (1982) Roesner Shubinski (1982) Chevereau (1978) Wallingford (1991) Roesner cộng (1997) 2.2 Phân tích, lựa chọn mơ hình 2.2.1 Giới thiệu hệ phương trình Saint – Venant: Phương trình liên tục: A t + Q x =0 h Q Q / A  gA( S O  S f )  gA  + x x t (2.1) (2.2) Để giải hệ phương trình Saint – Venant cần phải có điều kiện ban đầu điều kiện biên Điều kiện ban đầu giá trị thời điểm bắt đầu tính tốn Điều kiện biên giá trị biên tốn; với tốn 1D điểm đầu điểm cuối hệ thống tính tốn Độ ảnh hưởng điều kiện ban đầu giảm dần theo thời gian, ta chọn tuỳ ý; ảnh hưởng điều kiện biên quan trọng nên phải lưu ý chọn 2.2.2 Lựa chọn mơ hình Để tính tốn, mơ q trình tiêu nước cho lưu vực tiêu phía bờ nam sơng Trà Khúc, thành phố Quảng Ngãi, tác giả lựa chọn mơ hình MIKE URBAN (Mơ đun SWMM) để mơ lượng nước lưu vực nước thị tính tốn q trình chảy tràn từ lưu vực phận đến cửa nhận nước Cấu trúc mơ hình MIKE URBAN – SWMM thể qua sơ đồ sau: Hình 2.4 Cấu trúc mơ hình MIKE URBAN – SWMM 2.3 Liên kết Mike Urban 2.3.1 Liên kết đô thị Liên kết MIKE URBAN cho phép trao đổi dòng chảy mạng lưới đường ống đô thị bề mặt cách kết nối nhiều ô MIKE 21 với hố ga, lưu vực, đập máy bơm MIKE URBAN Dòng chảy vào mạng lưới đường ống từ dịng chảy bề đất định phương trình dịng chảy qua đập, phương trình dịng chảy qua lỗ hàm số mũ 2.3.2 Liên kết đô thị với sông Liên kết đô thị với sông thiết kế để mô hình hóa tương tác động mạng lưới sơng hệ thống thu gom nước Các liên kết sông-đô thị kết nối mơ hình MIKE URBAN MIKE11 MIKE FLOOD Các dịng nhỏ mơ hình hóa MIKE 11 chuyển vào hệ thống ống nước mưa cách liên kết với biên mực nước hạ lưu với nút đầu vào MIKE URBAN 10 2.3.3 Liên kết MIKE11 - MIKE 21 Liên kết MIKE 11 MIKE 21 nhóm liên kết tồn diện nhất, cho phép trao đổi dịng chảy động kênh, suối sông (1D) bề mặt (2D) Các liên kết bên tiêu chuẩn xác định chuyển động nước dọc theo sông điểm kết nối điểm cuối mơ hình MIKE 11 ô lưới 2D bề mặt Các liên kết cấu trúc cho phép mơ hình hóa chi tiết cấu trúc miền 2D bao gồm nhiều hai lưới 2.4 Kết tính tốn, mơ ngập úng ( ƣu vực tiêu 1) 2.4.1 Thiết lập mơ hình 2.4.1.1 Tài liệu ban đầu Tài liệu địa chất Tài liệu địa hình Tài liệu mưa 2.4.1.2 Xử lý tài liệu Từ tài liệu địa hình thu thập phần mềm Cad, thông qua sử dụng phần mềm AcGis để số hóa đồ (DEM) tỉ lệ 1:2000 (số hóa thơng tin cao độ, kích thước hệ thống nước, chỉnh lại vị trí tuyến cống cho phù hợp với tuyến giao thơng ) để mơ hình nhận dạng việc xử lý, tính tốn 2.4.1.3 Phân chia lưu vực Trong phạm vi nghiên cứu luận văn, tác giả lựa chọn ƣu vực tiêu (gồm phường Lê Hồng Phong, phần phường Trần Phú, Nguyễn Nghiêm, Trần Hưng Đạo) thị phía Nam, nằm dọc theo sơng Trà Khúc, nơi thường xuyên bị ngập nặng có sở liệu đầy đủ (hình 2.11) Hình 2.11 Khu vực nghiên cứu 2.4.1.4 Thiết lập mơ hình Qua trình nhập liệu, số hóa, tính tốn để thiết lập mơ hình với kết phân chia thành 72 tiểu lưu vực tập trung nước vào 68 hố ga (nút thu nước), 69 đường ống cống, 02 hồ điều tiết, 01 trạm bơm 01 cửa Chi tiết thể hình, bảng biểu sau 11 Hình 2.12 Mạng lưới hố ga, đường ống, hồ điều tiết trạm bơm 2.4.1.5 Kết xây dựng lưới 2D cho khu vực nghiên cứu trình