1. Mục đích
Theo đánh giá tổng hợp ở phần trên, TP Phan Rang nói riêng và tỉnh Ninh Thuận nói chung có nguồn nớc mặt vào loại khan hiếm nhất Viẹt Nam, với lợng ma bình quân nhiều năm khoảng 730 mm. Mặc dù từ năm 1964, khu vực này luôn đợc bổ sung nguồn nớc ổn định từ nhà máy thuỷ điện Đa Nhim với lu lợng bình quân năm 16,7 m3/s và lu lợng đảm bảo mùa kiệt 12,5 m3/s, song do nguồn nớc nội địa quá nhỏ và không ổn định nên nhìn chung cung không đủ cầu – và vì thế, khô hạn là đặc tr ng tiêu biểu của đô thị. Mặt khác đô thị lại thuộc hạ lu sông Cái Phan Rang, chịu ảnh h- ởng trực tiếp của lũ vào mùa ma, gây ảnh hởng không nhỏ đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của ngời dân thành phố. Việc nghiên cứu tính toán, đề xuất các giải pháp về chuẩn bi kỹ thuật để điều hoà lợng nớc từ mùa ma sang mùa khô để ổn định đời sống, sản xuất nông nghiệp, bảo vệ môi trờng... là rất cần thiết và cấp bách đối với thành phố Phan Rang hiện nay.
Vì vậy, đồ án lựa chọn chuyên đề: – Giải pháp hồ điều hoà hạn chế ngập lụt và
cải thiện vi khí hậu cho đô thị– nhằm đa ra những phơng án tối u đảm bảo khả năng
chống ngập lụt trong mùa ma và cải thiện vi khí hậu trong mùa khô cho đô thị.
Dựa vào tài liệu hiện có và quá trình phân tích ở trên, đồ án giải quyết vấn đề theo hai nội dung cụ thể :
• Nội dung 1 (Hạn chế ngập lụt cho đô thị trong mùa ma) : Sử dụng hệ thống
hồ điều hoà, để điều tiết mực nớc trên toà lu vực nhằm giảm chiều cao xây dựng, hạn chế khối lợng đắp trên diện tích rộng.
• Nội dung 2 (Kiểm tra, điều tiết lợng nớc hồ điều hòa trong mùa khô, cải thiện vi khí hậu cho đô thị trong mùa khô) : Tiến hành tính toán, kiểm tra lợng nớc
thất thoát trong mùa khô tại các hồ điều hoà, đề xuất giải pháp hạn chế mất nớc.
2. nội dung
2.1. Hạn chế ngập lụt cho đô thị trong mùa ma
a, Đối với khu vực hiện trạng đã xây dựng :
Để hạn chế thay đổi hiện trạng mà vẫn đảm bảo tránh ngập lụt cho lu vực hồ công viên Thống Nhất và kênh tiêu Chà Là ( phờng Tấn Tài, phờng Thành Sơn - lu vực 7,8 trên hình vẽ), đồ án đề xuất điều tiết cục bộ tại lu vực này. Nớc ma đợc tập trung vào các hồ trong lu vực sau đó thoát ra sông Dinh qua cửa xả tại lạch Mỹ Nghĩa. Vào mùa lũ, nớc sông Dinh dâng cao và đến mức +2,20 m thì cửa xả đợc đóng lại. Nớc ma chứa trong nội thị.
Dựa vào tính chất và đặc điểm của TP Phan Rang, chọn tần suất tính toán P = 2.5% (ứng với cao trình lũ là 5.54m).
Căn cứ vào tần suất tính toán P = 2.5% đỉnh lũ là 5.54m, ta chọn đỉnh lũ của tháng 12 năm 1986 để tính toán.Từ số liệu thực đo (mực nớc lũ theo ngày), vẽ biểu đồ mực nớc lũ tháng 12 năm 1986.
→ Qua biểu đồ, chọn thời gian đóng cống là 3 ngày.
