CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.4. Giới thiệu chung về thành phố Thái Nguyên
1.4.1. Vị trí địa lý
Thành phố Thái Nguyên là đơ thị loại I, trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, giáo dục, khoa học kỹ thuật, y tế, du lịch, dịch vụ của tỉnh Thái Nguyên; trung tâm vùng trung du, miền núi Bắc Bộ. Tổng diện tích tự nhiên 177km2, phía Bắc giáp huyện Đồng Hỷ và huyện Phú Lương, phía đơng giáp thị xã Sơng Cơng, phía tây giáp huyện Đại Từ, phía Nam giáp huyện Phổ n và huyện Phú Bình [4].
1.4.2. Đặc điểm địa hình
Khu vực thành phố Thái Ngun có địa hình tương đối bằng phẳng, xen kẽ giữa những đồi bát úp là những khu đất bằng phẳng. Độ cao trung bình từ 30-50m (so với mực nước biển), độ dốc thường <10 độ. Trong quá trình phát triển, dạng địa hình tự nhiên của thành phố đã bị biến đổi rất nhiều, tạo điều kiện thuận lợi cho công tác quy hoạch, xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật. Địa hình khu vực nghiên cứu có hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đơng, định hướng các dịng chảy mặt đổ xuống sơng cầu ở phía Đơng thành phố, chính vì vậy, các giải pháp thoát nước đề xuất cần quan tâm đến vấn đề này nhằm đảm bảo nước tự chảy tối đa, giảm kinh phí xây dựng hệ thống.
1.4.3. Khí tượng thủy văn [4]
Thành phố Thái Nguyên mang những nét chung của khí hậu vùng đơng bắc Việt Nam, thuộc miền nhiệt đới gió mùa, có mùa đơng lạnh giá, ít mưa, mùa hè nóng ẩm mưa nhiều. Khí hậu của thành phố Thái Nguyên chia làm 4 mùa: xuân, hạ, thu, đơng và nằm trong vùng ấm của tỉnh, có lượng mưa trung bình khá lớn.
- Nhiệt độ khơng khí: + Trung bình năm: 23,10 C + Lớn nhất năm: 39,50C + Nhỏ nhất năm: 3,00 C - Lượng mưa:
Lượng mưa tại thành phố Thái Nguyên thống kê từ năm 1977 đến 2010 như sau:
+ Trung bình năm: 2007 mm + Lớn nhất năm: 3008 mm + Nhỏ nhất năm: 977 mm
+ Trung bình tháng lớn nhất: 536,8 mm + Trung bình tháng nhỏ nhất: 6,9 mm
Theo thống kê, trận mưa lớn nhất được ghi nhận vào ngày 25/9/1997 với tổng lượng mưa là 60 mm, thời gian mưa là 3h.
- Độ ẩm trung bình khơng khí: 84% - Tốc độ gió (trung bình năm): 1,5m/s
- Lượng bốc hơi trong khơng khí trung bình năm đo bằng ống Piche: 979 mm - Địa chất thủy văn:
+ Mực nước ngầm xuất hiện ở cos độ cao 23,00 đến 25,00m. + Nước có HCO3-
ăn mịn với bê tơng thơng thường.
+ Thành phố chịu ảnh hưởng của chế độ thủy văn sông Cầu.
* Đặc trưng sông Cầu
Sông cầu bắt nguồn từ núi Van On huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn, chiều dài sông 289 km lưu vực 6030 km2, phần sông chảy qua địa phận Thái Nguyên là 110 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 3489 km2. Độ dốc trung bình lớn i = 1,75. Lưu lượng trung bình mùa lũ Q = 650 m3/s, lưu lượng trung bình mùa cạn Q = 6,5 m3/s.
Sông Công bắt nguồn từ núi Ba Lad thuộc huyện Định Hóa, chiều dài khoảng 96 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 951 km2. Độ dốc trung bình 1, 03%. Lưu lượng trung bình mùa lũ Q = 3,32 m3/s, lưu lượng trung bình mùa cạn Q = 0,32 m3/s.
