3.2.2.1. Nhúm giải phỏp giảm quy mụ cụng trỡnh a. Giải phỏp cụng trỡnh:
Hồ điều hũa: cú chức năng điều hũa nước mưa làm giảm lưu lượng cho cỏc đoạn kờnh
phớa sau hồ nờn sử dụng hồ điều hũa làm giảm ngọ̃p ỳng là giải phỏp mang lại hiệu quả cao. Việc lựa chọn vị trớ hồ và quy mụ hồ hiệu quả cho điều tiết nước mưa đó nờu trong luọ̃n ỏn tiến sĩ của Lưu Văn Quõn (2015) cho thấy rằng bố trớ hồ điều hũa phõn tỏn tốt hơn bố trớ tọ̃p trung, diện tớch hồ càng lớn thỡ khả năng điều tiết càng tốt. Vọ̃y trong nghiờn cứu này đề xuất hồ điều hũa bố trớ phõn tỏn dọc kờnh chớnh, vị trớ đất sản xuất nụng nghiệp.
Ưu điờ̉m: Cú thờ̉ điều tiết được đỏng kờ̉ lưu lượng sau hồ, ngoài ra hồ cũn cú nhiều lợi ớch khỏc như: tạo cảnh quan, cải tạo tiờ̉u khớ họ̃u, bổ cọ̃p nước ngầm, làm khu vui chơi giải trớ…
Nhược điờ̉m: Tốn diện tớch đất, kinh phớ giải phúng mặt bằng cao.
b. Giải phỏp phi cụng trỡnh:
Tận dụng khả năng chịu ngập của lỳa: Giải phỏp sử dụng đặc điờ̉m chịu ngọ̃p của cõy
lỳa mà khụng giảm năng suất đờ̉ trữ lượng nước mưa, giảm lượng nước hỡnh thành dũng chảy, lỳc này ruộng lỳa được xem như cỏc hồ điều hũa. Đờ̉ giải quyết vấn đề ngọ̃p ỳng cần xỏc định cụ thờ̉ từng vị trớ ngọ̃p và diện tớch đất trồng lỳa xung quan nỳt đú hoặc trong lưu vực phụ trỏch của nỳt đú đờ̉ đề xuất mức độ chịu ngọ̃p sao cho tọ̃n dụng tối đa khả năng chịu ngọ̃p của lỳa và tối thiờ̉u hiện tượng tràn kờnh gõy ngọ̃p ỳng.
Mức độ chịu ngọ̃p của lỳa theo bảng 4.3 trang 108 giỏo trỡnh Quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi như sau:
Bảng 3.16: Khả năng chịu ngọ̃p theo chiều cao cõy lỳa
Thỏng Chiều cao
cõy (mm) 1 ngày 2 ngày 3 ngày 4 ngày 5 ngày 6 ngày 7 ngày 8 ngày
7 300 246 186 159 144 132 114 105 93
8 350 287 217 186 168 154 133 122 108
9 400 369 279 238 216 198 171 158 140
Biện phỏp này cú hiệu quả chỉ ỏp dụng cho giai đoạn hiện tại (2018) khi diện tớch lỳa cũn tương đối lớn (427,03ha), đến năm 2030 thỡ toàn bộ vựng nghiờn cứu khụng cũn diện tớch trồng lỳa thỡ giải phỏp này khụng ỏp dụng được
Chuyển đổi vựng trũng sang nuụi trồng thủy sản: Giải phỏp sử dụng cỏc diện tớch thấp
trũng chuyờ̉n sang nuụi trồng thủy sản, cỏc ao nuụi thủy sản luụn cú thờ̉ trữ nước mưa trong chiều cao an toàn khoảng 0,5m. Như vọ̃y cỏc ao nuụi thủy sản cú thờ̉ là nơi giữ, chụn nước và thọ̃m chớ cú thờ̉ trữ nước ở nơi khỏc chảy vào nếu chất lượng nước khụng ảnh hưởng tới nuụi trồng thủy sản. Lượng nước trữ đú được thoỏt ra sau thời gian mưa hay sau thời gian căng thẳng về tiờu.