GVHD : Dơng Hồng Thuý
SVTH : Nguyễn Sơn Tùng
ma đợc chứa trong nội thị nhng trời lại có ma trong suốt thời gian đóng cống.
lư uưvựcư1 lư uưvựcư2
lư uưvựcư3 lư uưvựcư4 lư uưvựcư5 lư uưvựcư6 lư uưvựcư8 fư=ư359.8ưha fư=ư249.4ưha fư=ư399.3ưha fư=ư399.3ưha fư=ư532.1ưha fư=ư249.5ưha fư=ư1153.1ưha biểnưđông mư ơn gưô ng ưcố kênhưchàưlà kênhưtânưhộ i sô ng d i nh đậpưlâmưcấm đầmưnại lư uưvựcư7 fư=ư651.7ưha cửaưcốngưđiềuưtiết sơưđồưphânưchiaưlư uưvựcưthoátưnư ớcưmư a
Căn cứ vào bản đồ không gian và bản đồ sử dụng đất tỷ lệ 1/10 000, 1/25 000, 1/50 000, xác định đợc diện tích lu vực này theo hình vẽ:
F = 2054.30 (ha)
Từ số liệu về cờng độ ma của TP Phan Rang trong 20 năm ( từ năm 1988 đến năm 2007), ta thống kê đợc các trận ma kéo dài 3 ngày. Vẽ đờng tần suất kinh nghiệm và đờng tần suất lý luận của cờng độ ma theo phơng pháp đờng PIII.
Tần suất tính toán P = 2.5% → chọn tần suất ma 3 ngày là P = 2.5%. Tra biểu đồ cờng độ ma 3 ngày ( trên đờng tần suất lý luận) ta có:
Hma = 211.12 mm
Thể tích nớc ma cần chứa trên toàn bộ lu vực là W=F.Hma.ϕ.β
Trong đó:
F : diện tích lu vực của hồ công viên Thống Nhất và Kênh tiêu Chà Là (ha) Hma: chiều cao cột nớc ma (mm)
ϕ : hệ số mặt phủ, chọn ϕ=0,40
β : hệ số phân bố ma rào, đặc trng cho sự phân bố ma không đều trong lu vực.
n F
1
= β
N : hệ số phụ thuộc vào độ dốc và hình dáng của lu vực (chọn n = 6)
GVHD : Dơng Hồng Thuý
SVTH : Nguyễn Sơn Tùng
suy ra 0,2804 3 , 2054 1 1 6 = = = n F β
Thể tích nớc ma cần chứa trên toàn bộ lu vực là
W= F.Hma.ϕ.β=2054,3x 104 x0,2111x0,40x0,2804 = 486396,11m3
Căn cứ vào định hớng phát triển không gian và bản vẽ quy hoạch mặt nớc của TP Phan Rang, ta xác định đợc diện tích hồ chứa trong lu vực:
Fhồ = 46,3966 (ha)
Hiện trạng cốt xây dựng tại khu vực này là +3,5m
Mực nớc đóng cống khi lũ dâng cao tơng ứng với H = +2,2 m, vậy chọn Hmin=2,2 m Mực nớc cao nhất trong hồ là: Hmax=2,20+ ∆h = Hxd – 0,5(m)
Suy ra ∆h = Hxd – 0,5 – 1,25 = 3,50 – 0,5 -2,20 = 0,80 m
Vậy mực nớc hữu ích hệ thống hồ công viên Thống Nhất cần phải điều tiết là +0.80 m Thực tế, mực nớc mà hai hồ trên có thể điều tiết đợc là
) ( 04 , 1 463966 486396,11 m F W h= = = ∆
Vậy diện tích hồ điều tiết đảm bảo điều tiết đủ nớc trong mùa ma, ứng với cấp tần suất tính toán của đô thị.
b, Đối với khu vực quy hoạch mở rộng thành phố :
Khu vực quy hoạch mở rộng thành phố theo định hớng đến năm 2025 chủ yếu có cao độ xây dựng trên 3,50 m, trên cơ sở diện tích hồ điều hòa theo quy hoạch chung đồ án tính toán kiểm tra khả năng chứa của các hồ trong mùa ma ứng với tần suất tính toán thủy văn của đô thị.
