Đồng thời với việc nạo vét và mở rộng kênh THLG nhƣ PA1 là việc bổ sung và nâng cấp đƣờng ống ở khu vực ngập úng. Giả thiết một số cống hiện trạng đƣợc tăng thêm 0,5-1,0 m2
đƣờng kính ống. Một số vị trí đƣợc bổ sung thêm đƣờng ống nối các nút cống gần kênh hoặc nối với kênh để tăng khả năng tiêu thoát nƣớc mƣa.
Kết quả tính toán cho thấy ở khu vực thƣợng lƣu của lƣu vực THLG độ ngập giảm rõ rệt, độ ngập khoảng 30-40 cm đã giảm xuống dƣới 20 cm.
Tuy nhiên ở khu vực quận 11 và quận 6 việc nâng cấp và bổ sung cống không cho kết quả giảm ngập đáng kể. Nguyên nhân do khu vực quận 11 khá xa kênh trục (độ dốc kênh nhỏ) và khu vực quận 6 có cao trình mặt đất khá thấp và ảnh hƣởng triều. Để giảm ngập khu vực này nhất thiết phải kết hợp với các phƣơng án cống lớn ngăn triều khu vực Nam thành phố nhằm giảm mực nƣớc triều trên kênh Đôi và kênh THLG. Bản đồ trình bày mức độ ngập theo PA2 trong Hình 3-24 cho thấy về cơ bản đã giải quyết đƣợc úng ngập vùng có cao độ cao và chƣa giải quyết đƣợc ở vùng thấp hơn đỉnh triều.
Nhận xét:
Mô hình mô phỏng diễn biến mực nƣớc trên hệ thống kênh rất tốt do sử dụng mô đun thuỷ lực sông kênh đã đƣợc kiểm nghiệm qua thực tế.
Mô hình mô đun cống có ƣu điểm thuận tiện lập sơ đồ, xử lý số liệu và tốc độ tính toán nhanh.
Kết quả mô phỏng hiện trạng ở lực vực THLG đã phản ánh đƣợc sự ảnh hƣởng triều vào đƣờng ống gây ngập úng hợp lý so với số liệu điều tra.
Một số phƣơng án công trình mở rộng nạo vét kênh, mở rộng đƣờng ống đƣợc thử nghiệm tính toán. Kết quả tính toán ở khu vực ngập úng có ảnh hƣởng có xu thế diễn biến hợp lý. Để có biện pháp tiêu thoát chống ngập úng triệt để hơn cần phải sử dụng thêm các biện pháp hạ thấp mực nƣớc triều trên 2 kênh trục THLG và kênh Đôi, đồng thời phải có một số hồ điều hoà và bơm ở khu vực cao trình thấp hoặc xa kênh trục.
Kết quả của những tính toán trên cho thấy tính hợp lý và khả năng áp dụng giải quyết các bài toán thực tế của DELTA-P.
3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG
Mô hình Delta-P sử dụng số liệu thủy văn, địa hình tin cậy ở hệ thống sông kênh và cống ngầm, ngập úng trong khu vực TP Hồ Chí Minh để kiểm định tính năng mô phỏng. Kết quả kiểm nghiệm cho thấy mô hình Delta-P mô phỏng phù hợp với thực tế diễn biến mực nƣớc tại tất cả các trạm thủy văn trên sông nhƣ Nhà Bè,
Hóa An, Biên Hòa và Thủ Dầu Một. Đồng thời, Delta-P cũng mô phỏng tốt phạm vi ngập và độ sâu ngập ở lƣu vực Tân Hóa-Lò Gốm so với số liệu thực tế. Biểu đồ tính toán mực nƣớc tại các nút hố ga ở Tân Hóa-Lò Gốm cho thấy rằng ngập úng xảy ra do mƣa và do cả triểu cƣờng khi không có mƣa.
Mô phỏng các phƣơng án chống ngập ở lƣu vực kênh Tân Hóa-Lò Gốm cho thấy nếu cải tạo cống ngầm thì giảm đƣợc ngập úng ở khu vực thƣợng nguồn mà chƣa có biện pháp chống ngập vòng ngoài thì chƣa giải quyết đƣợc ngập úng do thủy triều tác động vào vùng đất thấp ở hạ nguồn.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN:
Trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài đã đạt đƣợc yêu cầu đề ra nhằm xây dựng đƣợc mô hình thủy lực nối ghép sông kênh và đƣờng ống với tính năng mô phỏng chế độ thủy lực vùng ảnh hƣởng triều trong hệ thống. Từ kết quả nghiên cứu của đề tài NCS rút ra những kết luận nhƣ sau:
(1) Úng ngập đô thị là vấn đề bức xúc cần giải quyết cả trong nƣớc cũng nhƣ ở nhiều nƣớc trên thế giới theo hƣớng chiến lƣợc tiêu nƣớc đô thị tổng hợp. Trong đó mô hình toán có vai trò quan trọng, hỗ trợ ra quyết định trong hầu hết các bƣớc từ xác định nguyên nhân, đánh giá rủi ro, biện pháp khắc phục và lập kế hoạch ứng phó. Cụ thể mô hình toán thủy lực sông kênh và cống ngầm đô thị rất hiệu quả về kỹ thuật tiêu thoát nƣớc chống ngập các đô thị, đặc biệt là vùng có hệ thống cống và kênh phức tạp và bị tác động của tổ hợp các yếu tố biên nhƣ mƣa, lũ và triều cƣờng.
