Nghiên cứu đánh giá khả năng tiêu nước của hệ thống thoát nước lưu vực sông tô lịch và đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp một số công trình chủ yếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN HUY HOÀNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LƯU VỰC SƠNG TƠ LỊCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CHỦ YẾU Chuyên ngành: Kỹ thuật sở hạ tầng Mã số : 60-58-02-10 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS-TS DƯƠNG THANH LƯỢNG Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN HUY HOÀNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIÊU NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LƯU VỰC SƠNG TƠ LỊCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CHỦ YẾU LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2016 LỜI CẢM ƠN Để thực hoàn thành luận văn này, nhận quan tâm giúp đỡ tận tình, đóng góp q báu nhiều cá nhân tập thể Trước tiên, xin trân trọng gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu, Bộ mơn Cấp nước – Khoa Kỹ thuật Tài ngun Nước trường Đại học Thủy lợi Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Đặc biệt tơi bày tỏ biết ơn sâu sắc đến Giáo sư - TS Dương Thanh Lượng tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ suốt trình thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn quan: Sở Tài nguyên Môi trường Hà Nội, viện Quy hoạch Hà Nội, Cơng Ty TNHH thành viên Thốt Nước Hà Nội… tạo điều kiện thuận lợi cung cấp số liệu, tài liệu giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp, quan tâm động viên, giúp đỡ tơi q trình thực nghiên cứu đề tài Mặc dù có nhiều nỗ lực, song trình độ thời gian có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, Tơi kính mong nhận góp ý bảo thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Huy Hoàng LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu, thông tin trích dẫn luận văn trung thực ghi rõ nguồn gốc Kết nghiên cứu luận văn chưa sử dụng công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Huy Hoàng MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU vii MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: PHẠM VI NGHIÊN CỨU: CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Cách tiếp cận: 4.2 Phương pháp nghiên cứu: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ NGHIÊN CỨU THỐT NƯỚC CHO LƯU VỰC SƠNG TÔ LỊCH 1.1 Mô tả khu vực nghiên cứu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên: 1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội: 1.1.3 Định hướng phát triển chung không gian đô thị : 1.1.4 Định hướng quy hoạch san 1.2 Quá trình hình thành phát triển hệ thống nước thị Hà Nơi 10 1.2.1 Tình trạng ngập úng Hà Nội 18 1.2.2 Các nguyên nhân gây ngập úng 19 1.3 Các nghiên cứu giải pháp thoát nước cho khu vực nghiên cứu 20 1.3.1 Nghiên cứu thoát nước JICA[9][10] 20 1.3.2 Nghiên cứu thoát nước Hà Nội Quy hoạch “937”[11] 22 1.3.3 Nghiên cứu Quy hoạch “1259”[13] 25 1.3.4 Nghiên cứu quy hoạch “4673”[14] 27 1.3.5 Nghiên cứu quy hoạch “725”[15] 27 1.3.6 Các nghiên cứu khác 30 1.4 So sánh thông số công trình tiêu nước theo nghiên cứu 33 