bày chi tiết hình 2.17 Hình 2.17 Bản đồ chia lưới 2D địa hình tính tốn 2.4.2 Hiệu chỉnh mơ hình Q trình hiệu chỉnh mơ hình thực qua bước, hiệu chỉnh mơ hình thủy văn hiệu chỉnh mơ hình thủy lực Cụ thể: Hiệu chỉnh mơ hình thủy văn: Do khu vực nghiên cứu chưa có số liệu đo dịng chảy nên nghiên cứu này, tác giả thiết lập thông số tiểu lưu vực (độ dốc, bề rộng, hệ số nhám …) theo khu vực nghiên cứu tương tự khác hiệu chỉnh kiểm định (tham khảo từ đô thị TP Đà Nẵng) Hiệu chỉnh mơ hình thủy ực: Q trình hiệu chỉnh thủy lực thực thông qua độ sâu ngập, kết mơ hình so sánh với vết lũ điều tra, thu thập trận lũ năm 2017 Nếu q trình hiệu chỉnh khơng tốt, tác giả quay lại thiết lập hiệu chỉnh từ thơng số hai mơ hình thủy văn mơ hình thủy lực 12 Hình 2.24 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian lưu vực ứng với trận lũ năm 2017 Kết so sánh đỉnh ũ thực đo tính toán Bảng 2.1 So sánh kết vị trí ngập Độ sâu ngập Độ sâu ngập Sai số chênh Nút Địa điểm lớn tính lớn thực lệch (m) toán (m) đo (m) Phan Bội Châu giao 112 2.23 2.47 0.24 Nguyễn Tự Tân Đường Phan Bội Châu 200 (giữa Nguyễn Tự Tân 2.61 2.83 0.22 Hai Bà Trưng) Phan Đình Phùng giao J218 1.86 2.07 0.21 Hùng Vương Quang Trung giao với J221 2.24 2.40 0.16 Hùng Vương 2.4.3 Bộ thông số mơ hình Với kết hiệu chỉnh mơ hình cho trận mưa lũ năm 2017 từ ngày 03/11/2017 – 06/11/2017 nêu trên, cho thấy thông số thủy văn, thủy lực mơ hình tài liệu địa hình xử lý phù hợp, sử dụng cho phương án thiết kế 2.4.4 Kiểm định mô hình Sử dụng tham số mơ hình tìm nêu trên, tiến hành kiểm định độc lập với trận mưa năm 2016 xảy từ ngày 29/11 đến ngày 02/12/2016 Kết cụ thể sau: + Vị trí nút kiểm định trận mưu lũ năm 2016 13 Hình 2.9 Vị trí nút kiểm định độ sâu ngập Kết so sánh đỉnh lũ thực đo tính tốn Độ sâu ngập lớn thực đo (m) Sai số chên h lệch (m) Nú t Địa điểm Độ sâu ngập lớn tính tốn (m) 11 Phan Bội Châu giao Nguyễn Tự Tân 2.38 2.50 0.12 20 Đường Phan Bội Châu (giữa Nguyễn Tự Tân Hai Bà Trưng) 2.65 2.85 0.20 J2 18 Phan Đình Phùng giao Hùng Vương 1.83 1.98 0.15 J2 21 Quang Trung giao với Hùng Vương 2.17 2.35 0.18 2.5 Nhận xét kết 14 Trận mưa ngày năm 2017 từ ngày 03/11/2017 – 06/11/2017 trận mưa năm 2016 từ ngày 29/11 đến ngày 02/12/2016 trận mưa lớn, gây úng ngập tuyến đường địa bàn thành phố Quảng Ngãi; vết đỉnh lũ in lại vách tường, nhà hộ dân dọc theo tuyến đường bị ngập nên tác giả khảo sát, đo đạc được, làm sở để hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình Tài liệu mưa, tài liệu địa địa hình mạng lưới tiêu thoát nước thu thập từ nguồn đáng tin cậy (số liệu thức phê duyệt cấp thẩm quyền) Điều đảm bảo tính xác logic thiết lập mơ củng cố giả thuyết trình hiệu chỉnh, kiểm định thực với thông số Theo kết so sánh đỉnh lũ tính tốn thực đo độ sâu ngập từ vết lũ có xu hướng cao so với độ sâu ngập mô phỏng, sai khác phần xuất phát từ việc xác định chuẩn xác vết lũ (vết lũ bị mờ theo thời gian) thời điểm khảo sát vết lũ, không lớn Như vậy, với kết thiết lập mơ hình hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình ứng với trận lũ nêu đảm bảo độ tin cậy, độ sâu ngập vị trí phù hợp với giá trị điều tra từ vết lũ Từ mơ hình tác giả tiến hành đề xuất kiểm tra giải pháp giảm ngập cho thành phố Quảng Ngãi để lựa chọn giảm pháp tối ưu 15 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NGẬP, NÂNG CAO KHẢ NĂNG TIÊU THOÁT NƢỚC ĐƠ THỊ PHÍA NAM TP QUẢNG NGÃI 3.1 Tính tốn, mơ ngập ụt khả nƣớc mƣa ứng với trận mƣa thiết kế 3.1.1 Tính tốn, lựa chọn trận mưa ứng với tần suất thiết kế Để có sở tính tốn, lựa chọn trận mưa thiết kế cho phù hợp với đô thị (lưu vực tiêu 1) phía Nam thành phố Quảng Ngãi có chu kỳ lặp lại năm (tương ứng với tần suất P = 50%) theo quy định TCQG 7957-2008: Thốt nước – mạng lưới cơng trình bên ngồi – Tiêu chuẩn thiết kế (đơ thị thành phố Quảng Ngãi lên đô thị loại vào năm 2020), tác giả sử dụng mưa 6h (theo thống kê thời gian mưa gây ngập thành phố Quảng Ngãi từ Đài khí tượng Thủy văn Quảng Ngãi Văn phòng thường trực BCH phòng chống thiên tai tỉnh Quảng Ngãi Kết thu phóng theo trận mưa năm 2017: Sử dụng trận mưa điển hình năm 2017 thu phóng trận mưa thiết kế cho khu vực nghiên cứu Kết thu phóng (hình 3.3) Hình 3.3 Trận mưa thiết kế, ứng với P = 50% 3.1.2 Mơ ngập ũ khả nƣớc mƣa ứng với trận mƣa thiết kế Dựa vào số liệu trận mưa thiết kế, tác giả tiến hành kiểm tra lại đánh giá lực hệ thống thoát nước mưa lưu vực tiêu 1, thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi Kết mô độ sâu ngập lớn ứng với trận mưa thiết kế hiển thị hình 3.2 16 Hình 3.2 Bản đồ phân bố độ sâu ngập lớn theo không gian khu vực nghiên cứu ứng với trận mưa thiết kế Nhận xét: Ứng với trận mưa thiết kế nêu vùng nội lưu vực tiêu thành phố Quảng Ngãi có nhiều vị trí bị ngập sâu diện rộng 3.2 Đề xuất giải pháp giảm ngập, tăng khả nƣớc cho thị ( ƣu vực tiêu 1) phía Nam thành phố Quảng Ngãi Để có sở đề xuất, lựa chọn giải pháp giảm ngập, nâng cao khả tiêu thoát nước cho thị (lưu vực tiêu 1) phía Nam thành phố Quảng Ngãi, sử dụng trận mưa thiết kế thu phóng thơng số mơ hình hiệu chỉnh, kiểm định để xây dựng kịch giảm ngập lụt cho thành phố (lưu vực tiêu 1) Các kịch xây dựng dựa thực trạng cụ thể, khả thi kinh tế, quỹ đất, điều kiện xây dựng , gồm: Cải tạo hồ Bàu Cả bị bồi lấp Nâng công suất máy bơm Xây dựng hồ điều hòa khu vực đất trống gần đường Tô Hiến Thành Mở rộng độ cống vị trí ngập trục đường Từ đó, lựa chọn kịch giảm ngập tối ưu cho cho thành phố (lưu vực tiêu 1) 3.2.1 Xây dựng kịch - Kịch 1: Tăng thêm máy bơm (sử dụng máy bơm dự phịng) Nhận xét: Kết mơ từ việc tận dụng máy bơm dự phịng khơng giảm diện tích phạm vi ngập, dịng chảy tập trung hồ Bàu Cả lớn - Kịch 2: Mở rộng số tuyến cống dọc theo trục đường Nhận xét: Kết mơ từ việc mở rộng thêm 19 đoạn cống có đường kính lớn 0,9m diện tích phạm vi ngập có giảm chưa đáng kể - Kịch 3: Xây dựng hồ điều tiết Nhận xét: Kết mô từ việc xây dựng hồ điều tiết vị trí đất trống gần đường Tơ Hiến Thành diện tích phạm vi ngập có giảm chưa đáng kể - Kịch 4: Tăng thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Xây dựng hồ điều tiết 17 Nhận xét: Kết mô từ việc thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Xây dựng hồ điều tiết diện tích phạm vi ngập giảm nhiều so với trạng - Kịch 5: Tăng thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Mở