(2) Các dự án, đề tài về tiêu thoát nƣớc ở TP Hồ Chí Minh nói riêng và Việt Nam nói chung sử dụng cả 2 mô hình toán là mô hình thủy lực sông kênh (VRSAP, Mike11) và mô hình cống ngầm đô thị (MOUSE) nhằm giải quyết vấn đề tính toán tiêu thoát nƣớc đô thị. Tuy nhiên, các nghiên cứu ứng dụng các mô hình kênh và cống riêng biệt (bài toán hai lớp) có hạn chế nhất định tại điểm kết nối, gây sai số đến kết quả tính toán cũng nhƣ làm phức tạp các phƣơng án kết hợp giải pháp cống ngăn triều trên sông kênh và biện pháp cải tạo cống ngầm thoát nƣớc mƣa.
(3) Bộ mô hình toán thƣơng mại ngoài nƣớc (Mike11-MOUSE) có giới thiệu tính năng mô phỏng từng phần kênh và cống khá hoàn chỉnh nhƣng chƣa thể hiện đƣợc tính khả thi cho hệ thống cống phức tạp ở TP Hồ Chí Minh hay hệ thống sông kênh lớn ở vùng ĐBSCL chịu ảnh hƣởng của thủy triều bởi sự phức tạp trong lập mô hình và thuật toán giải chƣa đủ mạnh. Một số mô hình toán trong nƣớc giải quyết tốt bài toán thủy lực sông kênh (VRSAP, DELTA) và có mô hình đang thử nghiệm nối kết với mô hình cống (F28).
(4) Môđun dòng chảy trong ống/cống P đƣợc nghiên cứu phát triển dựa trên các công thức thủy lực cơ bản về dòng chảy trong ống cho bốn trƣờng hợp (chảy không ngập không áp, chảy ngập không áp, chảy ngập bán áp và chảy ngập toàn áp). Quy luật dòng chảy trong mạng đƣờng cống ngầm đƣợc chuyển thành các dạng sai phân để ghép nối vào hệ phƣơng trình nút trong mô hình dòng chảy sông kênh DELTA (là mô hình thủy lực có thuật toán giải mạnh) theo luận giải từng trƣờng hợp cụ thể của tác giả (NCS). Việc kết nối môđun cống với môđun kênh theo điều kiện bảo toàn lƣu lƣợng tại các nút và khử các giá trị của lƣu lƣợng tại các cửa nhận nƣớc, hoặc tại điểm xả ra kênh (tổng lƣợng nƣớc tới nút bằng tổng lƣợng chảy ra tại nút, hay tổng đại số lƣu lƣợng tại đây bằng zero), cuối cùng thu đƣợc một hệ phƣơng trình đại số tuyến tính trong đó các ẩn là mực nƣớc tại các hợp lƣu kênh sông, mực nƣớc cột áp tại các cửa thu nƣớc và tại các cửa xả ra kênh. Với cách kết nối này đã tính đƣợc ảnh hƣởng tức thời của mực nƣớc trong kênh đến tiêu thoát nƣớc mƣa trong mạng đƣờng ống và ngƣợc lại, đồng thời mô tả đƣợc hiện tƣợng dồn nƣớc mƣa từ vùng cao xuống vùng thấp gây ngập sau mƣa hay ảnh hƣởng triều từ biên vào các đƣờng ống gây ra ngập cục bộ tại nút (mặc dù không có mƣa).
(5) Mô hình kết nối DELTA-P đƣợc thử nghiệm ứng dụng cho hệ thống sông kênh vùng hạ lƣu sông Đồng Nai-Sài Gòn với kết quả kiểm nghiệm mực nƣớc tốt và hệ thống cống ngầm thuộc lƣu vực kênh Tân Hóa-Lò Gốm thuộc TP Hồ Chí Minh có số liệu đầy đủ về tài liệu địa hình bề mặt lƣu vực, mặt cắt kênh, kích thƣớc và tuyến cống và số liệu điều tra vùng ngập úng đô thị.
(6) Kết quả tính toán ngập úng do trận mƣa lớn tần suất 10% cho thấy các vùng ngập và độ sâu ngập phù hợp với số liệu điều tra. Thời gian tính toán mô phỏng tƣơng đối dài trong khoảng 15 ngày cho thấy hiện tƣợng ngập úng do mƣa kết hợp với triều (ngày 01/10), ngập do triều cƣờng (ngày 04-08/10) và ngày triều kém không gây ngập úng (ngày 09-12/10).
(7) Phƣơng án tính toán nạo vét kênh Tân Hóa-Lò Gốm nhằm tăng khả năng tiêu nƣớc của kênh làm giảm mực nƣớc đầu nguồn kênh Tân Hóa-Lò Gốm, làm giảm mức độ ngập úng cho một số vùng phía thƣợng lƣu do cống tiêu thoát tốt hơn.
Phƣơng án này vẫn chƣa cho kết quả giảm ngập úng do mƣa vì cống vẫn tiêu nƣớc kém, vùng ngập triều có xu thế gia tăng vì thủy triều thâm nhập vào vùng cửa rạch Tân Hóa-Lò Gốm tốt hơn.
(8) Phƣơng án kết hợp hai biện pháp cải tạo kênh và nâng cấp hệ thống cống thoát nƣớc (mở rộng đƣờng kính ống, hạ thấp miệng cống, thêm cống) cho thấy đã giải quyết đƣợc vấn đề ngập úng do mƣa khu vực thƣợng nguồn. Vùng hạ lƣu vùng Tân Hóa-Lò Gốm do ảnh hƣởng triều nên vẫn còn úng ngập. Để giải quyết ngập úng triệt để vùng Tân Hóa-Lò Gốm cần có biện pháp kiểm soát triều trên sông kênh nhƣ phƣơng án chống ngập vòng trong do Bộ NN&PTNT đang thực hiện là hoàn toàn thực hiện đƣợc bằng mô hình DELTA-P.
KIẾN NGHỊ:
Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh đề xuất tiếp tục những nội dung nghiên cứu nhƣ sau:
(1) Mô hình DELTA-P cần tiếp tục hoàn thiện tính năng quản lý cơ sở dữ liệu địa hình theo nhánh và thêm hoặc bớt một hoặc vài nhánh sông mà không đảo lộn hệ thống nhánh sông trong sơ đồ. Các công trình đặc biệt và có quy trình vận hành phức tạp cần đƣợc bổ sung vào mô hình. Giao diện mô hình cần tiếp tục hoàn thiện và biên soạn tài liệu hƣớng dẫn sử dụng mô hình, phổ biến rộng rãi.
(2) Về nguyên tắc kết nối trực tiếp của cống ngầm vào nút sông kênh và nguyên tắc cân bằng mực nƣớc tại nút có khả năng xảy ra trƣờng hợp mực nƣớc kênh thấp hơn đáy cống. Trong trƣờng hợp đó lƣu lƣợng qua cống theo tính toán sẽ nhỏ hơn thực tế và việc nối kết từ cống ra kênh cần đƣợc kiểm nghiệm thêm hoặc có thể thay bằng kết cấu dòng qua công trình mà DELTA-P có thể giải quyết đƣợc.
(3) Vùng nghiên cứu điển hình Tân Hóa-Lò Gốm cần có tài liệu đo đạc mực nƣớc, lƣu lƣợng dòng chảy trong kênh để làm tài liệu kiểm nghiệm mô hình tốt hơn. (4) Tính toán các phƣơng án chống ngập khu vực Tân Hóa-Lò Gốm với hai phƣơng án cục bộ chƣa giải quyết đƣợc vấn đề úng ngập trong lƣu vực. Cần ứng dụng tính toán kết hợp với các giải pháp chống ngập ở phạm vi rộng nhƣ hệ thống
đê, cống chống ngập theo quyết định 1547/QĐ-TTg để xem xét hiệu quả của giải pháp tổng thể chống ngập úng đối với khu vực Tân Hóa-Lò Gốm.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
TT Tên công trình
(Bài báo, công trình)
Là tác giả hay đồng tác giả công trình Nơi công bố (Tên tạp chí đã đăng công trình) Năm công bố 1 Một phƣơng pháp tính tiêu nƣớc hệ thống cống ngầm thành phố Hồ Chí Minh
Đồng tác giả Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy Khí toàn quốc năm 2010
2011
2 Ứng dụng thuật toán và
tích hợp GIS để nâng cao hiệu quả giải bài toán thủy lực và chất lƣợng nƣớc sông kênh
Đồng tác giả Tạp chí Khoa học Nông nghiệp và PTNT số 2+3/2011
2011
3 Đề xuất các giải pháp quản
lý xây dựng đê bao và đƣờng giao thông nhằm giảm thiểu tác hại lũ xuyên biên giới Việt Nam- Campuchia
Tác giả Tuyển tập báo cáo hội
nghị tổng kết Chƣơng trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nƣớc KC.08/06-10. 2011 4 Comparision of two hydrological model
simulations using NAM
and XINANJIANG for
Nong Son catchment
Đồng tác giả Vietnam Journal of
Mechanics, VAST,
Vol.30, No.1
2008
transpiration estimation
and its effect on
hydrological model response Mechanics, VAST, Vol.30, No.1 6 Mô hình thủy động lực học mô phỏng chất lƣợng nƣớc vùng hạ lƣu sông Đồng Nai-Sài Gòn
Tác giả Tạp chí Khoa học Nông
nghiệp và PTNT số tháng 8/2002
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Bộ NN&PTNT (2008), Quy hoạch thủy lợi chống ngập TPHCM.