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 35 CHƯƠNG 36 i THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH TỐN TIÊU THỐT NƯỚC CHO LƯU VỰC SƠNG TƠ LỊCH 36 2.1 Giới thiệu số mô hình tính tốn hệ thống nước lựa chọn 36 2.2 Giới thiệu mơ hình SWMM 37 2.3 Cơ sở lý thuyết 40 2.3.1 Tính tốn lượng mưa hiệu 42 2.3.2 Tính tốn thấm, lượng thấm: 43 2.3.3 Mơ hình hồ chứa phi tuyến (SWMM): 44 2.4 Xây dựng mơ hình SWMM cho lưu vực sông Tô Lịch 45 2.4.1 Khai báo thông số mặc định tùy chọn (Project/Defaults): 45 2.4.2 Lập đồ hệ thống tiêu lưu vực nghiên cứu 48 2.4.2.1 Bản đồ diện tích địa hình 48 2.4.2.2 Tài liệu sử dụng đất 48 2.4.2.3 Tài liệu đặc trưng hệ thống thoát nước sông Tô Lịch 48 2.4.2.4 Vẽ sơ đồ lưu vực mạng lưới cơng trình nước 49 2.4.3 Khai báo thông số hệ thống 50 2.4.3.1 Khai báo đối tượng tiểu lưu vực – Subcatchments 50 2.4.3.2 Khai báo thông số đo mưa - Rain Gages 51 2.4.3.3 Khai báo đối tượng Nút – Junction ( nút thu nước ) 61 2.4.3.4 Khai báo đối tượng tuyến thoát nước – Conduit 64 2.4.3.5 Khai báo đối tượng hồ điều hòa - Storage Unit 65 2.4.3.6 Khai báo đối tượng cửa xả – Outfall 67 2.4.3.7 Trạm bơm Yên Sở - Pump 68 2.4.3.8 Các lệnh điều khiển - Controls 69 2.4.3.9 Các số liệu điều kiện biên khác 71 CHƯƠNG 72 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP MỘT SỐ CƠNG TRÌNH CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC LƯU VỰC SÔNG TÔ LỊCH 72 3.1 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình với trận mưa thực tế 72 3.1.1 Chạy mơ hình sau xây dựng với trận mưa từ ngày 21 - 26/5/2012 72 3.1.2 Kiểm nghiệm mơ hình với trận mưa từ ngày 17 - 23/8/2012 74 3.1.3 Kiểm nghiệm mơ hình với trận mưa 24-30/5/2016 74 3.2 Chạy mơ hình mơ với trận mưa thiết kế 75 3.2.1 Số liệu mơ hình sử dụng mơ 75 ii 3.2.2 Kết mô phỏng: 76 3.2.3 Đánh giá hệ thống với trận mưa 72hmax P=10% 81 3.3 Phương án đề xuất cải tạo 82 3.3.1 Phương án 1: Tăng công suất trạm bơm Yên Sở thành Q=145m3/s 82 3.3.2 Phương án 2: Cải tạo hồ điều hòa Yên Sở Linh Đàm 84 3.3.2.1 Hồ điều hòa Yên Sở 85 3.3.2.2 Hồ Linh Đàm 87 3.4 Kết luận 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Bản đồ hệ thống nước lưu vực Sơng Tơ Lịch Hình 2: Trạm khí tượng Láng & Vân Hồ khu vực thoát nước lưu vực sông Tô Lịch Hình 3: Phân vùng tiêu lưu vực Sơng Nhuệ 24 Hình 4: Các cơng trình tiêu chủ yếu thị trung tâm theo quy hoạch “4673” quy hoạch “725” 29 Hình 5: Đồ thị quan hệ hàm số hệ số tiêu thiết kế q trạm bơm đầu mối theo tỷ lệ diện tích thị hóa f 32 Hình 6: Đồ thị quan hệ hàm số hệ số tiêu thiết kế q trạm bơm đầu mối theo tỷ lệ diện tích x hồ điều hòa 32 Hình 9: Khai báo ký hiệu cho đối tượng 46 Hình 8: Khai báo giá trị mặc định cho tiểu lưu vực 46 Hình 9: Khai báo giá trị mặc định cho nút, đường dẫn 47 Hình 10: Khai báo giá trị mặc định cho Map Option 47 Hình 11: Trình tự vẽ sơ đồ lưc vực 49 Hình 12: Sơ đồ mơ mạng lưới nước mơ hình SWMM 50 Hình 13: Giao diện nhập số liệu cho lưu vực 51 Hình 14: Giao diện khai báo thống số đo mưa 52 Hình 15: Chuỗi thời gian mưa 53 Hình 16: Biểu đồ trận mưa tiêu 72 giờ, tần suất 10% trạm Láng (mm) 54 Hình 17: Biểu đồ trận mưa từ ngày 21 - 26/5/2012 (mm) 55 Hình 18: Biểu đồ trận mưa từ ngày 17 - 23/8/2012 (mm) 57 Hình 19: Biểu đồ trận mưa từ ngày 24 - 28/5/2016 (mm) 59 Hình 20: Sơ đồ chôn cống 61 Hình 21: Giao diện nhập liệu cho nút thu nước 62 Hình 22: Giao diện nhập giá trị lưu lượng cho nút 63 Hình 23: Giao diện nhập liệu cho cống 64 Hình 24: Sơ đồ tổng qt diễn tốn dịng chảy qua hồ chứa 65 Hình 25: Mối quan hệ chiều sâu diện tích hồ - Đường đặc tính hồ 66 Hình 26: Giao diện nhập liệu cho hồ 66 Hình 27: Giao diện nhập liệu cửa xả 68 Hình 28: Đường quan hệ Q~H bơm khẩn cấp Q=5m3/s trạm bơm Yên Sở 69 iv Hình 29: Biểu đồ so sánh đường mực nước mơ hình đo thực tế vị trí thượng lưu Đập tràn C Yên Sở sau hiệu chỉnh mơ hình 73 Hình 30: Biểu đồ so sánh đường mực nước mơ hình đo thực tế vị trí Đập tràn C Yên Sở với trận mưa 17 - 23/8/2012 74 Hình 31: Biểu đồ so sánh đường mực nước mơ hình đo thực tế vị trí Đập tràn C Yên Sở 75 Hình 32: Trắc dọc tuyến TK01=>TK11=>sT01=>sT20=>sT26=>YSS2 (sơng Tơ Lịch) từ mương Thụy Khê đến trạm bơm Yên Sở 76 Hình 33: Đường quan hệ H-t nút sT20(Đập Thanh Liệt); sT26(Đập tràn C); YSS2 (Trạm bơm Yên Sở) 76 Hình 34: Đường quan hệ Q-t nút sT20 (Đập Thanh Liệt); sT26 (Đập tràn C); YSS2 (Trạm bơm Yên Sở) 76 Hình 35: Trắc dọc sơng Kim Ngưu tuyến KN01=>YS01 77 Hình 36: Trắc dọc sông Sét tuyến SE057=>YS04 77 Hình 37: Trắc dọc sơng Lừ tuyến LU006=>sT18 78 Hình 38: Đường quan hệ H-t nút LU014(Hạ lưu sông Lừ); SE080(Hạ lưu sông Sét); KN021(Hạ lưu sông Kim Ngưu) 78 Hình 39: Đường quan hệ Q-t nút LU014(Hạ lưu sông Lừ); SE080(Hạ lưu sông Sét); KN021(Hạ lưu sông Kim Ngưu) 78 Hình 40: Đường quan hệ Q-t nút YS01(Đập tràn A Yên Sở); YS04(Đập tràn B Yên Sở); 79 Hình 41: Đường quan hệ H-t nút YS01(Đập tràn A Yên Sở); YS04(Đập tràn B Yên Sở); 79 Hình 42: Đường quan hệ H-t hồ điều hòa Yên Sở 80 Hình 43: Đường quan hệ H-t hồ Linh Đàm 80 Hình 44: Bản đồ vị trí ngập ứng với trận mưa 72h max P=10% 81 Hình 45: (P.A 1)Trắc dọc sông Tô Lịch TK01 =>YSS2 từ mương Thụy Khê đến trạm bơm Yên Sở 83 Hình 46: (P.A 1) Đường quan hệ H-t cụm cơng trình đầu mối Yên Sở Đập tràn C nút sT26; Hồ điều hòa Yên Sở nút Ho_YenSo; Trạm bơm Yên Sở nút YSS2 83 Hình 47: (P.A 1) Đường quan hệ Q-t cụm cơng trình đầu mối n Sở Đập tràn C nút sT26; Hồ điều hòa Yên Sở nút Ho_YenSo; Trạm bơm Yên Sở nút YSS2 84 Hình 48: (P.A 2) Đường quan hệ H-t Hồ điều hòa Yên Sở Trạm bơm Yên Sở 85 v ... Bởi đề tài ? ?Nghiên cứu đánh giá khả tiêu nước hệ thống nước lưu vực sơng Tơ Lịch đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp số công trình chủ yếu? ?? đề xuất nghiên cứu MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu đánh. .. đánh giá khả tiêu nước hệ thống nước lưu vực sơng Tơ Lịch, từ đề xuất giải pháp hợp lý để cải tạo nâng cấp số cơng trình chủ yếu hệ thống thoát nước PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Hệ thống nước lưu vực sơng... Tơ Lịch Đề xuất lựa chọn giải pháp cải tạo, nâng cấp số cơng trình chủ yếu hệ thống thoát nước CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THOÁT NƯỚC VÀ NGHIÊN CỨU THOÁT NƯỚC CHO LƯU VỰC SƠNG TƠ LỊCH 1.1 Mơ tả khu vực