Hỡnh thức này chỉ ỏp dụng được trong khoảng thời gian từ nay đến 2030 vỡ sau thời gian này toàn bộ diện tớch lưu vực nghiờn cứu khụng cũn diện tớch cho nuụi trồng thủy sản.
Tận dụng hệ thống cỏc hồ, ao sẵn cú trong lưu vực: Từ bản đồ hiện trạng, ảnh vệ tinh
và số liệu khảo sỏt hiện trạng vựng nghiờn cứu cho thấy diện tớch hồ ao ven khu dõn cư … chiếm diện tớch khoảng 1%-2% so với tổng diện tớch lưu vực. Nếu cú cụng trỡnh kết nối tốt với hệ thống kờnh tiờu và điều tiết tốt thỡ diện tớch ao này sẽ trữ và điều tiết một lượng nước mưa đỏng kờ̉.
mưa, hồ cũn đúng vai trũ tạo cảnh quan, cải tạo tiờ̉u khớ họ̃u – mụi trường, đồng thời cú thờ̉ kết hợp làm nơi vui chơi giải trớ.
Tiờu nước đệm: Giải phỏp tiờu thoỏt nước đệm trước khi cú mưa bóo xảy ra cú thờ̉
giảm căng thẳng về tiờu. Khi cú dự bỏo mưa bóo ảnh hưởng đến vựng nghiờn cứu trạm bơm đầu mối phải bơm tiờu rỳt nước đệm trờn hệ thống hợp lý. Khi xảy ra mưa bóo cỏc cụng ty KTCTTL huy động 100% lực lượng cụng nhõn thường trực đờ̉ vọ̃n hành mỏy bơm, tiếp tục khơi thụng dũng chảy kờnh dẫn, địa phương sẵn sàng huy động vọ̃t tư như tre cõy, bao tải, đất dự trữ, gầu guồng đờ̉ tham gia chống ỳng, khụng đờ̉ nước chảy tràn lan.
Khi lượng mưa nhỏ hơn hoặc bằng lượng mưa thiết kế, mực nước trờn cỏc sụng bằng hoặc thấp hơn quy trỡnh vọ̃n hành, cỏc trạm bơm vọ̃n hành đỳng theo quy trỡnh vọ̃n hành thiết kế, tọ̃n dụng tối đa tiờu tự chảy đờ̉ tiết kiệm điện năng.
Khi lượng mưa lớn hơn lượng mưa thiết kế, mực nước trờn cỏc sụng bằng hoặc thấp hơn quy trỡnh vọ̃n hành, cần vọ̃n hành 100% số mỏy bơm cố định trong hệ thống, ngoài ra cần phải trang bị thờm cỏc mỏy bơm dó chiến đờ̉ bơm tiờu thẳng ra cỏc sụng.
Khi lượng mưa lớn hơn lượng mưa thiết kế, mực nước trờn cỏc sụng cao hơn quy trỡnh vọ̃n hành, cỏc trạm bơm trong hệ thống khụng hoạt động được, do đú cú khả năng xảy ra ngọ̃p ỳng, cần phải khoanh vựng ưu tiờn tiờu thoỏt nước cho cỏc vựng dõn cư, khu cụng nghiệp phỏt triờ̉n.
Đối với vựng ỳng trũng cục bộ: Những vựng bị ỳng cục bộ nằm rải rỏc, song tọ̃p trung chủ yếu là cỏc khu vực xa cụng trỡnh đầu mối, cos đất thấp. Những vựng này cần sự hợp tỏc của HTX đờ̉ bơm tiờu, đồng thời phải cú kế hoạch sắn sàng lắp thờm cỏc trạm bơm dó chiến đờ̉ bơm chống ỳng cục bộ.
