Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả kinh tế khi áp dụng các biện pháp SUDS bao gồm tăng mật độ cây xanh hoặc sử dụng giếng thăm thấm nước để kiểm soát ngập lụt đô thị so với biện pháp thoát nước đô thị thông thường.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2021, 15 (4V): 123–132 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ BIỆN PHÁP THOÁT NƯỚC BỀN VỮNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM MƠ PHỎNG THỦY LỰC HYSTEM EXTRAN Phạm Duy Đơnga,∗, Trần Hùng Cườngb a Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Viện Khoa học Kỹ thuật Thủy văn Hannover, 22 Engelbosteler Damm, 30167 Hannover, Đức Nhận ngày 08/7/2021, Sửa xong 18/9/2021, Chấp nhận đăng 20/9/2021 Tóm tắt Hệ thống nước bền vững (SUDS) cách tiếp cận tự nhiên để quản lý hệ thống nước thị nhằm làm giảm tác động q trình thị hóa cách giảm lượng nước mưa chảy vào cống Nghiên cứu đánh giá hiệu kinh tế áp dụng biện pháp SUDS bao gồm tăng mật độ xanh sử dụng giếng thăm thấm nước để kiểm soát ngập lụt thị so với biện pháp nước đô thị thông thường Phần mềm đồ họa mô thông tin địa lý FOG sử dụng để vạch tuyến mạng lưới thoát nước phân chia lưu vực theo phương pháp Thiessen cho phân khu trung tâm Khu thị Hoa Lư, Ninh Bình Các mưa dịng chảy mơ điều chỉnh phần mềm HYSTEM EXTRAN theo trường hợp : #1 mật độ xây dựng theo quy hoạch, #2 tăng 10% xanh so với #1, #3 sử dụng giếng thăm thấm (58 giếng), #4 kết hợp #2 #3 Kết cho thấy #2, #3, #4 giảm tương ứng 15,1%, 29,7%, 34,9% chi phí đầu tư cống thoát nước so với #1 Việc áp dụng biện pháp SUDS mang lại lợi ích kinh tế mơi trường Thiết kế hệ thống thoát nước mưa dựa phần mềm HYSTEM EXTRAN khắc phục thiếu xác phương pháp tính tốn nước mưa truyền thống Từ khố: SUDS; xanh thị; giếng thấm; nước mưa thị; hystem extran ASSESSMENT EFFICIENCY OF SOME SUSTAINABLE URBAN DRAINAGE SOLUTIONS USING DRAINAGE MODEL HYSTEM EXTRAN Abstract Sustainable Urban Drainage System (SUDS) is a natural approach, alternative to conventional drainage in urban stormwater management, decreasing the impact of urbanization by reducing the amount of rainwater entering the sewer This study evaluated the potential economic effect when applying SUDS measures including increasing urban tree area or using permeable manhole to control urban flooding compared to conventional drainage Graphical information system FOG was used to map the drainage network and delineate catchment according to Thiessen method for a real catchment in the central of Hoa Lu Urban Area, Ninh Binh Storm design was simulated and adjusted by HYSTEM EXTRAN software in cases: #1 conventional system with planned building density, #2 reduction of 10% building density compared to #1, #3 using permiable manhole (58 manholes), and #4 combination #2 and #3 The results illustrate that #2, #3, and #4 respectively reduced 15.1% and 29.7%, and 34.9% the cost for pipecompared to #1 The simulation method of stormwater drainage using HYSTEM EXTRAN software has overcome the inaccuracies of conventional stormwater drainage calculation methods such as rational method The application of SUDS measures not only benefits the environment but also brings economic efficiency in the construction of drainage systems Keywords: SUDS; urban green tree