V. Kết quả dự kiến đạt được
2.3.2 Thoỏt nước mưa
Chưa cú hệ thống thoỏt nước chớnh cho sản xuất và sinh hoạt, nước mưa và nước thải đều chảy tự nhiờn trờn bề mặt thoỏt ra cỏc ao, hồ, ruộng canh tỏc xung quanh khu dõn cư nờn gõy ụ nhiễm mụi trường.
Khu trung tõm thị trấn hiện nay đó được xõy dựng hệ thống thoỏt nước bằng cỏc rónh nắp đan bỏm theo cỏc trục đường cải tạo.
Khu vực dự ỏn Phong Nhất phớa Đụng trung tõm cũng đó xõy dựng hệ thống thoỏt nước.
Theo quy hoạch chung thị trấn Nho quan đó quy hoạch xõy dựng hệ thống thoỏt nước mưa cho cỏc khu vực.
Đờ điều: Tuyến đờ Năm Căn cú cao độ từ 5,7m đến 6,3m đảm bảo ngăn lũ cho khu vực trung tõm thị trấn hiện nay.
Hệ thống kờnh mương thuỷ lợi đó được xõy dựng đảm bảo cung cấp nước tưới cho nụng nghiệp.
2.4 Quy hoạch thoỏt nước mưa thị trấn Nho Quan đến năm 2020
Toàn khu vực được chia thành 5 lưu vực chớnh. Ta nghiờn cứu ứng dụng cho khu vực trung tõm thuộc lưu vực 4.
Lưu vực 1: phớa Bắc sụng Lạng: Toàn bộ khu phỏt triển mới của xó Lạc Võn tập trung hướng về sụng Lạng. Tại cỏc vị trớ cửa xả thoỏt ra sụng Lạng xõy dựng hệ thống cửa phai điều tiết. Mựa mưa, cửa phai được đúng lại ngăn nước từ sụng Lạng thoỏt vào hệ thống thoỏt nước mưa, khi đú sử dụng trạm bơm tiờu phục vụ thoỏt nước cho khu phớa Bắc.
Lưu vực 2: một phần diện tớch xõy dựng mới từ đờ Năm Căn ra đến đường ven sụng lạng. Nước mưa thoỏt ra sụng Lạng tại cỏc vị trớ cửa xả cú bố trớ cỏc cửa phai điều tiết. Mựa mưa, nước mưa được thoỏt ra sụng Lạng bằng trạm bơm tiờu
Lưu vực 3:Phớa Tõy trục đường đi Cỳc Phương (đường 492) Nước mưa được tập trung thoỏt về tuyến mương tiờu hiện cú và thoỏt về phớa Bắc, tư đõy thoỏt ra sụng Lạng tại vị trớ cầu Lạng Uyển.
Lưu vực 4: phần diện tớch được giới hạn từ đường 492 đến đường QL12B, Nước mưa tập trung thoỏt về mương tiờu chạy dọc theo đường QL12 B theo quy hoạch thị trấn năm 2004 đó được phờ duyệt. Từ đõy thoỏt về sụng Cụt phớa Nam khu quy hoạch.
Lưư vực 5: Phớa Đụng trục đường 12B. Nước mưa trong cỏc khu xõy dựng tập trung về tuyến cống chớnh trờn đường 12B và thoỏt về sụng Cụt phớa Nam khu quy hoạch.
Một phần diện tớch lưu vực trong khu trung tõm hiện nay được tập trung vào hồ điều hoà dự kiến, từ đõy nước mưa sẽ được bơm ra sụng Lạng bằng trạm bơm thoỏt ỳng.
2.5 Lựa chọn lưu vực tớnh toỏn
Trong khu vực thị Trấn Nho quan cú 5 lưu vực thoỏt nước cho toàn khu vực. Trong đú ta nghiờn cứu tớnh toỏn cho khu vực trung tõm với cỏc thụng số tớnh toỏn như sau:
- Ranh giới:
Phớa Bắc giỏpsụng Lạng;
Phớa Tõy giỏp giới hạn đường 492;
Phớa Nam giỏp xó Văn Phong;
Phớa Đụng giỏp xó Hũa Bỡnh.
