Bài viết này tích hợp giải thuật sắp xếp không vượt trội (NSGAII) với mô hình quản lý nước mưa (SWMM) để tìm phương án lựa chọn và bố trí tối ưu các công trình thoát nước bền vững LID trong lưu vực sông Cầu Bây.
BÀI BÁO KHOA HỌC BỐ TRÍ VÀ LỰA CHỌN TỐI ƯU CÁC CƠNG TRÌNH THỐT NƯỚC BỀN VỮNG CHO LƯU VỰC SÔNG CẦU BÂY, GIA LÂM, HÀ NỘI Đặng Minh Hải1 Tóm tắt: Gần đây, q trình thị hóa lưu vực làm gia tăng dòng chảy nước mưa vào hệ thống nước lưu vực sơng Cầu Bây Các giải pháp thoát nước bền vững LID (Low Impact Development) lưu vực có hiệu cao việc giảm lưu lượng đỉnh kéo dài thời gian tập trung dịng chảy vào hệ thống nước Bài báo tích hợp giải thuật xếp khơng vượt trội (NSGAII) với mơ hình quản lý nước mưa (SWMM) để tìm phương án lựa chọn bố trí tối ưu cơng trình nước bền vững LID lưu vực sông Cầu Bây Các phương án tối ưu đạt hiệu giảm dòng chảy đỉnh cao chi phí đầu tư cơng trình LID nhỏ Tập hợp phương án tối ưu hình thành nên đường cong hiệu - chi phí Mỗi điểm đường cong hiệu - chi phí tương ứng với tổ hợp cơng trình gồm chứa sinh học, lát vật liệu thấm, hộp trồng cây, ô trồng cho dòng chảy qua Ba phương án giảm dòng chảy đỉnh 10%, 24% 46% cho thấy có khác biệt lớn số lượng loại cơng trình LID: hộp trồng có số lượng chiếm tỉ lệ từ 73.3% đến 77.4% số lượng cơng trình lát vật liệu thấm chiếm tỉ lệ 1% Ngược lại, tỉ lệ diện tích loại cơng trình lại khơng có khác biệt lớn Từ khóa: SWMM 5.1, LID, NSGA-II, Cầu Bây GIỚI THIỆU CHUNG* Q trình thị hóa chuyển phần diện tích thấm nước sang diện tích không thấm Điều làm cho thời gian tập trung dòng chảy giảm xuống lưu lượng đỉnh tăng lên, gây tải cho hệ thống thoát nước Để giảm gia tăng lưu lượng q trình thị hóa lưu vực, giải pháp nước bền vững (LID) sử dụng rộng rãi giới Nguyên lý LID giữ lại dòng chảy mặt thơng qua q trình trữ, thấm bốc Thông qua việc sử dụng tổ hợp công trình LID hiệu giảm dịng dịng chảy đỉnh tải lượng PCB đạt tới 70% (Wu et al 2018) Trong năm gần đây, trình thị hóa diễn mạnh mẽ nước ta với tốc độ 3.4 %/ năm Đông & Hải (2012) kết luận tỉ lệ đất không thấm vùng Đồng Bằng Bắc Bộ tăng 78% hệ số tiêu tăng lên 2.3 lần Hai & Hien (2015) thời gian ngập diện tích ngập khu vực lưu vực sơng Cầu Bây tăng 30% Đại học Thủy lợi tỉ lệ bề mặt không thấm tăng thêm 10% Trong nghiên cứu trên, giải pháp cải tạo nâng cấp cơng trình hệ thống nước đề xuất để đối phó với lưu lượng dịng chảy gia tăng lưu vực thoát nước Các giải pháp cơng trình truyền thống địi hỏi lượng kinh phí đầu tư lớn không theo kịp tốc độ thị hóa biến đổi nhanh chóng bề mặt lưu vực Vì vậy, việc tìm lựa chọn bố trí tối ưu tổ hợp cơng trình nước bền vững LID lưu vực để giảm thiểu lưu lượng dịng chảy gia tăng chảy vào hệ thống nước cần thiết Bài báo tập trung vào việc phát triển mơ hình tổng hợp thủy văn – thủy lực – tối ưu hóa để tìm phương án lựa chọn bố trí tối ưu cơng trình nước