3.2.2.2. Giải phỏp giảm chi phớ đầu tư xõy dựng cụng trỡnh. a. Cải tạo, nõng cấp hệ thống kờnh tiờu
Cải tạo kờnh: Tiến hành phõn bổ diện tớch tiờu của từng tuyến kờnh, quy hoạch sử dụng đất và cơ cấu diện tớch cõy trồng. Từ đú tớnh toỏn được lưu lượng tọ̃p trung tại
từng đoạn kờnh, tớnh toỏn thuỷ lực được kớch thước của kờnh sao cho hợp lý, chi phớ xõy dựng cụng trỡnh nhỏ nhất.
Nạo vột kờnh: Tỏc giả đề xuất sử dụng biện phỏp thi cụng bằng mỏy đào nhằm mục đớch đẩy nhanh tiến độ thi cụng và giỏ thành rẻ hơn so với đào bằng thủ cụng.
Gia cố bờ kờnh: Trong luọ̃n văn tỏc giả đó đưa ra 2 phương ỏn về kiờn cố húa kờnh mương là sử dụng kờnh bờ tụng tấm lỏt và ngầm húa kờnh mương nhằm khắc phục tỡnh trạng xuống cấp và nõng cao hiệu quả sử dụng của cụng trỡnh. Ưu nhược điờ̉m của từng phương ỏn sẽ được đỏnh giỏ ở những phần tiếp theo. Mục đớch đờ̉ chọn ra hỡnh thức kết cấu cụng trỡnh đảm bảo được yờu cầu đề ra và chi phớ xõy dựng, quản lý là thấp nhất.
b) Nõng cấp, cải tạo trạm bơm tiờu đầu mối.
Với kết quả lưu lượng tại đầu mối cụng trỡnh theo cỏc kịch bản đó tớnh toỏn, tỏc giả đó đề xuất cỏc phương ỏn về việc lựa chọn mỏy bơm. Do thời gian hạn chế nờn trong luọ̃n văn này tỏc giả đưa ra cỏc phương ỏn đối với cỏc kịch bản ứng với tần suất thiết kế 10% và tớnh toỏn chi phớ xõy dựng, thiết bị đờ̉ lựa chọn hỡnh thức cụng trỡnh đầu mối cú thờ̉ đỏp ứng được yờu cầu tiờu thoỏt nước và chi phớ xõy dựng, thiết bị là nhỏ nhất.
3.2.3. Đỏnh giỏ tớnh khả thi và lộ trỡnh thực hiện của cỏc giải phỏp cải tạo, nõng cấp
3.2.3.1. Với kịch bản sử dụng đất năm 2018 a) Giải phỏp giảm quy mụ cụng trỡnh:
Tận dụng khả năng chịu ngập của lỳa: Mụ phỏng cho trường hợp tọ̃n dụng khả năng
chịu ngọ̃p của lỳa thờm 100mm trong một ngày. Việc mụ phỏng bằng phần mềm SWMM 5.0 tớnh thử dần tăng diện tớch chịu ngọ̃p với điều kiện hệ thống kờnh khụng thay đổi, mưa khụng đổi và ưu tiờn những nỳt bị ngọ̃p sẽ tọ̃n dụng tối đa diện tớch lỳa đờ̉ trữ. Tỏc giả đó chạy và thử dần nhiền diện tớch lỳa chịu ngọ̃p đến khi hệ thống khụng cũn nỳt ngọ̃p là được. Kết quả tớnh toỏn cuối cựng là cần ớt nhất 103ha lỳa ngọ̃p 100mm trong thời gian nhỏ hơn một ngày thỡ hệ thống khụng cũn nỳt ngọ̃p.