- Diện tớch khu vực tớnh toỏn: khoảng 85ha.
- Cao độ san nền: khu vực cú cao độ san nền trung bỡnh từ 3-5m.
- Hướng dốc: Khu vực tương đối bằng phẳng dốc thoải từ Nam xuống Bắc về phớa Sụng Lạng.
- Dõn số: khoảng 10.000 dõn.
- Hệ thống thoỏt nước: trong khu vực chưa cú hệ thống thoỏt nước chớnh. Theo quy hoạch 2020 của khu vực trung tõm thị trấn sẽ xõy dựng hệ thống cống thoỏt nước thu gom về phớa Bắc (giỏp sống Lạng) trước khi bơm tiờu thoỏt nước ra sụng Lạng.
- Dự kiến theo quy hoạch xõy dựng 1 hồ điều hũa phớa Bắc khu quy hoạch và 1 trạm bơm tiờu thoỏt nước tại khu vực cõy xanh cảnh quan tại phớa Bắc khu quy hoạch giỏp sụng Lạng.
Sơ đồ phõn lưu vực thoỏt nước và mạng lưới thoỏt nước khu nghiờn cứu.
CHƯƠNG 3:
ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN DUNG TÍCH THIẾT KẾ HỒ ĐIỀU HềA
3.1 Tớnh toỏn xỏc định kớch thước cỏc tuyến cống và đường quỏ trỡnh
lưu lượng đến hồ
3.1.1 Xỏc định kớch thước cỏc tuyến cống
- Lưu lượng tớnh toỏn được xỏc định theo cụng thức
Q = q*F* ψ*α . ( 3.1)
Q : Lưulượng chảy qua cống, (l/s)
q : Cường độ mưa tớnh toỏn, (l/s/ha)
ψ : Hệ số dũng chảy phụ thuộc vào mặt phủ phụ thuộc vào cỏc loại mặt phủ khỏc nhau
- Cỏc khu vực xõy dựng dầy đặc = 0,8-0,9 - Cỏc khu vực xõydựng mật độ trung bỡnh = 0,5-0,8 - Cỏc khu vực xõy dựng mật độ thấp = 0,4-0,5 - Cỏc khu vực cõy xanh đất trống = 0,1-0,3 F: Diện tớch lưu vực (ha).
α: Hệ số phõn bố mưa rào lấy α = 1 khi diện tớch lưu vực tớnh toỏn nhỏ hơn 200 ha.
- Cường độ mưa tớnh toỏn q được xỏc định theo cụng thức: 𝑞 = 𝐴(1 +(1 +𝐶𝑙𝑔𝑃𝑏)𝑛 )
Trong đú:
q: Là cường độ mưa (l/s)
P: Chọn chu kỳ lặp lại của mưa,P=2năm. t: Thời gian mưa (phỳt)
Tra theo tiờu chuẩn TCVN 7957 – 2008 đối với khu vực nghiờn cứu tỉnh
Ninh Bỡnh ta cú:
A b c n
4930 0,48 19 0,8
Bảng 3.1: Bảng phõn bố lưu vực cỏc tuyến cống đổ vào.