bền vững LID nhằm giảm thiểu ngập lụt lưu vực sông Cầu Bây, Hà Nội Đầu tiên, mơ hình SWMM 5.1 (Storm Water Management Model, Lewis A Rossman 2010) thiết lập với đầy đủ thuộc tính khí tượng, thủy văn, thủy lực LID Sau đó, hai hàm mục tiêu với điều kiện ràng buộc thiết lập: mục tiêu thứ tối thiểu hóa chi phí thực KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 29 giải pháp LID; mục tiêu thứ hai tối đa hóa hiệu giảm lưu lượng dịng chảy Cuối cùng, giải thuật di truyền NSGA II (Deb et al 2002) tích hợp với mơ hình SWMM 5.1 để tìm tập hợp phương án lựa chọn bố trí LID tối ưu cho lưu vực sông Cầu Bây PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vùng nghiên cứu Hình Sơ đồ vị trí hệ thống thoát nước Cầu Bây Vùng nghiên cứu thuộc huyện Gia Lâm, Hà Nội, có diện tích 5553 Địa hình có hướng dốc từ Tây Bắc đến Đơng Nam Cao độ địa hình thay đổi từ +7.2 m đến +3.2 m Khí hậu khu vực nhiệt đới gió mùa Mùa khơ tháng 11 đến tháng 4, mùa mưa tháng đến tháng 10, chiếm 80% lượng mưa năm Nước mưa nước thải khu vực đổ sơng Cầu Bây, sau đổ vào sơng Bắc Hưng Hải cống Xn Thụy (hình 1) Sơng Cầu Bây có chiều dài 12.7 km, chiều rộng biến đổi từ 10 m đến 32 m Q trình thị hóa nhanh chóng làm gia tăng diện tích khơng thấm nước lưu vực sông Cầu Bây Điều giảm thời gian tập trung dòng chảy, tăng lưu lượng dịng chảy đỉnh đổ vào hệ thống nước, gây tượng ngập lụt nhiều vị trí khu vực nghiên cứu 30 2.2 Mơ hình tổng hợp Trong báo này, mơ hình thủy văn thủy lực tích hợp với mơ hình tối ưu hóa để lựa chọn bố trí cơng trình LID Sử dụng mơ hình SWMM5.1 để xác định lưu lượng điều kiện đánh giá thay đổi chúng áp dụng giải pháp LID lưu vực Mơ đun tối ưu hóa sử dụng thuật tốn NSGA-II để đánh giá lợi ích (giảm lưu lượng) chi phí phương án lựa chọn bố trí LID xác định phương án tối ưu theo mục tiêu người sử dụng đặt 2.2.1 Mơ hình SWMM 5.1 Mơ hình SWMM 5.1 mơ hình thủy văn thủy lực bán phân bố Dịng chảy tiểu lưu vực mơ theo mơ hình hồ chứa phi tuyến Dịng chảy hệ thống truyền dẫn diễn tốn theo phương trình Saint – Venant chiều cho dịng chảy khơng ổn định biến đổi chậm Việc giải đồng thời phương trình liên tục phương trình bảo tồn động lượng cho đường ống/kênh với phương trình bảo tồn thể tích nút xác định biến đổi theo thời gian không gian mực nước lưu lượng toàn mạng lưới Phương pháp giải Nút-Đường dẫn theo mơ hình Sacramento-San Joaquin Delta mơ hình WRE Transport (Lewis A Rossman 2010) 2.2.2 Thiết lập mơ hình cho điều kiện Căn vào đồ quy hoạch đô thị đồ địa hình, tồn lưu vực sơng Cầu Bây chia thành 133 tiểu lưu vực Mực nước nguồn tiếp nhận sông Bắc Hưng Hải phụ thuộc vào quy trình vận hành cống Xuân Quan lấy + 2.0 m Điều kiện sử dụng đất tiểu lưu vực lấy theo kế hoạch sử dụng đất quận Long Biên Gia Lâm năm 2015 Mơ hình hiệu chỉnh để độ sâu mực nước thượng lưu cống Xuân Thụy phù hợp với số liệu độ sâu mực nước