Tính toán tơng tự nh trên, ta đợc kết quả trong bảng sau:
Stt Hồ β φ H F lu vực W F hồ ∆H (mm) (ha) (m3) (m2) (m) 1 I 0.445 0.5 211.12 129.22 60665.37 29820 2.16 2 II 0.451 0.4 211.12 119.33 45416.54 74200 0.64 3 III 0.506 0.5 211.12 59.47 31774.67 61758 0.54 4 IV 0.440 0.5 211.12 137.75 63984.64 55410 1.21 5 V 0.371 0.5 211.12 381.42 149509.55 229710 0.67
Vì đô thị sử dụng các hồ điều hòa liên kết với nhau bằng hệ thống kênh tiêu Chà Là, kênh tiêu Cầu Ngòi, sau khi tính toán mực nớc hữu ích các hồ trong lu vực cần điều tiết, nhận thấy mực nớc ∆H của hồ I khá lớn, đồ án đề xuất triết giảm một phần lu lợng cho hồ phía sau qua hệ thống kênh tiêu và đập tràn tại các hồ.
Tính toán điều tiết triết giảm lợng nớc hồ I, ta có kết quả nh sau :
Hồ β φ H F lv ( ha ) W 1( m 3) W b s( m 3) W 2 = W 1+ W bs F h ồ (m 2) ∆ H ( m ) H tr iế t g iả m (m ) W hồ (m 3) W m ax (m 3) ∆ H h ồ đề x uấ t ( m 3) I 0.445 0.5 211.12 129 60665 0 60665 29820 2.16 1.00 29820 30845 1.16 II 0.451 0.4 211.12 119 45417 14910 60327 74200 0.85 0 0 60327 0.85 III 0.506 0.5 211.12 59 31775 0 31775 61758 0.54 0 0 31775 1.31 IV 0.440 0.5 211.12 138 63985 14910 78895 55410 1.49 0.5 27151 51744 1.00 V 0.371 0.5 211.12 381 149510 27151 176660 229710 0.79 0 0 176660 0.79 GVHD : Dơng Hồng Thuý SVTH : Nguyễn Sơn Tùng 82
Trên cơ sở nghiên cứu điều kiện tự nhiên của thành phố Phan Rang, đồ án tính toán kiểm tra lợng bốc hơi gia tăng mặt hồ và lợng tổn thất thấm của các hồ trong điều kiện bất lợi ứng với tần suất tính toán của đô thị.
Theo tiêu chuẩn quốc gia, đối với Phan Rang lấy tần suất tính toán trong mùa kiệt là P = 90%.
a, Lợng tổn thất do bốc hơi
Lợng tổn thất do bốc hơi đợc tính theo công thức: Wtt = 1000 x F(t) x ∆Z(t)
Trong đó: Wtt(t) là lợng nớc tổn thất tại thời điểm tính toán t; F(t) là diện tích mặt hồ tại thời điểm t, đơn vị tính là km2; ∆Z(t) là lớp nớc bốc hơi phụ thêm trong thời đoạn tính toán (mm):
∆Z(t) = Zn(t) – Zđ(t)
Trong đó Zn(t) là bốc hơi mặt nớc; Zđ(t) là bốc hơi mặt đất (trớc khi xây dựng hồ chứa )
Lợng chênh lệch bốc hơi tổng cộng trong năm:
∆Z(t) = ZN-Zđn Trong đó
- ZN là tổng bốc hơi mặt nớc trong thời gian một năm, đô thị Phan Rang ZN = 1,1 x Z piche - ứng với tần suất tính toán ta có lợng bốc hơi đo đợc trên ống Piche là 1788mm;
- Zđn = X0 – Y0, X0 là lợng ma bình quân nhiều năm, Y0 là lớp dòng chảy bình quân nhiều năm.
Lợng chênh lệch bốc hơi hàng tháng trong năm đợc xác định theo công thức :
∆Z(t) = Kt x ZN
Trong đó Kt là hệ số phân bố bốc hơi hàng tháng lấy theo mô hình bốc hơi mặt nớc :
Kt =
ở đây Zni là lợng bốc hơi tháng thứ i, Zn là lợng bốc hơi năm. b, Lợng tổn thất thấm:
Lợng tổn thất do thấm Wt(t) đợc lấy bằng tỷ lệ phần trăm dung tích nớc trữ trong hồ tại thời điểm tính toán t là V(t).