Hỡnh 3.6: Bỡnh đồ vị trớ ruộng lỳa tọ̃n dụng khả năng chịu ngọ̃p trong tớnh toỏn - Diện tớch lỳa tọ̃n dụng khả năng chịu ngọ̃p 100mm
Chuyển đổi vựng trũng sang nuụi trồng thủy sản: Tỏc giả tớnh toỏn mụ phỏng cho
trường hợp chuyờ̉n đổi vựng trũng sang nuụi trồng thủy sản. Tọ̃n dụng độ cao an toàn chống tràn của ao nuụi là 50cm đờ̉ trữ lượng nước mưa rơi trờn diện tớch ao và vựng lõn cọ̃n, lỳc này cỏc ao được mụ phỏng như hồ điều hũa. Trỡnh tự thực hiện thử dần từ diện tớch nhỏ đến diện tớch lớn, ưu tiờn những vị trớ thấp trũng thuộc lưu vực của nỳt bị ngọ̃p khi mụ phỏng cho hiện tại năm 2018, giữ nguyờn kớch thước kờnh hiện trạng và mưa 120 giờ tần suất 10%. Diện tớch cần chuyờ̉n đổi khi kết quả mụ phỏng khụng cũn
nỳt bị ngọ̃p. Kết quả mụ phỏng rất nhiều trường hợp tỡm ra được diện tớch vựng trũng cần chuyờ̉n đổi là 32ha với điều kiện cỏc ao phải trữ trung bỡnh 40cm nước tăng thờm.
Hỡnh 3.7: Bỡnh đồ vị trớ chuyờ̉n đổi ruộng lỳa sang nuụi trồng thủy sản - Diện tớch chuyờ̉n đổi sang nuụi trồng thủy sản
b) Giải phỏp giảm chi phớ đầu tư xõy dựng, vận hành.
Giải phỏp cải tạo toàn bộ hệ thống kờnh và cụng trỡnh trờn hệ thống tiờu: đờ̉ đỏp ứng
đủ lưu lượng tiờu theo mụ phỏng trong bảng 3.2. Kết quả trong bảng 3.2 là lưu lượng lớn nhất trung bỡnh ngày, lưu lượng này dựng tớnh toỏn kớch thước kờnh tiờu đảm bảo khụng xảy ra ngọ̃p ỳng với điều kiện thảm phủ như hiện tại (năm 2018) và mưa 120 giờ tần suất 10%.
Ngoài cải tạo, nõng cấp hệ thống kờnh đảm bảo dẫn đủ lưu lượng như kết quả tớnh toỏn trong bảng 3.17, cần cải tạo đồng bộ cỏc cụng trỡnh trờn kờnh đờ̉ hệ thống phỏt huy hết
Hệ thống kờnh tiờu: Kờnh tiờu chớnh phần lớn là kờnh bờ tụng, riờng chỉ cú cỏc đoạn C1, C2, C3 là kờnh đất. Tiến hành nạo vột cải tạo, mở rộng mặt cắt nhằm đảm bảo yờu cầu tiờu nước. Chọn mặt cắt kờnh nạo vột cú hỡnh thang với cỏc thụng số thiết kế từ qui phạm thiết kế kờnh TCVN 4118-85 cú: + Hệ số mỏi kờnh : m = 1,5 + Hệ số nhỏm : n = 0,03 ( đối với kờnh đất) n = 0,017 ( đối với kờnh bờ tụng) + Độ dốc đỏy kờnh: i = 1.10-4 (Kờnh chớnh) i = 1,5.10-4 (Kờnh nhỏnh)
Bảng 3.17: Kết quả tớnh toỏn thủy lực đoạn kờnh chớnh
STT Đoạn kờnh Qtk (m3/s) Btk (m) Htk (m) Hkờnh (m) 1 C1 9,535 6 2,252 3,00 2 C2 9,330 6 2,497 3,00 3 C3 9,870 6 2,283 3,00 4 C4 5,305 4 1,620 2,00 5 C5 5,175 4 1,599 2,00 6 C6 4,915 4 1,556 2,00 7 C7 2,575 3 1,244 2,00 8 C8 1,085 2 0,928 1,50 9 C9 0,390 2 0,562 1,50