thực đo ứng với trận mưa 100.7 mm ngày 23/7/2004 Các thông số mơ hình hiệu chỉnh gồm: số đường cong (CN), hệ số nhám bề mặt tiểu lưu vực, độ sâu điền trũng lưu vực, hệ số nhám hệ thống truyền dẫn Sau đó, thơng số mơ hình kiểm định với trận mưa 112 mm ngày 18/9/2007 Chỉ số NASH (Nash and Sutcliffe 1970) cho trường hợp KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) hiệu chỉnh (hình 2a) kiểm định (hình 2b) 0.82 0.75, giá trị số NASH trường hợp nằm phạm vi chấp nhận Hình So sánh đường trình độ sâu mực nước cống Xuân Thụy cho trường hợp hiệu chỉnh (a) kiểm định mơ hình (b) Hình Sơ đồ mơ hệ thống nước lưu vực sơng Cầu Bây Mơ hình SWMM thiết lập cho lưu vực sơng Cầu Bây sau hiệu chỉnh mô với trận mưa ngày thiết kế với tần suất 10% (được xác định theo phương pháp năm điển hình từ số liệu mưa trạm Trâu Quỳ từ năm 1993 đến năm 2017) để sinh dòng chảy đỉnh điều kiện Dòng chảy đỉnh điều kiện so sánh với dòng chảy đỉnh phương án LID nhằm đánh giá hiệu phương án LID công thức (4) Mặc dù mô hình SWMM thiết lập kiểm định cho tồn lưu vực sông Cầu Bây phường Thượng Thanh, quận Long Biên lựa chọn để tìm phương án tối ưu bố trí cơng trình LID (hình 3) Lý để chọn phường Thượng Thanh khu vực diễn q trình thị hóa mạnh mẽ với nhiều khu thị sở hạ tầng dự kiến xây dựng Diện tích khu vực nghiên cứu 490.3 bao gồm 21 tiểu lưu vực 2.2.3 Mô LID Mục tiêu thiết kế LID gồm tối thiểu hóa diện tích khơng thấm nối trực tiếp tới cống nước mưa, tăng chiều dài dường dẫn dòng chảy mặt tối đa hóa việc trữ tiểu lưu vực LID mô SWMM 5.1 dạng ô chứa sinh học (bioretention cells), vườn thu nước mưa (rain gardens), mái nhà xanh (green roofs), hào thấm (infiltration trenches), lát vật liệu thấm nước (permeable pavements), thùng thu nước mưa (rain barrels), xả nước mưa (rooftop disconnection) kênh thực vật (vegetative swales) Trên sở phân tích đặc điểm sử dụng đất, mức độ thị hóa, kế hoạch phát triển hạ tầng (giao thông, hệ thống thoát nước) phường Thượng Thanh, báo lựa chọn loại cơng trình LID gồm: chứa sinh học (BIOR), vật liệu phủ thấm nước (PMPV), hộp trồng (TRBX) trồng cho dịng chảy qua (FTPT) Các thông số để mô cơng trình LID thể bảng Để đơn giản hóa cho q trình tìm kiếm phương án tối ưu, diện tích thơng số thiết kế cơng trình LID KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 31 giữ khơng thay đổi Khi đó, biến định ảnh hưởng tới trình tìm phương án tối ưu số lượng loại cơng trình LID sử dụng tiểu lưu vực Ô chứa sinh học (BIOR) Vật liệu phủ thấm nước (PMPV) Hộp trồng (TRBX) Hộp trồng cho dịng chảy qua (FTPT) Hình Các loại cơng trình LID Bảng Các thơng số mơ cơng trình LID Lớp Lớp mặt Lớp vật liệu rỗng Lớp thấm Lớp trữ Lớp thoát nước 32 Thơng số Diện tích (m2) Chiều sâu (cm) Độ rỗng BIOR 50 45.7 0.41 Hệ số thấm (cm/h) Cột nước hút (cm) Độ dày (cm) Độ rỗng Hệ số thấm (cm/h) Độ dày (cm) Độ rỗng Hệ số thấm (cm/h) Hệ số thoát nước(cm/h) Số mũ thoát nước 12.7 6.1 N/A 30.5 0.54 2.5 1.3 0.5 PMPV 500 N/A 10.2 0.18 12.7 30.5 0.67 2.5 1.3 0.5 TRBX 45.7 0.41 FTPT 30 45.7 0.41 12.7 6.1 N/A 12.7 6.1 N/A 30.5 0.54 2.5 1.3 0.5 30.5 0.54 2.5 1.3 0.5 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 2.2.4 Mơ hình tối ưu đa mục tiêu Mỗi phương án LID tổ hợp cơng trình BIOR, PMPV, TRBX FTPT áp dụng vào tiểu lưu vực vùng nghiên cứu Mục tiêu q trình tối ưu hóa tìm tổ hợp cơng trình LID có khả giảm lưu lượng dòng chảy đỉnh lớn mức chi phí đầu tư thực nhỏ Các hàm mục tiêu để phân tích lựa chọn phương án lựa chọn bố trí tối ưu cơng trình LID thể sau: Hàm mục tiêu thứ chi phí thực phương án LID nhỏ nhất: Min CL (1) Trong đó: CL chi phí xây dựng vận hành phương án LID thứ L; Fij diện tích đơn vị loại cơng trình LID loại j; pij đơn giá xây dựng vận hành đơn vị loại cơng trình LID thứ j (bảng 2); nij số lượng công trình LID thứ j lưu vực i, đóng vai trò biến định; k số lượng tiểu lưu vực áp dụng LID, k=21; m số loại cơng trình LID, m=4; nijmax số lượng lớn vị trí áp dụng loại cơng trình LID thứ j tiểu lưu vực i, xác định dựa vào quy hoạch sử dụng đất, điều kiện địa hình tiểu lưu vực Trị số nijmax phụ thuộc vào diện tích lớn để xây dựng loại cơng trình LID Tỉ lệ diện tích dành cho việc xây dựng cơng trình BIO, PP, TW FTP 4%, 40%, 4% 4% với 0≤ nij ≤ nijmax Bảng Đơn giá cơng trình LID TT Loại cơng trình LID Đơn vị Đơn giá Ghi BIO 106 đ/m2 3.3 Đơn giá cơng trình PP 106 đ/m2 1.3 tham chiếu theo Wu (et al TW 106 đ/m2 2.6 2018) suất đầu tư cơng trình 2.6 Việt Nam FTP 10 đ/m Hàm mục tiêu thứ hai hiệu giảm lưu lượng đỉnh lớn : Max (%) (2) Trong đó: EL phần trăm giảm lưu lượng đỉnh dòng chảy cống Xuân Thụy phương án áp dụng LID thứ L; QL lưu lượng đỉnh phương án áp dụng giải pháp LID thứ L; Qb lưu lượng đỉnh kịch 2.2.5 Thuật toán tối ưu NSGA-II Là dạng giải thuật di truyền, NSGA-II thuật toán sử dụng rộng rãi hiệu để tìm tập hợp lời giải cân (trade – off) toán tối ưu đa mục tiêu (Deb et al 2002) Với việc sử dụng giải thuật xếp khơng vượt trội, NSGA-II có tốc độ tìm lời giải tối ưu nhanh thuật toán tối ưu khác Ba đặc trưng giải thuật NSGA-II là: phát triển tầng lớp ưu tú, sử dụng chế bảo tồn đa dạng lời giải tập trung vào lời giải không vượt trội Thông số NSGA-II gồm có kích thước quần thể (P), số lượng hệ (n), xác suất lai tạo (Pc) xác suất biến dị (Pm) Số lượng quần thể P tập hợp phương án LID Xác suất lai tạo Pc xác suất trình tạo cá thể (phương án LID) từ việc lai ghép hay nhiều đoạn gen hai hay nhiều cá thể cha mẹ Xác suất đột biến Pm xác suất trình tạo cá thể mang số tính trạng khơng có mã di truyền cá thể cha mẹ Các thông số có ảnh hưởng lớn tới kết trình tìm kiếm lời giải tối ưu Một số tổ hợp kích thước quần thể số lượng hệ kiểm tra để tìm giá trị thơng số tối ưu Trong báo này, P=100, n= 200, Pc= 0.9, Pm= 