area; permiable manhole; urban drainage; hystem extran https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(4V)-12 © 2021 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: dongpd@nuce.edu.vn (Đông, P D.) 123 Đông, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Giới thiệu Xu hướng thị hóa toàn cầu diễn mạnh mẽ giới kỷ 21, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường tài nguyên thiên nhiên cân sinh thái Đơ thị hóa gây giảm diện tích đất tự nhiên, thay vào cơng trình, mặt phủ bê tơng vật liệu thấm nước [1] Điều dẫn đến thay đổi dòng chảy tự nhiên nước mưa tỷ lệ lượng nước mưa rơi xuống bề mặt trái đất bị giảm lượng nước mưa chảy tràn bề mặt gia tăng, nguy lũ lụt ngày tăng Thốt nước vệ sinh mơi trường, đặc biệt vấn đề nước mưa ln vấn đề quan trọng trình phát triển đô thị giới Với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, Việt Nam có 830 thị lớn nhỏ [2], có nhiều thị đối mặt với tình trạng ngập lụt, đặc biệt biệt thành phố lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh Tình trạng ngập úng diễn thường xuyên nhiều đô thị từ nhiều năm hệ thống thoát nước tải, thiết kế chưa hợp lý, cống bị tắc quy hoạch san chưa thực đồng tạo nhiều vùng trũng thấp, khó thoát nước mưa theo chế độ tự chảy Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu nước biển dâng ngày phức tạp gây thách thức lớn nhà quản lý người làm chuyên môn việc quy hoạch, thiết kế hệ thống thoát nước mưa [3, 4] Cách tiếp cận giải theo truyền thống thiết kế xây dựng hệ thống thoát nước mưa theo hướng thoát thật nhanh nước mưa khỏi phạm vi đô thị Điều địi hỏi kích thước cống cơng suất thiết bị hệ thống lớn, gây tốn xây dựng quản lý vận hành [5] Để khắc phục nhược điểm trên, hệ thống thoát nước theo hướng bền vững (SUDS) nghiên cứu áp dụng nhiều nước giới Theo cách tiếp cận này, nước mưa thoát chậm, lượng lớn nước mưa lưu trữ tạm thời đô thị thông qua số biện pháp kỹ thuật sử dụng hồ điều hòa, vỉa hè thấm nước, dải xanh đô thị, giếng thăm thấm nước Như lượng lớn nước mưa giữ lại, thấm vào lòng đất lưu lượng nước mưa chảy vào hệ thống thoát nước mưa giảm nhiều Ngoài ra, biện pháp SUDS cịn làm nước mưa, điều hịa khơng khí, tạo điều kiện sống tốt thị [6] Phần mềm HYSTEM EXTRAN phần mềm mô trình nước chảy bề mặt cống thoát nước phát triển Viện Khoa học Kỹ thuật Thủy văn Hannover sử dụng để tính tốn thủy lực quản lý hệ thống thoát nước rộng rãi Đức Đã có số nghiên cứu áp dụng HYSTEM EXTRAN nước mưa thị Jahanbazi Egge [7] tiến hành nghiên cứu so sánh việc tính tốn quản lý thoát nước mưa truyền thống sử dụng phần mềm HYSTEM EXTRAN-2D Kết nghiên cứu cho thấy HYSTEM EXTRAN-2D có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống chi tiết mức độ ngập lụt bề mặt điểm khác nhau, dễ sử dụng tiết kiệm thời gian Fuchs Schmidt [8] tiến hành so sánh ba mơ hình việc giả định ngập lụt thị có sử dụng phần mềm HYSTEM EXTRAN-2D Kết cho thấy tầm quan trọng việc xem xét tương tác hai chiều bề mặt hệ thống cống lập mơ hình nước thị cho mục đích đánh giá ngập lụt thị cách tiếp cận truyền thống kết nối tất khu vực trực tiếp với hệ thống cống dẫn đến kết khơng xác Tuy nhiên, tại, chưa có nghiên cứu giới Việt Nam đánh giá hiệu biện pháp thoát nước bền vững sử dụng phần mềm HYSTEM EXTRAN Trong nghiên cứu này, hiệu việc áp