CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.2. Nội dung nghiờn cứu
- Phõn tớch và đỏnh giỏ tỡnh trạng cơ sở hạ tầng hệ thống thu gom và thoỏt nước khu trung tõm phớa Bắc thành phố Thỏi Nguyờn;
- Phõn tớch và đỏnh giỏ lưu lượng, tải lượng chất ụ nhiễm trong nước thải đụ thị cần thu gom và xử lý theo định hướng phỏt triển kinh tế xó hội đến năm 2020;
- Dự bỏo khả năng thu gom và xử lý nước thải đụ thị khu trung tõm phớa Bắc thành phố Thỏi Nguyờn theo định hướng phỏt triển kinh tế xó hội đến năm 2020;
- Phõn tớch, lựa chọn địa điểm xõy dựng hồ điều hũa, trạm xử lý nước thải tập trung khu vực nghiờn cứu;
- Đề xuất phương ỏn thu gom và xử lý nước thải đụ thị cho khu phớa Bắc thành phố Thỏi Nguyờn (cú tớnh toỏn về khối lượng cỏc cụng trỡnh trong hệ thống).
2.3. Phƣơng phỏp nghiờn cứu
2.3.1. Phương phỏp thu thập tài liệu, số liệu
Thu thập, kế thừa cú chọn lọc một số tài liệu cú liờn quan tới vấn đề nghiờn cứu, cụ thể là:
- Điều kiện tự nhiờn, kinh tế - xó hội khu vực thành phố Thỏi Nguyờn;
- Bỏo cỏo về hiện trạng sử dụng, hiện trạng quản lý và vận hành hệ thống thoỏt nước thải đụ thị khu vực thành phố Thỏi Nguyờn;
- Bỏo cỏo thống kờ sơ bộ về hiện trạng ngập lụt cục bộ khu vực thành phố Thỏi Nguyờn vào mựa mưa lũ;
1 Đối tượng nghiờn cứu của đề tài khụng bao gồm nước thải của cỏc cơ sở sản xuất kinh doanh, bệnh viện,
trường học. Nước thải phỏt sinh từ cỏc khu vực này nhất thiết phải được xử lý đạt Quy chuẩn mụi trường trước khi xả vào hệ thống thu gom chung của toàn thành phố.
- Bỏo cỏo quy hoạch phỏt triển kinh tế xó hội thành phố Thỏi Nguyờn giai đoạn 2010 – 2015, định hướng đến năm 2020.
Ngoài ra cũn thu thập cỏc thụng tin trờn trang web của tỉnh Thỏi Nguyờn và một số trang web khỏc.
2.3.2. Phương phỏp điều tra, khảo sỏt thực tế
Trong quỏ trỡnh thực địa, đề tài cú tiến hành khảo sỏt thực tế hiện trạng hệ thống mương, cống thoỏt nước trờn địa bàn 09 phường của khu vực nghiờn cứu, bao gồm: Quang Trung, Quỏn Triều, Quang Vinh, Phan Đỡnh Phựng, Hoàng Văn Thụ, Trưng Vương, Gia Sàng, Đồng Quang, Tỳc Duyờn.
Trao đổi trực tiếp, lấy thụng tin của người dõn khu vực, khảo sỏt và chụp ảnh hiện trạng khu vực nghiờn cứu.
2.3.3. Phương phỏp mụ hỡnh toỏn
- Dựa vào cỏc cụng thức trong cỏc giỏo trỡnh, tài liệu tham khảo liờn quan để tớnh toỏn cỏc thành phần của hệ thống đề xuất.
- Sử dụng cỏc phần mềm hỗ trợ tớnh toỏn và thiết kế hệ thống (MS excel; Autodesk-AutoCAD 2007; MapInfo version 8.5; Mụ hỡnh STEADY; Mụ hỡnh SWMM).
* Sử dụng mụ hỡnh SWMM để tớnh toỏn thoỏt nước đụ thị cho khu vực thành phố Thỏi Nguyờn
SWMM (Storm Water Management Model) được xõy dựng ở hai trường đại học San Phansico và Florida (Mỹ) do cơ quan bảo vệ mụi trường Hoa Kỳ (EPA) xõy dựng từ năm 1971-1999 để mụ phỏng chất và lượng nước của lưu vực thoỏt nước đụ thị và tớnh toỏn quỏ trỡnh chảy tràn từ mỗi lưu vực bộ phận đến cửa nhận nước của nú.