0.1 Giá trị thông số phù hợp với khuyến cáo Deb et al (2002) Wu et al (2018) Việc kết nối giải thuật tối ưu NSGA-II với mơ hình SWMM 5.1 thực theo phương pháp Wu et al (2018) trình bày hình KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 33 tối ưu tương đối rộng Các nhà quản lý vào tốc độ thị hóa (tốc độ tăng diện tích khơng thấm) để lựa chọn phương án LID phù hợp với khả đầu tư Hình Đường cong hiệu - chi phí 3.2 Mức độ sử dụng phân bố theo không gian công trình LID Hình Sơ đồ khối mơ hình tổng hợp KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đường cong hiệu - chi phí Q trình tối ưu hóa sinh tập hợp phương án tối ưu hình thành nên đường cong hiệu - chi phí Hình minh họa đường cong hiệu - chi phí (đường cong Pareto) thể mối liên hệ hiệu giảm lưu lượng đỉnh chi phí đầu tư Mỗi điểm đường cong thể tổ hợp số lượng cơng trình BIOR, PMPV, TRBX FTPT bố trí khu vực phường Thượng Thanh Nhận thấy, chi phí đầu tư tỉ lệ tuyến tính với hiệu giảm lưu lượng Cụ thể chi phí đầu tư giải pháp LID tăng thêm 100×109 VNĐ lưu lượng giảm thêm 3.68% Quan hệ tuyến tính tiểu lưu vực khu vực phường Thượng Thanh có tính đồng cao sử dụng đất, thảm phủ thổ nhưỡng Điều cho thấy tiểu lưu vực có mức độ ưu tiên việc tìm giải pháp chống ngập lụt ảnh hưởng q trình thị hóa Hiệu suất giảm lưu lượng biến đổi từ 0.26% đên 46.4% tương ứng với biên độ biến đổi chi phí đầu tư từ 6.6 ×109 VNĐ đến 1300×109 VNĐ Phạm vi thay đổi hiệu suất giảm lưu lượng chi phí đầu tư lời giải 34 Hình Tỉ lệ số lượng loại cơng trình LID lựa chọn cho phương án giảm lưu lượng Để so sánh tính hữu dụng loại cơng trình LID việc giảm lưu lượng, phương án LID tương ứng với hiệu suất giảm lưu lượng 10% (giảm ít), 24% (giảm trung bình) 46% (giảm nhiều) phân tích so sánh Hình mơ tả số lượng loại cơng trình BIOR, PMPV, TRBX FTPT phương án giảm lưu lượng Do chiếm diện tích mặt khơng lớn nên cơng trình loại TRBX có số lượng nhiều phương án với tỉ lệ từ 73.3% đến 77.4% Tiếp đến cơng trình loại FTPT với tỉ lệ sử dụng cho phương án giảm 10%, 24% 46% 11.5%, 21.2% 14.9% Loại cơng trình sử dụng với tỉ lệ đứng thứ BIOR Do diện tích KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) mặt lớn nên PMPV có số lượng chiếm tỉ lệ 1% phương án Trái ngược với khác biệt lớn số lượng loại cơng trình phương án, tỉ lệ diện tích loại cơng trình LID khơng có khác biệt lớn (hình 8) Đối với phương án giảm 10%, diện tích PMPV sử dụng nhiều với 30.5%, tiếp đến diện tích BIOR TRBX với tỉ lệ 26.5% 24.7% Diện tích FTPT sử dụng với 18.3% Ngược lại, FTPT có tỉ lệ diện tích sử dụng lớn với 35.5% phương án giảm 24% Trong phương án này, BIOR cơng trình có diện tích sử dụng nhỏ với 12.6%; đứng vị trí diện tích PMPV TRBX với tỉ lệ 27.3% 24.6% Đáng ý phương án giảm lưu lượng 46% tỉ lệ diện tích BIOR, TRBX, FTPT gần với tỉ lệ 23.8% tỉ lệ diện tích PMPV cao với 29.2% Hình