5.1. SƠ ĐỒ THUỶ LỰC:
Sơ đồ thuỷ lực là cơ sở để tính tốn thủy văn, thủy lực cho hệ thống, nĩ mang tính quyết định đến số lượng các thơng số đưa vào mơ hình và phụ thuộc vào kinh nghiệm của người sử dụng mơ hình. Mỗi thay đổi trong sơ đồ thủy lực dẫn đến sự thay đổi về số lượng và độ lớn các thơng số đưa vào mơ hình. Do vậy để cĩ sơ đồ thủy lực ngồi việc dựa trên bản đồ địa hình cịn phải nghiên cứu điều kiện địa lý tự nhiên, tình hình hoạt động kinh tế trên khu vực nghiên cứu (ở đây là quận Bình Thạnh). Dứơi đây là các bước để tiến hành thiết lập sơ đồ thủy lực hệ thống thốt nước của quận Bình Thạnh:
• Bước 1 : Phân nhánh sơng, phân đoạn và các nút tính tốn
Trên mạng lưới lịng dẫn của hệ thống thốt nước quận Bình Thạnh bao gồm sơng Sài Gịn, sơng Vàm Thuật, rạch Nhiêu Lộc – Thị Nghè, rạch Phan Văn Hân và các đường cống thốt nước khác được phân chia bởi các nút tính tốn. Kẹp giữa hai nút tính tốn là một đoạn tính tốn và mặt cắt ngang cĩ thơng số thủy lực đại diện cho tồn đoạn. Do đĩ khi chia nút phải mang tính đại biểu và mỗi đoạn tính tốn phải cĩ các tính chất thủy lực là tương đối đồng nhất.
Các nút, đoạn tính tốn trên mạng lưới lịng dẫn của hệ thống thốt nước quận Bình Thạnh đã được phân định với 145 nút và 175 đoạn tính tốn (hình 5.1).
Bước 2: Phân chia các lưu vực bộ phận, các hồ chứa, các cơng trình giao thơng, thủy lợi.
Lưu vực bộ phận là lưu vực nhỏ nằm trong lưu vực của hệ thống sơng. Các lưu vực bộ phận cĩ chức năng sinh dịng chảy cung cấp cho hệ thống sơng chính. Mỗi lưu vực bộ phận được xác định trên nguyên tắc phân định bởi đường phân nước của nĩ. Trong đơ thị điển hình như quận Bình Thạnh, việc phân chia lưu vực thốt nước phức tạp hơn rất nhiều và khơng hồn tồn tuân theo nguyên tắc trên mà cịn bị ảnh hưởng bơi hệ thống thốt nước hiện hữu.
Việc xác định các hồ chứa cĩ ý nghĩa hết sức quan trọng và cũng là một lợi thế rất lớn của SWMM. Các hồ chứa phân chia càng chi tiết thì hiện tượng ngập càng chi tiết cho từng khu vực.
• Bước 3 : Xác định biên vào và biên ra
Điều kiện biên là các cửa sơng Sài Gịn, sơng Vàm Thuật, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè.
Như vậy sau ba bước trên thiết lập được sơ đồ thủy lực hồn chỉnh trong hình 5.1.
5.2. THIẾT LẬP HỆ THỐNG DỮ LIỆU CHO MƠ HÌNH:
Thu thập số liệu mưa: Thu thập số liệu mưa các thời đoạn 10/ tại các trạm đo mưa Tân Sơn Nhất.
Thu thập số liệu mạng lưới thốt nước:
_ Số liệu mặt cắt sơng, kênh rạch dựa vào bình độ mặt cắt sơng do Viện Quy Hoạch Thủy Lợi cung cấp.
_ Dữ liệu hệ thống cống thốt nước quận Bình Thạnh dựa vào bản đồ do cơng ty thốt nước Thành Phố Hồ Chí Minh cung cấp.
Thu thập số liệu địa hình quận Bình Thạnh tỷ lệ 1/10000 do Cục Bản Đồ cung cấp.
5.3. HIỆU CHỈNH – KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH:
5.3.1. Số liệu dùng để hiệu chỉnh mơ hình:
Trận mưa được đưa vào tính tốn đánh giá sai số và xác định bộ thơng số của mơ hình là trận mưa đo đạc tại trạm Tân Sơn Nhất vào ngày 29/09/2007, kéo dài 3h bắt đầu từ 15h. Lượng mưa phân bố trên diện rộng và trải đều trên bề mặt lưu vực với tổng lượng mưa 159,1 mm.