Mụ hỡnh quản lý nước mưa SWMM là một mụ hỡnh toỏn học toàn diện, dựng để mụ phỏng khối lượng và tớnh chất dũng chảy đụ thị do mưa và hệ thống cống thoỏt nước thải chung. Mọi vấn đề về thuỷ văn đụ thị và chu kỳ chất lượng đều được mụ phỏng, bao gồm dũng chảy mặt và dũng chảy ngầm, vận chuyển qua mạng lưới hệ thống tiờu thoỏt nước, hồ chứa và khu xử lý.
Mụ hỡnh SWMM mụ phỏng cỏc dạng mưa thực tế trờn cơ sở lượng mưa (biểu đồ quỏ trỡnh mưa hàng năm) và cỏc số liệu khớ tượng đầu vào khỏc cựng với hệ thống mụ tả (lưu vực, vận chuyển, hồ chứa/xử lý) để dự đoỏn cỏc trị số chất lượng và khối lượng dũng chảy.
Hỡnh 2.1. Cỏc khối xử lý chớnh của mụ hỡnh SWMM
Cỏc khối xử lý chớnh của mụ hỡnh SWMM bao gồm:
- Khối “dũng chảy” (Runoff block) tớnh toỏn dũng chảy mặt và ngầm dựa trờn biểu đồ quỏ trỡnh mưa (và/hoặc tuyết tan) hàng năm, điều kiện ban đầu về sử dụng đất và địa hỡnh.
- Khối “truyền tải” (Transport block) tớnh toỏn truyền tải vật chất trong hệ thống nước thải.
- Khối “chảy trong hệ thống” (Extran block) diễn toỏn thủy lực dũng chảy phức tạp trong cống, kờnh…
- Khối “Trữ/xử lý“ (Strorage/Treatment block) biểu thị cỏc cụng trỡnh tớch nước như ao, hồ điều hũa…và cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải, đồng thời mụ tả ảnh
Dũng chảy (Khối Runoff)
Nhận nước (Khối Receiving) Truyền tải chảy
mặt (Khối Transport) Trữ / Xử lý (Khối Storage/Treatment) Trữ / Xử lý (Khối Storage/Treatment)
hưởng của cỏc thiết bị điều khiển dựa trờn lưu lượng và chất lượng- cỏc ước toỏn chi phớ cơ bản cũng được thực hiện.
- Khối “nhận nước” (Receiving block): Mụi trường tiếp nhận.
Mục đớch ứng dụng mụ hỡnh toỏn SWMM cho tớnh toỏn hệ thống thoỏt nước khu vực thành phố Thỏi Nguyờn nhằm:
+ Xỏc định cỏc khu vực cần xõy mới hoặc mở rộng cống thoỏt nước mưa để giảm tỡnh trạng ngập lụt đường phố hoặc cung cấp dịch vụ thoỏt nước thải cho những khu vực mới phỏt triển;
+ Xỏc định cỏc thụng số kỹ thuật cơ bản của cỏc cụng trỡnh trong hệ thống thoỏt nước;
+ Thiết lập mạng lưới thoỏt nước tổng thể cho khu vực.
SWMM dựng tập hợp cỏc nỳt (node), cỏc đoạn ống nối với cỏc nỳt, hồ điều hũa, cửa xả, bơm…để mụ tả hệ thống mạng lưới thoỏt nước.
Cấu tạo mạng lưới hệ thống thoỏt nước bao gồm cỏc thành phần: Subcatchment (lưu vực), Raingage (trạm mưa), Junction (nỳt), Storage Units (hồ điều hũa), Conduits (đường ống), Pumps (bơm), Regulatiors (van điều khiển hay van một chiều ), Outfalls (cửa xả), mối liờn hệ của từng bộ phõn được thể hiện trong sơ đồ sau đõy:
* Tớnh toỏn hệ thống xử lý nước thải bằng phần mềm mụ phỏng STEADY
Luận văn sẽ sử dụng phần mềm STEADY để tớnh toỏn và mụ phỏng cỏc quỏ trỡnh trong hệ thống xử lý nước thải đề xuất cho khu vực nghiờn cứu trờn cơ sở lựa chọn cỏc sơ đồ cụng nghệ phự hợp.
Steady là một phần mềm mỏy tớnh dựng để mụ phỏng, cung cấp một mụ hỡnh tớnh toỏn hệ thống xử lý nước thải được viết bởi Luis Aburto Garnica và Gerald E. Speitel Jr., 1999 (Thuộc Department of Civil Engineering - The University of Texas at Austin). Mụ hỡnh Steady được dựng để tớnh toỏn trong điều kiện ổn định (steady – state) cho cỏc thành phần đầu vào và đặc điểm nước thải cho một hệ thống xử lý nước thải đó biết với cỏc thụng số cơ bản như: BOD, TSS, Tổng N và Amoni.