STT Kớ hiệu Diện tớch (m2) STT Kớ hiệu Diện tớch (m2) 1 a1 2.21 12 c4 13.28 2 a2 6.74 13 l1 1.69 3 a3 0.78 14 l2 6.32 4 a4 6.5 15 l3 1.8 5 b1 0.76 16 l4 6.45 6 b2 3.44 17 m1 1.66 7 b3 0.46 18 m2 5.59 8 b4 3.65 19 m3 1.2 9 c1 2.35 20 m4 5.46 10 c2 11.49 11 c3 3.44
Bảng 3.2: Bảng thống kờ tớnh thuỷ lực cỏc tuyến cống thoỏt nước mưa tuyến chớnh N6-CX Đoạn cống L (m) F (ha) Q (l/s) V (m/s) tc (ph) t (ph) d (mm) i htl (m) Cao độ, m Độ sõu chụn cống Mặt đất Đỉnh cống Đỏy cống
Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) n6-n7 325 2.35 270 1 11 68 750 0.001 0.43 5.25 4.75 4.55 4.12 3.80 3.37 0.70 1.38 n7-n8 630 13.84 1,738 1 21 60 1,400 0.001 0.45 4.75 4.55 4.12 3.67 2.72 2.27 2.03 2.28 n8-n9 300 25.53 3,231 1 10 60 1,700 0.001 0.18 4.55 4.30 3.67 3.49 1.97 1.79 2.58 2.51 n9-n5 300 38.50 5,714 1 10 49 2,000 0.001 0.15 4.30 4.25 3.49 3.34 1.49 1.34 2.81 2.91 n5-n14 20 60.75 9,182 1 1 47 2,000 0.001 0.01 4.25 4.25 3.34 3.33 1.34 1.33 2.91 2.92 n14-n18 135 71.36 14,056 1 5 34 2,300 0.000 0.06 4.25 4.00 3.33 3.27 1.03 0.97 3.22 3.03 18-cx 160 85.29 15,713 1 4 67 2,500 0.000 0.06 4.00 4.00 3.27 3.21 0.77 0.71 3.23 3.29
Tổng thời gian dũng chảy đến Ti = 380 phỳt = 6,3h, Thời gian trước đỉnh Tp=3h
Tổng lưu lượng Q = 15.713 (l/s) = 56 566,8 (m3/h)
Bảng 3.3.Bảng thống kờ tớnh thuỷ lực cỏc tuyến cống thoỏt nước mưa tuyến nhỏnh Đoạn cống L (m) F (ha) Q (l/s) V (m/s) tc (ph) t (ph) d (mm) i htl (m) Cao độ, m Độ sõu chụn cống Mặt đất Đỉnh cống Đỏy cống
Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối Đầu Cuối
Tuyến 1 n1-n2 725 13 1,316 1 24 81 1,300 0.001 0.56 5.25 5.10 4.55 3.99 3.25 2.69 0.70 2.41 n2-n3 320 15 1,807 1 11 63 1,400 0.001 0.23 5.10 5.00 3.99 3.76 2.59 2.36 2.51 2.64 n3-n4 260 17 2,506 1 9 48 1,500 0.001 0.17 5.00 4.90 3.76 3.59 2.26 2.09 2.74 2.81 n4-n5 540 22 2,986 1 18 55 1,500 0.001 0.36 4.90 4.25 3.59 3.23 2.09 1.73 2.81 2.52 Tuyến 2 n12-n13 600 7 673 1 20 77 1,000 0.001 0.60 4.75 4.50 4.05 3.45 3.05 2.45 0.70 2.05 n13-n14 625 10 1,142 1 21 69 1,300 0.001 0.48 4.50 4.25 3.45 2.97 2.15 1.67 2.35 2.58 Tuyến 3 n15-n16 370 2 249 1 12 69 1,000 0.001 0.37 4.75 4.50 4.05 3.68 3.05 2.68 0.70 1.82 n16-n17 600 9 1,118 1 20 61 1,300 0.001 0.46 4.50 4.25 3.68 3.22 2.38 1.92 2.12 2.33 n16-n18 600 14 1,581 1 20 69 1,500 0.001 0.40 4.25 4.00 3.22 2.82 1.72 1.32 2.53 2.68
3.1.2 Xỏc định lưu lượng đến hồ từ lưu vực thoỏt nước
3.1.2.1 Xỏc định mụ hỡnh mưa thiết kế
Xõy dựng mụ hỡnh mưa thiết kế Huyện Nho Quan Tỉnh Ninh Bỡnh
Để mụ phỏng được trận mưa thiết kế với cỏc thời gian mưa khỏc nhau, tỏc giả dựng phương phỏp khối xen kẽ (mụ hỡnh của Chow) dựa trờn đường quan hệ DDF của PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh – Trường đại học Thủy Lợi.