Qua việc sử dụng phần mềm SWMM5.0 đờ̉ mụ phỏng hiện trạng lưu vực tiờu trạm bơm Đại Áng. Đờ̉ khắc phục hiện tượng tràn bờ tại một số nỳt và đoạn kờnh, tỏc giả xin đưa ra giải phỏp thiết kế kớch thước mặt cắt kờnh như trong bảng 3.17. Lựa chọn đoạn kờnh chớnh C1, C2, C3 cú tổng chiều dài là 778m đờ̉ đưa ra cỏc phương ỏn về kết cấu của đoạn kờnh. Hiện tại, đoạn kờnh xõy dựng bằng đất. Qua nhiều năm đưa vào sử
dụng, do chịu tỏc động trực tiếp của thiờn nhiờn như nắng, mưa, lũ, lụt kờ̉ cả tỏc động của con người nờn đó bị hư hỏng, xuống cấp ảnh hưởng rất lớn đến việc dẫn nước theo khụng đỏp ứng được yờu cầu thiết kế. Đờ̉ khắc phục tỡnh trạng xuống cấp nhằm nõng cao chất lượng và hiệu quả của hệ thống kờnh mương. Tỏc giả đề xuất 2 phương ỏn về kết cấu đoạn kờnh như sau:
Kờnh bờ tụng tấm lỏt: trong thời gian quan cú nhiều giải phỏp kỹ thuọ̃t đờ̉ kiờn cố húa
kờnh mương. Được sử dụng rộng rói hiện nay là biện phỏp sử dụng bờ tụng tấm lỏt đỳc sẵn và bờ tụng tấm lỏt đổ tại chỗ.
Tấm lỏt đỳc sẵn: Kớch thước tấm lỏt thường là 500 x 500 x 60mm hoặc lớn hơn,
bốn gúc được vỏt, theo đường chộo tấm lỏt đặt 02 thanh thộp; dưới tấm lỏt được lút vải địa kỹ thuọ̃t. Tấm lỏt loại này cú nhiều nhược điờ̉m:
+ Tấm lỏt mỏng, thường đỳc thủ cụng nờn khụng đảm bảo chất lượng, thộp trong tấm lỏt nhanh chúng bị rỉ.
+ Thi cụng trong điều kiện phải đảm bảo tưới nờn nhiều khi chỉ lỏt đỏy và một số hàng gần đỏy kờnh, chưa kịp trỏt kớn cỏc gúc vỏt tấm lỏt đó phải dẫn nước nờn bựn đất lấp đầy, sau này trỏt vữa nhanh bị bong trúc.
+ Kẻ hở giữa cỏc tấm lỏt khụng được trỏt kớn, sau một thời gian dẫn nước bị bựn lấp tạo điều kiện cho cỏ mọc đầy mỏi kờnh, việc vệ sinh cắt cỏ khú thực hiện, từ đú độ nhỏm mỏi kờnh tăng ảnh hưởng đến việc dẫn nước.
+ Việc lút vải địa kỹ thuọ̃t dưới tấm lỏt đối với mỏi kờnh đào (nhất là mỏi kờnh đào phớa đồi), chỉ sau một vài trọ̃n mưa mỏi kờnh đó bị sạt. Nguyờn nhõn chớnh là vải địa kỹ thuọ̃t bị nước ngầm kộo theo bựn đất bịt kớn, khụng cú khả năng thoỏt nước làm tăng ỏp lực nước ngầm gấy sụt lở từng mảng lớn
Tấm lỏt đổ tại chỗ: Phương phỏp này cú thờ̉ khắc phục được nhiều nhược điờ̉m
của phương phỏp trờn. Thi cụng nhanh chúng và chi phớ rẻ hơn.