cho thấy phân bố theo khơng gian cơng trình LID dạng tỉ lệ diện tích cơng trình LID so với diện tích tiểu lưu vực tương ứng với mức giảm lưu lượng 24% Nhận thấy, tỉ lệ diện tích LID có tương quan chặt chẽ với tỉ lệ diện tích khơng thấm tiểu lưu vực Các tiểu lưu vực có tỉ lệ khơng thấm cao có tỉ lệ diện tích cơng trình LID cao (tiểu lưu vực có màu xanh nước biển) tiểu lưu vực đó, cơng trình LID có hiệu việc giảm lưu lượng dòng chảy Tỉ lệ diện tích cơng trình LID tiểu lưu vực tỉ lệ thuận với số lượng công trình LID tiểu lưu vực Số lượng loại cơng trình LID phương án tối ưu thay đổi có thay đổi thiết kế cơng trình LID đơn vị Hình Phân bố cơng trình LID tiểu lưu vực ứng với phương án giảm lưu lượng 24% Hình Tỉ lệ diện tích loại cơng trình LID lựa chọn cho phương án giảm lưu lượng Các kết tỉ lệ số lượng diện tích loại cơng trình phương án phù hợp với đặc điểm điều kiện sử dụng đất phường Thượng Thanh sở khoa học quan trọng cho nhà quản lý Tuy nhiên, kết hợp lý với kết cấu cụ thể cơng trình trình bày bảng Khi thay đổi thiết kế cơng trình kết thay đổi đáng kể Do vậy, để lựa chọn phương án LID tối ưu cần phải trao đổi với quan quản lý, người dân hưởng lợi để lựa chọn thiết kế cụ thể cho loại cơng trình Từ đó, có sở để có phương án LID tối ưu phù hợp với điều kiện thực tế Các phương án LID tối ưu tìm phụ thuộc vào hàm mục tiêu, ràng buộc, giả thiết toán Khi số yếu tố thay đổi phương án tối ưu chi phí, hiệu giảm lưu lượng, sơ lượng loại cơng trình LID thay đổi Do đơn giá của cơng trình LID sử dụng nghiên cứu có biến động theo nguồn tham chiếu cịn chứa đựng độ bất định cao phí thực tế phương án LID khác với chi phí ước tính mơ Các chi phí ước tính phương án tối ưu Là chi phí tham chiếu để đánh giá phương án khác Chi phí thực tế phương án LID thấp nhiều so với chi phí ước tính cơng trình LID đa mục tiêu nước, giao thơng, cảnh quan KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) 35 KẾT LUẬN Bài báo ứng dụng mô hình tổng hợp thủy văn–thủy lực-tối ưu hóa (SWMM 5.1-NSGAII) để tìm phương án lựa chọn bố trí tối ưu cơng trình LID lưu vực nhằm giảm thiểu tác động q trình thị hóa đến hệ thống nước lưu vực sơng Cầu Bây, Hà Nội Kết q trình tối ưu hóa tạo tập hợp phương án tối ưu nằm đường cong hiệu quả- chi phí hiệu giảm lưu lượng chi phí đầu tư tương ứng Mỗi điểm đường cong hiệu chi phí tương ứng với tổ hợp cơng trình LID gồm BIOR, PMPV, TRBX, FTPT cho tiểu lưu vực thỏa mãn hiệu giảm lưu lượng cao chi phí đầu tư xác định TRBX có số lượng nhiều với tỉ lệ từ 73.3% đến 77.4% Số lượng PMPV chiếm tỉ lệ 1% Tỉ lệ diện tích loại cơng trình khơng có khác biệt lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đông, L P., and Hải, D T (2012) “Ảnh hưởng trình thị hóa đến hệ số tiêu vùng Đồng Bằng Bắc Bộ.” Tạp chí KHKT Thủy lợi Mơi trường, 9, 9–13 Hai, D M., and Hien, N T (2015) “Effect of Urbanization