Nghiên cứu ảnh hưởng của việc gia tăng mực nước biên đối với khả năng thoát nước của lưu vực tân hóa lò gốm và biện pháp khắc phục

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TỪ THIẾU QUYÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC GIA TĂNG MỰC NƯỚC BIÊN ĐỐI VỚI KHẢ NĂNG THỐT NƯỚC CỦA LƯU VỰC TÂN HĨA LỊ GỐM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Chuyên ngành : XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS HUỲNH THANH SƠN ThS HỒ LONG PHI Cán chấm nhận xét 1: PGS TS NGUYỄN VĂN ĐIỀM Cán chấm nhận xét 2: TS LƯU XUÂN LỘC Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày tháng 01 năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TỪ THIẾU QUYÊN Giới tính : Nam / Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 25/02/1979 Nơi sinh : Trà Vinh Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Khố: 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC GIA TĂNG MỰC NƯỚC BIÊN ĐỐI VỚI KHẢ NĂNG THOÁT NƯỚC CỦA LƯU VỰC TÂN HĨA LỊ GỐM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nêu mục tiêu, nội dung phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu ý nghĩa khoa học của luận văn Những đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội lưu vực TH-LG - Đánh giá lựa chọn mơ hình tính tốn nước Sau phân tích đánh giá số mơ hình sử dụng, mơ hình PCWSMM chọn làm cơng cụ giúp giải toán thoát nước chống ngập cho lưu vực TH-LG Và giới thiệu module mơ hình PCSWMM số ứng dụng có thực tế - Tính tốn thủy lực phương án trạng thiết kế chưa xét đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu Hai phương án thiết kế xem xét là: (1) Cải tạo mở rộng kênh rạch có kết hợp nâng cao độ (phương án TK1); (2) Cải tạo mở rộng kênh rạch có kết hợp với cống ngăn triều bơm (phương án TK2) - Tính tốn thủy lực phương án thiết kế có xét đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu (mưa triều tăng lên) Chương đề xuất khảo sát hai phương án giải là: (1) giảm thiểu diện tích phần không thấm; (2) xây dựng hồ điều tiết phân tán 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS HUỲNH THANH SƠN ThS HỒ LONG PHI Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ CHUN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp nội dung học kết thúc trình đào tạo, giúp học viên nâng cao cách nhìn nhận giải vấn đề thực tế kiến thức trang bị thời gian học tập trường xã hội Để hoàn thành luận văn đạt kết ngày hôm TÔI XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN Thầy PGS TS Huỳnh Thanh Sơn, Thầy ThS Hồ Long Phi hướng dẫn nhiệt tình tài liệu mà nhận suốt trình học tập trình làm luận văn tốt nghiệp Các thầy cô môn Kỹ thuật tài nguyên nước – Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM hướng dẫn tận tình suốt trình học tập Phòng Đào tạo Sau Đại học – Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM hổ trợ suốt thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp Chi cục trưởng anh chị em đồng nghiệp Chi cục Thủy lợi tỉnh Trà Vinh hổ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành khóa học Gia đình bạn bè nguồn động viên quan trọng giúp đủ tự tin hoàn thành tốt luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, với kinh nghiệm kiến thức nhiều hạn chế, nên luận văn nhiều thiếu xót, mong nhận góp ý dẫn quý thầy cô bạn TĨM TẮT Luận văn nghiên cứu toán thoát nước chống ngập cho lưu vực Tân Hóa-Lị Gốm (TH-LG) TP HCM mưa triều gây không xét có xét ảnh hưởng thay đổi khí hậu Luận văn gồm chương: - Chương 1: Tổng quan Chương nêu mục tiêu, nội dung phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu ý nghĩa khoa học của luận văn Những đặc điểm tự nhiên, kinh tế, xã hội lưu vực TH-LG đề cập đến - Chương 2: Đánh giá lựa chọn mơ hình tính tốn nước Sau phân tích đánh giá số mơ hình sử dụng, mơ hình PCWSMM chọn làm cơng cụ giúp giải tốn nước chống ngập cho lưu vực TH-LG Chương giới thiệu module mơ hình PCSWMM số ứng dụng có thực tế - Chương 3: Tính tốn thủy lực phương án trạng thiết kế chưa xét đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu Hai phương án thiết kế xem xét là: (1) Cải tạo mở rộng kênh rạch có kết hợp nâng cao độ (phương án TK1); (2) Cải tạo mở rộng kênh rạch có kết hợp với cống ngăn triều bơm (phương án TK2) - Chương 4: Tính tốn thủy lực phương án thiết kế có xét đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu (mưa triều tăng lên) Chương đề xuất khảo sát hai phương án giải là: (1) giảm thiểu diện tích phần khơng thấm; (2) xây dựng hồ điều tiết phân tán - Chương 5: Kết luận kiến nghị ABSTRACT This Master thesis presents a study of water drainage system for the Tan Hoa-Lo Gom catchment-area in Ho Chi Minh city due to storm and tide level without and with consideration of global climate change The thesis consists of five chapters: - Chapter 1: Generality This chapter mentions the aim, content, limit, method and scientific significance of study It also presents the natural, economic and social conditions of the catchment - Chapter 2: Evaluation and choice of the numerical model After qualitative analysis and evaluation about some numerical models actually used in reality, the PCSWMM model has been chosen to study the present water drainage system The main contents and applications of this model are introduced in this chapter - Chapter 3: Hydraulic study of actual drainage system and designed drainage system without consideration of global climate change Two new designed systems are proposed: (1) Improve and extend the present drainage system combined with soil surface raise; (2) Improve and extend the present drainage system combined with tide control works and pump stations - Chapter 4: Hydraulic study of two new proposed drainage systems with consideration of global climate change (increased rainfall and tide level) This chapter proposes two methods: (1) reduce impermeable surface ratio, and (2) contruct local regulation ponds - Chapter 5: Conclusion and recommendation MỤC LỤC CHƯƠNG 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.6.1 1.6.2 1.7 TRẠNG 1.7.1 1.7.2 1.7.3 1.7.4 1.7.5 1.7.6 1.7.7 1.7.8 1.8 TỔNG QUAN ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN VĂN NHỮNG NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ THOÁT NUỚC Những nghiên cứu nước Những nghiên cứu nước TỔNG QUAN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU, ĐẶC ĐIỂM & ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, VÀ HIỆN Tổng quan Lịch sử hình thành 10 Địa hình 12 Khí tượng 13 Thủy văn 13 Địa chất 14 Tình hình ngập lụt 15 Hệ thống cống thoát nước 16 VẤN ĐỀ THAY ĐỔI KHÍ HẬU TỒN CẦU VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆT NAM 17 U U CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ VÀ CHỌN LỰA MƠ HÌNH 24 TÍNH TỐN THỐT NƯỚC 24 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.4 CƠ SỞ LỰA CHỌN MƠ HÌNH 24 Giới thiệu mô hình [20] 24 Chọn lựa mơ hình tính toán thoát nước mưa 28 MƠ HÌNH PC SWMM [8] 30 Giới thiệu khái quát mô hình PC SWMM 30 Đặc điểm mơ hình PC SWMM 32 Mô đun Runoff 34 Mô đun Extran 34 Phương pháp số mô đun Extran 35 NHỮNG ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA MƠ HÌNH PC SWMM 38 KẾT LUẬN 39 CHƯƠNG TÍNH TỐN THỦY LỰC CÁC PHƯƠNG ÁN KHI CHƯA XÉT ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 41 U 3.1 THIẾT LẬP MƠ HÌNH 41 3.1.1 Cơ sở tính tốn 41 3.1.2 Sơ đồ tính 42 3.1.3 Điều kiện biên 45 3.2 CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN 47 3.2.1 Phương án trạng 47 3.2.2 Phương án thiết kế 49 3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.3.1 Phương án trạng 50 3.3.2 Phương án thiết kế 56 CHƯƠNG TÍNH TỐN THỦY LỰC CÁC PHƯƠNG ÁN CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 68 U 4.1 CÁC DIỄN BIẾN THAY ĐỔI KHÍ HẬU [27] 68 4.1.1 Mực nước sơng Sài Gịn 68 4.1.2 Mưa 70 4.1.3 Phương pháp luận 71 4.2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 72 4.2.1 Xu gia tăng vũ lượng mưa cực đại hàng năm 72 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 Xu gia tăng mực nước cao hàng năm hạ lưu 72 Trường hợp TK1, TK2 xét điều kiện thay đổi khí hậu 72 Phương án cải tạo mặt phủ đô thị 75 Phương án hồ điều tiết phân tán hiệu chỉnh diện tích khơng thấm 92 CHƯƠNG 5.1 5.2 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 KẾT LUẬN 102 KIẾN NGHỊ 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Bản đồ vị trí lưu vực TH-LG khu vực thị TPHCM 10 Hình 1.2: Hiện trạng Kênh TH-LG xưa 11 Hình 1.3: Bản đồ địa hình lưu vực nghiên cứu 12 Hình 1.4 Tình trạng ngập triều Bùng binh gõ Hình 1.5 Ngập nước đường Hồng Bàng sau dứt mưa 15 Hình 1.6: Bản đồ trạng cống 16 Hình 1.7: Tốc độ thị hóa TP.HCM 20 Hình 1.8: Nhiệt độ TP.HCM 20 Hình 1.9: Hiện tượng đảo nhiệt 21 Hình 1.10: Cường độ trận mưa lớn trạm Tân Sơn Nhất 21 Hình 1.11: Mực nước trạm đo TP.HCM 22 Hình 2.1: Sơ đồ PC SWMM 30 Hình 2.2: Sơ đồ làm việc PC SWMM 32 Hình 3.1: Sơ đồ trạng lưu vực TH-LG 43 Hình 3.2: Sơ đồ thiết kế lưu vực TH-LG 44 Hình 3.3: Biểu đồ triều 45 Hình 3.4: Biểu đồ mưa 46 Hình 3.5: Sơ đồ ngập trạng tính tốn khảo sát thực tế 48 Hình 3.6: Ngập triều 54 Hình 3.7: Ngập triều mưa ( trạng) 55 Hình 3.8: Ngập mưa (hiện trạng) 55 Hình 3.9: Ngập mưa vùng thấp (hiện trạng) 56 Hình 3.10 : Mực nước kênh TH-LG PA cải tạo mở rộng, nâng cao độ nền(TK1) thời điểm đỉnh 63 Hình 3.11: Quan hệ cơng suất bơm tình trạng ngập 64 Hình 3.12: Mực nước kênh TH-LG PA cải tạo mở rộng, ngăn triều bơm (TK2) thời điểm đỉnh 65 Hình 4.1: Diễn biến mực nước cao hàng năm Phú An (PA), Nhà Bè (NB) Vũng tàu (VT) thời kỳ 1990-2007 68 Hình 4.2: Mực nước cao hàng năm sông lớn chung quanh khu vực TPHCM 69 Hình 4.3: Vũ lượng mưa trận max hàng năm trạm Tân Sơn Hòa 70 Hình 4.4: Thống kê số lần xuất trận mưa có vũ lượng vượt giá trị ngưỡng cho trước, trạm Tân Sơn Hòa, TPHCM 71 Hình 4.5: Tình trạng ngập tái diễn tương lai 73 Hình 4.6: Diễn biến ngập PATK1 TH mưa tăng với kịch diện tích khơng thấm 76 Hình 4.7: Diễn biến ngập PATK1 TH triều tăng với kịch diện tích khơng thấm 77 Hình 4.8:Diễn biến ngập PATK1 TH mưa triều tăng với kịch diện tích khơng thấm 78 Hình 4.9: So sánh diễn biến ngập mưa tăng dần PATK1 79 Hình 4.10: So sánh diễn biến ngập triều tăng dần PATK1 80 Hình 4.11: So sánh diễn biến ngập mưa triều tăng PATK1 81 Hình 4.12: Diễn biến ngập mưa tăng PATK1 diện tích khơng thấm 75% với kịch vân tốc thấm 82 Hình 4.13: Diễn biến ngập triều tăng PATK1 với diện tích khơng thấm 75% với kịch vân tốc thấm 83 Hình 4.14: Diễn biến ngập mưa tăng triều tăng PATK1với diện tích khơng thấm 75% với kịch vận tốc thấm 84 Hình 4.15:Diễn biến ngập PATK2 TH Mưa tăng với kịch diện tích khơng thấm 86 Hình 4.16: Diễn biến ngập PATK2 TH mưa triều tăng với kịch diện tích khơng thấm 87 Hình 4.17: So sánh diễn biến ngập mưa tăng dần PATK2 88 Hình 4.18: So sánh diễn biến ngập mưa triều tăng PATK2 89 Hình 4.19: Diễn biến ngập mưa tăng PATK2 với diện tích khơng thấm 75% với kịch vận tốc thấm 90 Hình 4.20: Diễn biến ngập phương án sau điều chỉnh diện tích khơng thấm 91 Hình 4.21 Diễn biến ngập TH mưa tăng tương ứng diện tích hồ( PA TK1) 93 Hình 4.22: Diện tích hồ cần thiết để xóa ngập TH mưa tăng ( PATK1) 94 Hình 4.23: Diễn biến ngập TH triều tăng tương ứng diện tích hồ( PA TK1) 95 Hình 4.24: Diện tích hồ cần thiết để xóa ngập TH Triều tăng (PATK1) 96 Hình 4.25: Diễn biến ngập TH mưa triều tăng tương ứng diện tích hồ( PA TK1) 97 Hình 4.26: Diện tích hồ cần thiết để xóa ngập TH mưa triều tăng (PATK1) 98 Hình 4.27:Diễn biến ngập TH mưa tăng (hoặc mưa triều tăng) tương ứng diện tích hồ (PA TK2) 99 Hình 4.28: Diện tích hồ cần thiết để xóa ngập TH mưa tăng (hoặc mưa triều tăng) (PATK2) 99 Hình 4.29: Diện tích hồ cần thiết để xóa ngập tất phương án 100 DANH MỤC BẢNG Bảng 3-1 Số điểm ngập trạng mơ hình khảo sát trường hớp mưa triều kết hợp 50 Bảng 3-2 Kết phương án thiết kế cải tạo mở rộng trường hợp biên mực nước cố định dao động theo thủy triều: 57 Bảng 3-3 So sánh cao độ điều chỉnh so với cao độ trạng PATK1 58 Bảng 3-4 Quan hệ cơng suất bơm tình trạng ngập 64 Bảng 4-1: Xu gia tăng mực nước cao hàng năm thời kỳ 1990-2007 68 Bảng 4-2: Đánh giá xu tăng mực nước lớn hàng năm trạm thủy văn 69 Bảng 4-3: Thống kê số lần xuất trận mưa có vũ lượng vượt ngưỡng cho trước, trạm Tân Sơn Hòa TPHCM 70 Bảng 4-4: Đánh giá xu tăng vũ lượng mưa trận lớn hàng năm trạm Tân Sơn Nhất (19522008) 71 Bảng 4-5: Phần trăm diện tích khơng thấm với thời kỳ 75 Bảng 4-6: Diện tích hồ phần trăm diện tích tồn lưu vực cần thiết để xóa ngập TH mưa tăng (PATK1) 94 Bảng 4-7: Diện tích hồ phần trăm diện tích tồn lưu vực cần thiết để xóa ngập TH triều tăng (PATK1) 96 Bảng 4-8:Diện tích hồ phần trăm diện tích tồn lưu vực cần thiết để xóa ngập TH mưa triều tăng (PATK1) 98 Bảng 4-9: Diện tích hồ phần trăm diện tích tồn lưu vực cần thiết để xóa ngậpTH mưa tăng (hoặc mưa triều tăng) (PATK2) 100 ... TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC GIA TĂNG MỰC NƯỚC BIÊN ĐỐI VỚI KHẢ NĂNG THỐT NƯỚC CỦA LƯU VỰC TÂN HĨA LỊ GỐM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nêu mục tiêu, nội dung phạm vi nghiên. .. giới chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu ảnh hưởng nước biển tăng gia tăng nhiệt độ toàn cầu Cùng với phát triển kinh tế gia tăng dân số thúc đẩy tăng nhanh tốc độ công nghiệp hóa, thị hóa Vì gây... -3- 1.2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN Mục tiêu luận văn nghiên cứu tính tốn thủy lực lưu vực TH-LG khơng xét có xét đến tình trạng mưa lưu vực gia tăng mực nước biên cửa xả dâng lên ảnh hưởng biến đổi