Khi một sơ đồ cụng nghệ xử lý nước thải được thiết lập, Steady cú thể tớnh toỏn cõn bằng vật chất cho toàn bộ hệ thống, kớch thước của cỏc cụng trỡnh trong hệ thống.
Hỡnh 2.3. Giao diện làm việc của mụ hỡnh Steady
CN 15 ha CN 8 ha quốc lộ 3 quốc lộ 3 quốc lộ 3 phan đình phùng đ-ờng hùng v-ơng đ-ờngvó ngựa đ-ờng l-u nhân trú đ-ờng l-u nhân trú đ-ờng cách mạng tháng 8 đ-ờng nha trang đ-ờng đội cấn khu TDTT cấp vùng 100ha hoàng văn thụ đ-ờn g việt bắc hoàng văn thụ đ-ờng bắc nam đ-ờng cách mạng tháng 8 đ -ờng bắc kạn đ -ờng d-ơng tự minh đ-ờng việt bắc đ-ờng việt bắc đ-ờng việt bắc
nghĩa trang tích luơng nghĩa trang dốc lim
đi xã tân cuơng
đại học thái nguyên (XD đài hạn) đại học thái nguyên (XD Đợt đầu)
đi thị xã sông công
đi thị xã sông công
đi kép CN 45 ha CN 8 ha CN tập trung 100 ha ( Cụm CN số 1) CN 10 ha
khu cơng nghiệp tập trung. 150 ha ( Cụm CN số 4) nmn.tích luơng đi lạng sơn đi đại từ đi bắc giang đi hà nội
đi trại cau
đi lạng sơn Thị xã sông công Huyện Đồng hỷ đi bắc kạn TT. Cai nghiện Trg C.N.K.T.C.Đ
Viện mỏ L uyện Kim X . N thực nghiệm Trg T.H.S.P Việt Bắc B.V L ao Bắc Thái Giao thông I C. ty Cơng Trình ( Bộ c. N Nặng )C. ty Kim khí sắt X. N Chè H-ơng V.tải Miền núi Trg T.H Giao thơng
Thuỷ-Bộ Bắc TháiC.ty V.tải
N.thuật Bắc TháiTrg TH V.hóa
X.L uyện kim bột. 1,5 ha rạp h át thắ ng lợi Nga Thi ên h ồ (cũ) B.V Gang thép chợ Dốc Hạnh UB Đ .H Cơng nghiệp P.T.C.S Tích L-ơng X.N.D và đ ời sống X.N Cơng trình kiến trúc X.N Vận tải Đ .H Công nghiệp 26 ha XN. L uyện kim X. N Đ -ờng Sắt Hà Thái X. N chế biến Gỗ Bắc Thái Trg Mầm non Trg T.H chuyên ban thanh niên U.B chợ chợ cn 14ha chợ quốc lộ 3 quốc lộ 3 đ-ờng l-u nhân trú đ-ờng cách mạng tháng 8 đ-ờn g việt bắc đ -ờng bắc nam đ-ờng d-ơng tự minh đ-ờng việt bắc
nghĩa trang dốc lim
đi xã tân cuơng đi xã tân cuơng
khu du lịch hồ núi cốc
đại học thái nguyên (XD Đợt đầu)
đi thị xã sông công
đi thị xã sông công
đi kép tiểu thủ CN . NMĐiện.60 ha ( Cụm CN số 2) nmn.tích luơng xn bê tông
khu công nghiệp gang thép. 290 ha ( Cụm CN số 3)
đi đại từ
đi trại cau
đi lạng sơn
Thị xã sông công
Huyện Đồng hỷ
TT. Cai nghiện
Viện mỏ L uyện Kim X . N thực nghiệm N.M Cơ khí 19-5 Trg T.H.S.P
B.V.A Bắc Thái
T.H Th-ơng Mại Trg Thiếu Sinh Quân
Thuỷ-Bộ Bắc TháiC.ty V.tải
N.thuật Bắc TháiTrg TH V.hóa
Tân Thành Trg P.T.C.S%181nh0c Th P.T.T.H Gang thép rạp h át thắ ng lợi Nga Thi ên h ồ (cũ) B.V Gang thép chợ Dốc Hạnh Gang thép nhà V.H.C.N ( mới) B .V Gan g thép UB x-ởng thực lập P.T.C.S Tích L-ơng X.N.D và đ ời sống X.N Cơng trình kiến trúc Đ .H Cơng nghiệp Luyện ki m màu X. N Đ -ờng Sắt Hà Thái Bắc Thái
Hoàng Văn Thụ 8haN.M giấy
U.B chợ
cầu M ỏ Bạcnh i ốt
cao ngạn nhà máy đ iện .28 ha85cnh4 8hat H chợ
Đ .H S- phạm Nhà máy Z127 quân đội Th
công ty xn đ á xẻ l âm sản
Bắc thái
cn 70 ha