dụng biện pháp thoát nước bền vững, cụ thể tăng diện tích xanh sử dụng giếng thăm thấm nước đánh giá sử dụng phần mềm HYSTEM EXTRAN để mơ hình hóa hệ thống nước giả định mưa 124 Đông, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng hai mô đun để mơ hệ thống nước, giả định mưa, tính tốn thủy lực bao FOG vànghệ HYSTEM EXTRAN Các bước ISSN thiết lập mô đun Tạpgồm chí Khoa học Cơng Xây dựng NUCE 2018 2615-9058 thể Hình 1 Tóm bước hiệnhiện mơ hình HìnhHình Tóm tắttắtcác bướcthực thực mơ hình FOG [9] phần mềm mở rộng ArcGIS® Chức ArcGIS® Hệ thống địa lý thu thập, lưu giữ chuẩn bị liệu thuộc tính - Hệ thống thơng FOG [9] phần mềmthơng mở tin rộng ArcGIS Chức củacó ArcGIS khơng gian FOG sử dụng tất đặc trưng ArcGIS® mở rộng thêm ứng tin địa lý thu thập, lưu giữ chuẩn bị liệu có thuộc tính khơng gian FOG sử dụng tất dụng mà trở thành công cụ mạnh đặc biệt phù hợp lĩnh vực thoát đặc trưng ArcGIS mở rộng ứnghọa dụng mà nócủa trởhệthành cơng cụ mạnh đặc nước đô thị FOG hỗ trợ thiếtthêm kế minh tất cảvì cácvậy thành phần thống ® theonước khơng đô gian.thị FOG thêm hỗ vào trợ ArcGIS cụ đểhọa biệt phù hợp trongnước lĩnhchính vựcxác FOG thiếtnhững kế vàcông minh tất thành phần chỉnh sửa nhanh thốngkhơng nước, đặcFOG biệt tự động chia lưu vực hệ thống thốtđiều nước xác hệtheo gian thêm vàophân ArcGIS cơng cụ để có nước, tính tốn diện tích phục vụ đoạn cống Do FOG giúp cho việc thể điều chỉnh sửa nhanh hệ thống thoát nước, đặc biệt tự động phân chia lưu vực nước, tính thiết kế quản lý mạng lưới thoát nước đơn giản tiết kiệm thời gian tốn diện tích phục vụ đoạn cống Do FOG giúp cho việc thiết kế quản lý mạng HYSTEM EXTRAN [10] phần mềm mơ q trình nước chảy bề mặt lưới thoát nước đơnvàgiản vàthống tiết kiệm thờicũng gian hệ nước nhưhơn mơ cơng trình đặc biệt HYSTEM EXTRAN [10]nước phần mềm trình nướcEXTRAN chảy bềcó mặt hệ thống trạm bơm,mơ giếng tràn táchq nước HYSTEM thể hệ thống tính tốn lưu lượng, thủy lực dịng xác địnhđặc vị trí,biệt mức độ điểm lụt thoát nước trạm thoát nước mơ chảy cơng trình hệ ngập thống Nghiên cứu điển hình áp dụng trung tâmlượng, Khu đô thủy thị Hoa bơm, giếng tràn tách nước HYSTEM EXTRAN có cho thểphân tínhkhu tốn lưu lực dịng chảy xác Lư, Ninh Bình, khu xây dựng, có diện tích phân khu trung tâm 20,2 định vị trí, mức độ điểm ngập lụt Nghiên cứu điển hình áp dụng cho phân khu trung tâm Khu thị Hoa Lư, Ninh Bình, khu xây dựng, có diện tích phân khu trung tâm 20,2 Mật độ xây dựng phân khu dao động khoảng 50-70% tùy thuộc vào tiểu khu, chi tiết thể Hình 5(a) 2.1 Nhập liệu địa hình Đối với mơ hình FOG HYSTEM EXTRAN, xác liệu địa hình nhập từ mơ hình số độ cao (DEM) Tuy nhiên, khu vực nghiên cứu khu vực trình triển khai xây dựng khơng có đồ DEM thực tế, nên liệu địa hình nhập vào FOG từ đồ quy hoạch khu vực dự án phần mềm Autocad Để FOG nhận diện loại mặt phủ khác nhau, tất loại mặt phủ cần phân chia bao đường khép kín dạng polygon 125 2.1 Nhập liệu địa hình Đối với mơ hình FOG HYSTEM EXTRAN, xác liệu địa hình nhập từ mơ hình số độ cao (DEM) Tuy nhiên, khu vực nghiên cứu khu vực q trình triển khai xây dựng khơng có đồ DEM thực tế, nên liệu địa hình nhập vào FOG từ đồ quy hoạch khu vực dự án P D., Cường, T H.nhận / Tạpdiện chí Khoacác họcloại Cơng phầnĐơng, mềm Autocad Để FOG mặtnghệ phủ Xây khácdựng nhau, tất loại mặt phủ cần phân chia bao đường khép kín dạng polygon 2.2 Phân chia lưu vực thiết lập mạng lưới thoát nước 2.2 Phân chia lưu vực thiết lập mạng lưới thoát nước Việc phân chia lưu vực vạch tuyến mạng lưới thoát nước mưa thực dựa vào đồ Việc phân chia lưu vực vạch tuyến mạng lưới thoát nước mưa thực quy hoạch sử dụng đất khu vực, cao độ địa hình, vị trí nguồn tiếp nhận nước mưa đồ dựa vào đồ quy hoạch sử dụng đất khu vực, cao độ địa hình, vị trí nguồn liệu địa hìnhtiếp nhận đượcnước nhập vào FOG Hướng chảyđãbề mặt tiểu khu phân mưa đồ liệudịng địa hình nhập vào FOG.các Hướng chia định hướng theo phương pháp đa giác Thiessen Hướng dòng chảy dòng chảy bề mặt các tiểu khu phân chia định hướng theo phương đoạn cống xác định theo hướng hình từ caoHướng xuống thấp mặtcácbằng có định hồ nước pháp đađịa giác Thiessen dòng chảyDo đoạn quy cốnghoạch xác theo khu nên từ cao thấp Do hòa mặt hoạchTồn có hồbộ nước khuthốt nên nước bao gồm hồ nước hướng địa tậnhình dụng để xuống làm hồ điều nướcquymưa mạng lưới hồ nước tận dụng để làm hồ điều hịa nước mưa Tồn mạng lưới 58 giếng thăm cửa xả nước mưa Mặt phân chia lưu vực thiết lập mạng lưới thoát nước nước bao gồm thể Hình 2.58 giếng thăm cửa xả nước mưa Mặt phân chia lưu vực thiết lập mạng lưới thoát nước thể Hình Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 ISSN 2615-9058 Hình Mặt vạch tuyến mạng lưới thoát nước 2.3 Thiết kế trận mưa tính tốn Hình Mặt vạch 2.3 Thiết kế trận mưa tính tốn Trong tính tốn thiết kế nước mưa thị theo phương pháp truyền thống, người ta thường coi thời gian mưa tính tốn khoảng thời gian kể từ lúc nước mưa rơi xuống vị trí xa lưu vực đến nước chảy tập trung đến tiết diện cống tính [11] Sự phânthốt bố lượng mưa trận mưa mơ từ số tuyến lưới nước toánmạng liệu thống kê trận mưa thực tế đo khoảng từ 20-30 năm Trong nghiên cứu này, dựa vào số liệu khí tượng Ninh Bình, trận mưa tính tốn thiết kế với chu kỳ lặp lại năm có lượng mưa 83mm có phân bố mưa theo thời gian thể biểu đồ Hình Lượng mưa (mm) Biểu đồ phân bố mưa Trong tính tốn thiết kế nước mưa thị 35 theo phương pháp truyền thống, người ta thường 30 coi thời gian mưa tính tốn khoảng thời gian kể 25 từ lúc nước mưa rơi xuống vị trí xa lưu 20 vực đến nước chảy tập trung đến tiết diện cống 15 tính tốn [11] Sự phân bố lượng mưa 10 trận mưa mô từ số liệu thống kê trận mưa thực tế đo khoảng 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 từ 20-30 năm Trong nghiên cứu này, dựa vào số Thời gian (phút) liệu khí tượng Ninh Bình, trận mưa tính Hình Biểu đồ phân bố mưa theo thời gian Biểu đồ phân bố mưa theo thời gian toán thiết kế với chu kỳ lặp lại năm có2.4 Thiết kế hệHình số dịng chảy, tính tốn lượng mưa lan truyền dịng chảy bề mặt lượng mưa 83mm có phân bố mưa theo thời Thông thường đô thị có nhiều loại mặt phủ có hệ số dòng chảy khác bãi đất trống, bãi cỏ, xanh, mặt đường nhựa, mái nhà… Tuy nhiên, gian thể biểu đồ Hình nghiên cứu điển hình này, bề mặt thị chia loại mặt phủ để đơn giản hóa q trình tính tốn, hệ số dịng chảy chọn ψ = 0,5 khu xanh Đối với loại mặt phủ thấm nước mặt đường nhựa/bê tơng, mái nhà hệ số dịng chảy chọn ψ = 0,85 theo Hình [12] 126 Đông, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 2.4 Thiết kế hệ số dịng chảy, tính tốn