Đường quan hệ DDF của PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh: Dựa trờn số liệu đo mưa, PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh đó nghiờn cứu xõy dựng đường quan hệ DDF cho khu vực Ninh Bỡnh
Cụng thức tớnh toỏn mụ hỡnh mưa thiết kế:
1 1 (e .LnT f ) d 1 1 H (T)=(b .LnT+c ).d + (3.1) đối với d ≤ α.Tβ 2 2 (e .LnT f ) d 2 2 H (T)=(b .LnT+c ).d + (3.2) đối với d > α.Tβ
Với H (T)d : Lượng mưa (mm)
d: Thời gian mưa (giờ)
T: Chu kỳ lặp lại (năm)
b1; c1; b2; c2; f1; f2; e1; e2; a; b: Cỏc tham số của đường DDF ứng với khu vực Ninh Bỡnh
Đối với cỏc số liệu của trạm Ninh Bỡnh ta cú
Trạm b1 c1 e1 f1 b2 c2 e2 f2 anfa beta
Ninh Bỡnh
12.85 54.466 0.0301 0.3267 61.119 56.281 -0.0157 0.2257 46.006 0.0117
Sau khi lựa chọn chu kỳ xuất hiện lại T = 2 năm, ta tớnh lượng mưa
d
Lấy hiệu số giữa hai giỏ trị liờn tiếp của độ sõu mưa lũy tớch (H(n. Δt)- H((n-1). Δt), ta sẽ tớnh được độ sõu mưa thiết kế ứng với ứng với mỗi Δt = 1 giờ và được gọi là cỏc khối.
Cỏc khối được sắp xếp với cường độ mưa lớn nhất được xếp ở giữa hoặc ở thời gian xuất hiện đỉnh, cỏc khối cũn lại được sắp xếp theo thứ tự giảm dần và được chia đều ở bờn trỏivà bờn phải của khối trung tõm.
Mụ hỡnh mưa thiết kế Huyện Nho Quan Tỉnh Ninh Binh
TT d(h) Hd(mm) I(mm)=Hi- Hi-1) Trai (mm) Phai (mm) Trai (mm) Phai (mm) P (mm) 0 0 0.00 0 1 1 84.05 84.05 84.05 0.00 0.00 19.26 3.23 2 2 110.60 26.55 26.55 0.00 0.00 13.45 3.32 3 3 129.87 19.26 0.00 19.26 0.00 10.76 3.41 4 4 145.54 15.67 15.67 0.00 0.00 9.14 3.51 5 5 158.99 13.45 0.00 13.45 0.00 8.05 3.61 6 6 170.89 11.90 11.90 0.00 0.00 7.24 3.73 7 7 181.65 10.76 0.00 10.76 0.00 6.62 3.85 8 8 191.51 9.86 9.86 0.00 0.00 6.12 3.99 9 9 200.65 9.14 0.00 9.14 0.00 5.71 4.14 10 10 209.20 8.55 8.55 0.00 0.00 5.37 4.31 11 11 217.25 8.05 0.00 8.05 0.00 5.08 4.50