rộng kích thước số tuyến cống Nhận xét: Kết mô từ việc thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Mở rộng kích thước 26 đoạn cống dọc theo trục đường nước diện tích phạm vi ngập giảm nhiều so với trạng 3.2.2 So sánh hiệu giảm ngập kịch a Thống kê kết ngập theo kịch Bảng 3.1 Thống kê kết kịch Kịch Hiện trạng Số nút ngập 10 Số ngập (giờ) 80.93 Tổng thể tích ngập 106 m3 425.20 KB1 KB2 KB3 KB4 KB5 9 54.12 84.16 68.91 11.61 22.05 164.65 464.27 315.34 12.50 13.04 b So sánh hiệu giảm ngập kịch Bảng 3.2 So sánh hiệu giảm ngập kịch Kịch (%) giảm thời gian ngập (%) giảm thể tích ngập KB1 33.13 61.28 KB2 3.99 9.19 KB3 14.85 25.84 KB4 85.65 97.06 KB5 72.75 96.93 c Nhận xét kịch Qua kết tính tốn cho kịch bản, sơ cho thấy có hai kịch có hiệu giảm ngập cho lưu vực tiêu phía Nam thành phố Quảng Ngãi, cụ thể: - Kịch (Tăng thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Xây dựng hồ điều tiết mới) giảm đáng kể tình trạng ngập khu vực nghiên cứu Cụ thể giảm nút ngập, giảm 85% thời gian ngập, 97% thể tích ngập - Kịch (thêm công suất máy bơm (3 máy) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Mở rộng kích thước số tuyến dọc theo trục đường nước chính) giảm đáng kể tượng ngập khu vực nghiên cứu Cụ thể giảm nút ngập, giảm 72% thời gian ngập, 96% thể tích ngập 18 PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết kuận Luận văn trình bày kết áp dụng mơ hình Mike Urban (Mơ đun SWMM) để tính tốn, mơ hệ thống thoát nước cho khu vực nghiên cứu (Lưu vực tiêu 1, phía Nam thành phố Quảng Ngãi) Qua rút số kết luận sau: - Thiết lập hệ thống thoát nước cho lưu vực tiêu 1, phía Nam thành phố Quảng Ngãi Mike Urban gồm: 72 tiểu lưu vực, 68 hố ga (nút thu nước), 69 đoạn ống cống, 02 hồ điều tiết, 01 trạm bơm 01 cửa - Mơ hình Mike Urban (Mơ đun SWMM) mơ tốt hệ thống nước cho toàn khu vực nghiên cứu (lưu vực tiêu 1, phía Nam thành phố Quảng Ngãi) thể qua kết tính tốn độ ngập sâu lớn nhất, thời gian ngập, dung tích ngập, số nút (hố ga) ngập so với tình trạng ngập thực tế điều tra, khảo sát - Việc sử dụng trận mưa ngày từ ngày 3/11 đến 6/11 năm 2017 từ ngày 29/11 đến 02/12/2016 trận mưa lớn, gây úng ngập tuyến phố dấu vết lũ tuyến đường nên chọn để hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình phù hợp - Kết mơ hình cho thấy xuất vị trí úng ngập đường gần trùng với kết khảo sát trận mưa nêu nên sử dụng trận mưa để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Kết mức độ úng ngập tuyến đường từ mơ hình gần sát với giá trị thực đo - Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình cho thấy thơng số thủy văn, thủy lực tài liệu địa hình xử lý phù hợp, sử dụng cho kịch tính tốn, dự báo ngập lụt theo thời gian thực cho thị phía Nam thành phố Quảng Ngãi Kiến nghị Dựa kết nghiên cứu luận văn trình bày trên, để góp phần cải thiện tình trạng ngập úng, tăng khả tiêu thoát nước mưa cho thành phố Quảng Ngãi, tác giả xin kiến nghị số giải pháp sau: - Ngồi việc phải bố trí đủ kinh phí để thường xuyên nạo vét, chống bồi lấp bùn ứ đọng cống chất thải đổ xuống cống hố ga, cống thoát nước dọc đường cống thoát chung lưu vực nhằm đảm bảo cống hoạt