lượng mưa lan truyền dịng chảy bề mặt ISSN 2615-9058 Thơng thường thị có nhiều loại mặt phủ có hệ số dịng chảy khác bãi đất trống, bãi cỏ, xanh, mặt đường nhựa, mái nhà, Tuy nhiên, nghiên cứu điển hình này, bề mặt đô thị chia loại mặt phủ để đơn giản hóa q trình tính tốn, hệ số dịng chảy chọn ψ = 0,5 khu xanh Đối với loại mặt phủ thấm nước mặt đường nhựa/bê tơng, mái nhà hệ số dịng chảy chọn ψ = 0,85 theo Hình [12] Lưu lượng nước mưa tính tốn theo phương trình (1) bên : VEGL = NEGL AE c Hình Hệ số dịng chảy mặt phủ thấm nước (1) Hình Hệ số dịng chảy mặt phủ thấm nước Lưu lượng nước mưa tính tốn theo phương trình (1) bên : VEGL thể tích lượng nước mưa [m3 ]; NEGL lượng mưa [mm]; AE diện tích lưu vực (1) 𝑽𝑬𝑮𝑳 = 𝑵𝑬𝑮𝑳 𝑨𝑬 𝒄 thoát nước [km2 ]; c hệ số quy đổi (10 đơn vị diện tích lưu vực ha, 1000 đơn vị diện tích 𝑉!"# thể tích lượng nước mưa [m³]; 𝑁!"# lượng mưa [mm]; 𝐴! diện lưu vực km2 ) tích lưu vực nước [km²]; 𝑐 hệ số quy đổi (10 đơn vị diện tích lưu vực Sau tính tốn lan truyền dịng chảy bề mặt, q trình dòng chảy mạng lưới ha, 1000 đơn vị diện tích lưu vực km²) cống xác định cách sử dụng mơ hình HYSTEM EXTRAN Có tính đến q trình vật Sau tính tốn lan truyền dịng chảy bề mặt, q trình dịng chảy lý, q trình chuyển động mơ tả chi tiết vớimạng trợ xác cácđịnh phương pháp thủymôđộng lực lưới giúp cống cách sử dụng hình HYSTEM EXTRAN Có tính đến q trình vật lý, q trình chuyển động mơ học Việc xác định trình chuyển động xác định hệ thống đầy đủ phương trìnhtả chi tiết với trợ giúp phương pháp thủy động lực học Việc xác định Saint Venant, bao gồm phương trình chuyểntrình động động phương trình chuyển xác định liên hệtục thống[13] đầy đủ phương trình Saint Venant, bao gồm phương trình chuyển động phương trình liên tục [13] ∂v v ∂v ∂h 𝑣 𝜕𝑣 𝜕ℎ · + · + = IS − I𝑔1E 𝜕𝑣 + + = 𝐼$ − 𝐼% 𝜕𝑡 𝑔 𝜕𝑥 𝜕𝑥 g ∂t g ∂x ∂x (2)(2) 𝜕𝑄 𝜕𝐴 ∂Q ∂A (3) + =0 𝜕𝑥 𝜕𝑡 + =0 (3) ∂x trong∂tđó g gia tốc trọng trường [m/s²] ; v vận tốc dòng chảy [m/s] ; t biến g gia tốc trọng trường [m/s2 ]; v vận tốc dòng chảy [m/s]; t biến thời gian [s]; x biến vị trí [m]; h độ sâu nước [m]; IS độ dốc đáy [-]; IE độ dốc đường7 đo áp [-]; Q lưu lượng dòng chảy [m3 /s]; A diện tích ướt [m2 ] 2.5 Các kịch chạy mơ hình Để đánh giá hiệu SUDS việc giảm thiểu ngập lụt, giảm thiểu kích thước cống nước so với trường hợp không áp dụng SUDS, Phần mềm FOG HYSTEM EXTRAN mô chạy thủy lực mạng lưới thoát nước mưa theo trường hợp: #1 mật độ xây dựng theo quy hoạch, #2 tăng 10% diện tích xanh so với #1, #3 toàn giếng đầu giếng nút sử dụng giếng thấm (58 giếng), #4 kết hợp #2 #3 Kịch #1 để làm kịch đối chứng Kịch #2 để đánh giá hiệu việc tăng tỷ lệ xanh đô thị Tỷ lệ tăng lựa chọn 10% lý tỷ lệ tăng lớn 10% thơng thường khó thuyết phục chủ đầu tư dự án, tỷ lệ tăng nhỏ hiệu giảm ngập lụt khơng rõ rệt khó đánh giá Sử dụng giếng thăm thấm nước biện pháp chưa nghiên cứu áp dụng nhiều giới Giếng thấm có cấu tạo phận giống giếng thăm nước mưa thơng thường Tuy nhiên, để nước thấm xung quanh, thành giếng đục lỗ đường kính 1-1,5 cm cách khoảng 8-10 cm Vận tốc nước thấm qua lỗ chọn khoảng 0,005-0,015 m/s [10] 127 Đông, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Kết thảo luận 3.1 Kết tính tốn Hình thể đường kính (mm) độ dốc (%) đoạn cống trường hợp tính tốn Có thể thấy đường kính