Thành phố Thái Nguyên nằm giữa 2 sơng trên do đó ảnh hưởng rất nhiều đến chế độ thủy văn của 2 sơng, đặc biệt sơng Cầu nơi thốt nước chủ yếu của thành phố. Trong đó thành phố Thái Nguyên có 1 số suối nhỏ nối với sông Cầu. Hệ thống đê bao chưa hồn chỉnh, mùa mưa nước sơng Cầu dâng cao gây lụt lội cho thành phố.
Đặc trưng tập trung lũ tại cầu Gia Bảy: thời gian lũ lên 92 giờ, xuống 79 giờ. Cơng suất trung bình 6,8 m/h, vận tốc dịng chảy lớn nhất 3,3m/s.
Đặc trưng đỉnh lũ lớn nhất ngày 11/8/1968 theo thống kê từ 1961 đến 1978 có mực nước cao nhất 28,11m.
Đặc trưng lưu lượng đỉnh lũ tại cầu Gia Bảy Qmax = 1220 m3/s P = 1% Q = 3620 m3/s
P = 5% Q = 2460 m3/s P = 10% Q = 2020 m3/s
Bảng 1.2. Mực nƣớc sông Cầu (m) ứng với tần suất lũ [14]
Vị trí P = 1% P = 5% P = 10%
Cầu Gia Bảy 28,7 28,5 27,6
Cửa suối Xương Rồng
28,0 27,3 25,9
1.4.4. Tình hình mưa lũ
Lũ lớn trên sông Cầu gây ngập lụt khu trung tâm thành phố, lũ lụt thường xảy ra vào tháng 6, 7, 8, 9 trong năm. Lũ lớn trên sông Cầu thường kèm theo mưa lớn chiếm tới 75-80%.
Hàng năm có khoảng 198 ngày mưa. Thời gian mưa từ tháng 4 đến tháng 10 mỗi năm chiếm khoảng 80 – 85% tổng lượng mưa hàng năm.
Bảng 1.3. Tài liệu quan sát mƣa lũ của trạm khí tƣợng thủy văn Thái Nguyên Số thứ tự Lƣợng mƣa (mm) Tỷ lệ chiếm (%) 1 1200 4 2 1200 – 1500 5 3 1500 – 1800 13 4 1800 – 2200 50 5 >2200 28
Các cấp báo động và tình trạng ngập lụt ở Thái Nguyên:
- Báo động cấp 1: cốt nước 25,00
Mực nước vẫn ở lịng sơng, mức độ ngập lụt không đáng kể - Báo động cấp 2: cơt nước 26,00.
Diện tích bị ngập lụt ở các bãi thấp và 1 số ruộng của xã Quang Vinh (đối diện với Đồng Bẩm – Gia Bẩy). Một số vùng của xã Túc Duyên và vùng ven sông từ cầu treo Huống Thượng đến cửa đập thác Huống Gia Sàng, Cam Giá.
- Báo động cấp 3: Cốt nước 27.00
Ngập nhiều: Diện tích canh tác của các phường Tân Long, Quán Triều, Quang Vinh, Túc Duyên, Phan Đình Phùng, Phan Đình Phùng và Gia Sàng hầu như bị ngập lụt.
Mức trên báo động 3 (cốt nước > 27.00) Quốc lộ 3 từ Mỏ Bạch đến cửa nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn, từ chợ Tân Long đến cây số 6. Đường 1 B từ Gia Bẩy đi Chùa Hang...
Trận lũ lịch sử xảy ra từ 2-4h ngày 2/8/1959, mức nước cao nhất tại Thái Nguyên là 28,28m, lưu lượng là 3.300 m3/s.
1.4.5. Điều kiện kinh tế - xã hội
a/. Về kinh tế
Giá trị sản xuất nông , lâm nghiệp , thủy sản trên địa bàn thàn h phố Thái Nguyên tính đến hết năm 2010 là 209,22 tỷ đồng. Trong đó, riêng giá tri ̣ sản xuất nông nghiê ̣p là 203,29 tỷ đồng [4].