[2] Đặng Đình Đức &nnc (2011), Ứng dụng mô hình MIKE FLOOD tính toán ngập lụt hệ thống sông Nhuệ - Đáy trên địa bàn TP Hà Nội, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 37-43.
[3] Hồ Long Phi (2004), Vấn đề ngập úng ở TP. Hồ Chí Minh.
http://gralib.hcmuns.edu.vn/gsdl/collect/hnkhbk/index/assoc/HASH018a.dir/doc.pdf
[4] Lê Sâm (2011), Nghiên cứu đề xuất các giải pháp chống ngập cho TP Hồ Chí Minh. Báo cáo tổng kết KHCN đề tài cấp nhà nƣớc.
[5] Lê Song Giang (2010), Xây dựng mô hình tính toán tổng hợp cho tính toán thoát nước đô thị, Báo cáo tổng kết KHCN đề tài Đại học QG, mã số B2007-20-13TĐ. [6] Lê Trung Thành & Trần Hữu Hoàng (2006), Ứng dụng mô hình SWMM trong tính
toán thuỷ lực vùng ven đô, Tạp chí KHKT Thuỷ lợi và môi trƣờng Đại học Thủy lợi. [7] Nguyễn Cảnh Cầm & nnc (2006), Giáo trình Thủy lực - Tập 1& Tập 2, NXB Nông
nghiệp, Hà Nội.
[8] Nguyễn Tất Đắc (2010), Cơ sở học thuật và tổ chức CSDL phần mềm DELTA cho tính toán dòng chảy và chất lượng nước trên hệ thống sông kênh, NXB Nông nghiệp. [9] Viện QHTLMN (2006), Báo cáo khái quát tình hình tiêu thoát nƣớc TP Hồ Chí
Minh.
[10] Viện QHTLMN (2010), Phần mềm DELTA cho tính toán dòng chảy và chất lượng nước trên hệ thống kênh sông – Báo cáo kết quả mô phỏng thủy lực và chất lƣợng nƣớc hệ thống sông Đồng Nai-Sài Gòn.
[11] Cổng thông tin điện tử Trung tâm chống ngập TPHCM (2011),
www.ttcn.hochiminhcity.gov.vn
[12] http://vnexpress.net/tin-tuc/thoi-su/pho-chu-tich-tp-hcm-dung-do-loi-cho-troi-
Tiếng Anh
[13] Chusit Apirumanekul & Ole Mark (2001), Modelling of Urban Flooding in Dhaka City-Bangladesh, Proceeding of 4th DHI Software Conference, 2001.
[14] CIWEM (2009), Integrated Urban Drainage Modelling Guide. London. [15] DHI (2007), MIKE ZERO Software Package, Rainfall-Runoff Parametters.
[16] DHI (2007), MOUSE Pipe Flow Reference Manual, online document for the Mike sofware package.
[17] DHI (2007), MIKE11-A Modelling System for Rivers and Channels, online HD reference manual for the Mike sofware package.
[18] DHI (2009), MIKE FLOOD 1D-2D Modelling, User manual and Scientific back ground, Trainning document, HCM city 29 June-01 July 2010.
[19] Elliot Gill (2013), 21st Century Urban Drainage, Presentation Document, London. [20] James C.Y. Guo (2006), Urban Hydrology and Hydraulic Design, Water Resources
Publications, LLC, USA.
[21] Lewis A. Rossman (2006), SWMM Quality Assurance Report: Dynamic wave flow.
[22] US Army Corps of Engineers (2010), Hydrologic Modelling System HEC-HMS, Release Notes Version 3.5.