nhiều đoạn cống mạng lưới nước #2, #3, #4 giảm đáng kể so với #1 Với #2, tỷ lệ diện tích xanh tăng lên tăng lượng nước thấm xuống đất làm giảm hệ số dòng chảy [14, 15], dẫn đến giảm lưu lượng nước chảy vào cống nước, nên giảm đường kính cống mà đảm bảo hệ thống không bị tải gây ngập lụt Trong trường hợp #3, giếng thăm thấm nước giúp thấm phần nước mưa vào đất thành nước ngầm, làm giảm lượng nước mưa chảy cống thoát nước [16, 17] Đối với trường hợp #4, lượng nước mưa vừa thấm xuốngTạpđất quahọccảCông diện câyNUCE xanh qua giếng thấm, chí Khoa nghệtích Xây dựng 2018 ISSNlượng 2615-9058nước chảy cống Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 ISSN 2615-9058 thoát nước giảm nhiều (a) ứng với #1 (a) Ứng ứng với (a) với#1 #1 (b) Ứng9 với #2 128 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2018 ISSN 2615-9058 ISSN 2615-9058 Đông, P D., Cường, T H /(b) Tạpứng chívới Khoa #2 học Cơng nghệ Xây dựng (b) ứng với #2 (c) Ứng ứng với (c) với#3 #3 (c) ứng với #3 10 với #4 (d) Ứng 10 Hình Kết tính tốn thủy lực Hình mơ tả trắc dọc tuyến cống (tuyến cống 57-59 27-60) bốn trường hợp #1, #2, #3, #4 Trong trường hợp đường đo áp cao mặt đất, mặt đất bị ngập, chí có nước bị tràn lên từ giếng thăm Hình cho thấy đường đo áp tuyến cống bốn trường hợp thấp mặt đất không xảy ngập điểm tính tốn, chứng tỏ việc lựa chọn đường kính độ dốc đặt cống hợp lý Có thể thấy rõ đường đo áp tất đoạn cống phương án #1 nằm cao đỉnh cống Tuy nhiên, đoạn cống cuối tuyến cống 57-59 hai đoạn cuối tuyến cống 27-60 phương án #2, #3, #4 nằm thấp đỉnh cống Trong trường hợp hệ thống thoát nước xây dựng đưa vào hoạt động, việc so sánh tiến hành theo hướng cố định số liệu mạng lưới thoát nước, kiểm tra so sánh mức độ ngập lụt hệ thống có với trường hợp áp dụng SUDS 129 đoạn cuối tuyếnhợp cốnghệ 27-60 ánxây #2,dựng #3, vàvà #4đưa đềuvào nằm thấpđộng, đỉnh Trong trường thốngtrong thoátphương nước đã đưa hoạt việc cống trường thống thoát nước hoạt đoạn Trong cuối tuyếnhợp cốnghệ27-60 phương ánxây #2, dựng #3, vàvà#4 đềuvào nằm thấpđộng, việc đỉnh cống Trong trường hợp hệ thống thoát nước xây dựng đưa vào hoạt động, việc sánhTrong được tiếnhợp hành theo hướng cố định định số liệu vềvà mạng lưới thoátđộng, nước,việc socống sánh tiến hành hướng mạng thoát nước, trường hệtheo thống thoát cố nước số xâyliệu dựng đưa lưới vào hoạt so sánh tiến hành theo hướng cố định số liệu mạng lưới thoát nước, tra và so sánh mức độ theo ngậphướng lụt củacố hệđịnh thống có với cáclưới trường hợp áp áp kiểm tra sánh mức độ ngập lụt hệ thống trường hợp so sánh so tiến hành sốhiện liệu có vềvới mạng nước, kiểm tra so sánh mức độ ngập lụt hệ thống có với trường hợp áp SUDS dụng kiểmSUDS tra so sánh mức độ ngập lụt hệ thống có với trường hợp áp Đơng, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng dụng SUDS dụng SUDS Tuyến cống 57-59 Tuyến cống 27-60 Tuyến cống 27-60 Tuyến cống 57-59 Tuyến cống 57-59 Tuyến cống 27-60 Tuyến cống 57-59 Tuyến cống 27-60 (a) Ứng #1 với #1 #1 #1 #1 (b) Ứng #2 #2với #2 #2 #2 #3 #3 #3 #3với #3 (c) Ứng (d) Ứng với #4 11 11 11chính áp dụng khơng áp dụng SUDS Hình Trắc dọc tuyến cống thoát nước 11 Bảng thể mức độ hiệu tác động việc áp dụng biện pháp SUDS so với quy hoạch có tổng thể tích nước mưa xả nguồn tiếp nhận Lượng nước mưa