- Năng suất lú a đông xuân: 43,29 tạ/ha; - Sản lượng lúa đông xuân: 10.476 tấn; - Năng suất lú a mùa: 41,12 tạ/ha; - Sản lượng lúa mùa: 14.553 tấn; - Sản lượng chè búp tươi: 12.211 tấn.
- Thái Nguyên là một trong những tỉnh có giá trị sản xuất cơng nghiệp vào loại cao so với cả nước . Trong đó, thành phố Thái Nguyên với khu c ông nghiê ̣p Gang thép, Thái Nguyên truyền thống có giá trị sản xuất công nghiệp năm 2010 là 5.926,87 tỷ đồng. Ta có bảng thống kê cu ̣ thể như sau:
Bảng 1.4. Giá trị sản xuất công nghiệp trên đi ̣a bàn thành phố Thái Nguyên
Đơn vi ̣: Tỷ đồng
Tổng số Doanh nghiê ̣p Nhà nƣớc
Doanh nghiê ̣p
ngoài nhà nƣớc Cá thể
Khu vƣ̣c có vốn đầu tƣ nƣớc ngoài
5.926,87 3.402,40 2.146,54 92,5 286,2
- Thương mại – dịch vụ: Trong năm 2008, giá cả thị trường thế giới có nhiều biến động, lạm phát tăng cao làm ảnh hưởng không nhỏ tới các hộ kinh doanh dịch vụ trên địa bàn. Tuy nhiên, các hộ kinh doanh trên điạ bàn vẫn duy trì được các hoạt động kinh doanh, đa dạng các mặt hàng, mở rộng ngành nghề...đảm bảo thu nhập và thực hiện nghĩa vụ nộp thuế đầy đủ.
b/. Cơ sở hạ tầng
* Cơng trình cơng cộng
- Sớ trườ ng mầm non: 37 trường (ngồi cơng lập).
- Số lớ p mẫu giáo : Trong tổng số 1.399 lớp trên toàn tỉnh thì thành phớ Thái Ngun có 232 lớp, chiếm 16,58%.
- Có 76 trường phổ thơng. Cụ thể: + Trường tiểu học: 35 trường; + Trung học cơ sở: 28 trường; + Trung học phổ thông: 12 trường; + Trường phổ thông cơ sở: 1 trường.
- Trên địa bàn thành phố có 8 bệnh viện;1 phịng khám; 1 nhà hộ sinh, và 26 trạm y tế của xã, phường, cơ quan, xí nghiệp (Chỉ tính riêng các cơ sở Nhà nước).
* Giao thông
- Tất cả xã, phường có đường giao thông đến các Ủy ban Nhân dân . - 100% số xã, phường đã có đường nhựa, bê tơng.
* Tình trạng cấp điện, nước - Tỷ lệ xã, phườ ng có điê ̣n: 100%
c/. Cơng tác văn hố – xã hội
- Các hoạt động văn hóa xã hội tại khu vực ngày càng được quan tâm và phát triển. Xã có nhà văn hóa , đây là nơi tuyên truyền chủ trương đường lối của Đảng và Nhà nước cũng như tổ chức các hoạt động văn hoá xã hội theo nếp sống mới. Các tổ chức, đoàn thể như hội Phụ nữ, hội Người cao tuổi, hội Cựu chiến binh, Đoàn Thanh niên, hội Chữ thập đỏ, y tế, Mặt trận tổ quốc...hoạt động thường xuyên và hiệu quả. Công tác Đảng phối hợp với các tổ chức xã hội khác thực sự đi vào đời sống của nhân dân , nhằm nâng cao nhận thức của nhân dân trong công cuộc xây dựng và bảo vệ đất nước thời kỳ mới. Trên đi ̣a bàn có 01 thư viê ̣n.