12 12 224.87 7.62 7.62 0.00 0.00 4.82 4.71 13 13 232.11 7.24 0.00 7.24 0.00 4.60 4.95 14 14 239.02 6.91 6.91 0.00 0.00 4.40 5.22 15 15 245.64 6.62 0.00 6.62 0.00 4.22 5.54 16 16 252.00 6.36 6.36 0.00 0.00 4.07 5.91 17 17 258.12 6.12 0.00 6.12 0.00 3.92 6.36 18 18 264.03 5.91 5.91 0.00 0.00 3.79 6.91 19 19 269.75 5.71 0.00 5.71 0.00 3.67 7.62 20 20 275.28 5.54 5.54 0.00 0.00 3.56 8.55 21 21 280.65 5.37 0.00 5.37 0.00 3.46 9.86 22 22 285.87 5.22 5.22 0.00 0.00 3.36 11.90 23 23 290.95 5.08 0.00 5.08 0.00 3.27 15.67 24 24 295.89 4.95 4.95 0.00 3.23 0.00 26.55 25 25 300.71 4.82 0.00 4.82 3.32 0.00 84.05 26 26 305.42 4.71 4.71 0.00 3.41 0.00 19.26 27 27 310.02 4.60 0.00 4.60 3.51 0.00 13.45 28 28 314.52 4.50 4.50 0.00 3.61 0.00 10.76 29 29 318.92 4.40 0.00 4.40 3.73 0.00 9.14 30 30 323.23 4.31 4.31 0.00 3.85 0.00 8.05
31 31 327.45 4.22 0.00 4.22 3.99 0.00 7.24 32 32 331.60 4.14 4.14 0.00 4.14 0.00 6.62 33 33 335.66 4.07 0.00 4.07 4.31 0.00 6.12 34 34 339.65 3.99 3.99 0.00 4.50 0.00 5.71 35 35 343.58 3.92 0.00 3.92 4.71 0.00 5.37 36 36 347.43 3.85 3.85 0.00 4.95 0.00 5.08 37 37 351.22 3.79 0.00 3.79 5.22 0.00 4.82 38 38 354.95 3.73 3.73 0.00 5.54 0.00 4.60 39 39 358.62 3.67 0.00 3.67 5.91 0.00 4.40 40 40 362.23 3.61 3.61 0.00 6.36 0.00 4.22 41 41 365.79 3.56 0.00 3.56 6.91 0.00 4.07 42 42 369.30 3.51 3.51 0.00 7.62 0.00 3.92 43 43 372.76 3.46 0.00 3.46 8.55 0.00 3.79 44 44 376.17 3.41 3.41 0.00 9.86 0.00 3.67 45 45 379.53 3.36 0.00 3.36 11.90 0.00 3.56 46 46 382.85 3.32 3.32 0.00 15.67 0.00 3.46 47 47 386.12 3.27 0.00 3.27 26.55 0.00 3.36 48 48 389.35 3.23 3.23 0.00 84.05 0.00 3.27
Ta cú được mụ hỡnh mưa thiết kế Huyện Nho Quan Tỉnh Ninh Bỡnh như
3.1.2.2 Ứng dụng mụ hỡnh SWMM để mụ phỏng quỏ trỡnh mưa – dũng chảy của lưu vực nghiờn cứu. chảy của lưu vực nghiờn cứu.
Cỏc dữ liệu cần thiết cho mụ hỡnh mưa dũng chảy SWMM là mụ phỏng
hệ thống thoỏt nước trờn khu vực nghiờn cứu, bao gồm:
- Cỏc dữ liệu về hệ thống thoỏt nước, cỏc cụng trỡnh hiện cú trong khu vực nghiờn cứu
- Cỏc dữ liệu về địa hỡnh, địa chất, cao độ san nền, cao độ hiện trạng của cỏc hố ga, cửa xả…
- Cỏc dữ liệu về thủy văn là mực nước hoặc đường quỏ trỡnh mực nước tại lưu vực tiếp nhận
- Cỏc dữ liệu về lượng mưa tại cỏc trạm đo mưa gần nhất. Với khu vực nghiờn cứu là Huyện Nho Quan Tỉnh Ninh Bỡnh.