xả vào nguồn tiếp nhận trận mưa tính tốn trường hợp #1, #2, #3, #4 9636, 8835, 7270, 6518 m3 Tăng 10% diện tích xanh giảm lượng nước mưa xả vào nguồn tiếp nhận 8,3% Kết tương đồng với 5,7% nghiên cứu Liu cs [18] Áp dụng biện pháp #3 #4 mang lại hiệu Bảng Hiệu giảm thể tích nước mưa xả nguồn biện pháp SUDS Trường hợp V (m3 ) VR (%) E f f (m3 /m2 ) #1 #2 #3 #4 9636 8835 7270 6518 8,3 24,6 32,4 0,039 0,117 0,154 Lưu ý: V tổng thể tích nước mưa xả nguồn; VR hiệu giảm lượng nước mưa áp dụng SUDS; E f f hiệu giảm thể tích đơn vị diện tích 130 Đơng, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng giảm lượng nước mưa tương ứng 24,6% 32,4%, cao nhiều so với biện pháp #2 Như vậy, việc áp dụng biện pháp #2, #3, #4 giúp làm giảm lượng nước mưa chảy cống dẫn đến giảm đường kính cống, mà cịn có tác dụng bổ cập lượng nước đáng kể cho nguồn nước ngầm khu vực 3.2 Đánh giá hiệu kinh tế Tổng chiều dài cống nước theo đường kính khác bốn phương án thể Bảng cho thấy phương án #1 có loại cống từ D600-1200, phương án #2 #3 có cống từ D500-1200 D400-1000 Phương án #4 chủ yếu sử dụng cống có đường kính D300 D400 Bảng Bảng thống kê chiều dài loại ống theo đường kính Đường kính Đơn giá (đ/m)∗ D300 D400 D500 D600 D800 D1000 D1200 228.000 257.000 314.000 378.000 653.000 906.000 1.322.000 Tổng ∗ #1 #2 #3 #4 Chiều dài (m) 2.720 1.215 352 143 2.720 471 854 294 92 1.590 1.130 965 653 92 - 1.082 1.473 707 423 653 92 - 4.430 4.430 4.430 4.430 : đơn giá cống tra bảng giá Công ty CP vật liệu xây dựng Sông Đáy [19] Số liệu kinh phí đầu tư cống nước Bảng cho thấy #2, #3, #4 giảm 15,1; 29,7 34,9% chi phí đầu tư cống thoát nước so với #1 Bảng Tổng kinh phí đầu tư cống kịch Phương án #1 #2 #3 #4 Tổng tiền (đ) Mức giảm chi phí (%) 2.329.916.220 - 1.977.594.370 15,1 1.638.136.730 29,7 1,517,049,550 34,9 Kết luận Kết nghiên cứu số điểm sau: - Việc áp dụng mơ hình tính tốn thủy lực mạng lưới nước HYSTEM EXTRAN giúp cho việc thiết lập mạng lưới, thiết lập trận mưa tính tốn thủy lực thực dễ dàng tiết kiệm thời gian Mơ hình tính tốn xác liệu địa hình nhập vào dạng đồ DEM - Biện pháp SUDS bao gồm tăng diện tích xanh sử dụng giếng thăm thấm nước kết hợp hai biện pháp mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật Trong hai biện pháp trên, biện pháp sử dụng giếng thăm thấm nước mang lại hiệu giảm lượng nước mưa chảy vào cống thoát nước tốt 131 Đơng, P D., Cường, T H / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng kéo theo mang lại hiệu giảm kinh phí đầu tư cho cống thoát nước cao Kết hợp hai biện pháp mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật tối ưu Bất biện pháp SUDS có hai mặt ưu nhược điểm riêng Việc nghiên cứu tổng hợp ưu nhược điểm biện pháp SUDS cần tiến hành nghiên cứu chuyên sâu Lời cảm ơn Tác giả chân thành cảm ơn Viện Khoa học Kỹ thuật Thủy văn Hannover (ITWH) cho phép đề tài sử dụng phần mềm FOG HYSTEM EXTRAN thuộc quyền ITWH trình thực đề tài nghiên cứu Tài liệu tham khảo [1] Vahmani, P., Sun, F., Hall, A., Ban-Weiss, G (2016) Investigating the climate impacts of urbanization and the potential for cool roofs to counter future climate change in Southern California Environmental Research Letters, 11(12):124027 [2] Nguyen, T A., Cu, T T (2021) Investigating the factors on attracting resources for