Đề xuất: Mỏi kờnh được thiết kế bằng cỏc tấm lỏt mỏi cú kớch thước 60x60x10cm,
giữa cỏc tấm được chớt mạch dày 1cm bằng vữa xi măng M100, riờng phần giao nhau 4 gúc của cỏc tấm được đổ bự bằng VXM M100. Cứ 9m bố trớ một khe lỳn bằng bao tải tẩm nhựa đường. Chõn mỏi kờnh được đỡ bằng cỏc gối đỡ dạng dầm bằng bờ tụng
M200 cú kớch thước 30 x 50 cm. Thay vỡ sử dụng vải địa kỹ thuọ̃t dễ gõy sạt lở cục bộ mà sử dụng bờ tụng lút M100 đờ̉ tăng độ kết dớnh của tấm lỏt.
Hỡnh 3.8: Mặt cắt đại diện tuyến kờnh bờ tụng tấm lỏt Chi phớ ước tớnh khoảng: 2.484.000.000 (đồng)
Ngầm húa: Ngầm toàn bộ đoạn kờnh chớnh từ sau bờ̉ hỳt trạm bơm. Sử dụng cống hộp
hỡnh chữ nhọ̃t đỳc sẵn kớch thước b x h = 2,5 x 2,5 m.
+ Ưu điờ̉m: Đảm bảo điều kiện thẩm mỹ tốt cho toàn tuyến, cú thờ̉ sử dụng khụng gian phớa trờn kờnh trồng cỏ hoặc kết hợp vui chơi giải trớ.
+ Nhược điờ̉m: Chi phớ đầu tư xõy dựng lớn, quản lý và vọ̃n hành phức tạp.
Hỡnh 3.9: Mặt cắt đại diện cống ngầm
Tỷ lệ: 1/100
mặt cắt đại diện
Chi phớ ước tớnh khoảng: 8.188.000.000 (đồng)
Căn cứ vào những yờu nhược điờ̉m trờn tỏc giả đề xuất lựa chọn hỡnh thức kờnh hở, kớch thước kờnh như trong bảng 3.17.
Giải phỏp nõng cấp, cải tạo trạm bơm tiờu đầu mối: với tổng diện tớch toàn lưu vực là
530 ha: Qtrạm = 8,38 (m3/s) = 30168 (m3/h) (kết quả lấy theo kịch bản 1 mưa 10% khi khụng kờ̉ đến ảnh hưởng của biến đổi khớ họ̃u và cơ cấu sử dụng đất theo quy hoạch); cột nước thiết kế HTK=4,03m (giữ nguyờn cột nước thiết kế theo cụng trỡnh hiện trạng). Trong luọ̃n văn này tỏc giả đề xuất 3 phương ỏn về lựa chọn mỏy bơm:
Phương ỏn 1: Lựa chọn mỏy bơm Hải Dương. Q1may = 𝑄 𝑡𝑟𝑛 = 30168 4 = 7542 (m3/h) Chọn 4 mỏy bơm trục đứng HTĐ 8000-4 với cỏc thụng số mỏy như sau:
Bảng 3.18: Thụng số một mỏy bơm trục đứng HTĐ 8000-4 Tờn mỏy Q (m3/h) H (m) n (v/ph) Ndc (KW) Dx (mm) HTĐ 8000-4 8000 4 490 170 900
Chi phớ xõy dựng và thiết bị được thống kờ trong bảng 3.19 dưới đõy: Bảng 3.19: Bảng thống kờ chi phớ phương ỏn 1
TT Khoản mục chi phớ Chi phớ sau thuế
I Chi phớ xõy dựng 30.677.316.802
II Chi phớ thiết bị 8.927.671.192
III Tổng cộng 39.604.988.000
Phương ỏn 2: Lựa chọn mỏy bơm Trung Quốc. Q1may = 𝑄 𝑡𝑟𝑛 = 8380 3 = 2793 (l/s) Chọn 3 mỏy bơm ZL 4085 – 6 với gúc cỏnh quạt θ = -2o cỏc kết quả thụng số mỏy đạt được như sau:
Bảng 3.20: Thụng số một mỏy bơm ZL 4010 - 6 Tờn mỏy Gúc cỏnh quạt Q (l/s) H (m) n