khu công nghiệp tập trung. 100 ha ( Cụm CN số 5 ) cn 30 ha đ -ờng thanh nien đ-ờng việt bắc quốc lộ 3 đ-ờn g việt bắc đ-ờng việt bắc đ-ờng việt bắc đ-ờngvó ngựa cn 40 ha cn 49 ha cn 36ha cn 4 ha CN 10 ha
đi thị xã sông công
ranh giới đất mở rộng sang huyện đồng hỷ. 1.000 ha
Tiểu đ oàn 2 cục kỹ thuật
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIấN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng hệ thống thoỏt nƣớc và cơ sở hạ tầng, dõn cƣ khu vực phớa Bắc thành phố Thỏi Nguyờn
3.1.1. Hiện trạng cơ sở hạ tầng
a/. Giao thụng
Theo cỏc tài liệu thống kờ của Sở Xõy dựng Thỏi Nguyờn, tổng chiều dài đường phố trong khu vực khoảng 60km, chủ yếu là bờ tụng nhựa, chỉ giới đường đỏ:
- Đường Cỏch mạng thỏng 8 : 36,00m;
- Đường Bắc Nam : 27,00m;
- Đường Phan Đỡnh Phựng : 25,50m; - Đường Lương Ngọc Quyến : 25,50m; - Đường Nha Trang : 22,50m; Cốt đường 25,65 – 29,00m.
Đường nội bộ chủ yếu là cỏc ngừ, tuyến đường thường cụt, quy mụ và chất lượng thấp.
Bảng 3.1. Hiện trạng cỏc tuyến đƣờng (năm 2010) [14] STT Tờn Đƣờng Chiều dài (m) Mặt cắt Rộng (m) Kết cấu Mặt đường (m) Hố (m) Phõn cỏch (m) 1 Đội Cấn 610 22,5 15,0 15,5 63,0 Asphalt
2 Minh Cầu 950 10,5 6,0 Asphalt
3 Nha Trang 575 10,5 6,0 16,5 Asphalt
4 Cột Cờ 260 7,5 6,0 13,5 Asphalt 5 Tỳc Duyờn 200 10,5 3,0 13,5 Asphalt 6 Phựng Chớ Kiờn 650 7,5 6,0 16,5 Asphalt 7 Cỏch mạng thỏng 8 - Bắc 600 21,0 7,7 3,0 31,7 Asphalt - Nam 900 5,3 25,3 30,6 Asphalt
8 Dương Tự Minh 1300 25 8,4 33,4 Asphalt
9 Bắc Kạn 1700 30 10,4 40,4 Asphalt
10 Nguyễn Du 540 8,2 10,4 18,6 Asphalt
12 Bến Tượng - Bắc 1200 10,5 14,2 24,7 Asphalt - Nam 300 4,1 16,6 20,7 Asphalt 13 Bến Oỏnh 500 10,5 3,9 14,4 Asphalt 14 Bắc Nam 1000 5,0 6,0 11,0 Asphalt 15 Phan Đỡnh Phựng 2750 7,5 18,0 25,5 Asphalt 16 Phủ Liễn 330 7,5 3,0 10,5 Asphalt
(Nguồn: Sở Xõy dựng Thỏi Nguyờn, năm 2010) b/. Dõn số
Theo số liệu thống kờ hàng năm, dõn số của từng phường trong khu vực nghiờn cứu tớnh đến thỏng 12 năm 2011 như sau (Xem Bảng 3.2).
Bảng 3.2. Thống kờ dõn số trong khu vực nghiờn cứu đến năm 2011 Tờn Tờn phƣờng Tổng diện tớch (km2) Tổng dõn số Diện tớch thuộc dự ỏn (km2) Dõn số thuộc dự ỏn (người) Dõn số (người) (ng/kmMật độ 2) Quỏn Triều 2,79 8.374 3.002 0,730 2.191 Quang Vinh 3,13 5.515 1.760 0,494 869 Đồng Quang 1,63 7.977 4.892 0,508 2.485 Quang Trung 2,01 20.663 10.273 2,010 20.663 Phan Đỡnh Phựng 2,70 14.305 5.294 2,700 14.305 Hoàng Văn Thụ 1,59 15.768 9.906 1,590 15.768 Trưng Vương 1,03 7.022 6.825 1,030 7.022 Tỳc Duyờn 2,90 7.198 2.482 1,175 2.919 Gia Sàng 4,10 10.478 2.554 0,414 1.057 Tổng 21,88 97.300 10,651 67.279
(Nguồn: Niờm giỏm thống kờ tỉnh Thỏi Nguyờn, năm 2011) c/. Cơ sở sản xuất cụng nghiệp, dịch vụ, y tế
* Nhà mỏy Bia Vicoba Thỏi Nguyờn
- Địa điểm: năm trờn đường Minh Cầu, phường Phan Đỡnh Phựng. - Ngành nghề sản xuất: sản xuất bia, cụng xuất khoảng 1 triệu lớt/năm.