- Các hoạt động văn nghệ, thể dục thể thao của phường cũng rất phát triển. Thường xuyên tổ chức và tham gia đầy đủ các hoạt động như các hội thi văn nghệ, giải cầu lơng, bóng đá cấp thành phố, cấp tỉnh.
- Hiện nay, số thuê bao điê ̣n thoa ̣i cố đi ̣nh : 55.019 thuê bao; số thuê bao điê ̣n thoại cố định bìn h quân 100 dân là 21,2 thuê bao; số thuê bao Internet : 8.309 thuê bao
Bảng 1.5. Hoạt động phát thanh, truyền hình [4] Số xã, phƣờng đƣơ ̣c phủ
sóng phát thanh
Số xã, phƣờng đƣơ ̣c phủ sóng truyền hình
Số xã, phƣờng có tra ̣m phát thanh
26 26 15
d/. Công tác y tế - giáo dục
* Y tế:
- Số cán bô ̣ ngành y (tại các cơ sở y tế nhà nước): + Bác sỹ: 515;
+ Y sỹ: 85; + Y tá: 723; + Nữ hô ̣ sinh: 42.
- Tỷ lệ đạt chuẩn quốc gia về y tế: 34,62%. - Số lượt người bi ̣ ngô ̣ đô ̣c thực phẩm: 40 người.
- Tổng số giường bệnh là 1.870 giường. Bệnh viện chiếm 1.720 giường; phòng khám 20 giường; nhà hộ sinh 30 giường; 100 giường còn lại thống kê được tại trạm y tế xã, phường, cơ quan, xí nghiệp.
Trên đi ̣a bàn thành phố , vấn đề y tế và tình hình chăm sóc sức khỏe cho người dân khá tốt. Với 8 bê ̣nh viê ̣n được trang bi ̣ nhiều thiết bi ̣ khám , chữa bê ̣nh tiên tiến cùng hệ thống các trạm y tế của x ã, phường và đô ̣i ngũ y bác sỹ đông đảo , giàu kinh nghiê ̣m, giúp người dân thành phố có cơ hội được thăm khám sức khỏe kịp thời .
* Giáo dục:
Số học sinh mẫu giáo: 8.218 học sinh
Bảng 1.6. Số giáo viên và phổ thông trên địa bàn (năm 2010)
Đơn vi ̣: Người
Tổng số Tiểu ho ̣c Trung ho ̣c cơ sở Trung ho ̣c phổ thông
2.110 670 764 676
- Tỷ lệ học sinh đỗ tốt nghiệp;
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Nước thải đô thị(1) (nước thải sinh hoạt và nước mưa chảy tràn) khu trung tâm phía Bắc thành phố Thái Nguyên;
- Cơ sở vật chất (các tuyến mương, cống) của hệ thống thu gom và thoát nước hiện tại.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Phân tích và đánh giá tình trạng cơ sở hạ tầng hệ thống thu gom và thoát nước khu trung tâm phía Bắc thành phố Thái Nguyên;
- Phân tích và đánh giá lưu lượng, tải lượng chất ơ nhiễm trong nước thải đô thị cần thu gom và xử lý theo định hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020;
- Dự báo khả năng thu gom và xử lý nước thải đơ thị khu trung tâm phía Bắc thành phố Thái Nguyên theo định hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020;
- Phân tích, lựa chọn địa điểm xây dựng hồ điều hòa, trạm xử lý nước thải tập trung khu vực nghiên cứu;
- Đề xuất phương án thu gom và xử lý nước thải đơ thị cho khu phía Bắc thành phố Thái Ngun (có tính tốn về khối lượng các cơng trình trong hệ thống).