5.3.2. Tính tốn, đánh giá sai số và xác định bộ thơng số cho mơ hình:
Các thơng số được xác định thơng qua bản đồ địa hình, hiện trạng sử dụng đất và cũng cĩ thể là thơng qua tra cứu. Với sự phân bố phức tạp của mỗi khu vực nên việc lấy trung bình hố chúng trên từng lưu vực bộ phận sẽ dẫn đến những sai số, khơng phản ánh đúng bản chất của lưu vực. Do đĩ, trong quá trình sử dụng mơ hình cần phải trải qua khâu hiệu chỉnh mơ hình. Hiệu chỉnh mơ hình thực chất là tính tốn, đánh giá sai số và xác định bộ thơng số cho mơ hình nhằm kiểm tra sự hợp lý giữa kết quả lý thuyết và thực tế đo được.
Các loại thơng số được hiệu chỉnh đĩ là: Thơng số về bước thời gian tính, thơng số hiệu chỉnh dịng chảy mặt và thơng số diễn tốn thủy lực trong hệ thống. Số lượng và độ lớn của các thơng số phụ thuộc vào mức độ phức tạp của hồ sơ đồ tính. Dưới đây là quá trình hiệu chỉnh từng loại thơng số:
_ Từ sơ đồ tính tiến hành vào thơng số để kiểm tra sự ổn định của bước thời gian tính với mọi diễn biến thủy lực trong mơ tả hịện trạng cho từng trường hợp khác nhau.
_ Thơng số hiệu chỉnh dịng chảy mặt: mỗi lưu vực bộ phận được đặc trưng bởi các thơng số về diện tích lưu vực (AREA), chiều rộng trung bình của lưu vực
(WIDTH), tỷ lệ lớp phủ cứng (IMPERV), độ dốc trung bình lưu vực (SLOPE), độ nhám bề mặt (NIMPERV, NPERV), tổn thất thấm ướt trên lớp phủ cứng (IMPER), tổn thất điền trũng trên lớp đất tự nhiên (PERV), hệ số thấm thủy lực bão hồ (SUC), độ rỗng của đất (HCOND), độ thiếu hụt ẩm ban đầu (IMD). Hiệu chỉnh 3 thơng số về đặc tính của đất ảnh hưởng lớn đến lượng mưa hiệu quả, thời gian duy trì triều cường và thời gian giữa đỉnh triều cường và tâm mưa.
Các thơng số về diễn tốn thủy lực trong hệ thống: mỗi nút tính tốn cĩ cao độ bờ (ELEV), cao độ đáy (Z), dịng chảy ban đầu (QINST); mỗi đoạn tính tốn cĩ độ dài của đoạn (LEN), hệ số nhám của lịng dẫn (đối với kênh tựï nhiên được chia chi tiết thành độ nhám lịng dẫn, độ bãi trái, độ nhám bãi phải) và quan hệ (X-Y) (cao trình đáy và khoảng cách) đối với lịng dẫn tự nhiên hay độ rộng (WIDE) và độ sâu (DEEP) đối với lịng dẫn hình chữ nhật mơ phỏng đặc trưng của đoạn. Quá trình hiệu chỉnh các thơng số diễn tốn thủy lực trong hệ thống thực chất là hiệu chỉnh mực nước của từng nút tính tốn và lưu lượng của từng đoạn tính tốn. Với số lượng các thơng số rất lớn như trên thì các thơng số nhạy nhất đối với lưu lượng và mực nước là hệ số nhám Manning của lịng dẫn và độ dài của đoạn.
5.3.3. Số liệu dùng để kiểm định mơ hình:
Trận mưa được đưa vào tính tốn đánh giá sai số và xác định bộ thơng số của mơ hình là trận mưa đo đạc tại trạm Tân Sơn Nhất vào ngày 11/10/2007, kéo dài 5 tiếng bắt đầu từ 16h. Lượng mưa phân bố trên diện rộng và trải đều trên bề mặt lưu vực với tổng lượng mưa là 98 mm.
5.3.4. Kết quả tính tốn:
Kết quả tính tốn: Kết quả tính tốn được so sánh với giá trị thực đo tại cầu Bơng (nút 73) và cầu Thị Nghè (nút 80) cho thấy sự phù hợp giữa quá trình tính tốn và thực đo. Tuy nhiên vẫn cịn tồn tại sai lệch :
Bảng 5.1: Chênh lệch giá trị đo và giá trị tính tốn
Trận mưa Chênh lệch lưu lượng tối đa (m3/s)
Chênh lệch mực nước tối đa (m)
Cầu Bơng Cầu Thị Nghè Cầu Bơng Cầu Thị Nghè Ngày 29/09/200 7 5.466 6.34 0.27 0.1 Ngày 11/10/200 7 5.88 8.11 0.19 0.1