- Nước thải: Tổng lượng nước thải khoảng 250 m3/ngày, nước thải được xử lý bằng hệ thống (đạt tiờu chuẩn xả) trước khi thải ra hệ thống thoỏt nước chung của thành phố Thỏi Nguyờn.
* Nhà mỏy giấy Hoàng Văn Thụ
- Địa điểm: đường Dương Tự Minh, phường Quỏn Triều. - Sản phẩm: giấy bao gúi, cụng suất khoảng 10.000 tấn/năm.
- Nước thải: Tổng lượng nước thải phỏt sinh khoảng 1500 m3/ngày. Toàn bộ nước thải được xử lý bằng hệ thống riờng, sau đú xả thẳng xuống sụng Cầu (khụng xả vào mạng lưới thu gom nước thải của thành phố Thỏi Nguyờn).
* Bệnh viện đa khoa Trung ương Thỏi Nguyờn
- Địa điểm: đường Lương Ngọc Quyến, phường Phan Đỡnh Phựng - Cụng suất: 800 giường bệnh, dự kiến nõng cấp lờn 1200 giường
- Nước thải: Lưu lượng nước thải khoảng 500 m3/ngày, nước thải được xử lý bằng hệ thống riờng (đạt tiờu chuẩn xả) trước khi thải ra hệ thống thoỏt nước chung của thành phố.
* Trung tõm Y tế dự phũng thành phố Thỏi Nguyờn - Địa điểm: phớa Nam đường Cột Cờ, phường Tỳc Duyờn
- Nước thải: 10 m3/ngày, được xử lý qua bể tự hoại sau đú xả ra mạng lưới thoỏt nước chung của thành phố.
3.1.2. Hiện trạng hệ thống thoỏt nước chung khu vực nghiờn cứu
Hiện trạng thoỏt nước khu vực nghiờn cứu là hệ thống thoỏt nước chung (nước
bẩn lẫn nước mưa), cỏc tuyến đều tự chảy, với một số đặc điểm như sau [14]:
- Cỏc tuyến thoỏt nước chảy theo địa hỡnh, cỏc nhà dõn xõy dựng theo mặt đường phớa sau nhà là ruộng trũng, nước mưa và nước thải sinh hoạt xả thẳng xuống ruộng. Nếu phớa sau nhà là đồi, nước mưa và nước thải sinh hoạt thải ra phớa trước nhà vào cỏc rónh hoặc cống song song với đường rồi xả vào suối, ruộng.
- Trong cỏc ngừ nhỏ, nhà dõn thường thoỏt nước thải tự nhiờn vào cỏc rónh hai bờn đường, và chảy vào hệ thống mương cống trờn cỏc tuyến đường chớnh theo độ dốc địa hỡnh.
- Cỏc tuyến thoỏt nước chủ yếu phục vụ cho việc thu nước mưa mặt đường và thoỏt nước thải cỏc hộ dõn dọc hai bờn đường.
- Nước mưa và nước thải sau khi được xả xuống ruộng sẽ chảy theo cỏc đường thoỏt nước tự nhiờn, cỏc cống thủy lợi, ra cỏc suối rồi chảy vào sụng Cầu. Cú 3 suối tham ra vào mạng thoỏt nước của khu vực là: Cống Ngựa, Xương Rồng 1 và Xương Rồng 2, tổng chiều dài khoảng 4 km, lũng suối hẹp.
- Thành phố Thỏi Nguyờn hiện cú khoảng 57km mương và cống thoỏt nước, hệ thống hố thu cú khoảng cỏch lớn, cửa thu nhỏ, hiệu quả thu nước mưa kộm.
- Hiện tại thành phố đó và đang xõy dựng cỏc tuyến mương cống, cỏc khu đụ thị mới cũng được triển khai song song với nú là cỏc hệ thống hạ tầng kỹ thuật, cỏc đợt nạo vột cống dọc cỏc tuyến đường nờn khả năng thoỏt nước lũ của thành phố