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu
Thu thập, kế thừa có chọn lọc một số tài liệu có liên quan tới vấn đề nghiên cứu, cụ thể là:
- Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực thành phố Thái Nguyên;
- Báo cáo về hiện trạng sử dụng, hiện trạng quản lý và vận hành hệ thống thốt nước thải đơ thị khu vực thành phố Thái Nguyên;
- Báo cáo thống kê sơ bộ về hiện trạng ngập lụt cục bộ khu vực thành phố Thái Nguyên vào mùa mưa lũ;
1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài không bao gồm nước thải của các cơ sở sản xuất kinh doanh, bệnh viện,
trường học. Nước thải phát sinh từ các khu vực này nhất thiết phải được xử lý đạt Quy chuẩn môi trường trước khi xả vào hệ thống thu gom chung của toàn thành phố.
- Báo cáo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội thành phố Thái Nguyên giai đoạn 2010 – 2015, định hướng đến năm 2020.
Ngoài ra cịn thu thập các thơng tin trên trang web của tỉnh Thái Nguyên và một số trang web khác.
2.3.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế
Trong quá trình thực địa, đề tài có tiến hành khảo sát thực tế hiện trạng hệ thống mương, cống thoát nước trên địa bàn 09 phường của khu vực nghiên cứu, bao gồm: Quang Trung, Quán Triều, Quang Vinh, Phan Đình Phùng, Hồng Văn Thụ, Trưng Vương, Gia Sàng, Đồng Quang, Túc Duyên.
Trao đổi trực tiếp, lấy thông tin của người dân khu vực, khảo sát và chụp ảnh hiện trạng khu vực nghiên cứu.
2.3.3. Phương pháp mơ hình tốn
- Dựa vào các cơng thức trong các giáo trình, tài liệu tham khảo liên quan để tính tốn các thành phần của hệ thống đề xuất.
- Sử dụng các phần mềm hỗ trợ tính tốn và thiết kế hệ thống (MS excel; Autodesk-AutoCAD 2007; MapInfo version 8.5; Mơ hình STEADY; Mơ hình SWMM).
* Sử dụng mơ hình SWMM để tính tốn thốt nước đơ thị cho khu vực thành phố Thái Nguyên
SWMM (Storm Water Management Model) được xây dựng ở hai trường đại học San Phansico và Florida (Mỹ) do cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) xây dựng từ năm 1971-1999 để mô phỏng chất và lượng nước của lưu vực thốt nước đơ thị và tính tốn q trình chảy tràn từ mỗi lưu vực bộ phận đến cửa nhận nước của nó.
Mơ hình quản lý nước mưa SWMM là một mơ hình tốn học tồn diện, dùng để mơ phỏng khối lượng và tính chất dịng chảy đơ thị do mưa và hệ thống cống thoát nước thải chung. Mọi vấn đề về thuỷ văn đô thị và chu kỳ chất lượng đều được mô phỏng, bao gồm dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm, vận chuyển qua mạng lưới hệ thống tiêu thoát nước, hồ chứa và khu xử lý.
Mơ hình SWMM mơ phỏng các dạng mưa thực tế trên cơ sở lượng mưa (biểu đồ quá trình mưa hàng năm) và các số liệu khí tượng đầu vào khác cùng với hệ thống mô tả (lưu vực, vận chuyển, hồ chứa/xử lý) để dự đoán các trị số chất lượng và khối lượng dịng chảy.
Hình 2.1. Các khối xử lý chính của mơ hình SWMM
Các khối xử lý chính của mơ hình SWMM bao gồm:
- Khối “dịng chảy” (Runoff block) tính tốn dịng chảy mặt và ngầm dựa trên biểu đồ quá trình mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa hình.
- Khối “truyền tải” (Transport block) tính tốn truyền tải vật chất trong hệ thống nước thải.
- Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn toán thủy lực dòng chảy phức tạp trong cống, kênh…
- Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị các cơng trình tích nước như ao, hồ điều hịa…và các cơng trình xử lý nước thải, đồng thời mơ tả ảnh
Dịng chảy (Khối Runoff)
Nhận nước (Khối Receiving) Truyền tải chảy
mặt (Khối Transport) Trữ / Xử lý (Khối Storage/Treatment) Trữ / Xử lý