urban development in Vietnam Accounting, 933–942 [3] Tuấn, L A (2019) Quản lý tài nguyên nước bền vững, ứng phó với biến đổi khí hậu Đồng sơng Cửu Long Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, 7A:13 [4] Mai, N T T., Phương, N T B (2017) Khai thác bảo tồn nguồn tài nguyên nước phát triển đô thị đô thị Điện Nam–Điện Ngọc, tỉnh Quảng Nam Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, 11(3):59–65 [5] Jato-Espino, D., Charlesworth, S., Bayon, J., Warwick, F (2016) Rainfall–Runoff Simulations to Assess the Potential of SuDS for Mitigating Flooding in Highly Urbanized Catchments International Journal of Environmental Research and Public Health, 13(1):149 [6] Jose, R., Wade, R., Jefferies, C (2014) Smart SUDS: recognising the multiple-benefit potential of sustainable surface water management systems Water Science and Technology, 71(2):245–251 [7] Jahanbazi, M., Egger, U (2014) Application and comparison of two different dual drainage models to assess urban flooding Urban Water Journal, 11(7):584–595 [8] Fuchs, L., Schmidt, N (2015) Comparison of three different modelling approaches for the simulation of flooding in urban areas Proceedings of the 10th International Conference on Urban Drainage Modelling, 20–23 [9] ITWH (2020) Flood modeling and visualization (FOG) Hannover, Germany [10] ITWH (2010) HYSTEM EXTRAN Hannover, Germany [11] Huệ, H (2001) Thoát nước Tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [12] ITWH (2019) Hystem-extran handbook [13] Cuong, T H (2017) Investigation of the requirements for the resolution of terrain heights for the modeling of urban flash floods Master Thesis Leibniz University [14] Zăolch, T., Henze, L., Keilholz, P., Pauleit, S (2017) Regulating urban surface runoff through naturebased solutions – An assessment at the micro-scale Environmental Research, 157:135–144 [15] Armson, D., Stringer, P., Ennos, A R (2013) The effect of street trees and amenity grass on urban surface water runoff in Manchester, UK Urban Forestry & Urban Greening, 12(3):282–286 [16] Mikkelsen, P S., Jacobson, P., Fujita, S (1996) Infiltration practice for control of urban storm water Journal of Hydraulic Research, 34(6):827–840 [17] Markoviˇc, G., Zeleˇnáková, M., Káposztásová, D., Hudáková, G (2014) Rainwater infiltration in the urban areas Environmental Impact II, WIT Press [18] Liu, W., Chen, W., Peng, C (2015) Influences of setting sizes and combination of green infrastructures on community’s stormwater runoff reduction Ecological Modelling, 318:236–244 [19] Công ty CP vật liệu xây dựng Sông Đáy (2021) Báo giá cống bê tông Sông Đáy Truy cập ngày 10/05/2021 132 ... giới Việt Nam đánh giá hiệu biện pháp thoát nước bền vững sử dụng phần mềm HYSTEM EXTRAN Trong nghiên cứu này, hiệu việc áp dụng biện pháp nước bền vững, cụ thể tăng diện tích xanh sử dụng giếng... điều kiện sống tốt đô thị [6] Phần mềm HYSTEM EXTRAN phần mềm mơ q trình nước chảy bề mặt cống thoát nước phát triển Viện Khoa học Kỹ thuật Thủy văn Hannover sử dụng để tính tốn thủy lực quản lý... DEM - Biện pháp SUDS bao gồm tăng diện tích xanh sử dụng giếng thăm thấm nước kết hợp hai biện pháp mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật Trong hai biện pháp trên, biện pháp sử dụng giếng thăm thấm nước