Cao độ san nền: Trung bỡnh từ 3-5m
Tài liệu mưa: mụ phỏng mưa thiết kế với thời gian 48 giờ
Khu vực nghiờn cứu được mụ phỏng lại với 19 nỳt, 18 đoạn cống, với tổng diện tớch 85ha. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 P (mm/ h ) T(h) Mụ hỡnh mưa thiết kế
Hỡnh 3.1: Khai bỏo cỏc thụng số SWMM và cỏc cụng số cơ bản */ Kết quả mụ phỏng trờn phần mềm.
Sau khi dựng phần mềm SWMM mụ phỏng lại hệ thống thoỏt nước,
dựng mụ hỡnh mưa thiết kế làm tài liệu đầu vào được kết quả thể hiện tại hỡnh
Hỡnh 3.3: Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thơi gian tại nỳt 18(Q-T)
Từ phụ lục 1 và Hỡnh 3.3, ta dễ nhận thấy lưu lượng đỉnh Qđ= 14,82 (m3/s) đõy là số liệu đầu vào dựng để tớnh toỏn dung tớch hồ điều hũa theo cỏc phương phỏp khỏc nhau.
3.2 Xỏc định dung tớch hồ điều hũa
Dung tớch hồ điều hũa phụ thuộc và quỏ trỡnh dũng đến và dũng đi. Ở đõy để đỏnh giỏ cỏc phương phỏp xỏc định dung tớch hồ điều hũa tỏc giả xem xột đỏnh giỏ cỏc trường hợp dựa vào lưu lượng của trạm bơm, lưu lượng đến từ lưu vực thoỏt nước với chiều sõu của hồ như nhau trong tất cả cỏc trường hợp là 4m cụ thể như sau:
Trường hợp 1: lưu lượng đỉnh của dũng ra trạm bơm bằng 1/3 lưu lượng đỉnh của dũng đến từ lưu vực thoỏt nước (Qb=1/3Qđ)
Trường hợp 2: lưu lượng đỉnh của dũng ra trạm bơmbằng 1/2 lưu lượng đỉnh của dũng đến từ lưu vực thoỏt nước (Qb=1/2Qđ)
Trong đú:
Qb: là lưu lượng đỉnh của dũng ra khỏi hồ (m3 ) Qđ: là lưu lượng đỉnh của dũng chảy vào hồ (m3
)
3.3 Trường hợp 1: Lưu lượng Qb=1/3Qđ
3.3.1 Phương phỏp tớnh toỏn dung tớch hồ điều hũa theo tiờu chuẩn
TCVN 7957 – 2008 (Phương phỏp 1)
Dung tớch hồ được xỏc định theo cụng thức sau:
W = K. Qt. tt
Theo bảng tớnh từ cụng thức cường độ giới hạn ở trờn ta cú được
Qt =Qđ= 15.713 (l/s) = 15,713 (m3/s)
Ta cú Qb=1/3Qđ; ∝= 𝑄𝑏
𝑄đ = 1/3 = 0,33 tra bảng 1.2 và bảng 1.3 với khu vực nghiờn cứu thuộc tỉnh Ninh Bỡnh ta cú K=0,5
Thời gian tt= 380 phỳt =380*60 = 22.800 s (theo bảng tớnh toỏn thủy lực tuyến cống, bảng 2.2)
Khi đú ta cú:
Vậy ta cú diện tớch hồ điều hũa là 44782,05 m2
= 4,78ha.
3.3.2 Phương phỏp tớnh toỏn dung tớch hồ điều hũa dựa trờn đường quỏ
trỡnh lưu lượng vào và lưu lượng đỉnh thỏo khỏi hồ (Phương phỏp 2)
Phương phỏp này yờu cầu biết đường quỏ trỡnh lưu lượng chảy vào hồ (Inflow Hydrograph) và lưu lượng đỉnh thỏo khỏi hồ (Release Rate) –xem
hỡnh 1. Dung tớch của hồ điều hũa chớnh là phần diện tớch nằm giữa đường quỏ trỡnh lưu lượng vào và ra khỏi hồ (phần gạch chộo).
Trong phương phỏp này ta giả thiết đường quỏ trỡnh Qthỏo theo thời gian