động cơng suất theo thiết kế ban đầu, cần phải xem xét bố trí kinh phí để đầu tư nâng cấp, mở rộng số hạng mục hạ tầng tiêu thoát nước cho thành phố Quảng Ngãi đảm bảo cải thiện tình trạng ngập úng cho lưu vực tiêu 1, phía Nam thành phố mùa mưa lũ - Tùy theo nguồn lực kinh phí, thời gian thi công khả cân đối quỹ đất thành phố xem xét lựa chọn hai phương án sau để tiến hành lập dự án đầu tư giảm ngập, tăng khả thoát nước cho thành phố theo hướng: + Phƣơng án 1: Đầu tư nâng cấp, mở rộng trạm bơm Bàu Cả (tăng tổ máy, bể hút, xả) + Cải tạo hồ Bàu Cả + Xây dựng hồ điều tiết (gần trục đường Tơ Hiến Thành) Phương án có ưu điểm chi phí đầu tư thấp, thi cơng nhanh, ảnh hưởng đến hoạt động thường ngày tổ chức người dân thành phố Tuy nhiên, việc đầu tư xây dựng hồ điều hòa (gần 2ha) lớn quỹ đất trung tâm 19 thành phố + Phƣơng án 2: Đầu tư nâng cấp, mở rộng trạm bơm Bàu Cả (tăng tổ máy, bể hút, xả)+ Cải tạo hồ Bàu Cả + Mở rộng kích thước 26 đoạn cống dọc theo trục đường nước thành phố như: Phan Đình Phùng, Nguyễn Tự Tân, Phan Bội Châu, Quang Trung Phương án có ưu điểm khơng quỹ đất thành phố Tuy nhiên, phương án cần phải có thời gian thi công xây dựng đồng thời được, ảnh hưởng đến giao thông hoạt động thường ngày tổ chức người dân thành phố Hƣớng nghiên cứu Đề tài - Để giải triệt để, tình trạng ngập úng cho toàn khu vực trung tâm thành phố Quảng Ngãi (gồm phường nội đô), cần tiếp tục nghiên cứu, cập nhật đầy đủ số liệu địa hình, trạng hệ thống tiêu (2 tiểu lưu vực cịn lại) để số hóa tồn bộ, làm sở tính tốn, mơ tình trạng ngập úng theo nhiều kịch khác nhau, từ tìm phương án tối ưu kinh tế-kỹ thuật việc đề xuất giải pháp giảm ngập cho thành phố tương lai Trong ưu tiên giải pháp xây dựng thêm trạm bơm dọc theo sông Trà Khúc sơng Bàu Giang để bơm nước kịp thời cho thành phố mực nước lũ sông vượt qua cao trình nước tự nhiên thành phố - Tiếp tục nghiên cứu thêm để kết nối mơ hình tốn tốn thủy lực chiều (Mike 11) thủy lực chiều (Mike 21) để diễn toán tình trạng ngập úng (khi nước từ hố ga tràn đường, khu dân cư, nước sông tràn vào theo cống hở ) xác hơn, làm cở sở hiệu chỉnh, kiểm định với trận mưa lũ xảy phù hợp (so sánh kết tính tốn với vết lũ thực tế khảo sát, đo đạt) Từ đó, lựa chọn thơng số mơ hình tối ưu để áp dụng tính tốn cho kịch đề xuất giảm ngập cho thành phố - Nghiên cứu phát triển thêm công nghệ GIS để số hóa hệ thống nước thị nên trì, cập nhật thường xuyên, làm sơ sở liệu để tính tốn quản lý hệ thống nước thị theo mơ hình đại  ... phố Quảng Ngãi bền vững, thân thiện với môi trường Tác giả lựa chọn đề tài luận văn: ? ?Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm ngập, tiêu thoát nước mưa cho thành phố Quảng Ngãi? ?? Mục đích đề tài Nghiên. .. hành đề xuất kiểm tra giải pháp giảm ngập cho thành phố Quảng Ngãi để lựa chọn giảm pháp tối ưu 15 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM NGẬP, NÂNG CAO KHẢ NĂNG TIÊU THỐT NƢỚC ĐƠ THỊ PHÍA NAM TP QUẢNG NGÃI... vực tiêu thành phố Quảng Ngãi có nhiều vị trí bị ngập sâu diện rộng 3.2 Đề xuất giải pháp giảm ngập, tăng khả thoát nƣớc cho thị ( ƣu vực tiêu 1) phía Nam thành phố Quảng Ngãi Để có sở đề xuất,