Wt(t) = K% x V(t) Với Phan Rang lấy K = 2,5%.
Khi hồ bắt đầu tích nớc , giả thiết trớc đó hồ chứa đang ở mực nớc chết Hc. Sau mỗi tháng hồ tích thêm đợc một lợng nớc ma, ta có giá trị Vi ở cột (2) là dung tích hồ cuối mỗi thời đoạn tính toán (tháng); Vbq là dung tích bình quân trong hồ chứa trong mỗi tháng; dựa vào quan hệ giữa Fhồ và ∆Zi, K% do thấm ta tính đợc lợng tổn thất của hồ trong từng thời đoạn Wtt ở cột (8); tơng quan với lợng nớc đến hàng tháng Wđ, tính đợc lợng nớc thừa, thiếu từng thời kỳ, từ đó có thể kiểm tra đợc mực nớc hồ hằng tháng. (chi tiết bảng tính toán ở phụ lục 5).
Sau khi kiểm tra mực nớc hồ trong mùa khô ứng với điều kiện bất lợi, kết hợp với tính toán hồ điều hòa chống ngập lụt cho đô thị, đồ án đề xuất thiết kế các hồ trong đô thị với thông số nh sau:
Hồ F hồ đề xuất H max H min
(m2) I 29820 6.00 3.80 II 74200 3.00 1.00 III 26000 4.00 1.70 GVHD : Dơng Hồng Thuý SVTH : Nguyễn Sơn Tùng 83
IV 55410 5.00 3.00
V 229710 3.00 1.20
VI 220345 3.00 0.90
VII 120000 3.00 0.90
VIII 43000 3.00 0.60
Để tận dụng không gian trong mùa khô, đồ án đề xuất thiết kế hồ 2 cấp, với cao trình cấp thứ hai trên mực nớc chết, sử dụng vật liệu bê tông, thiết kế kè hồ và đờng dạo ven hồ, tăng yếu tố them mỹ, cảnh quan khu vực ven hồ.
Hình 29, 30 : Minh họa đờng dạo trong công viên
Để hạn chế chống thấm cho các hồ điều hòa, do khu vực nghiên cứu nguồn đất sét khá khan hiếm, và tính chất hồ là hồ kiến trúc cảnh quan kết hợp điều tiết chống ngập lụt, nguồn nớc bổ sung chủ yếu là nớc ma và dòng chảy từ sông Ding, đồ án đề xuất sử dụng vật liệu vải địa kỹ thuật HDPE lót đáy hồ.
GVHD : Dơng Hồng Thuý
SVTH : Nguyễn Sơn Tùng
Nguồn bổ sung nớc cho hệ thống hồ: ngoài các giải pháp về kỹ thuật xử lý đáy hồ, đồ án nghiên cứu đề xuất thêm một số biện pháp nh sau:
- Đóng phai thủy lợi tại lạch Mỹ Nghĩa nối ra cửa sông Dinh khi kết thúc mùa m- a để giứ nớc cho hồ.
- Hiện tại các dự án thủy lợi vùng Ninh Thuận đã đợc triển khai với hệ thống hồ điều hòa ở thợng lu, khi hoàn thành sẽ hạn chế đợc một phần hiện tợng khô hạn ở Phan Rang. Nớc đợc bổ sung qua đập Đập Nha Trinh vào kênh G2 cấp cho đô thị.
2.3. Kiểm tra cao trình đê và kè sông Dinh
Chọn tần suất lũ tính toán đối với đê sông Nhật Lệ là P = 2.5%
Từ các số liệu thực đo về mực nớc lũ sông Nhật Lệ và đờng tần suất lý luận về mực n- ớc lũ, ta có Hlũ tính toán=5.54 (m)
Cao độ đê kè sông Nhật Lệ tối thiểu là:
H=5.54 + 0,5 = 6.05 (m)
Thực tế hiện trạng đê và kè sông Nhật Lệ có cao trình +6.10m, do vậy đảm bảo điều kiện phòng lũ, chống ngập lụt cho lu vực.
GVHD : Dơng Hồng Thuý
SVTH : Nguyễn Sơn Tùng