and Climate Change on the Drainage System in the Cau Bay River Basin, Viet Nam.” The proceedings of KSCE Conference 2015 Lewis A Rossman (2010) “Storm Water Management Model User’s Manual, Version 5.0.” United States Environment Protection Agency, EPA/600/R-(July), 285 Nash, J E., and Sutcliffe, J V (1970) “River flow forecasting through conceptual models part I—A discussion of principles.” J Hydrol., 3(10), 282–290 Wu, J., Kauhanen, P G., Hunt, J A., Senn, D B., Hale, T., and McKee, L J (2018) “Optimal Selection and Placement of Green Infrastructure in Urban Watersheds for PCB Control.” Journal of Sustainable Water in the Built Environment, 5(2), 04018019 Deb, K., Pratap, A., Agarwal, S., and Meyarivan, T (2002) “A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II.” IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 6(2), 182–197 Astract: OPTIMAL SELECTION AND PLACEMENT OF SUSTAINABLE DRAINAGE SOLUTIONS IN CAU BAY RIVER BASIN Recently, increased impervious areas due to urbanization have induced increased surface runoffs entering into the drainage system in Cau Bay river basin Sustainable drainage solutions - LID (Low Impact Development) on subcatchments have high efficiency on both reducing flow peak and lengthening concentration time This paper aims to couple non sorted genertic algorithm (NSGAII) with Storm Water Management Model (SWMM) to find optimal LID selection and placement in Cau Bay river basin The optimal LID soultions ensuring both maximum peak flow reduction and minimum implementation cost were plotted together as a benefit – cost curve An optimal LID solution combined the number of bioretentions, permeable pavement, tree well and flow through plant tree planters Three optimal solutions with peak flow reduction of 10%, 24% and 46% indicated that there was significant variation in the number of each LID type: namely, percentage of tree well was in the range from 73.3% to 77.4% while permeable pavement contributed only 1% In constrast, there was small difference among area percentages of each LID type Keywords: SWMM 5.1, LID, NSGA-II, Cau Ba river basin Ngày nhận bài: 19/6/2019 Ngày chấp nhận đăng: 07/8/2019 36 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 66 (9/2019) ... thấm tiểu lưu vực Các tiểu lưu vực có tỉ lệ khơng thấm cao có tỉ lệ diện tích cơng trình LID cao (tiểu lưu vực có màu xanh nước biển) tiểu lưu vực đó, cơng trình LID có hiệu việc giảm lưu lượng... kiểm định cho toàn lưu vực sông Cầu Bây phường Thượng Thanh, quận Long Biên lựa chọn để tìm phương án tối ưu bố trí cơng trình LID (hình 3) Lý để chọn phường Thượng Thanh khu vực diễn q trình thị... thiểu tác động q trình thị hóa đến hệ thống nước lưu vực sơng Cầu Bây, Hà Nội Kết q trình tối ưu hóa tạo tập hợp phương án tối ưu nằm đường cong hiệu quả- chi phí hiệu giảm lưu lượng chi phí